(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材から構成される構造物の建造作業を管理するシステムであって、
前記構造物の設計モデルに関する３次元形状データを用いて部材の接合位置における接続辺と水平面との相対角度を溶接姿勢として算出し、当該溶接姿勢と前記接合部位の形状とを変数とする評価関数を用いて部材間の接合に要する作業量を管理量として算出し、この管理量を前記３次元形状データに付加し設計データとして出力する管理量演算装置（１）と、
前記３次元形状データに基づいて前記設計モデルの３次元画像を表示すると共に、当該３次元画像を参照することにより操作入力された選択指示に応じた作業対象部材の溶接作業を指定された作業者に割り付ける処理を行い、割り付けた作業対象部材の総管理量に対する作業当日における溶接作業の目標値を示す作業指示書を作成する作業管理装置（３）と、
を具備することを特徴とする構造物の建造作業管理システム。
【請求項２】
複数の部材によって予め構築された複数のブロックを相互接合して構造物を建造する場合には、現在接合対象となっているブロックに関する設計データを作業管理装置（３）に提供する上位管理装置（２）を備える、ことを特徴とする請求項１記載の構造物の建造作業管理システム。
【請求項３】
作業管理装置（３）は、操作入力によって作業者と３次元画像内の部材が指定されると、作業者毎に作業内容を指示する作業指示書を作成する、ことを特徴とする請求項１または２記載の構造物の建造作業管理システム。
【請求項４】
作業管理装置（３）は、所定の操作入力に基づいて作業対象部材のみを３次元表示する、ことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の構造物の建造作業管理システム。
【請求項５】
作業管理装置（３）は、操作入力された各作業日の作業実績に応じて各部材の管理量を更新する、ことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の構造物の建造作業管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の建造作業管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型構造物の１つである例えば船殻を建造する場合には、船殻全体を複数に分割したブロックを工場で予め組み立て、各ブロックをドック等に搬入して所定の順番で積み上げると共に、各ブロック間の接合を順次行う。例えば、最も船底に位置する複数のブロックがまず最初にドックに配置されてブロック相互間の接合が行われ、この上に各ブロックが順次積み上げられて相互間の接合がさらに行われる。
【０００３】
このような船殻の建造では、主に各ブロックを構成する部材間の溶接によって各ブロックが相互接合される。したがって、船殻の建造における主な作業は、各作業員による溶接作業であり、この溶接作業は、各ブロックの搭載順序（搭載日程表）に基づいて行われる。搭載日程表の作成段階では、ブロックの設計図面に基づいて溶接対象部材毎に、その長さや板厚あるいは開先並びに溶接作業時の作業者の作業姿勢（溶接姿勢）を考慮した作業量が算出され、この結果として各ブロックの搭載に係わるトータル作業量が管理量として算出される。
【０００４】
そして、実際の作業段階では、当該各ブロックの管理量に基づいて作業日程表が作成され、作業分担が各作業日毎に作業指示書として各作業員に指示される。各作業員は、この作業指示書に記載された作業箇所について指示当日内に溶接作業を完了する。また、各作業員には、当日の作業終了時に作業報告をすることが義務づけられており、この作業報告に基づいて作業進捗が管理されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術には、以下のような問題点がある。
（１）上記管理量の計算は、手計算によって行われているために、時間を要すると共に計算ミスが発生し易い。
（２）上記作業指示書は、例えば作業班の班長が手書きで作成しているので、記入ミスや記入漏れ等が発生し易く、また指示内容が作業員に正確に伝達されない場合がある。これに起因して作業のやり残しや作業遅れが生じ易い。
（３）各作業者の作業能力を客観的に把握することが困難であり、作業進捗は、作業班の班長と作業員（班員）との裁量に委ねられている。したがって、作業が遅れた場合に、その原因（例えば管理量によるものか、要員計画によるものなのか、あるいは作業者の能力によるものなのか）を正確に把握することができず、結果として作業遅れに対して的確な対応を取ることが困難である。
