Metodologia Innovativa per la Progettazione Preliminare di Unità Passeggeri per la Navigazione Costiera Sostenibile

In recent years, the preliminary design of passenger vessels for coastal navigation has experienced a significant increase in complexity, driven by the interaction between stringent regulatory requirements, environmental sustainability objectives, operational constraints, and growing expectations in terms of comfort and accessibility. In this context, decisions taken during the early stages of the design process are crucial to the overall performance of vessels throughout their entire life cycle, highlighting the need for a critical rethinking of traditional design paradigms. This research proposes an innovative methodology for the concept design of passenger vessels intended for coastal transport, based on the integration of parametric design, Systems Engineering, and Concurrent Engineering. A critical analysis of the classical design spiral model has revealed the limitations of sequential processes in managing the high level of interdependence between hull and systems, particularly in contexts characterised by stringent operational constraints. The distinctive contribution of the present study lies in the development of an integrated computational pipeline for preliminary design, implemented within a parametric environment, which enables the automatic and systematic generation of complete and technically coherent vessel configurations. The methodology combines parametric hull models, the algorithmic definition of general arrangements, propulsion system layouts, preliminary structural assessments, and regulatory and performance feasibility checks. Exploration of the design space is carried out using Design of Experiments techniques, ensuring a homogeneous coverage of the multidimensional domain of design variables. Particular attention is devoted to technological solutions consistent with sustainability objectives, such as the adoption of series hybrid propulsion architectures and the use of aluminium alloys as the reference structural material, also assessed from a life-cycle perspective. The methodology is validated through a case study related to passenger transport in the Gulf of Trieste, demonstrating the capability of the tool to generate admissible design variants, analyse key design trade-offs, and support informed decision-making in the early stages of the design process. The results confirm that the proposed approach overcomes the main limitations of traditional processes by enabling a more effective management of interdependencies among design variables, increasing the speed and transparency of the decision-making process, and improving the overall quality of design decisions, in support of a more sustainable and flexible naval design for contemporary coastal mobility.

Negli ultimi anni, la progettazione preliminare di unità passeggeri per la navigazione costiera ha registrato un significativo incremento della complessità, dovuto all’interazione tra requisiti normativi stringenti, obiettivi di sostenibilità ambientale, vincoli operativi e crescenti aspettative in termini di comfort e accessibilità. In tale contesto, le decisioni assunte nelle fasi iniziali del progetto risultano determinanti per le prestazioni complessive delle unità lungo l’intero ciclo di vita, rendendo necessario un ripensamento critico dei paradigmi progettuali tradizionali. La ricerca propone una metodologia innovativa per il concept design di unità passeggeri destinate al trasporto costiero, basata sull’integrazione di progettazione parametrica, Systems Engineering e Concurrent Engineering. Un’analisi critica del modello classico della spirale di progetto ha evidenziato i limiti dei processi sequenziali nel gestire l’elevata interdipendenza tra carena e sistemi, soprattutto in contesti caratterizzati da forti vincoli operativi. L’elemento distintivo del presente studio consiste nello sviluppo di una pipeline computazionale integrata per la progettazione preliminare, implementata in ambiente parametrico, che abilita la generazione automatica e sistematica di configurazioni di unità complete e tecnicamente coerenti. La metodologia combina modelli parametrici di carena, la definizione algoritmica dei piani generali tridimensionali, dei sistemi di propulsione, delle verifiche strutturali preliminari e dei controlli di fattibilità normativa e prestazionale. L’esplorazione dello spazio progettuale è condotta mediante tecniche di Design of Experiments, in grado di garantire una copertura omogenea del dominio multidimensionale delle variabili di progetto. Particolare attenzione è stata dedicata a soluzioni tecnologiche coerenti con gli obiettivi di sostenibilità, quali l’adozione di architetture di propulsione ibride e l’impiego di leghe di alluminio come materiale strutturale di riferimento, valutate anche in un’ottica di ciclo di vita. La metodologia è stata validata mediante un caso di studio relativo al trasporto passeggeri nel Golfo di Trieste, dimostrando la capacità dello strumento di generare varianti ammissibili, analizzare trade-off progettuali e supportare decisioni informate nelle fasi iniziali del progetto. I risultati confermano che l’approccio proposto supera le principali limitazioni dei processi tradizionali, favorendo una gestione più efficace delle interdipendenze tra le variabili progettuali, aumentando la rapidità del processo decisionale e la trasparenza delle scelte progettuali, con un miglioramento complessivo della qualità delle decisioni, a supporto di una progettazione navale più sostenibile e flessibile per la mobilità costiera contemporanea.