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「知識共有を基盤とした高度造船CIMの開発研究」の報告書

 事業名 知識共有を基盤とした高度造船CIMの開発研究
 団体名 シップ・アンド・オーシャン財団  


■事業の内容

造船におけるコスト競争力の向上の手段としてはCIM導入による生産性向上があり、造船各社は平成元年度から5年度にかけて実施した[CIMプロジェクト]の成果を活用して各々独自にCIMの導入を進め工数削減などの成果を上げている。
 しかし、造船業が個別受注産業であるため、自動車産業などと比較して同時並行作業の比率が高く、より高度なコンピュータシステム技術が要求される。これに対して、平成7、8年度の「組立産業汎用プロダクトモデルの開発研究」で検討した造船用拡張フレームモデルはこの高度なCIM実現の土台となり、更に昨今急速に研究が進んでいる知識共有の技術を加味することによって、造船の高度な同時並行作業を支援することが可能となる。
 本開発研究は、平成元年度から3年計画での「造船CIMSパイロットモデルの開発研究」、平成4年度から2年計画での「造船業CIMフレームモデルの開発研究」、平成6年度の予備研究を経て平成7年度から2年計画での「組立産業汎用プロダクトモデルの開発研究」の成果を受けて3か年計画で実施する、開発研究の第2年度に当たるもので、造船業CIMの要である「プロダクトモデル」を、最新システム技術を駆使して運用の柔軟性を増し、実務に適用可能な形で提案することによって、造船業CIMの高度化への道を示し、我が国造船業の振興に役立てようとするものである。
 本事業は、同時並行作業を支援する知識共有の仕組みについて検討し、組立産業汎用プロダクトモデルの開発研究の成果を用いて高度な情報処理機能を有するプロダクトモデルを構築し、もって造船CIMの飛躍的な高度化を図ることを目的とし、実施した。
(1) 知識共有による高度造船CIMの開発
 [1] オブジェクトリクエストブローカー(ORB)による知識共有の高度化の仕組みの実現
  a.コラボレーション(協業作業)実現の環境検討
    知識共有サブワーキンググループを中心にORBを基盤にしたリファレンスアーキテクチャ(システム構成要素の機能と構成を論理的・構造的に表現したもの)の中で、設計・製造業務プロセスを表現するためのプロセスモデルとそれを利用した協業支援メカニズムについて、その機能要件を船の設計の具体的事例を対象としての検討を行った。
  b.知識共有環境の実現
    リファレンスアーキテクチャの各構成要素の機能を具体化すると同時に、その実現手法を明らかにした。各構成要素のうちGPME提供機能群については開発を完了し、その他のACIMで新たに提供すべき機能群についても引き続き検討を行った。また、高度造船CIMの実運用時に重要な役割を担うPDM(製品データ管理)、ERP(企業資源管理)システム等、市販ソフトウェアについて調査整理し、高度造船CIMへの適用可能性について検討を加えた。
 [2] 高度造船CIM向けプロダクトモデルデータベース(PMDB)の共通化等
  a.船殻構造EFL(造船固有フレームライブラリ)の拡張
    船殻構造の表現方法の中で、構造の相対表現方法について造船の既存CADを参考に引き続き検討し仕様を確定した。また、さきに作成した船殻構造EFL開発仕様書に基づいて開発委託先において具体的開発を行い、委託先と緊密な連携を取り作業フォローを実施して、船殻EFLの中核部分の開発を進め、検証用の仮想船データとテストプログラムを利用して、その機能を確認した。
  b.艤装品機器・配管EFLの拡張
    艤装品の表現対象を電気系統・配管系統・ダクト系統に拡張し、その表現方法と艤装品機器・配管EFLが持つべき必要機能について検討した。また、艤装品と船殻部品との直接的な関係情報、間接的な関係情報について整理し、その表現方法を明確にした。船殻構造EFLの拡張と同様に委託先において具体的開発作業を実施し、検証用テストプログラムを利用してその機能確認を完了した。
  c.CFL(共通フレームライブラリ)の拡張
    工程設計の観点から、船殻部品と艤装部品との接続関係の表現方法を明確にした。工作法と製品設計の相互の依存性を整理し、作り方と製品の整合性保持の機能設計を実施し、具体的開発作業を終了した。
(2) 高度造船CIMの機能検証
 [1] 既存システムとPMDBとの検証用アダプターの開発
  a.アダプター(共通部)の開発
    既存システムとPMDB(プロダクトモデル)とのデータ交換手順を詳細化し、データ交換法に関する共通仕様を高度造船CIMの標準仕様として確定した。この共通仕様に基づいてデータ交換プログラムの共通部の開発を進め、開発を完了した。
  b.アダプター(検証部)(各社固有部)の設計と開発
