導入
現代の船舶電力システム（SPS）は、デジタル制御、保護、通信のためのハードウェアとソフトウェアが満載です。さらに、船舶のスマート化と電動化が進むにつれて、制御、保護、通信システムの複雑さはますます増していくでしょう。
SPSの電動化によるメリットは紛れもない事実である一方、SPSソフトウェアの問題により、最新鋭の船舶の就航が遅延し、多大なコストが発生するという事態が見られています。SPSの複雑化に伴い、C-HIL（Controller Hardware in the Loop）テスト手法に基づくMarine Microgrid Testbed（MMT）などの最新世代のテストツールが必要となるため、このような問題は当然のことと言えるでしょう。
現在、 C-HIL手法は自動車産業と航空宇宙産業で最も広く適用されています。最近では、高度な船舶用電力システムのテストにも広く採用されています。簡単に言うと、 C-HIL手法は、実際のSPSコントローラのハードウェアとソフトウェアを、SPSのエミュレートされた電力ハードウェアに接続することでテストします。
したがって、MMT は、係留や海上試験中に通常かかる時間とコストのほんの一部で、コントローラー ソフトウェアの動作を直接把握できるだけでなく、あらゆる動作条件下でのテスト範囲がはるかに広くなります。
1.相互運用性の問題
船舶はそれぞれが独自の特性を持っています。同じ船種であっても、SPSの個々のコンポーネントは異なる場合が多くあります。SPSコンポーネントは絶えず進化しているため、これは避けられないことです。MMTの導入により、係留や海上試運転のかなり前に、SPS制御ソフトウェアとハードウェアを完全にテストすることが可能になりました。MMTのようなスケーラブルなC-HILプラットフォームを活用することで、エンジニアはシステムの動作を評価し、相互運用性に関するあらゆる問題を特定して修正することができます。SPSの制御、保護、通信システムのみを使用するため、SPSコンポーネントを設置する前であっても、これらのテストを実施できます。また、実際の電力は使用しないため、テストは完全に安全で、繰り返し実行でき、自動化も可能です。
2. SPSコンポーネントとシステムのモデルベースソーシング
調達は単なるコスト管理ではありません。システムの相互運用性や品質、運用・保守コストなど、造船所や将来の船主の長期的な目標をサポートする必要があります。MMTを調達プロセスに組み込むことで、エンジニアリング部門は調達プロセスに参画し、コンポーネントやシステムの性能、使いやすさ、互換性、適合性に関するフィードバックを提供できるようになります。MMTを調達プロセスに組み込むことで、ベンダーはコンポーネントの数学的モデルに加え、制御、保護、通信に関するハードウェアとソフトウェアの提供を求められるようになります。その後、これらのコンポーネントは、購入価格基準だけでなく、SPSにおける意図された機能に最適な適合性を持つよう、徹底的にテスト・最適化されます。
3.乗組員訓練のための機関室シミュレーション
船舶電力システム（SPS）を操作する人のスキルは、新しい複雑な機能や能力に合わせて最新の状態に保つ必要があり、そのための最も効果的な方法は、海洋マイクログリッドテストベッドを使用することです。しかし、現代のSPSは非常に動的な性質と複雑さのため、船舶の電力システムの正確なリアルタイムシミュレーションは、MMTより前には実現されていませんでした。MMTを使用すると、造船所はマイクロ秒の解像度でリアルタイムに実行される船舶電力システムのデジタルツインを作成できます。これらのデジタルツインを船舶シミュレータのヒューマンインターフェースコンポーネントに接続すると、乗組員は船に設置される（または設置されている）システムの100％正確なシミュレーションを取得できます。このようにして、船がまだ建造されている間にトレーニングセッションを開始できます。最後に、C-HILシステムは異なるSPSモデルをすばやくロードできるため、同じ海洋マイクログリッドテストベッドを異なる船舶に使用できます。
4.緊急事態におけるSPSの動作テスト
現代の船舶における安全手順と自動化された安全システムは複雑です。さらに、水密扉などの安全上極めて重要なシステムでさえ、油圧システムや空気圧システムに代わり電気システムが採用されています。緊急事態における船舶の安全性は、現在、船上電力システム（SPS）の性能に大きく依存しています。従来のSPSテストはコストが高額であるため、包括的なテストは現実的ではなく、危険なパラドックスが生じています。つまり、緊急システムは実際の緊急事態においてのみ真にテストされるということです。一方、MMTは、MMTオフィスの安全で快適な環境で、あらゆる緊急事態シナリオにおけるSPSの性能を繰り返しテストすることを可能にします。エミュレートされた電力ステージにインターフェースされたコントローラーを使用することで、エンジニアはあらゆる緊急事態シナリオをトリガーし、SPSの動作を徹底的に分析することができます。
5.保護テスト
現代の船舶の SPS はますます電動化しています。船舶の推進システム、航行システム、安全システム、ホテルの負荷などに電力を供給します。したがって、SPS は、それ自体が緊急事態に耐えられるほど堅牢でなければなりません。1 つまたは複数の SPS コンポーネントに障害が発生した場合でも、重要な負荷に電力を供給できなければなりません。この要件を満たすには、SPS が適切に保護されている必要があります。従来のテスト シナリオでは、インテリジェントな電子デバイスに基づく SPS 保護の現実的なテストを行うことができません。一方、MMT では、実際の保護デバイスとエミュレートされた保護デバイスの両方のリアルタイム テストが可能です。短絡やその他のすべての障害をリアルタイム シミュレーション実行に自由に挿入することができ、保護デバイスの動作を MMT 環境の完全な安全性の中で評価できます。このようにして、SPS エンジニアは SPS 設計を迅速に最適化し、船舶に設置されたシステムの信頼性と安全性に確信を持つことができます。
クレジット
著者| アレクサンダル・カヴギッチ
ビジュアル| 台風HIL
編集者| デボラ・サント
