Van idee tot laatste schroefje by ScheepsbouwKunst

Automatisering Door G. Petersen

Van idee tot laatste schroefje 10 jaar ontwerpen met Rhino In essentie kan het hele proces van ideeënontwikkeling, conceptontwikkeling, schetsontwerp, voorontwerp, engineering en productie in één Rhino-omgeving worden uitgevoerd. Samen met het RhinoCentre kwam scheeps- en jachtbouwend Nederland langzaam op stoom wat Rhino betreft en tegenwoordig wordt Rhino overal gebruikt. Maar hoe?

Door de auteur ontworpen jacht met Rhino

Rhino wordt nog steeds voornamelijk voor engineering van lastige stukjes schip gebruikt en het maken van mooie plaatjes. Wat zijn de oorzaken dat er niet slimmer met Rhino wordt gewerkt? Het antwoord is: software en managers.

Software Met de komst van de pc bedachten slimme mensen dat een compu-

terprogramma tijdrovend werk zou kunnen elimineren. Het tekenbord werd vervangen door AutoCAD en tot de dag van vandaag worden daarmee de lijntjes getrokken. Welke samenhang de lijntjes onderling hebben is niet bekend en doet er kennelijk ook niet toe. Revisie na revisie worden lijntjes verschoven totdat de onderlinge samenhang zoek is en een opbouw in het ene aanzicht een meter korter is dan in het andere aanzicht. Heel begrijpelijk, want een vergissing is snel gemaakt. En dan? Sommetjes maken; voor stabiliteit, weerstand, voortstuwing, et cetera, moet er altijd een definitie van de scheepsvorm komen. Ofwel numeriek, dan wel met lijntjes of een 3D-model. En wat blijkt: die programma’s praten niet met elkaar. Kortom het hele proces is gefragmenteerd doordat allerlei taken met andere software worden uitgevoerd en keer op keer hetzelfde ontwerp opnieuw moet worden gedefinieerd om in andere software geanalyseerd te worden. Een ander aspect is dat veel dure engineeringsoftware verkocht wordt als ontwerpgereedschap. Het blijkt echter dat engineering een ander metier is dan ontwerpen. Daarmee is engineeringsoftware onwerkbaar als ontwerptool. Het blijkt “te stijf” om snel iets op te zetten en aan te passen. Als managers hun tekenaars en ontwerpers dan toch met deze software laten ontwerpen, rijzen de uren de pan uit en is de lust om nog eens een alternatief uit te wer-

SWZ|MARITIME

Gerard Petersen is maritiem productontwikkelaar. Hij heeft een eigen bureau, ScheepsbouwKunst, en heeft Rhinocentre opgezet.

Avatar-achtige 3D-design-reviews bij Royal Huisman

3D-print van duikassistentieschip van Hoop-Lobith

ken snel verdwenen. Daarmee is de kans groot dat niet het beste ontwerp verkocht wordt. Juist de combinatie van Rhino met specifieke engineeringsoftware is ijzersterk. Met Rhino wordt het ontwerp gemaakt, waarna het verder uitgewerkt wordt met bijvoorbeeld Nupas, Ship Constructor of NX.

Royal Huismans Twizzle Rhino 3D-conceptmodel

het ontwerpproces keer op keer slagvaardig doorlopen wordt en deelaspecten integraal worden meegenomen: romp, opbouw, indeling, techniek, conceptconstructie, analyse en ontwerppresentatie met plaatjes of animaties. Als het ontwerp dan bevroren wordt omdat de klant tevreden is en de prijs ervoor wil betalen, kan het allemaal integraal richting engineering en werkvoorbereiding.

Managers En dan komen de managers om de hoek die betaald worden om het gefragmenteerde proces te controleren en afgerekend worden als tijd en budgetten worden overschreden. Dus waarom zouden zij het anders gaan doen? Dat is veel te eng. Dat gebeurt pas als op directieniveau duidelijk is dat heel veel geld, tijd en andere resources verspild worden om middelmatige ontwerpen te creëren in veel te veel tijd met te veel mensen en te dure software. Waarom dit toch goed gaat, is omdat het bij de verkoop van een schip niet gaat om het beste product, maar om financiële spelregels die harder wegen dan een goed product. Totdat het tij gaat kenteren en andere spelers aantonen schepen te kunnen leveren die beter presteren met dezelfde financiering of zelfs goedkoper. Ontwerpers en werven in opkomende economieën blijken meer open te staan voor integrale oplossingen omdat ze geen verleden met zich meetorsen met een motto: “Zo doen wij dat hier nu eenmaal.” Gelukkig wordt er over de gehele linie al wel in 3D geëngineerd en vooral slim geproduceerd. Maar dat het DNA van een product in de ontwerpfase nog steeds op twintigste-eeuwse wijze tot stand komt is mij een raadsel. Want juist in het voortraject is veel te halen. Een meer geïntegreerd ontwerp presteert beter en is later veel eenvoudiger te engineeren en fabriceren. In mijn projecten ontwerp ik van binnen naar buiten en omgekeerd. Daar waar deze twee richtingen elkaar raken komt het tot een compromis. De klant verdient zijn geld met wat “in” het schip kan. De naval architect staart zich in de regel nog altijd blind op de buitenkant. Als deze twee werelden in één omgeving gecombineerd worden, is het conflict instant in 3D zichtbaar. Lading piept door de romp naar buiten, de routing op een veerboot is onhandig of de stabiliteit blijkt in het geding te komen. Hoe gaan we dat nú oplossen? Met Rhino kan een dynamisch proces gecreëerd worden waarmee