（４）作業進捗が各作業員からの作業報告に基づく作業日程表上の消し込みによって管理されており、すなわち作業実績が定量的に累積管理されていないので、作業進捗の変化状態を正確に把握することが困難である。
（５）船殻建造における全体的な作業進捗状態を一目で確認できるものがないために、船殻建造の全体的な作業進捗について的確な把握や作業遅延に対する処置を施すことが困難である。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みて成されたものであり、正確な管理量を短時間で計算すると共に各作業者に作業内容を正確に伝達し、かつ、作業進捗の適切な管理を実現することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、構造物の建造作業管理システムに係わる第１の手段として、複数の部材から構成される構造物の建造作業を管理するシステムにおいて、構造物の設計モデルに関する３次元形状データを用いて部材の接合位置における接続辺と水平面との相対角度を溶接姿勢として算出し、当該溶接姿勢と前記接合部位の形状とを変数とする評価関数を用いて部材間の接合に要する作業量を管理量として算出し、この管理量を前記３次元形状データに付加し設計データとして出力する管理量演算装置と、３次元形状データに基づいて設計モデルの３次元画像を表示すると共に、当該３次元画像を参照することにより操作入力された選択指示に応じた作業対象部材の溶接作業を指定された作業者に割り付ける処理を行い、割り付けた作業対象部材の総管理量に対する作業当日における溶接作業の目標値を示す作業指示書を作成する作業管理装置とを具備する手段を採用する。
【０００８】
また、構造物の建造作業管理システムに係わる第２の手段として、上記第１の手段において、複数の部材によって予め構築された複数のブロックを相互接合して構造物を建造する場合には、現在接合対象となっているブロックに関する設計データのみを作業管理装置に提供する上位管理装置２を備えるという手段を採用する。
【００１０】
構造物の建造作業管理システムに係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、作業管理装置は、操作入力によって作業者と３次元画像内の部材が指定されると、作業者毎に作業内容を指示する作業指示書を作成するという手段を採用する。
【００１１】
構造物の建造作業管理システムに係わる第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、作業管理装置は、所定の操作入力に基づいて作業対象部材のみを３次元表示するという手段を採用する。
【００１２】
構造物の建造作業管理システムに係わる第５の手段として、上記第１〜第４いずれかの手段において、作業管理装置は、操作入力された各作業日の作業実績に応じて各部材の管理量を更新するという手段を採用する。
【００１３】
構造物の建造作業管理システムに係わる第６の手段として、上記第１〜第５いずれかの手段において、作業管理装置は、３次元画像内の各部材を管理量に応じて色分け表示するという手段を採用する。
【００１４】
構造物の建造作業管理システムに係わる第７の手段として、上記第２〜第６いずれかの手段において、各ブロックは船殻を構成するものであるという手段を採用する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる構造物の建造作業管理システムの一実施形態について説明する。
【００２１】
なお、本実施形態は、本発明を構造物の１つである船殻の建造作業管理に適用したものであり、すなわち船殻を構成する複数のブロックを工場で予め組立て、これらブロックをドック等に搬入して相互接合することにより船殻を建造する際の作業管理に関するものである。この場合、まず最初に、船底部に位置するブロック同士が互いに接合され、この上にブロックが順次積み上げられて船殻が建造される。各ブロック間の接合では、互いに隣り合うブロックの特定部材（接合対象部材）が相互に溶接接合される。
【００２２】
図１は、本実施形態のシステム構成図である。この図に示すように、本建造作業管理システムは、通信回線によって相互接続された管理量演算装置１と上位管理装置２と作業管理装置３とから構成されている。
【００２３】
管理量演算装置１は、船殻（構造物）の設計部門に備えられるものであり、当該設計部門において設計された船殻の設計モデルに関する３次元形状データに基づいて上記接合対象部材間の接合に要する作業量を算出すると共に、この作業量を接合対象部材の属性データとして３次元形状データに付加し、設計データとして上位管理装置２に出力する。この管理量演算装置１は、例えば３次元形状データに基づいて接合対象部材の接合部位における接続辺と水平面との相対角度を溶接姿勢（接合姿勢）として算出し、当該溶接姿勢と上記接合部位の形状（板厚、開先形状及び溶接脚長）とを変数とする評価関数を用いてβＮＬ値を算出する。このように算出されたβＮＬ値は、接合対象部材を溶接接合する際に必要となる標準的な作業量（作業時間）を示す数値である。
