（一財）日本船舶技術研究協会
船舶産業デジタルトランスフォーメーション・サプライチェーン最適化検討委員会 成果報告セミナー
2023年3月7日 (火) 13:30〜16:30 AP 虎ノ門 + オンライン（Zoom）

資料2-1

製造業DXに向けた視点- 造船業のモジュラー化によるDX 東京大学 大学院工学系研究科
人工物工学研究センター 実践知能部門（教育担当：システム創成学専攻／技術経営戦略学専攻）

教授 青山 和浩
aoyama@race.t.u-tokyo.ac.jp

自己紹介

自己紹介：青山和浩
58歳（1963年生）出身：愛知県豊田市
1989年
東京大学大学院 工学系研究科 修士課程修了（船舶海洋工学専攻）
三菱重工（株）入社（横浜製作所）LNG地下タンク設計
1990年
東京大学 助手
1996年
博士号取得（工学）東京大学より専任講師：東京大学大学院 工学系研究科（船舶海洋工学専攻）
1997年
助教授：東京大学大学院 工学系研究科（環境海洋工学専攻）
2007年
教授：東京大学大学院 工学系研究科（環境海洋工学専攻）
現在 東京大学大学院 工学系研究科 人工物工学研究センター 教授
大学院担当：工学系研究科 システム創成学専攻／技術経営戦略学専攻
学部担当：工学部システム創成学科 知能社会システムコース
専門分野：システム工学，設計工学，生産工学，溶接工学など
東京大学運動会 ラグビー部 部長（2000年より） and 監督（2018年より）
主な学協会活動（話題に関係する主なもの）
システムイノベーションセンター 理事，学術協議会 主査（システム）
日本機械学会 設計工学・システム部門 元部門長（設計・システム）
日本溶接協会 船舶・鉄構海洋構造物部会 溶接施工委員会 委員長（溶接）日本船舶海洋工学会 情報技術研究会，建造革新研究会 会長など（造船）
日本学術振興会 システムデザイン・インテグレーション 第177委員会 委員長（システム）日本デザイン振興会 グッドデザイン賞審査員（2015,16,17）（デザイン）

2自己紹介：人工物工学研究センター

RACE: 人工物工学研究センター（2019.4 - )AI理論と実践の融合

実践知能部門（HPより）• 目的：生産システム設計や技能抽
デジタルトリプレットに出・教育システム設計等を遂行する，おける新しいものづくり
出口を指向したAI（実践知能）を用
梅田靖(P)，高橋浩之(P兼)，いた新しい社会実装技術の確立
沖田泰良(AP)• 方法論：情報システムの循環設計を-デジタルトリプレット-モノサービス中心に据えた研究開発
エコシステム設計

人の認知機構測定と人工物設計支援

青山和浩(P)，松尾豊(P)，白藤翔平(A)-出口指向AI-情報システムの循環設計

太田順(P)，今水寛(P兼)，大竹豊(AP)-人の人工物認知過程-人に資する人工物つくり
キャビンアテンダントのスキル学習支援

3自己紹介：研究の基本方針

System Architecture の記述と分析による問題の理解と解決
研究室で実践する問題解決のアプローチ• System Architecture を記述する：システムの認識– システムの構成要素と要素間の関係性を抽出，モデル記述，QFD，DSM，MDM，テキストマイニング，データマイニング• System Architecture を理解する：システムの探求– 構造分析，システムの構造を分析し，問題点を抽出，背反構造，因果構造 の抽出• System Architecture を創成する：システムの創造– Mass Customization, Module Design, Platform Design,Architecture Design, Process Design, Project Management,
Resource Managementシステムの認識

