はじめに
最新の船舶用電力システム（SPS）には、デジタル制御、保護、通信のハードウェアとソフトウェアが詰め込まれている。さらに今後、 船舶のスマート化・電動化に伴い、制御・保護 ・通信システムの複雑さは 増すばかりです。
SPSがより電気的であることの利点は論を待たないが、SPSソフトウェアの問題により、最も洗練された船舶の試運転が遅れている。このような問題は、SPSの複雑さが増すにつれて、C-HIL（Controller Hardware in the Loop）テスト手法に基づくMMT（Marine Microgrid Testbed）のような最新世代のテストツールが必要になるため、予想されることである。
現在、 C-HIL手法は自動車や航空宇宙産業で最も広く適用されている。最近では、先進的な船舶パワーシステムのテストにも広く採用されている。要するに、C-HIL手法は、SPSのエミュレートされたパワー・ハードウェアに接続することによって、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テストする。
したがって、MMTは、係留や海上試験で通常かかる時間とコストの何分の一かの時間で、しかもあらゆる運転条件下で比較にならないほど優れた試験カバレッジで、コントローラー・ソフトウェアの挙動を直接把握することができる。
1.相互運用性の問題
どの船もユニークだ。同じクラスに属していても、SPSの個々のコンポーネントは異なることが多い。SPSのコンポーネントは絶えず進化しているため、これは避けられません。MMTを使えば、係留や海上試運転のずっと前に、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す。MMTのようなスケーラブルなC-HILプラットフォームにより、エンジニアはシステムの挙動を評価し、相互運用性の問題をすべて特定して修正することができます。SPSの制御、保護、通信システムのみが使用されるため、これはSPSコンポーネントが設置される前でも可能であり、実電力が使用されないため、テストは完全に安全で、再現性があり、自動化することができます。
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機能ではありません。システムの相互運用性や品質、ランニングコストやメンテナンスコストなど、造船会社や将来の船主の長期的な目標をサポートしなければなりません。MMTをループに組み込んだ調達では、エンジニアリングが調達プロセスに関与し、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得ることが可能になる。MMTの導入により、ベンダーはコンポーネントの数理モデル、制御、保護、通信のハードウェアとソフトウェアの提供を求められる。そして、購入価格だけでなく、SPSの意図する機能に最も適合するよう、徹底的にテストし、最適化することができる。
3.乗員訓練のためのエンジンルームシミュレーション
船舶の電力システム（SPS）を運用する人々のスキルは、複雑な新機能や能力に合わせて常に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がマリン・マイクログリッド・テストベッドである。しかし、最新のSPSは非常に動的で複雑なため、MMT以前には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実現されていなかった。MMTにより、造船会社は、マイクロ秒の分解能でリアルタイムに動作する船舶の電力システムのデジタル・ツインを作成することができます。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、船舶に搭載される（されている）システムの100％正確なシミュレーションを得ることができます。こうすることで、船の建造中に訓練を開始することができる。最後に、C-HILシステムは異なるSPSモデルを素早くロードできるため、同じマリン・マイクログリッド・テストベッドを異なる船舶に使用することができる。
4.緊急時におけるSPSの動作テスト
現代の船舶における安全手順や自動化された安全システムは複雑である。さらに、水密扉などの安全上重要なシステムにおいても、電気システムが油圧システムや空気圧システムに取って代わりつつある。緊急事態における船舶の安全性は、現在では船舶動力システム（SPS）の性能に大きく依存しています。従来のSPS試験には法外なコストがかかるため、完全な試験範囲をカバーすることは現実的でなく、これは危険なパラドックスにつながります。一方、MMTでは、安全で快適なMMTオフィスで、あらゆる緊急シナリオにおけるSPSの性能を繰り返しテストすることが可能です。エミュレートされたパワーステージにインターフェイスされたコントローラーにより、エンジニアはあらゆる緊急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る。
5.保護テスト
近代的な船舶のSPSは、ますます電動化が進んでいる。船舶の推進システム、航行システム、安全システム、そしてホテルロードなどに電力を供給する。そのためSPSは、それ自体の緊急事態に耐えられるだけの堅牢性を備えていなければならない。SPSのコンポーネントの1つまたはいくつかが故障しても、重要な負荷に電力を供給できなければなりません。この要件を満たすためには、SPSは十分に保護されていなければならない。従来のテストシナリオでは、インテリジェントな電子機器に基づくSPS保護の現実的なテストは不可能でした。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をリアルタイムでテストすることができます。短絡やその他のあらゆる故障をリアルタイムシミュレーションに自由に挿入し、MMT環境の完全な安全性の中で保護デバイスの動作を評価することができます。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、船舶に設置された後のシステムの信頼性と安全性を十分に確信することができます。
クレジット
著者 ｜アレクサンダル・カヴィッチ
ビジュアル ｜Typhoon HIL
編集 ｜デボラ・サント
