参考資料：
日本船舶海洋工学会春季講演会（2014年度）発表用原稿

本研究は、船技協の研究開発基金を用いて2012年度より行ってきたもので、昨年度この講演会で報告した同じタイトルの研究論文の続報である。
本研究は、ここにリストアップした造船会社、エンジニアリング会社等との共同研究である。

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大手中手造船所や一般産業界ではすでに３ＤＣＡＤは広く普及し、活用されている。
造船に近い建設土木でも、建設系が先行し、土木系がこれを追いかけている状況で、公共事業の承認にも適用されるようになってきている。
造船用の３ＤＣＡＤも多種多様なシステムが開発され使用されている。
今回の研究ではフィンランドとオランダで開発され、国内でも比較的広く使用されているＮＵＰＡＳ－ＣＡＤＭＡＴＩＣを用いたが、本研究の意図はこれに限定したものでない。
この様に広く用いられている３ＤＣＡＤであるが、中小手、特に内航船を主に建造している造船所ではなかなか普及できていないのが現状である。
その理由としては①設備費用がかかる②技術者がいない③設計の外注依存度が高い④生産性向上の確信はもてない⑤設計工がかかる⑥工程に余裕がない⑦経営トップの理解が必要

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一方で、先進的に活用している造船所もあり、これはその一例で２，３年前にケミカル船の建造に際し、３ＤＣＡＤを全船適用した先進的な例である。
国内の全造船所がこのように自ら積極的に３ＤＣＡＤを行うのであれば、本研究会の活動も特にすることもないが、実際には、まだ数少ないのが現状である。

中小型内航造船所への普及のための方策として、下記５点を提案している。
１）エンジニアリングクラウドによる連携・共同利用
２）設計技術者と３ＤＣＡＤオペレーターの専門分業化による効率化
３）フレックスデザインによる新標準船化の推進
４）生産計画・工程管理への活用の実証
５）基本計画への３ＤＣＡＤ情報の活用の実証

42012年度に行った試験運用によって、富士通が開発したデータの圧縮、高速転送技術を用いることにより、ＮＵＰＡＳ－ＣＡＤＭＡＴＩＣのような大きなソフトでもクラウド環境での利用が可能であることを実証した。
今日、ＩＴ関連技術が飛躍的に進歩し、インターネットの光回線が全国に普及したことにより、エンジニアリングクラウドが実用化してこのような共同・連携利用が可能となった。
2012年度の実証実験において、クラウド環境下で連携・共同利用が技術的に可能であることを実証し、昨年度のこの講演会で報告した。
エンジニアリングクラウドによる連携・共同利用は単に初期投資の低減のためのシステムの共同利用だけなく、この活動を通じて、３ＤＣＡＤオペレーターの専業分業化による作業量低減、平準化による有効活用や、フレックスデザインによる新標準船の推進にも有効であることが強く認識されるようになった。

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2013年度は社内に多くの３ＤＣＡＤオペレーターを抱えなくても、効率的に設計作業が出来ること、②３ＤＣＡＤの設計作業は従来の設計工数と比べて、それ程多くはならないことを具体的に、定量的に実証することにした。
本船は３年前に山中造船で建造された４９９型一般貨物船「山鋼丸」で、当時は通常の２次元ＣＡＤで設計された。今回これを改めて３ＤＣＡＤによる設計を船殻構造については主船体の全て、艤装については機関室配置の設計を行った。

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「山鋼丸」はＪＲＴＴの支援による先進ＣＯ２低減のための新規開発船であり、共有船建造する船主、造船所にはＪＲＴＴから線図を含む基本図が提供されている。今回、この図面をベースとして３ＤＣＡＤ化をスタートした。担当するのはＳＥＡ創研の３ＤＣＡＤオペレーター４名で、その技術レベルを上級、中級、初級に区分して評価すると、上級1名、中級1名、初級2名である。
上級者は造船設計の知識経験もある３ＤＣＡＤシステムエンジニアであり、中級者は３
ＤＣＡＤ歴５年の女性オペレーターであり、初級２名３ＤＣＡＤ歴１年未満の若手である。
上級者の指導の元に、中級のオペレーターを中心に作業が進められた。また山中造船からこのクラスの船の標準の構造詳細図の提供を受け、参考図とした。
作業は船型データの入力に始まり、区画入力、参照面の定義、構造部材入力を行い、完成した。
この間の作業プロセスは作業日報として、誰が、どの作業を、何工数かけて行った、造船所との作業確認の有無等の記録を残した。現在この結果から、作業者の能力レベルも勘案しながら、標準の作業工数の算出と従来の造船所および設計外注先での設計工数との比較評価を行っているところである。
速報的には構造部材の入力に時間はかかっているが、完成後の重量集計やネスティング等の生産設計工数も含めて評価すると、それ程の工数増加にはなっていないことを裏付ける結果となっている。