Jaargang 132 • september 2011

Space Management Royal Huisman is een werf die er voor kiest het proces op te knippen in een ontwerpen engineeringstuk. Dus een vloeibare en vaste fase, waarbij voor de vloeibare fase Rhino wordt gebruikt en in de vaste Ship Constructor. In de vloeibare fase wordt een integraal concept-3D-model gebouwd door alle afdelingen tezamen. Dit is een globaal model dat langzaam gevuld wordt als meer details van het ontwerp bekend worden. De romp, opbouw en indeling komen vaak van een externe partij in 3D of 2D. Royal Huisman neemt de verantwoordelijkheid om alle informatie in één 3D-omgeving te integreren en hier hun kennis van het bouwen van jachten aan toe te voegen. De verschillende afdelingen voegen respectievelijk installaties, hoofdconstructie, deck equipment, enzovoort, toe en dan is het feest; pijpen gaan door gastenhutten, de rookgasafvoer past niet in een plafond en ga zo maar door. Vroeger werden dit soort problemen pas tijdens het engineeren opgelost en dan hielden zich met één probleem al gauw 25 mensen bezig, soms wel vijftig. Door nu eerder in het proces deze “aanlopers” te detecteren, kunnen ze met vijf man worden opgelost. Bedenk eens hoeveel manuren dit scheelt? Nog belangrijker is dat de jachten van deze werf aantoonbaar beter presteren. De cliënt krijgt “meer interieur” bij dezelfde lengte van het schip omdat techniek minder ruimte vraagt door betere onderlinge integratie. Verder kunnen geluidniveaus omlaag omdat dezelfde rookgassenafvoer gelijk de ruimte krijgt die nodig is voor een stil bedrijf. Kortom, de werf voert de kristallisatiefase met Rhino uit middels space management in 3D. Dat betekent dat in Rhino de ruimte in het schip integraal zodanig wordt toegekend aan verschillende functies, dat deze functies onderling niet conflicteren. Het is spectaculair om te zien dat de werf nu per bouwsectie kan overstappen naar engineering en de kwaliteit van het Rhino-con-

Automatisering

Demonstratiemiddag voor vijftien lezers Speciaal voor lezers van dit tijdschrift organiseert RhinoCentre op vrijdag 4 november een demonstratiemiddag om de dynamiek van het werken met Rhino te tonen. Maximaal vijftien mensen kunnen deze bijwonen. Meld u aan op gerard@rhinocentre.nl

ceptmodel zo goed is dat onderdelen direct voor engineering gebruikt kunnen worden. Met de J-Klasser Hanuman is dit prachtig uitgevoerd.

Een plaatje zegt meer Een uitwas van al dat 3D-gedoe zijn die mooie nepplaatjes. Schepen die nog helemaal niet varen worden prachtig gepresenteerd terwijl het maar de vraag is of het schip bij wijze van spreken zou blijven drijven. Toch werkt het wel, want Rhino wordt steeds vaker gebruikt om deze mooie plaatjes te maken voor verkoopdoeleinden. De investering wordt dus wel terugverdiend. Ik signaleer ook hier fragmentatie omdat het algemeen plan nog altijd in 2D wordt gemaakt en vervolgens het mooie plaatje uitbesteed wordt aan een specialist, intern of extern; heel kwetsbaar en tijdrovend.

