２０１３年度
中小型、内航造船所の３次元 CAD の連携・共同利用の実証（その２）―生産性向上と設計技術の高度化のために―

成果報告書（概要版）

２０１４年 ６月
一般財団法人 日本船舶技術研究協会-0-３次元 CAD の連携・共 同利 用の実 証
１． 実証 研究 の背 景と 目的
近 年 の 情報通信技術（ICT）の進展に伴い、インターネットを介した使用
環 境 が 整 ってきた。 3DCAD のシステム自体も改良が重ねられ使い勝手も向上 し て お り、難しいと見られていた中小型、内航造船所でも導入に成功する造 船 所 が 現れた。
一 方 で 、中小型、 内航造船業界では、設計技術者の高 齢 化 が進 ん で お り 、3DCAD の 導入以前に、設 計 技 術 者の 確 保 、 育 成 の 対 策 が 急 務と な っ て い る 。
本 研 究 では実証運用を行い、3DCAD の連携・共同利用の有効性、実用性を実 証 す る こ とを目的とした。 特に 3DCAD 導入に躊躇する大きな要因となって い る 3DCAD を扱える設計技術者 の不足と、3DCAD は 設計時間が大幅に増加
す る の で はとの懸念を定量的なデータにより払拭することを目的とした。

２． 事業 計画本 研 究 は一般財団法人日本船舶技術研究協会（以下船技協と略す）の研究
開 発 促 進 基金を用いて行った。
本 研 究 は 船技協が推進すると供に、株式会社エス・イー・エー創研（ 以下SEA 創 研 と 略す）と請負契約を締結し、3DCAD の 実証運用のための調査を実施した。
（ １ ） 研 究目標と 期間① 生 産 性の向上の実証
設 計工数が 増加するのではとの懸念を払拭するために、鋼材のネステ
ィ ング、資材管理表、管一 品図作成、管受け台製作図作成等の、生産設 計部分まで含めた作業工 数を算出して 、 これを分析して、トータルで の工数を 定量的に実証することとした。
② 設 計技術の高度化の推進
フ ロントローディング（事前検討）による機関室配置の高度化、 フレッ ク スデザインによる新しい標準船のコンセプトの検証を 行う こととした。
研 究 期間は 2013 年 6 月～2014 年 6 月までの約 1 年間とし、概ね図 1 の実 証 運 用スケジュールにて実施することとした。
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図1

実証運用の研究工程（ ２ ） 研 究体制
下 ノ 江 造船株式会社（大分県臼杵市）
山 中 造 船株式会社（愛媛県今治市）
前 畑 造 船株式会社（長崎県佐世保市）
株 式 会 社エス・イー・エー創研（長崎県佐世保市）
富 士 通 株式会社
郵 船 商 事株式会社
一 般 社 団法人 日本中小型造船工業会
一 般 財 団法人 日本船舶技術研究協会-2-

（ ３ ） 3DCAD 船殻設計の 実施方策
実 際 に山中造船で 建造された 499GT 型貨物船｢山鋼丸｣（先進 CO ２ 低減化船 、2011 年建造）をモデル船として選定し、3DCAD による設計を展開する
こ と と した。 ２次元設計との比較のため、上部構造部を除く主船体部の全 て を 実施することにした。