【００２４】
上位管理装置２は、プロダクション・エンジニアリングを担当する部門に配置されるものであり、通信回線を介して管理量演算装置１から受信された上記設計データの中から現在接合対象となっているブロックに関する設計データ（作業ブロック設計データ）のみを抽出して作業管理装置３に順次提供する。上位管理装置２を設けることにより、実際に現在行っている作業に関係する作業ブロック設計データのみを上記管理量演算装置１や上位管理装置２に比較して処理能力が劣る作業管理装置３に供給する。管理量演算装置１や上位管理装置２は例えばエンジニアリング・ワークステーションであるが、作業管理装置３は、例えば汎用のパーソナルコンピュータである。
【００２５】
作業管理装置３は、作業現場に配置されるものであり、各作業者に対する作業指示書の作成機能と作業進捗状況の管理機能とを備えるものである。作業管理装置３は、設計データに含まれる３次元形状データに基づいて現在の作業対象（接合対象）となっているブロックに関する設計モデルの３次元画像を表示すると共に、当該３次元画像を参照することにより操作者（作業班の班長等の作業責任者）によって操作入力された作業手順と設計データに含まれる接合対象部材のβＮＬ値とに基づいて作業指示書を作成する。
【００２６】
また、作業管理装置３は、所定の操作入力に基づいて設計モデルの３次元画像のうち接合対象部材（つまり属性情報としてβＮＬ値が含まれる部材）のみを作業指示書作成支援画像（ＳＥＣＴ画像）として選択的に表示するように構成されており、操作者が操作入力によって作業者とＳＥＣＴ画像内の接合対象部材を指定すると、当該作業者に当該指定された接合対象部材の溶接作業を割り付ける。そして、作業者毎に上記作業を繰り返すことにより、複数の作業員に溶接作業を割り付け、この割付結果を各作業者毎の作業指示書として印刷出力する。なお、この作業指示書の作成手順の詳細については、後述する。
【００２７】
また、作業管理装置３は、キーボード等の操作によって溶接作業の実績値が入力されると、当該進捗度に応じて各接合対象部材のβＮＬ値を更新するように構成されており、上記ＳＥＣＴ画像に表示された各接合対象部材をβＮＬ値から実績値を差し引いた残管理量に応じて色分け表示すると共に、任意の接合対象部材をポインティングデバイス等によって操作指示することにより当該接合対象部材の残管理量を数値表示するように構成されている。
【００２８】
次に、このように構成された本建造作業管理システムの時系列的な動作について、図２に示すフローチャートに沿って説明する。なお、このフローチャートは、作業管理装置３を用いた作業指示書の作成手順を示すものである。
【００２９】
本建造作業管理システムでは、上位管理装置２によって設計データの中から作業ブロック設計データのみが抽出された状態において、作業管理装置３が種々の目的で操作されて作業指示書の作成や作業の進捗状況の確認等が行われる。すなわち、作業現場で各ブロックの接合作業が行われる時点では、管理量演算装置１によるβＮＬ値の算出や当該βＮＬ値と３次元形状データとに基づく設計データの生成処理及び上位管理装置２による作業ブロック設計データの抽出処理は、前処理として既に完了している。このような状態において、各作業員の作業指示書は、作業管理装置３を用いて以下のように作成される。
【００３０】
ここで、βＮＬ値は、作業対象ブロックの３次元形状データから得られた溶接姿勢及び接合部位の形状（板厚、開先形状及び溶接脚長）を変数とする評価関数を用いることにより管理量演算装置１によって自動計算される。すなわち、本実施形態では、従来手計算されていたβＮＬ値が管理量演算装置１によって自動計算されるので、βＮＬ値の計算に要する時間が短縮されると共に計算ミスが発生する余地が極めて少ない。
【００３１】
さて、作業指示書の作成処理では、まず最初に設計データ（作業ブロック設計データ）の取り込みが行われる。操作者が作業ブロック設計データの取り込み指示を操作入力すると、作業管理装置３は通信回線を介して上位管理装置２から作業ブロック設計データを取得する（ステップＳ1）。この結果、作業管理装置３には、作業ブロック設計データに基づいて作業対象のブロックの３次元形状が画像表示される。そして、操作者がＳＥＣＴ画像の表示を操作指示すると、作業管理装置３は、属性情報としてβＮＬ値が付与されている接合対象部材のみを抽出し、ＳＥＣＴ画像として表示する（ステップＳ2）。
【００３２】