Juist met Rhino is het vanzelfsprekend dat elke fase van het ontwerpproces in 3D gepresenteerd kan worden. Eventueel zelfs met animaties tijdens het ontwerpen om de dynamiek van een hijskraan of laadkleppen te kunnen evalueren. Deze presentaties hoeven in de voorfase nog helemaal niet realistisch te zijn omdat het ontwerp dat ook nog niet is. Het gaat erom de haalbaarheid van een ontwerp ook visueel voor het voetlicht te brengen. Op kleine schaal pas ik deze aanpak al jaren toe in mijn eigen projecten. De Villo is het laatste project waar alles samenkomt in één 3D-model: conceptontwikkeling, presentaties met plaatjes en animaties, voorontwerp, realtime algemeen plan en engineering. Zowel exterieur, interieur als techniek en constructie worden integraal ontwikkeld en geëvalueerd om te evolueren tot een krachtig product. Toekomstige klanten zitten aan tafel met een opengeklapte laptop waarbij ze met een 3Dbrilletje door “hun” toekomstige droom vliegen. Daarna weer een overleg met de werf over kostprijzen en gewichten waarbij de volumes en vierkante meters direct uit het 3D-model gehaald worden. Vervolgens werkt de cascobouwer het rompmodel met Rhino in 3D uit tot een bouwbaar geheel waar techniek en constructie gelijk geïntegreerd zijn en niet conflicteren met het interieur. Kijk op www. villo.nl voor technische animaties.

Real-time algemeen plan van 3D-model

SWZ|MARITIME

Automatisering

Stand van zaken Ontwerptaken die met Rhino en verschillende plug-ins mogelijk zijn: • Rompontwerp van alle type schepen inclusief het maken van een lijnenplan en nastroken. - Rompen modelleren met Rhino: http://rhinocentre.blogspot. com/2009/11/rhino-rapid-hull-modeling-methodology.html - Rompen modelleren met T-Splines voor Rhino. Momenteel de meest geavanceerde modelleertechniek die er wereldwijd beschikbaar is: http://rhinocentre.blogspot.com/2010/10/ship-hulldesign-with-t-splines-for.html

• Intacte stabiliteit en schatting van weerstand en voortstuwing volgens methode Holtrop en Savitsky met Orca3d plug-in. • Ontwerp van constructieconcept, indeling, opbouw, techniek en installaties.

• Rechtstreeks exporteren/importeren van rompvorm, opbouw en constructiedelen naar Nupas, Shipconstructor, Maxsurf, Inventor, et cetera. • Presentatie, visualisatie en animatie in real-time 3D, 2D en ook afbeeldingen en filmpjes. • Real-time algemeen plan printen als PDF. Dit is een freeze van de status van dat moment. • Parametriseren van bijvoorbeeld standaard scheepstypen met visual scripting: http://rhinocentre.blogspot.com/2009/12/grasshopper-parametric-ship-hull.html

Kleinere bedrijven doen ook steeds meer engineering en werkvoorbereiding met Rhino: • Eenvoudige werktekeningen maken. • Uitslagen maken. Enkelvoudig gekromd kan standaard met Rhino, dubbelvoudig gekromd kan met een plug-in door ervaren mensen worden uitgeslagen. • Nesten. • CNC-freesmachines aansturen tot en met vijfassig. • Reverse engineering met photogrammetry, meetarmen, laserscanners, et cetera. Omdat ook steeds meer toeleveringsbedrijven Rhino gebruiken, is het steeds beter samenwerken. Een aantal bekende toeleveranciers die met Rhino werken zijn Marin, NCG, Metalix, Centraalstaal en NedCAM.

Investeren in integraal 3D-ontwerpproces

• Instant sterkteberekeningen aan enkelvoudige (complexe) onderdelen met Scan & Solve. Hele scheepsconstructies is nog niet mogelijk. Zie ook: http://issuu.com/gerardpetersen/docs/sliding_ roof_deflection_analysis_of_villo_motor_ya/2

Bronnen • www.rhinocentre.nl • http://rhinocentre.blogspot.com/ RhinoCentre-blog met veel maritieme kennis

Jaargang 132 • september 2011

Wat betreft de werven en ontwerpen engineeringbureaus die met Rhino werken kan beter gesteld worden: “Wie werkt er nog niet met Rhino?” Wel belangrijk is te constateren dat het gebruik van Rhino bij negentig procent van de bedrijven gefragmenteerd is. Het blijkt dat het kopen van Rhino nog niet betekent dat het ontwerpproces integraal wordt verbeterd. Het is belangrijk om te investeren in kennis door training en organisatieontwikkeling van een integraal 3Dontwerpproces. Juist omdat Rhino relatief goedkoop is kan het uitstekend naast bestaande software gebruikt worden. In de praktijk blijkt dan wel welke taken met welke programma’s uitgevoerd worden. Grotere bedrijven sparen dan op termijn AutoCAD-licenties en dure engineeringsoftware uit.