1Dモデル（物理シミュレーションモデル）

製品情報の決定プロセスを構造化

アーキテクチャを記述
油圧系統

トルク

構成部位 コンバー
タ

設計パラメータ
機能尺度
Rev/B解放Fwd/C締結
チャージ
ピストンスト
ローク
ガタ詰め

前後進機構

機能間の背反関係

セレ Rev
バリエー オイ パイ クト /B Rev/Bピ Rev/Bクタ
ルポ ロッ ソレ ディスト ラッチ
ンプ ト弁 ノイ ッン
ド シュ

面積

Rev/B解放ショッ  ク
Rev/B解放ラグ  Fwd/C締結ディレ
イラグ
チャージラグ
ピストンストロー
クラグ
ガタ詰めショック ガタ詰めラグ











              • サスティナブルなヒューマンセントリック次世代ものづくり：トヨタ
自動車 社会連携講座（2020.5-2023.4）
人の知・技術・技能を高度にデジタル化した新たな産業基盤となる情報システム
基盤を構築し，持続可能な人中心型次世代ものづくりのコアとなる技術を創出• システムアーキテクチャを用いた経年優化する都市の構造化：三井不動産 社会連携講座（2020.5-2023.4）
システムアーキテクチャを用いて経験優化する都市や地域を構造化．経年優化す
る都市や地域の構成要素の抽出．システムアーキテクチャを用いた構成要素間の対応関係の整理• 次世代ものづくりアーキテクチャ（2021.7- ）ダイキン工業株式会
社 社会連携講座（2021.7-2025.6）

トル応答
イ ク比性速プー ガタ 吐出 指示
μ-V
さ＆ 容量 面積 枚数
ナー &容リ比 量 量 圧 流量特性
シャ 量係数研究テーマの例：社会連携講座を中心としたプロジェクト

エンジニアリングチェーン,サプライチェーンを包含する,次世代新規設置の場合のものづくりアーキテクチャの在り方の提案、および、実現方法論、技術の研究
製品情報の構造化

QFD表の一部（機能ベース記述）
物理システムの記述システムの探究

製品情報間の関係を記述• 海事デジタルエンジニアリング 社会連携講座（2022.10-2027.9）

アーキテクチャを分析・理解

TRIZによる発想支援/$ 0!&*'#*)$'









• 物流センシングによる社会システムの創成（2020.8- ）   "   #*
!&*%
!&*+. 1)*,-#&'(%"(+$  )!&*+.$1 '!(物理的因果関係モデル（認知ベース記述）

次世代のサステナブルな海上物流を構築するためのシミュレーション共通基盤（モデルベース開発：MBDとモデルベース・システムズエンジニアリング：
MBSE の実行環境）の開発，構築

システムの創造社会システムの多様な「流れ： モノ，カネ，情報 」を詳細かつ正確に把握することによって，持続可能な社会システムを構築するために必要なデッドロックを解消．新しいGlobal Supply Chain Management：G-SCMの創成

アーキテクチャを修正・創成

4

System Architecture の記述と分析
システムの認識

1Dモデル（物理シミュレーションモデル）

製品情報の決定プロセスを構造化

アーキテクチャを記述
油圧系統

前後進機構

機能間の背反関係

セレ Rev
トルク
Rev
バリエー オイ パイ/B/Bピ Rev/Bク
構成部位 コンバー タ ルポ ロッ クト
ソレ ディタスト ラッチンプ ト弁 ノイ ッン
ド シュ

設計パラメータ
機能尺度
Rev/B解放Fwd/C締結
チャージ
ピストンスト
ローク
ガタ詰め

トル
応答
イ ク比性速プー ガタ 吐出 指示
μ-V
さ＆ 容量 面積 枚数
ナー &容リ比量量
圧
特性流量シャ 量係数
面積Rev/B解放ショッ  ク
Rev/B解放ラグ  Fwd/C締結ディレ
イラグ
チャージラグ
ピストンストロークラグ
ガタ詰めショック ガタ詰めラグ   


        











   

製品情報の構造化

QFD表の一部（機能ベース記述）
物理システムの記述システムの探究

製品情報間の関係を記述

アーキテクチャを分析・理解

TRIZによる発想支援/$ 0!&*'#*)$'   "   #*!&*%
!&*+. 1)*,-#&'(%"(+$  )!&*+.$1 '!(物理的因果関係モデル（認知ベース記述）

システムの創造アーキテクチャを修正・創成

5

本日の話題•造船業のDX：– 造船CIMSが狙ったDX基盤– 3D-Modelを基盤とする造船業– 次世代造船システム構想（海技研）

システムの認識・探求・創造

システム・アーキテクチャの記述と分析による理解と創成
製品システムの価値を構成する機能を明確にし，価値を隠蔽する機能構造を抽出するシステムの認識：アーキテクチャを記述する
!1($)]

MYC/>

A+:

E: %DOXE\*E:?&<

E: %DOXE\*U\K\
E: %DOXE\*DOXE\*RLFBLSZ\V\M: 

M: B\T,Z\V\M: MYC

,QLN

!2(.)]