    既存造船用CADとPMDBとのデータ交換実験を実施する造船3社についてその具体的交換手順を集約し、共通部と各社固有部の機能範囲を明確にすると同時に、各社固有部の詳細設計を行い、中間ファイル(仮想CADリポジトリ)入出力部と意味的変換部を委託先で実装し、テストデータによるデータ交換を行い、所期の機能を有する事を確認した。
 [2] 機能検証
  a.検証用アプリケーションの開発
    初期生産設計アプリケーションについて、GPMEで開発したサンプルアプリケーションを再評価し、機能不足の点の洗い出しと必要機能を抽出を行って詳細仕様を確定し、具体的開発作業を実施した。
    工程設計アプリケーションについて、自動設計部分のシステム的な実現仕様及び設計知識の具体的な記述方法を整理し、プログラムの開発作業を行った。検証用に仮想船ACIM丸の船殻構造設計、艤装配置設計を終了し、具体的なデータ生成を行った。
(3) 海外調査
 [1] 協業支援環境構築のための技術打ち合わせ等
  ・出張先・場所
   南カリフォルニア大学(米国ロサンゼルス市)
   ロッキード・マーティン社(サニーベール市)
  ・日  程  平成10年10月29日〜11月5日
  ・出 張 者  尊田 雅弘氏(開発専任チーム員)
         竹本  豊氏(開発専任チーム員)
  ・調査内容  開発研究中の協業支援環境を構築するため米国南カリフォルニア大学において研究中のプロセスモデルとエージェント技術を用いた先進的な協業支援システムについての技術調査及び打ち合わせを実施した。また、ロッキード・マーティン社における最新の協業支援技術動向を調査した。
 [2] 欧州における航空機・自動車製造及び造船業における最新技術の調査
  ・出張先・場所
   エアバスインダストリー社(フランス・ツールーズ市)
   ボルボ・オランダ工場(オランダ・マーストリヒト市)
   ボルボ・イエテボリ工場(スウェーデン・イエテボリ市)
   オデンセ造船所(デンマーク・オデンセ市)
  ・日  程  平成10年11月3日〜11月12日
  ・出 張 者  雨宮 俊幸氏(開発専任チーム副リーダー)
         長瀬  裕氏(開発専任チーム員)
         和田 博史氏(開発専任チーム員)
         佐々木裕一氏(開発専任チーム員)
  ・調査内容  本開発研究において織り込むべきプロダクトモデルの運用、協業作業の管理、生産管理の取り組み等について、欧州における先進的な自動車・航空機・造船企業を訪問のうえ技術情報交換及び調査を行った。
(4) 国内企業調査
  国内自動車製造企業調査
  ・出張先・場所
   福岡県宮田町 トヨタ自動車九州(株) 宮田工場
  ・日  程  平成10年10月15日
  ・出 張 者  雨宮 俊幸氏(開発専任チーム副リーダー)
         矢野 伸夫氏(開発専任チーム員)
         佐々木裕一氏(開発専任チーム員)
  ・実施内容  造船業における工程設計・生産管理のあり方についての検討の一環として、代表的なアセンブリー工場である自動車組立工場を比較対象として選定し、最も先進的なトヨタ自動車九州(株)宮田工場の生産ラインの実態を調査した。
(5) 対外発表
  ・実施場所  日本造船学会主催「情報技術研究委員会シンポジウム」
  ・日  時  平成10年12月18日
  ・実施内容  情報技術と造船海運業の展開のテーマの下で、ACIMの課題と展望について発表を行った。
  ・発 表 者  雨宮 俊幸氏(開発専任チーム副リーダー)
(6) 実施体制
開発運営委員会を設置し、その下に開発推進委員会、システム技術ワーキンググループ及び開発専任チームを設け、必要な作業を行った。
(7) 設備構成
 [1] ハードウェア
   平成9年度の事業開始時に当たって設置したものを継続して使用し、更にパーソナルコンピュータ(PC)を補強した。具体的には、「組立産業汎用プロダクトモデルの開発研究」で開発されたプロダクトモデル開発環境GPMEを基盤としてプロダクトモデルの拡張を行うため、GPMEで使用するコンピュータを中心に整備し、加えて仕様書等のドキュメントの作成、コミュニケーションを効率的に行うことができるパソコンを整備した。
   また、専任者間のコミュニケーション、造船所や外部組織との情報交換の円滑を図り、更にシステム開発作業を効率的に行うため、インターネットとの接続を行って電子メールなどが使用できる開発環境を整備した。
 [2] ソフトウェア
   平成9年度の事業開始時に当たって設置したものを継続して使用し、開発に必要なものを一部追加した。具体的には、開発研究を行う上で必要な下記のソフトウェアを選定した。
  ・知識共有環境を実現するためのCORBA環境実装支援ツール
  ・ワークフロー機能を実現するためのワークフロー管理ツール
  ・オントロジ拡張を行うためのGPME製品及び開発環境
■事業の成果

