船舶建造高品質化・効率化技術の調査研究（工程管理システムの調査研究）2012 年度 成果概要報告書

2013 年 3 月

国立大学法人 東京大学研究実施代表
大学院工学系研究科
青山 和浩

１. 研究概要
１.１	  背景及び目的
世界経済の減速と船腹需給ギャップの拡大等今後造船市場での競争の激化が予想され，日本における造船業の存亡自体が問われている状況である。この状況において，我が国造船業が存続するためには，新興造船国に対して QCD（Quality／Cost／Delivery）の絶対的な競争力の向上が必要不可欠である。この競争力を向上するためには，船舶の建造工程におけるトータルな建造マネジメント手法の確立と高度化が命題であることに対する議論の余地はない。
高度な建造マネジメントを実現するためには，船舶の建造工程がどのような状況にあるのかを常に把握する技術が基盤技術として必要不可欠である。具体的には，建造現場での人や物，さらには作業の流れや生産物の状態（品質等）を見える化するための情報技術を確立し，造船工場をリアルタイムモニタリングし，そこで得られた膨大なデータを処理（データマイニングなど）することによって，建造工程における問題箇所を適切に把握し，問題発生に対する対応策を適切に講じることによって，トータルな QCD 向上を図ることである。
このため，本研究では，造船の生産現場に適したモニタリングデバイス及びシステムの開発並びに取得した膨大なデータの処理・分析の研究を実施した。

１.２	  研究内容
１.２.１	  船舶建造モニタリング技術の研究（１）市販モニタリングシステムの調査
市販のモニタリングシステムに関して文献調査及びヒアリング調査等を実施し，造船工場に適用する場合，有効と思われる数種類のモニタリングシステム（画像認識や位置検出技術等）を抽出した。	  	 （２）市販モニタリングシステムの造船現場適用に関する実証実験
有効と思われるモニタリングシステムの造船現場への適用性を調べる実証実験を下記の造船所で実施した。
①	  三井造船株式会社 千葉事業所②	  株式会社名村造船所 伊万里事業所③	  ユニバーサル造船株式会社（現ジャパンマリンユナイテッド株式会社） 津事業所	 
（３）実証試験結果の解析・報告書作成（２）で得られたモニタリングデータ（画像，作業員の位置情報等）を解析してシステムの比較や課題の抽出を行い，報告書を作成した。
１.２.２	  建造モニタリングやレーザ溶接などによる建造マネジメント高度化の技術課題調査
工場のモニタリング技術の活用により物や人の流れを整流化できる。また，ムリ・ムダ・ムラの発見と早期の改善が可能となり，生産効率の向上を図ることができる。これらの可能性を活かした船舶建造工程の変革を検討した。

１.３	  研究期間	  ２０１２年４月１日	  ～２０１３年３月３１日	  	 １.４	  研究体制	 
船技協をプラットフォームとする調査研究委員会を組織し，下記の体制において，４回の委員会を実施した。	 
・国立大学法人	  東京大学	  青山教授（主査）	 
・国立大学法人	  九州大学	  	 

1・（独）海上技術安全研究所	 
・（一社）日本造船工業会	 
・ジャパンマリンユナイテッド株式会社	 
・株式会社	  名村造船所	 
・住友重機械マリンエンジニアリング株式会社	 
・三井造船株式会社	 
・国土交通省海事局船舶産業課	 
・（一財）日本船舶技術研究協会（事務局）	 