A41+6(3,QLN

U\K\E:97

E: %DOXE\*M: )]

80A"3@0"
U\K\

,QLN

•

E:97

E:6=@01

A+5'2#;
Z\V\

設計上流の特徴とシステムズエンジニアリング

E: %DOXE\*JYPCN@YHIMZ\V\M: 'U\K\

M: 

E: %DOXE\*0"
U\K\

'Z\V\

E: %DOXE\*'U\K\Z\V\M: MYC

フィーダーの機能の記述
Cost: 173 + IP: 477.63 = 650.63– 設計の上流と下流の特徴– MBD/MBSEが期待される理由

A3@

E: %DOXE\*<Intelligence Best Plan>システムの探求：アーキテクチャを理解する

S: ()

ISW[GYHIMZ\V\!4(-)]<Balance Plan>

S: ()

M: 

E: %DOXE\*!5()]

機能構造のモジュール化

機能構造の俯瞰

,Z\V\ISW[G!3(  

機能構造の価値の分析

システムの創造：アーキテクチャを創成する

7システムの認識・探求・創造•

システムの多様化，複雑化とモジュラー化– 造船を対象としたモジュラー化に関する研究– 建造システムのCPSの意味

システム・アーキテクチャの記述と分析による理解と創成
多様な役割（機能）を有する部署・人の繋がりを抽出し，記述．構造化するシステムの認識：アーキテクチャを記述する
継承性分析

ビジネス・プロセスのモジュール化
相似性分析

プロセス分析

•割付分析

造船業のプラットフォーム

ビジネス・プロセスの俯瞰

ビジネス・プロセスの記述システムの探求：アーキテクチャを理解する
パフォーマンス分析– モジュラー化とプラットフォーム– 造船業のDXに向けての期待と課題

ボトルネックポイントの分析

ビジネス・プロセスのシミュレーション

システムの創造：アーキテクチャを創成する

86

本講演のまとめ

結論：造船業DX（Digital Transformation）の目的
結論：Digitization と Digitalization によってモジュラー化が進み，プラットフォームによって造船業DX: Digital Transformationが進む方向が考えられる（期待する）．

•Digitization：–•

プラットフォームとネットワーク化

アナログをデジタルに変換．アナログ作業の一部をデジタルに置き換えること．

Digitalization：–•

モジュラー化とネットワーク化

プロセス全体の完全デジタル化．既存サービスの付加価値向上，業務の効率化．

Digital Transformation：–デジタル技術による変革．経営の仕組みやビジネスプロセスを作り変えること．
https://www.jst.go.jp/crds/pdf/2015/SP/CRDS-FY2015-SP-01.pdf