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ほぼ完成した時点で３ＤＣＡＤオペレーターと造船所設計技術者にてチェック＆レビューを開催した。
全体から細部に至るまで、ブロック別に各部のチェックを行った。
本図の様に造船所からの求めに応じて、任意の部分を任意の角度で、また全体や部分拡大も自由に行うことが可能であり、設計技術者だけでなく、現場作業者にとっても効率的組立、施工方法を事前に検討することにも有効であることを改めて認識した。
また重量についても全体の船殻重量、ブロック別重量、重心表と以前に造船所にて詳
細図より手計算に算出したブロック重量、および重査にて算出した完成重量との比較検討を行い極めて良い一致を示すとともに、これが設計の早い段階で算出できることが確認できた。

8このように３ＤＣＡＤを使える造船技術者がいない、使いこなすためのトレーニング大変である、設計工数がかかるといった懸念を専業分化により払拭できることを示したが、さらにこれを確実なものにして行くために、このような方策が必要であると考えている。
１）エンジニアリングクラウドで結び同一画面をＰＣのモニターで確認しながら設計技術者と３ＤＣＡＤオペレーター間で検討を容易に、随時行えるようにする。
２）教育の推進
３ＤＣＡＤオペレーターの技術を上級、中級、初級に分けたが、造船技術者は上級技術を習得する必要は無く、３ＤＣＡＤを操作できる、チェックできる、修正できれば十分であると考える。
設計技術者だけなく、現場作業管理者、監督、営業担当者も、経営者も随時見て確認出来る環境が整えば、生産性の向上には極めて有効であると考える。
また、３ＤＣＡＤオペレーターにもバーチャルな世界だけでなく、現場をみる機会を与えることも当然必要なことである。
３）マニュアル化の実施
用語、表記の統一に始まる、一連の標準化、マニュアル化は、オペレーターがだれであっても同じ図面を作成するためには、必要であることはいうまでもない。
４）チェックする仕組みの構築
それでも人は間違うものであるという前提にたてば、チェックする仕組みが必要である。特に３ＤＣＡＤは基本設計図がそのまま詳細設計図になり、生産設計図になり、そのままものが作られることになる。出来上がってからミスに気がつくという事態も発生しかねない。入念なチェックシステムを構築する必要がある。
提案は図面の作成進捗状況に応じて色分けする方法で、オペレーターが作成した図面を、色分けをみてチェックする度合いを加減することが出来る。
さらに考えられる可能性の高いミスを部材に記入もれであり、重量をインデックスにして監視できるのではと考えている。

910ＮＵＰＡＳ‐ＣＡＤＭＡＴＩＣだけでなく最新の３ＤＣＡＤシステムに具備されている新機能で、一部の変更に伴い、それに関連する他の部分を自動的に追随させる機能があり、線図の変更や区画配置の変更に簡単な操作で自動修正させることが出来るようになる。
また従来より、ＣＡＤでは一部を予め作製したオプション図に差し替えることが出来る。
これらの機能を活用することにより設計をより効率的に行うことができる。
しかしながらいくら効率良く設計ができるようになったとしても建造コストの中に占める設計費の割合は全くの新規設計船で無い限り、数パーセント以下であり、それが５０％効率ＵＰしたとしても建造コスト全体への効果はわずかである。
一方で、従来の造船設計は船主ニーズに合わせて設計建造する一品受注生産方式であったのが、最近は厳しい国際競争のなかで、大手中手造船所では性能および生産性のより一層の向上のため、事前に十分な検討を繰り返して作り上げた標準船方式に変わりつつある。
しかし内航船の世界ではまだ旧態の一品受注生産方式が主流であり、さらに短納期という宿命から十分な検討がなされないままに建造へと進まざるを得ない場合が多いのが実情である。
冒頭紹介した「山鋼丸」の場合でも、なかなかこの船型のままでは作らせてもらえず、船型開発の良さが必ずしも生かされていない。荷主、オペレーター、港湾等制約が多い内航船の世界ではヤムを得ない場合もあるが、これからは内航船の世界でも標準船方式を導入することにより、性能機能の向上、生産性向上によるコストダウンを図る必要があると思われる。
フレックスデザインによる新標準船は、従来の標準船の様に主要寸法を一義的決めてしまうのではなく、標準船から船主ニーズに合わせてフレキシブルに変更できるようにした新しい標準船システムである。