１.５	  研究スケジュール	  研究スケジュールを表 1.5.1 に示す。	 
１.６	  研究結果
１.６.１	  船舶建造モニタリング技術の研究（１）市販モニタリングシステムの調査
造船工場に適用する場合，有効と思われる次のモニタリングシステム（画像認識や位置検出技術等）を抽出した。
① 無線 LAN(Wi-Fi)による通信ネットワーク② ネットワークカメラ用いた工場内ビデオ撮影③ Wi-Fi 電波強度による位置検出技術④ エアロスカウト社の方法による位置検出技術⑤ RFID を利用した対象，位置検出方法（２）市販モニタリングシステムの造船現場適用に関する実証試験（１）で抽出したモニタリングシステムの造船現場への適用性を調べる実証実験を下記の造船所で実施した。
①	  三井造船株式会社千葉事業所（上記①の性能のチェック）②	  株式会社名村造船所伊万里事業所（上記②及び③のテスト）③	  ユニバーサル造船株式会社（現ジャパンマリンユナイテッド株式会社）津事業所（上記②，④及び⑤のテスト）
その結果，次のことがわかった。
①基本モニタリングシステムの確立
市販の安価なデバイス（カメラ，AP（アクセスポイント），PC 等）を用いて，造船工場において無線 LAN(Wi-Fi)によるネットワークシステムを構築できることがわかった。
②画像認識
無線 LAN 対応のネットワークカメラ（６台）からの映像をデータ送信用無線 LAN-AP（１台）経由で，PC のハードディスクに記録できるかを確認した。なお，記録にはカメラ付属のソフトウェアを使用した。
その結果，クレーン稼働時に瞬断が見られたが，全てのカメラと問題なく接続できデータ受信ができることが確認できた。但し，市販カメラの一般的特性として画角が狭いので，できるだけ高所へ設置する必要があることがわかった。また，記録に使用したカメラ付属のソフトウェアでは性能が十分でないことがわかった。
③電波強度による位置特定の精度検証
無線 LAN-AP を使用した位置特定の精度検証を行った。無線 LAN-AP を８台使用し，Android2

端末（スマートフォンやタブレット）を使用して各 AP の電波強度を測定することで行った（即ち，電波強度の強弱で端末を持った人間がどの AP の近くにいるかを推定する方法）。
その結果，次のことがわかった。
・無線 LAN-AP の出力を強くするほど精度は向上する。
・AP で囲まれたどのエリアに端末を有した人間が居るかどうかを特定できる確率は，４０ｍ×４０ｍのエリアでは８０％程度，４０ｍ×２０ｍのエリアでは７０％程度の確率で各々のエリアを絞り込むことができることがわかった。	 
④Wi-Fi の電波発信源の位置を特定する技術（エアロスカウト社の方法）
作業員に Wi-Fi 電波を発信するタグを持たせて，タグが発信する電波を数か所に設置したロケーションレシーバ（LR）で検知（受信）して PC に送り，PC で解析して作業員の位置を特定する方法である。このシステムの実証試験を行った結果，次のことがわかった。
・平均で約１７ｍ，最大で約２０ｍの誤差があり，更に作業過程において鉄壁に近づくと LRへ電波が到達しづらく電波の反射強度の影響も大きくなるため状況によっては更に誤差が大きくなることが考えられる。
・LR 数を追加すると精度は向上するが，工場の柱に沿っては LR の追加は容易だが，これと直角方向へは設置しづらく精度向上には限界があると考えられる。
（３）実証試験結果の解析・報告書作成
モニタリングから得られた膨大なデータを処理して，画像データや作業者の位置データ等から作業者の行動データを抽出する手法の構築／ソフトの開発を行った。本ソフトによると，単なる画像処理のみでは溶接の光の反射した場所も溶接していると判断して処理されてしまう等の問題点があり，他の情報（作業者の位置データ等）を補足的に用いるなどして解析の精度を上げる必要があることがわかった。なお，本研究は次年度も継続する予定である。
１.６.２	  建造モニタリングやレーザ溶接などによる建造マネジメント高度化の技術課題調査
文献調査及びヒアリング調査等により，船舶建造の各工程におけるモニタリングの概念の検討及びモニタリング技術として活用可能な技術を抽出検討した。その例を表 1.6.1 に示す。なお，
本研究は次年度（平成 25 年度）も継続する予定である。