7

DXと言えば，その昔 造船CIMSが．．．
ChatGPTに質問しました！

8

造船システムの研究：造船CIMS（35年前）

DB/PM を中核とした情報処理の流れ

製品モデル：PMProduct Model

造船の業務における情報伝達

DB/PMを中核としたの情報処理の流れ

9その頃の研究：名村造船 様との共同研究，開発

設計・生産活動の統合支援システム（造船システム）

SoDAS(System of Design and Assembling for Shipbulding)10

注：1993-2002 造船会社との共同研究．システムは現役，継続．

造船システムの研究：SODAS/VISION

設計支援システム（VISION）の概観
船体の生成

Hull Line (IGES)データの取込
タンク容積・重心の算出

船体の組立

組立工程の計画

2006年1月

区画の設計

ブロックの分割
ダメージ，トリムスタビリティー
計算へのデータ提供

船殻構造の設計

ブロック物量の算出

構造解析システムへのデータ提供
機器の配置検討

11

造船システムの研究：SODAS/VISIONVISIONでの製品情報の定義プロセス

船型
開発

デ｜
タ出力

B M T

IGES

帳票

船名主要目ﾌﾚｰﾑ

IGES

ﾏｯﾌﾟなど

隔壁位置

初期
船型
生成区画
配置

部材位置
部材形状

デ｜
タ
出力

容量
重心等

構造
定義

分割
位置

デ｜
タ
出力

船体構造
物量計算
重量
取付
長

塗
装面
積等

ブロ
ック
分
割

ブロック
物量計算
重量
・
溶
接VISION

解
析構
造
解
析

PATRAN2006年1月
復
元
性・
安
定
性

大
き
さBMT
DB

船体

親区
画

子区
画

区
画

区
画
・部
材

VISION DB
船体区画部
材部
材

製品

構造部材

親ブロ
ック

部
材

情子
ブロ
ック

ブロ
ック

報
ブロック

12

造船CIMSのコンセプトはどうなったのか?

造船業を取り巻く現状：デジタル化を踏まえた技術革新の流れ
参考 鈴木浩道，造船プロセスを変革するDigital Continuity，
第3回研究会資料

参考 益井崇好，統合化がもたらす造船設計の新たな可能性と課題，第3回研究会資料

13造船業界の検討活動：現在

次世代造船システム構想（R02）
コスト競争力強化アライアンス体制

コスト競争力強化，生産性向上工場デジタルツイン
短納期建造による国際競争力の強化◆プロジェクト毎のアドホック◆ファシリテーターを設置◆建造計画シミュレーションによりアライアンス間での最適生産計画立案①建造シミュレーションによる計画・初期段階における精緻，最適な生産計画コスト算出②モニタリングによる管理
・工程進捗、品質（精度）管理※工程遅れの早期発見による工程混乱の最小化、リスケジューリング機能による迅速なリカバリー
出典：平方，松尾，谷口，竹澤，次世代造船システムの構想，海上技術安全研究所報告 第20巻 別冊（令和2年度） 第20回研究発表会 講演集14設計の上流の位置付け．1990年代から製品開発における上流設計の重要性％
100

製品ライフサイクル・コストの確定度

80
発生コスト
（積算）

66

生成された
製品ライフサイクル情報

上流設計の支援

Digital Engineering （3D-CAD/CAE）
SBD: Simulation Based Design

MBD/MBSEへの期待

企画構想
概念設計

変更の容易性：試行錯誤の容易性

詳細設計

製造組立据付/保守/回収

年・日

出典：大富浩一，製品開発における上流設計の重要性とその方法，東芝レビュー01 2005 VOL.60 No115

Systems Engineering & Project Management

SE&PM：Systems Engineering と Project Management• システムとは、ある目的を達成するために組織化された機能要素の集合であり、組織化により単なる要素和以上の特性を発揮するもの• システムズエンジニアリングは、このようなシステムの目的（ミッション要求）を実現するための工学的方法論（及び、その一連の活動）である
V-modelCommitted Life-cycle Cost against Time
Haskins, C., ed. 2011. “Systems Engineering Handbook: A Guide for System Life Cycle Processes and Activities”
Version 3.2.2 Revised by M. Krueger, D. Walden, and R. D. Hamelin. San Diego, CA (US): INCOSE.

プロジェクトにおけるライフサイクルと作業量の関係

16設計の上流の役割：問題定義，課題の抽出設計で期待する問題解決能力
設計（上流）

設計の組織化とマネジメント

解くべき問題を定義する能力• Systems Engineering と ProjectManagement• 設計の組織化：Systems Engineering

設計（上流）での問題を定義する能力の高度• 製品全ライフサイクルに亘る情報共有，製品
設計開発段階において、ライフサイクル全体に亘る諸要因–

製品情報モデルには，製品全ライフサイクル（設計上流から詳細，製造，保守）に亘って，製品に関係する様々な情報を可能な限り記述，管理できること．

– 組織：システム，アーキテクチャ– 組織化：アーキテクティング（アーキテクチャの設計）– モジュール化，プラットフォーム化• 設計の構成要素：設計で考慮する要素– 製品（要求，性能，機能，実体，属性）• クリティカルポイントの的確な予測，把握––記述された情報には，関係する情報間に意味的な関係（依存関係，影響関係なども）が記述され，情報間の影響関係が把握できること．
意味的な関係は，設計思想を表現する情報，情報の決定順序を示す情報，優先順序を示す情報なども含む– 市場（顧客要求），設計組織（人，部署），工場（リソース），環境（SDGs）• マネジメント：Project Management– プロセス，手戻り：優先順序，意思決定の順序– 割当て：タスクの割当て– 配分：WBS(Work Breakdown Structure）