11フレックスデザインの有効性を検証するためにいくつかのモデルを設定した。
まず基本となる母船型、造船所ではこれをタイプシップ、マザーシップ、原型、等々いろいろな呼び方があるが、ここではペアレント特に性能や生産性の良さが確立されているペアレントという意味で「エクセレントペアレント」と呼ぶことにした。
これから作られるモデルを「チャイルド」「エクセレントチャイルド」と称することにした。
エクセレントペアレントとして先ほどの「山鋼丸」とし、チャイルドとしてＨ丸、ＳＥＳ丸、Ｔ丸等いくつかを設定した。
これらの船は既に建造したり、設計検討が進められた船型ですが、主要寸法だけが与えられたとして、エクセレントペアレントからフレックスデザインの手法を用いて、どの程度の工数でチャイルドが作製できるか、どのような差異があるか検証することにした。

12Ｈ丸は「山鋼丸」と同じ４９９型貨物船で、主要目等よく似ているが、細かく見るといろいろ異なる点がある。
この表は造船所で作成した山鋼丸とＨ丸の比較表をフレックスデザインで対応出来るものと、個別に対応しなければならないものに仕分けたものである。
①線図の入れ替えにより自動的に変更されるもの②区画位置の移動により自動的に変更されるもの③予め作成したオプション図との差し替えで変更されるもの④個別に対応するもの～③の項目はフレックスデザインにより簡単に転換できるものであり、４項目は個々に対応する必要が有り、標準船化をすすめていくためには、最終的には全て無くしてしまうことが必要である。
従来であれば主要寸法、線図が異なれば、設計はやり直しであり、細部の構造の統一性は考えても効果のない、意味の無いものになってしまうが、フレックスデザインにより主要寸法、線図の変更は簡単に修正できる項目になり、今後細部を統一化、標準化することにより船主ニーズに細かく対応できる新しいフレキシブルな標準船ができることになる。

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今回の作業でも、実際に行ってみると線図データの不具合等により若干のエラーが発生し、それらの修正含めて１週間程度でＨ丸の構造図が完成した。
慣れてくればもっと短縮できるものと期待できる。

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Ｓ丸船型の如く７１９型まで大きくなると、船の全体変換では手修正量が多くなり、効率的でなくなってしまう。
今回は主船体と船首部の２つに分けてそれぞれ変型し、それをつなぎ合わせる方法を行ったが、簡略な作業手順を検討し、確立していく必要があるが、この程度のフレックスデザイン化は可能性のあることが確認できた。
部材寸法の変更は現状ではオフラインで入力することになるが、将来的にはNKの部材寸法プログラム等と連携できるようになれば全自動で行えるようになる可能性もある。

15今後普及のための方策４．と方策５．についても今後進めて行く予定にしている。
方策４．生産計画・工程管理への活用
生産技術の中でも工程管理にまず３ＤＣＡＤの物流情報を活用すべきである。
３ＤＣＡＤが算出する正確でかつ迅速な重量重心、塗装面積、溶接長等の物量情報をもとに発生工事量を算出し、工程管理の最適化を図っていくことができる。
方策５．基本計画への３ＤＣＡＤ情報の活用
船主から引き合いが来て、建造契約までの設計を行う基本計画は、船の性能とコストの大半はここで決まる最も重要な設計業務である。
基本計画では
１）重量計算２）性能推定３）ＣＡＰ、ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ等の船舶計算 が主要な業務である。
３ＤＣＡＤには重量等の物量情報が含まれている。これらの物量情報を分析し、基本計画にＦＢしてデータベースを構築することにより、それが可能となる。
３ＤＣＡＤは単に基本設計以降の設計の効率化に有効なだけでなく、その情報を分析し、基本計画にＦＢしていくことにより、高精度の情報を有効活用することができる。

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本研究はこの図の如く、①試験運用②実証運用③実用運用の３段階に区分して展開する計画をたて、行ってきた。
2012年度は第１段階の試験運用を行い、2013年度は第２段階の実証運用により連携・共同利用の有効性の確認、実証を行った。
その次の実用運用はこれらの成果を踏まえ、これから展開していく新規事業ですが、すでにその実現に向けての胎動が始まっている。

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