図２499GT 型貨物船「山鋼丸」（提供：山中造船）① 船 型 モデル
鉄 道 運輸機構および山中造 船の承認、協力を得て、図２ および図３ に示 す｢山鋼丸｣の主要目表、船体線図、配置図、構造図、計算書等の図
面 お よび図書が提供され る ものとし、下記 3DCAD モデルを作成するもの と した。
・ 主船体船殻構造モデル
・ 機関室配置モデル② 3DCAD システム
2012 年度に使用した Nupas-Cadmatic 各 1 セットに各 2 セット追加して 、合計各 3 セットをエンジニアリングクラウド環境において、連携・共 同 利用できるものとし、サーバーは引き続き佐世保の SEA 創研に設置 す ることとした。
③ 作 成 図面、図書・ 船 殻構造モデル（Nupas）
・ 機 関室配置モデル（Cadmatic）
・ 重 量・重心計算書
・ 鋼 材ネスティング図および鋼材寸法表④ 作 業 の実施
Ｓ Ｅ Ａ創研にて主船体構造 部の 3DCAD 化を行い、山中造船にてそのチ-3-ェ ック＆レビューを行うこ ととした。
⑤ 作 業効率の評価
こ れらの設計作業時間を計 測し、3DCAD の習熟度も勘案して、3DCADの 設計時間を算出し、従来 の山中造船での実績と比較評価することとし た。

図３「山鋼丸」 一般配置 図（ 鉄道運輸機構、山中造船提供）-4-

（ ４ ） フ レックスデザ インの実証
新 し い標準船のコンセプトであるフレックスデザインの検証として山鋼 丸 を ペアレントとし、これをトポロジー 理論に基づく連続的変形により
修 正 し た船型の性能、構造と艤装配置の合理性および適用限界を確認する
こ と と した。 新しい標準船のコンセプトとしてフレックスデザインの有効 性 、 実用性を検証することとした。

（ ５ )機 関室配置の 検討
3DCAD で機関室配置設計を行う場合の、設計工数を定量的に把握するとと も に 、従来の２次元設計と比べて、一品 図作成等の生産設計も含めて考
え れ ば 、それほど大きくはなら ず、3DCAD の利用は中小型造船においても、生 産 性 向上に有効であることを示す。さらに、3DCAD により、人間工学的な 作 業 性に配慮した、合理的な機関室配置が可能であり、設計技術の高度化 に も 有効であることを実証することとした。

図４

山鋼丸の機関室（提供：山中造船）① 機 関室の３Ｄ配置図作成の工数を下記の作業ステージ別に把握する
作 業はＳＥＡ創研と山中造船、前畑造船、下ノ江造船等にて分担し、作 業内容と作業時間を分析し、生産設計を含むトータルで大差ないこと を示す。
・ＧＡ、構造図トランスファー
・主要機器配置・交通装置配置・配管・弁、金物、受け台、配置・管一品図作成-5-

・管金物図作成
・重量重心計算② フ レックスデザインへの対応検討
今 後の研究課題の準備のための、船殻設計と同様に艤装の配置設計、特 に配管設計でフレックスデザインがどのようにできるのか、予備検討 を行うこととした。
・ 船型、線図変更に伴う、自動追随・ 船殻構造、BHD 移動に伴 う自動追随
・ 機器移動に伴う自動追随-6-３． 研究 結果 の概 要
（ １ ） 研 究会での検討 の経緯と 結果
2012 年度研究会 「内航 造船所等 の設計 技術にかか わる研究 会」をス ター
ト し た 目 的は、単に 3DCAD の技術 研究や普及促進を目的にしたものではなく 、生 産 性向 上と設計技術の高度化を目標に、3DCAD を導入することを契機にして 造 船 技 術 経営の変革を目指すも のであった。 従って研究会では設計技術者 だ け で な く、造船所の経営トップ、関 係機関の政策責任者にも参加いただ
き 大 所 高 所 からの審議を行った。
現 在 中 小型、内航造船が抱えている課題は複雑、多岐にわたり、これをすれば解決できるといった単純な問題ではないことは明らかであり、従来の「 勘 と 経 験」から「理論と分析」に基づく技術経営に変革していくことが重要 で あ る。 経営の「見える化、測る化」が重要であるとも 繰り返し言われて き た 。 3DCAD を導入すれば直ちにこれらが出来るというほど簡単な問題
で は な い が、しかし変革をすすめる契機になるのではとの共通認識が得られた。
2013 年度の研究 会では造 船所およ びエ ンジニアリ ング会社 の設計 技術担
当 者 を 中 心に研究会を構成し、3DCAD 推進の具体的かつ定量的な検討をすすめ た 。 特に 3DCAD は「設計の手間がかかり工数が増大するが、現場工数は減 る と 言 われている効果は未だはっきりつかめない。」との議論については、
実 際 に 499GT 型貨物船の 3DCAD による設計を 行い、その作業を通じて集計した 設 計 工 数 をベースに効果について分析、論議、評価を重ねた。
また先
駆 的 に 3DCAD を導入してきた下ノ江造船では、着実な 3DCAD の展開を続けてお り 、3DCAD の本格適用に踏み切って以降の実績報告を聴くことで、実用面で の 不 安 もかなり払拭された。