１.７	  次年度の研究計画（１）新デバイスによるモニタリングシステムの高度化	  	  基本モニタリングシステムに新デバイス（加速度センサ，音声認識等）及び新システムを追加適用して，より高度なモニタリングが可能なるようなシステムを開発する（必要に応じて実証試験を実施する）。
（２）モニタリングデータ処理法の確立
モニタリングから得られた膨大なデータを生産性の向上に活用するためには様々なデータ処理を施す必要がある。高度化されたモニタリングシステムにより得られたデータを用いて，この膨大なデータの処理法を，前年度の検討を踏まえて研究・開発する。
（３）モニタリングによる生産性向上の可能性のケーススタディ	  	  基本モニタリングシステムによって得られたデータ・情報に基づいて，どこに工程上のムリ・ムダ・ムラがあるのか，工程の最適化の余地はないのか，ケーススタディとして検討する（必要に応じて実証試験を実施する）。
（４）建造モニタリングやレーザ溶接などによる建造マネジメント高度化の技術課題調査	  	  前年度の検討をふまえ，船舶の各建造工程に活用可能なモニタリング技術を具体的に適用するケーススタディを行い，これらの可能性を活かした船舶建造工程の変革の概念を検討する。

3

4

建造モニタリングやレーザ溶接などによる建造マネジメント高度化の技術課題調査③ プロジェクトとりまとめ②① 船舶建造モニタリング技術の研究

モニタリング技術等の船舶建造工程への適用に関する調査研究委員会

研 究 項 目
5月
○

6月

7月
○

2012年度（実績）
9月 10月 11月 12月
1月
○

2月
○
(合同)

3月

○

○

○

３つの造船所における実証実験

造船所向け基本システムの開発（画像、位置検出）

8月

予備的検討

とりまとめ

画像データ、位置データ等を利用した解析処理（作業分析等）

市販システム調査

4月

表 1.5.1	  研究スケジュール

○

5月

6月

7月

8月

○

2013年度（計画）9月 10月 11月 12月○

1月

モニタリング等による建造マネジメント高度化の検討

生産性向上のケーススタディ

2月

3月
○
(合同)

とりまとめ

画像データ、位置データ等を利用した解析手法の確立

高度化システムの実証実験

新デバイスによるモニタリングシステムの高度化（天井ｶﾒﾗ、加速度ｾ ﾝｻ ｰ 、ｱｰ ｸｾ ﾝｻ ｰ 音声認識等）

4月

表 1.6.1	  各工程におけるモニタリング技術の例

5

２．活動状況報告
２.１	  調査研究委員会	  研究を実施するに当たり，一般財団法人日本船舶技術研究協会をプラットフォームとした「モニタリング技術等の船舶建造工程への適用に関する調査研究委員会」（以下，委員会）を設立した。委員会委員については，表 2.1.1 に示す通り，大学，研究機関，造船所から参加いただいた。