17

問題解決のアプローチ：モジュラー化

製造システムの多様化，複雑化への対応：モジュラー化
多様化，複雑化への対応策

市場ー製品ープロセスー組織の多様化，複雑化

Complexity...steadily increases...involves many domains...can provide competitive
advantages

モジュールによる多様化，複雑化への対応
Increasing of Complexity in product development

製造システムに対する要件：価値指標• 効率性：安定性とスケールメリットを両立させる．
• 柔軟性：顧客のニーズに合わせたマスカスタマイゼーションを可能にする．
• 機敏性：新しい要件や技術に対して迅速かつ統制のとれた変更を可能にする．

効率性

機敏性

柔軟性
https://www.modularmanagement.com/ja/

18

モジュラー化，モジュール設計の概要

モジュラー化の概要
製品プラットフォームの要件
顧客ニーズの多様化に対応した機能を実現する部品属性のバリエーションを持ち、共通化・共有化したモジュー
ルから構成された製品アーキテクチャーであり、これを製品戦略に従って設計、管理運用できるモジュラー化
製品を構成する一部の部分を他の部分からは独立させて定義することにより，その部分についての設計や生産などのプロセスを他からは分離して進めることができるよ
うにすること．

共通化・共有化

部品単位からモジュール単位へ

モジュラー化のもとで独立性が高くなった部分を異る製品種の間で共通的に使用すること．

製品アーキテクチャーの概念

期待効果は、DfXのXに相当§各種のコスト削減§開発期間短縮§環境対応§保守性・・・・・・

重要：モジュラー化の効用を把握
藤田喜久雄 「プロダクトアーキテクチャデザイン」に加筆

19

モジュール設計の概要

モジュラー化の分類
モジュラー化

モジュール

設計的

スカニア

設計

アプローチ

トヨタ

製品の多様化と部品の少数化の両立

分析的

VRP

アプローチ

(Variety Reduction Program)モジュール

モジュラー化には様々な効用がある
モジュラー化の目的を明確にPC部品 (BTO)

デル

PC周辺機器

シリコンバレー

自転車部品、モーター

シマノ、マブチ

インハウス型

トヨタ、ホンダ

アウトソーシング型

VW、日産自動車

部品一体化

機能統合化

マツダ

cf. 造船のブロック分割：生産性

機能複合化

デンソー

（将来像）

調達
（業界標準化）

モジュール

複合部品化

生産（サブ・アッシー化）

生産工程の短縮、生産の合理化（出所）日野三十四20船舶機関室のモジュール設計の挑戦

機関室のモジュール設計の流れ（20年前の研究）機関室モデル（ネットワーク）

機関室の設計・モデル化
機関室の統合モデル提案

機関室を切断，モジュール化

モジュールへ切り分け
機関室モデルを分割し，モジュール化案を生成

モジュールの評価

チャート分析

マトリクス分析

複雑性

繰り
返し

設計品質，製造品質，使用品質の観点から切り分け案を評価

機能独立性

21

船舶機関室のモジュール設計の挑戦得られた知見：システムのモデル化の重要性• 機関室の設計を支援するシステムを構築– 系統図，大まかな配置，相性の設計が可能• モジュール分割の支援システムを構築

3Dモデルは重要であるが，機関システムのネットワークとマトリクスによるモデルが重要– モジュールの分割と評価，依存関係の可視化が可能– 機能が完結しており，検査が容易なモジュールが得られた
２.モジュール分割案の入力 or 探索

３.依存関係の可視化モジュールＡ

改良案の検討のための情報獲得支援

1.初期設計情報の入力（系統図など）モジュールＢ→機能・コストの観点から評価

22

船舶機関室のシステム情報の獲得
設計仕様の関連性分析による設計情報の構造化と仕様変更の支援
63, 000Mt BULK CARRIERシリーズの仕様書
構成要素の諸元単位で記述．機装部分 114隻分 770項目
機装/電装/船装混合部分の一部 30隻分 367項目