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（ ２ ） 3DCAD の実証 運用
実 証 運 用では図 ５に示す 499GT 型貨物船の船殻構造と機関室配置を 3DCADに よ り 行 い、図６ に示すような工数分析を行い、ネスティング等の生産設計、重 量 重 心 の集計を含めてトータルで大差ないことを示した。
な お 本 研究の成果の一部は「エンジニア リングクラウドを用いた３次元ＣＡ Ｄ の 共 同利用による船舶設計の実証研究」として、船舶海洋工学会の講演会 に て 講 演した。

図５

図６

山鋼丸の 3DCAD 船殻構造図

山鋼丸の 3DCAD 船殻構造図の作成時間-8-

（ ３ ） フ レックスデザ イン による新標 準 船 の実証
山 鋼 丸 をペアレントとして、主 要目の少し異なる 4 船型をフレックスデザ
イ ン で 作 成 できるかを検討した。 図 ７ に示すように同じ 499GT 型貨物船で主要目が少し異なるだけの場合には十分フレックスデザインが可能である
こ と を 実 証した。
749GT 型まで拡張しようとすると無理が生じ、高性能、高経済性を確保したままでというフレックスデザインの本来のメリットを損なう恐れのあるこ と が 解 った。 フレックスデザインにより、1 つのペアレントから生み出せ る 船 型 の限界を見極めることが重要である。

図７

フレックデザインによるペアレントからチャイルドの創出の例-9-

４．課題と今後の展開（１） 生 産 性 向上の実証としての生 産計画・工程管理
3DCAD の中小型、内航造船所への普及のために 5 つの方策を掲げて推進してきたが、その中で生産計画・工程管理への活用実証は予算および時間的制約のため十 分 出 来なかった。 「3DCAD は本当に役立つのか？」という疑問に答え、本当に有 効 活 用していくためには、どうしても必要な課題である。 また生産現場の問題であるので造船所の全面協力が必要である。 機会をみて造船所の協力を得て取り組んで行くべきと思う。
（２） 設 計 技 術の高度化の推進
3DCAD は CAE への応用により設 計技術の高度化という面でも大きな可能性を持っているが、特 に中小型、内航造船所にとって、必要な設計技術の高度化とは何かをつめる必要がある。 特に近年ＩＭＯおよびＩＬＯの新基準の居住環境の改善、騒音 規 制 が厳しくなり、費 用のかからない高 精 度の騒音 振動 解析が必要とされている。
CAE への発展課題として有効と思われる。
（３） フレックスデザインの実用化
本 実 証研究によってフレックスデザインによる新標準船の提案がなされ、その有効性 が実 証された。 この次は実際のプロジェクトとして高性能、高経済性の新標準船 の開 発を推進し、成功させることが重要である。
（４） 造 船 設 計技術者と 3DCAD オペレーターの専業分業化のための教育
3DCAD を将来に渡って中小型、内航造船所で活用していくためには、造船設計技 術 者と 3DCAD オペレーターの専業分業化が避けられないが、両者のコミュニケーションを確立する必要がある。 このためにはそれぞれの専門技術者の教育とマニュアルの作成が重要である。 3DCAD システムの連携・共同利用の実用運用と併 行して進めて行 くことが重 要である 。

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