知識共有を基盤とした高度造船CIMの開発研究の第2年度として、「ORBによる知識共有の高度化の仕組みの実現」、「プロダクトモデルの共通化」と「機能検証」を行い、実用システムの実現に向かっての歩みを進めることができた。
(1) 知識共有の仕組みの実現
ACIMファレンスアーキテクチャの各サービス機能を具体化するとともに実現へのアプローチを検討した。
 ・ACIMリファレンスアーキテクチャの各機能の詳細化と開発リファレンスアーキテクチャを見直してより適切なものとした。各カテゴリーごとに実現ヘのアプローチを策定するとともに、各サービス機能を詳細化し、一部のカテゴリーについて実装を完了した。
 ・エージェント技術適用対象の具体化
  高度造船CIMでのエージェント技術適用対象を分散環境での運用支援とプロセスモデルによる協業支援とした。
 ・インターネット環境におけるORB運用技術の検討
  WWW上での認証、データ保護の手法をプロトタイプ試行により検討した。
 ・プロダクトモデル管理機能の開発
  運用管理アプリケーションの仕様を決定して開発を終了した。
(2) プロセスモデルによる協業支援の検討
協業支援のためのプロセスモデルを具体化し、プロトタイプシステムを開発した。
 ・プロセスモデルの設計
  協業支援が可能な新しいプロセスモデルの概念を考案し、持つべき情報を明確化した。
 ・協業支援システムの基本的枠組みの設計
  プロセスモデルとエージェント技術に基づいた協業支援システムの運用像を明らかにした。
 ・知的エージェント技術を用いた協業支援システムの実行メカニズムの設計エージェントの役割を明確化し、プロセスモデルに従って協業作業を支援する実行メカニズムを設計した。
 ・プロトタイプシステムの開発と試行
  上記設計結果に基づいてプロトタイプシステムを開発し、簡単なゲームシナリオで試行を行った。
(3) プロダクトモデルの共通化
以下の項目を実施し、ACIM FLのベータ版を構築した。
 ・平成9年度に明確化した要求仕様に基づいた仕様書を作成した。
 ・仕様書に基づいたフレームライブラリを実装した。
 ・仮想船のデータを用いて検証を行った。
  拡張した内容のうち、主要なものは以下の通りである。
 ・フレームライブラリ共通機能
  IGES形式でのデータ入出力機能と相対表現を含めた幾何処理機能を強化した。
 ・船殻構造フレームライブラリ
  相対表現の適用と設計意図や役割情報の付加と、詳細構造を中心とした表現能力の向上を行った。
 ・艤装フレームライブラリ
  対象範囲を機器・管艤装・電気艤装・通風ダクト・交通装置・支持台の6分野に広げるとともに、船殻構造との間の関係情報を強化した。
 ・工作フレームライブラリ
  ブロック分割面同士または分割面と部材との関係の追加及び船殻構造との整合性を維持するための情報を表現できるようにした。
(4) プロダクトモデルの機能検証
 2つの工作アプリケーションのプロトタイプ構築とデータ交換の最終仕様を確定した。
 ・初期生産設計アプリケーション
  フレームライブラリの拡張仕様、リファレンスアーチテクチャの最終仕様を考慮して詳細仕様固めを実施し、部分的に機能確認を含めたプロトタイプを構築した。
 ・工程設計アプリケーション
  具体的知識ベースの記述とルールの構築と拡大を行い、幾何表示等を含めた全体システム構成の実装を行った。
 ・アダプター
  共通部分の詳細仕様の確定と実装を行い、3つの既存CADごとに固有部分の詳細仕様を確定し実装を行った。





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更新日: 2023年1月28日

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