これ以降の処理は、各作業班の作業者毎に特定の接合対象部材を作業対象として割り付ける処理となる。操作者が作業班の班長名及び作業者名並びに作業開始時間及び作業終了時間を操作入力し（ステップＳ3）、さらにＳＥＣＴ画像上の特定の接合対象部材を操作指定すると、当該接合対象部材は、上記作業者名に該当する作業者に割り付けられる（ステップＳ4）。ここで、ＳＥＣＴ画像上における接合対象部材の操作指定を繰り返すことにより、複数の接合対象部材を上記作業者名に該当する作業者に割り付けることもできる。
【００３３】
通常、船殻の溶接作業は複数の作業班によって、また各作業班は複数の作業者によって構成されているので、ステップＳ5における判断は「Ｎｏ」となるので、操作者が他の作業者名を操作入力することにより、上記ステップＳ2，Ｓ3の各所理が繰り返され、他の作業者名に該当する各作業班の作業者への作業割付が順次行われる。そして、以上のようにして全作業者への作業割付が完了し、操作者が印刷を操作指示すると、作業管理装置３は、上記ステップＳ2，Ｓ3の各所理による設定データをプリンタに送出して各作業者に対する作業指示書をカラー印刷させ（ステップＳ6）、作業指示書の作成処理が終了する。
【００３４】
このような作業指示書の作成処理によれば、操作者は、複数の接合対象部材を的確かつ正確に各作業者に割り付けることが可能であり、割付ミスや割付もれ等の発生する余地が極めて少なくなる。
【００３５】
また、本実施形態の作業指示書には、作業対象ブロックの３次元形状と作業対象として割り付けられた接合対象部材の３次元形状、並びに作業当日の作業予定が記載されている。この作業予定は、作業対象として割り付けられた単一あるいは複数の接合対象部材の総βＮＬ値に対する作業当日の目標値をグラフ表示するものである。このように構成された作業指示書によって、各作業員には作業箇所が正確に指示される。
【００３６】
続いて、各作業員は、上記のように作成された作業指示書に基づいて溶接作業を行い、１日の作業が終了すると、各接合対象部材に係わる溶接作業の実績値を各班長に報告する。この各接合対象部材の実績値は、キーボード等を用いて作業管理装置３に操作入力される。作業管理装置３は、実績値が入力されると、各接合対象部材のβＮＬ値から実績値を差し引いた残管理量を算出し、各接合対象部材のβＮＬ値を残管理量に更新する。
【００３７】
この結果、進捗確認用画像（３次元画像）上に表示される各接合対象部材は、上記残管理量に応じて色分け表示されると共に、任意の接合対象部材をポインティングデバイス等によって操作指示すると、当該接合対象部材の残管理量が数値表示される。したがって、このように更新された残管理量に基づくＳＥＣＴ画像によって各接合対象部材について溶接作業の進捗状況を容易に確認することができる。
【００３８】
また、上記進捗確認用画像では、実績値に基づいて作業当日の進捗状況を確認することができる。すなわち、進捗確認用画像上に表示される各接合対象部材は、作業当日の実績値に応じて色分け表示されると共に、操作指示された接合対象部材の実績値が数値表示される。このような進捗確認用画像を用いることにより、翌日の作業計画を容易に立案することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる構造物の建造作業管理システムによれば、複数の部材から構成される構造物の建造作業を管理するシステムであって、構造物の設計モデルに関する３次元形状データを用いて部材の接合位置における接続辺と水平面との相対角度を溶接姿勢として算出し、当該溶接姿勢と前記接合部位の形状とを変数とする評価関数を用いて部材間の接合に要する作業量を算出し、この作業量を前記３次元形状データに付加し設計データとして出力する管理量演算装置と、３次元形状データに基づいて設計モデルの３次元画像を表示すると共に、３次元画像を参照することにより操作入力された選択指示に応じた作業対象部材の溶接作業を指定された作業者に割り付ける処理を行い、割り付けた作業対象部材の総管理量に対する作業当日における溶接作業の目標値を示す作業指示書を作成する作業管理装置とを具備するので、正確な管理量を短時間で計算すると共に、当該管理量に基づいて作成された作業指示書によって各作業者に作業内容を正確に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係わる構造物の建造作業管理システムの機能構成を示すシステム図である。
【図２】  本発明の一実施形態に係わる構造物の建造作業管理システムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１……管理量演算装置
２……上位管理装置
３……作業管理装置
【図１】
0004698875.tif 000002
【図２】
0004698875.tif 000003