D/G F.O. 2nd FilterのLocal NameやCapacity，型式はDiesel Gene. Fuel Oil HeaterのOutput tempと船舶による記載内容の違いのパターンが一致 → こうした仕様項目は設計的な調整関係にあって，同時に変更されやすいのでは？
クラメール連関係数 v =クラメール連関係数の高い部分に注目して，同時に変更されている仕様項目を特定することができる

!!
" #$%

によって記載内容に相関がある仕様項目を特定(n: サンプル数, k: 二項目の種類数の少ない方)

設計的に関連している系統を設計者のチェックによって特定系統の内外で連携が必要な部分

設計的な関連はないがクラメール連関係数が高い部分を削除→同じ系統内で仕様変更が完結

同じ系統内で仕様変更が完結

23

モデルベース・モジュール設計
ライフサイクルを考えた機関室のモジュール化設計支援
シリーズ船ファミリ化最適化ツール
製品ファミリ・ラインナップ

モジュール工場内試験シミュレータ
ユニット一括搭載

基本パッケージ、プラットフォーム

品質保障

製造工数短縮・標準化
効果的な試験配置 性能保障
テスト・モジュール化

オプションパッケージ

テスト工程の前倒し 工場テスト化「ユニット」・・・建造プロセスのカプセル化

機関室統合モデル
要求挙動

設計変更容易インタフェイス仕様決定

カスタマイズ要求に設計工数短縮
柔軟に対応可・標準化
アーキテクチャ決定「パッケージ」・・・機能のカプセル化

製品構造/
挙動

品質

プラグ＆プレイ
製造工程

概念要求

概念構造

概念品質

概念工程詳細要求

詳細構造

詳細品質

詳細工程

アウトプット・インプット品質コントロール
実船テスト削減

機関室最適化ツール

船舶の生涯挙動係船
アンロード
バラストなしエンジン始
動

設計・生涯・工程の視点を両立する
統合モジュール（高い柔軟性・カスタマイズ性と、つくりやすさ・信頼性・品質が両立したモジュール）

環境変化に対応 モジュールとしての正常・異常状態
寿命設計
モニタリング

バラスト搭
載
バラスト

バラスト航海制御容易
アップグレード容易

製造プロセス設計「品質保証」・・・試験・信頼性のカプセル化

生涯価値最大化ツール
ライフサイクルにおける振る舞い

論理的に信頼性を確保

操作容易

製品の振る舞い情報

機関効率計算プログラム

FTA・FMEA
効率最適化

レイアウト最適化

技術変化に対応
メインテナンス容易「メインテナンスパック」・・・生涯のカプセル化

24

船舶マス・カスタマイゼーションの実現

マーケティング・ベースの機装・艤装のモジュール化
マーケティング市場モデル
シッパー

キャリア

コンサイニー

モザンビーク
1100万トン/year
LBD制限
ケープ以下

輸送距離1200km
クレーン不要バラスト容量大インド
800万トン/year
LBD制限
パナマ以下

製品ファミリ設計ツール
要求仕様
・バラストポンプ○○以上・ペラ径○○以下・○トンクレーン○機・速力○○以上

製品設計ツール
重要なオプションの決定

シリーズ船プラットフォーム

・オプションで仕様要求に柔軟に応える・プラットフォームで高い品質を保証する
・ファミリとしてコストダウン→魅力的なプライス
・重要な部位はパッケージとして最適化
・将来の環境変化に柔軟に適合する

25

設計の組織化：設計タスク，組織の組織化

モジュール構造と開発組織との関係：モデル化
Organizational Units

Design Organization
Design Unit A

Design Unit B

Sub-Unit A1

Sub-Unit A2

Main Wing A

Strut A

Sub-Unit B1Modules
Main Hull AB

Main Wing B

Sub-Unit B2

Solar Panel AB

Strut B

Components
Main Wing A

Function Metrics: 6
Product Elements/Components：9
Design Parameters：25
Number of Modules: 5
Total Numbers of Elements: 27⇒15

Strut A

Main Hull AB

Width MW A

Strut B

Width MW B

Length MH AB

Stiffness MW A

Stiffness S A

Length MW A

Stiffness S B

Strut-mount Position MH AB

Main Wing B

Design Parameters

Stiffness MW B
Length MW B
Function
Metrics

Acceleration A

Yaw Stability A

Min. Radius A

adjustment

Min. Radius B

Yaw Stability B

Acceleration B

interface26

設計の組織化：設計タスク，組織の組織化

Y軸：総調整数     
  
 
 

製品要求

ファミリ案2：調整 ，妥協○
ストラット、主翼：
固有モジュール

ファミリ案1

ファミリ案2
ファミリ案3

(%%*


&&$ ($!
&&$$!