表 2.1.1	  モニタリング技術等の船舶建造工程への適用に関する調査研究委員会名簿

氏名委員長

青山	  和浩	 

委員

白山	  	  晋	 稗方	 	 和夫	 篠田	  岳思	 松尾	  宏平	 尾上	  仁久	 
山口	  雄嗣	 
大迫	  貴庸	 
赤池	  泰暢	 

関係者

山口	  祐二	 
藤本	  修平	 

関係官庁

宮城	  良二	 

事務局

田村	  顕洋	 
森山	 	 厚夫	 井下	  	  聡	 6所属国立大学法人	  東京大学	 
大学院	 工学系研究科	 システム創成学専攻	  教授	 国立大学法人	  東京大学	 
大学院	 工学系研究科	 システム創成学専攻	  准教授	 
国立大学法人	  東京大学	 
大学院	 新領域創成科学研究科	 人間環境学専攻	  准教授	 
国立大学法人	  九州大学	 
大学院	 工学研究院	 海洋システム工学部門	  教授	 （独）海上技術安全研究所	 
構造系	 構造解析・加工研究グループ	  主任研究員	 
ジャパンマリンユナイテッド(株)	 
技術総括部	 生産技術開発グループ	  主査	 住友重機械マリンエンジニアリング(株)	 
製造本部	 工作部	 計画グループ	  計画セクション	 
(株)名村造船所	 
船舶海洋事業部	 生産管理部	 生産技術課	  課長	 
三井造船(株)	 
船舶・艦艇事業本部	 千葉造船工場	 製造部	 計画グループ	 
（一社）日本造船工業会	 
技術部	  部長	 （独）海上技術安全研究所	 
構造系	 構造解析・加工研究グループ	  研究員	 
国土交通省	 海事局	 船舶産業課	 技術係長	 
（一財）日本船舶技術研究協会	 
研究開発ユニット	  ユニット長	 
（一財）日本船舶技術研究協会	 
研究開発ユニット	  プロジェクトリーダー	 
（一財）日本船舶技術研究協会	 
研究開発ユニット	  チームリーダー	 ２.２	  調査研究の作業状況	  調査研究の作業状況について，以下に概要を示す。	  2012 年 4 月 1 日	  事業開始	  2012 年 4 月～7 月 市販のモニタリングシステム調査
2012 年 5 月 9 日	  （一社）日本造船工業会生産部会にて委員会への造船所の参加協力
依頼	  2012 年 6 月 27 日	  第 1 回委員会開催（於：船技協）
2012 年 7 月～

建造モニタリングやレーザ溶接などによる建造マネジメントの高2013 年 3 月	  度化の技術課題調査
2012 年 8 月～

造船所向け基本システムの開発

2013 年 1 月	 
2012 年 8 月 23 日 市販モニタリングシステムの建造現場適用に関する実証実験実施～ 24 日	  （於：三井造船（株）千葉事業所）
2012 年 10 月 2 日 市販モニタリングシステムの建造現場適用に関する実証実験実施～ 4 日	  （於：（株）名村造船所	  伊万里事業所）
2012 年 10 月～

モニタリングデータの解析法の検討

2013 年 2 月	 
2012 年 11 月 5 日 第 2 回委員会開催（於：東京大学）
2012 年 12 月 10 日 市販モニタリングシステムの建造現場適用に関する実証実験実施～ 11 日	  （於：ユニバーサル造船（株）津事業所）	  2013 年 2 月 20 日	  第 3 回委員会開催（於：船技協）	  2013 年 3 月 19 日	  第 4 回委員会開催＜レーザ溶接技術の船舶建造工程への適用に関する調査研究委員会との合同開催＞（於：TKP 赤坂ツインタワーカンファレンスセンタ）

２.３	  委員会議事概要	  第 1 回から第 4 回までの委員会議事について，以下に概要を示す。
【第 1 回】	  	  日時：2012 年 6 月 27 日（水）14:00～17:00	  	  場所：
（一財）日本船舶技術研究協会	  大会議室	  	  議題：本調査研究の目的・計画等，モニタリングシステムの概要，モニタリング実証実験計画，など【第 2 回】	  	  日時：2012 年 11 月 5 日（月）13:00～17:00	  	  場所：東京大学本郷キャンパス	  工学部 8 号館	  324 演習室	  	  議題：研究進捗状況報告，造船所でのモニタリング実証実験結果，次年度事業計画（案），など【第 3 回】	  	  日時：2013 年 2 月 20 日（水）13:30～16:30

7	  	  場所：
（一財）日本船舶技術研究協会	  大会議室	  	  議題：造船所でのモニタリング実証実験結果，モニタリングデータの解析方法，報告書目次及び分担（案），次年度事業計画（案），など【第 4 回】	  	  日時：2013 年 3 月 19 日（火）13:30～17:00	  	  場所：TKP 赤坂ツインタワーカンファレンスセンター	  カンファレンスルーム 9C	  	  議題：研究成果報告，レーザ溶接技術とモニタリング技術等の活用による船舶建造工程の高品質化・効率化のイメージ，など

8発 行 平成 25 年 3 月
発行者 青山 和浩
東京大学大学院 工学系研究科
システム創成学専攻 教授〒113-8656
東京都 文京区本郷７­３­１
電 話 03-5841-6504
Mailaoyama@sys.t.u-tokyo.ac.jp

本報告書は，競艇の交付金による日本財団の助成金を受けて作成したものである