# %%$$ &%$$ & %

#% &$

















&#!%

&# %



#( &##(+

% #' &% # %%
% # #"&

# % %

 # &%!&%!%*%$$ #%

%

 # %

 %

 &%

 &%$$ &%)&!
#%  %%*

影響関係
DMM

%#&%%$$ & %

X軸：妥協率%#&%%

•

ソーラーボートを製品ファミリ化することを想定
３種類の異なる性能を持つソーラーボート%#&% %

• 

ファミリ案1：調整 ，妥協

機能尺度:6項目
製品要素：9種類
設計変数：25項目











ファミリ案3：調整○，妥協

ストラット、主翼：共有モジュール

モジュール分割:5
製品要素数:27⇒15


27

設計の組織化：設計タスク，組織の組織化

調整関係の活用③QCDの観点から評価実行体制を考慮した観点か
ら製品ファミリ案を評価

設計組織モデル

設計
ユニットB

設計
ユニットA

設計
ユニットC

設計
ユニットD

Unit 5

Unit 1
Unit 2

サスペンション A
タイヤ
ABC

・総調整数
・妥協率・調整時間・調整阻害度設計組織構造１

Unit3

モジュール間調整ネットワーク

Unit 4

Mod 5

Mod 8

Mod 1

調整関係

エンジン
B

シャーシ
AB

サスペンション
B

Mod 4

X軸：調整時間

エンジンAC
サスペンション

Mod 2

シャーシ
C

C

実行体制を考慮した場合

Mod 7
Mod 6剛性 A

バネ定数 A

ダンパ係数 A

ストラット、主翼：固有モジュール

ダンパ係数 B調整関係

剛性 B

調整関係

$"'


$"'

%

%

%

$"'




 





"$'&('"$
"$!( &

 



"$(##" (##

 

 





$"'

"$(##" (##

 

 







$"'

&%$'"$!












$"'

%#&$ #%'%&















$"'



& )
$"'

製品ファミリ案α

%

$"'


"$'&('"$"$!( &バネ定数 B

エンジン取り付位置 AB

%

半径 B

%

ホイールベース AB

%

ファミリ案2：調整 ，妥協○

%

$"'


機能構造モデル
半径 A

Mod 3Y軸：調整阻害度

& )





28

建造システムのモジュラー化に向けて製造業の動向：Industrie4.0••

Industrie4.0：製造に関わるあらゆるものを情報化することで製造を高度化．
モノの情報のインターネット化（IoT）により，設備と人が協調して動くサイバーフィジカルシステム（CPS）の構築により工程を最適化することが期待．
– Smart Factory とは，Industrie4.0の概念によって構築される次世代の工場– Smart Shipbuilding/Smart Shipyard への期待
– 海事産業の生産性革命（i-Shipping）– Industrie4.0 から Industrie5.0 へ（労働者の配慮）
船舶建造工程におけるCPSの構築とPDCAの実現

Cyber Physical System&4"$&  3

Cyber World*-14.2&+#/2&&Opera,on&Data  Big Data

Control

Physical World3D

4(42!,4!Data&Collec,on4)#2& &
Worker&Data

Block&Data%4!)'04!)'29

建造システムのモジュラー化に向けてIndustrie4.0 / CPSの実現課題
Decentralized Decision-making

デジタルの世界：欠落したデータの補完

Information Transparency

生産／工場シミュレーション，スケジューリング


意思決定
計画者の意思決定
管理者の意思決定
経営者の意思決定

Cyber World  

Big Data

ControlPhysical World

3D

Technical Assistance

判断

作業者の判断作業者の行動

鋼板 溶接機 切断機 クレーン
アナログの世界：多種多様なデータ，易デジタル化／難デジタル化のデータ

Interoperability
30

建造システムのモジュラー化に向けて建造デジタルツインを実現する連携と結合：人ー道具ーモノ
課題：

企業・経営サイド

Physical な連携をCyberな連携にする• 連携のリストアップ• 連携のモデル化• 船舶（製品）の品質保証データの獲得• トレーサビリティの確立• オペレーション，メンテナンスデータも追加し，ライフサイクルデータとして管理．活用
広いPhysical World••

工場全体／会社全体

物理的な連携，結合が主作業者，管理者が連携をマネジメント

人

マクロ資源のモニタリング

アセット層：工場資源計画，設備投資

利益と資源の関係

操業のモニタリング

操業層：操業計画，生産計画

作業と資源の関係

施工のモニタリング

施工層：溶接施工，付帯作業作業のモニタリング

作業層：作業者の動作，装置の稼働現象のモニタリング

物理層：アーク現象，溶融現象

作業の順序関係
動作（手足など）の関係
物理的因果関係ミクロ

労働者サイドPhysicalな連携，結合狭い• 作業者/労働者に優しい工場へ• 能力，体調に合わせた無理が無い優しい工場• 作業指示システムの構築と連携，ムリ・ムダ・ムラの排除

モノ

Cyber World••

情報による連携，結合制御によって連携をマ
ネジメント

作業者
管理者

Cyberな連携，結合モニタリ
ング
見える化

道具

製品
材料

道具
環境
Physicalな連携，結合

人は，道具を使って，モノの状態を変化させる

31

製造プラットフォームサービス••

Industrie4.0 の本質と先進事例
新たなビジネスモデル「製造プラットフォームサービス」が出現
製造プラットフォームサービス

経済効果

アセット
製造拠点
カイゼン パフォーの高速
マンス
活動
展開
管理

サービスの提供企業

Siemens、Bosch
…

活用データ

…

（参考） 消費者向けプラットフォームサービス

ターゲット シェアリング ソーシャル リアルタイム
広告
エコノミー
広告
健康診断

…

Google、Airbnb、Facebook、Uber、DriveNow …

工場の各種センサーや製造設備からのデータ
検索データ 閲覧データ

個人情報

書き込み
データ

…

32

出所） 藤野，加藤，インダストリー4.0とわが国製造業への示唆，特集 IoTと日本企業の戦略，知的資産創造

建造プラットフォームの実現••造船工場を機能分割し，垂直統合型から水平展開型へ
モノとモノの情報を一体化し，競争力ある建造システムへ
建造プラットフォームサービス
建造拠点の高速展開

経済効果

建造物
量の平準化

アセット
パフォー
マンス
管理

Construction-Production の分業化…

Construction Service 会社

サービスの提供企業

船台請負会社：ドック，クレーン

Production Service 会社

Construction のプラットフォーム

工作請負会社：切断機器，溶接装置，ロボット

CPSによる連携

活用データ

Production のプラットフォーム

溶接品質のデータ
製品品質のデータ
工場の各種センサーや製造設備からのデータ

出所） 藤野，加藤，インダストリー4.0とわが国製造業への示唆，特集

IoTと日本企業の戦略，知的資産創造

33

南崎邦夫：船舶建造システムの歩み―次代へのメッセージ，成山堂書店 (1996/4/1)

まとめ：モジュラー化と造船業DX• 製品のモジュラー化への期待– 自動運転，脱炭素など船舶への要求が多様化，複雑化，高度化する中で，船舶システムは複雑化する．
– 複雑化を解消する手段としてモジュラー化の推進が期待される．モジュラー化によるモジュールの最適コンフィグレーションの実現．

• 建造のモジュラー化への期待– ブロック建造法はモジュラー化の具体例である．蓄積がある．
– CPSは，ブロック建造法を高度化するために必要な工程，組織のモジュラー化に期待される．

• Digitization - Digitalization はモジュラー化のための基盤技術である．
– モジュラー化を実現するためには Digitalizationされた製品，建造の分析，再構成が必要．
– 複雑なシステムを理解し，マネジメントするためには必須の技術課題である．

• Digital Transformation はモジュラー化された製品，組織，プロセスにより実現される．
34