民開室資-0265

CHAIN-X オープンフォーラム

DXによる民間航空機開発の変革
2023/11/29

民間機セグメント

事業開拓室主幹プロジェクト統括

山口 恭弘© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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11. 航空産業におけるDXの動向
2. これまでの航空機開発で得られた成果と課題
3. 航空機DXの将来像と期待される効果

4. まとめ© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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1．航空産業におけるDXの動向➢ 民間航空機産業の特徴と課題✓

メカ・エレキ・ソフトの組み合わせによる大規模な複雑系システム✓

重量、コスト、性能、高い安全性が同時に求められ、かつ第3者への機能安全性の論証（型式証明）が必要→ 開発期間はますます長期化の傾向。経験豊富な海外OEMでも新型機の開発に8年近くを要するケース有。

✓

多くのStakeholderが存在し、結果的にプロジェクト運営に多大な労力を要する✓

新規開発プロジェクトの立ち上がりサイクルの間隔が広く、継続的な新技術の導入が難しい✓

各製品のライフサイクルが長く、社内で新旧のプロセスが混在→ 高精度シミュレーション技術、3DCADなど先進的なDX技術の導入が一部で進んだ一方、紙に依存した従来プロセスも混在。
Modular Architecture
F3Integral Architecture

S3F1F3
S1F4F1S4S

F2機 能F5S5F6S6F7S7S

F2機 能© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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S5F6F7物理構成

S4FF5S2

自動車

S1F4F

航空宇宙機

S3S2S7集積回路
物理構成

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出典：Life Cycle Benefits of Collaborative MBSE Use for Early Requirement Development, Aerospace Industries Association

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1．航空産業におけるDXの動向➢ Boeingが提唱するModel Based Enterprise構想✓

活動全体をモデル化／Digital Threadで繋ぎ、プラットフォーム上で総合管理

出典：✓ The Systems Engineering “V” – Is It Still Relevant In the DigitalAge ?, Daniel Seal, Global Product Data Interoperability Summit
2018✓ Accelerating the MBE Ecosystem Through Cultural Transformation,
Daniel Seal, NIST MBSE Summit 2020

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1．航空産業におけるDXの動向➢ BoeingはCustomerの期待に応える為には、OEM/Supplier/PartnerがDigital Engineering Toolsを活用し、製品のQCDを向上させる必要があると主張（出典：Assessing Model Based Exchange Capabilities, Global Product Data
Interoperability Summit 2022)➢ MBX (Model Based Exchange) Capabilityは、OEMにとってはRisk Mitigationに、SupplierにとってはMarket CompetitionというValueを生む
Model Based Ecosystemを始めとするDX Capabilityは海外OEMと仕事をする為の“必要条件”

SCA : Supplier Capability Assessment© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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1．航空産業におけるDXの動向➢ SAE S-18 Aircraft and System Development and Safety Assessment Committee
標準化対象：航空機の開発保証と安全性評価✓

民間航空機における安全・開発保証の世界標準ガイドラインである、ARP4754(V&V) / ARP4761(Safety)及び、関連するガイドラインを制定。

✓2023年 3Q Working Group (7月）にModel-Based Ecosystem Working Groupが発足。

✓ARP4754の次の改訂版であるRev.Bは年内の発行を目指しているが、Model Basedの本格適用は含まれない見込。

✓

既存の安全・開発保証プロセス例を示した文書（AIR6110）に、Model Basedを適用した場合のARP4754/4761における影響を評価し、結果をWhite Paperとして纏める。その後、ARP4754 Rev.Cへどのように反映するか検討が進むと思われる。
2023年中ARP4754 Rev.Bリリース(予定)2024年
White Paper
リリース(目標)

2020年代後半？
ARP4754 Rev.C(予定)タイムライン© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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1. 航空産業におけるDXの動向
2. これまでの航空機開発で得られた成果と課題
3. 航空機DXの将来像と期待される効果

4. まとめ© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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2．これまでの航空機開発で得られた成果と課題➢ SpaceJet開発における課題（抜粋）✓ 適合性証明の高度化と経験・知見不足• 電子制御・ソフトウェア指向の民間旅客機の開発では、すべてを実物で検証することが困難であり、解析、プロセス保証等による安全性の証明が必要。このため、規制当局、海外OEMも含めて適合性証明プロセスを確立する途上にあった。 → ARP4754/4761, DO-178/254• ビジネスジェットMU-300（1980年頃）等の開発経験のみでは、上記の最新の適合性証明活動に対応しきれなかった。
✓ 開発プロセスにおける経験・知見不足✓ サプライヤ対応への経験不足→ プロジェクト開始前にARP4754/4761, DO-178/254等への適合を想定した開発Process確立／Tool整備が必要（ARP4754/4761, DO-178/254適用を前提とした開発計画、及びサプライヤとのSOW設定も必要）（第2回 産業構造審議会 製造産業分科会 航空機宇宙産業小委員会 三菱重工資料より）© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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882．これまでの航空機開発で得られた成果と課題➢ 完成機事業（SpaceJet開発）で得られた成果✓ 全機Integration能力の獲得✓ 25.1301/1309適合に必要となる、安全性／開発保証(ARP4754)に関する社内Process整備、及びTC文書作成能力の獲得✓ 開発保証（含 DO-178/254開発保証）に求められるSystem Supplier Audit／Authority Auditの遂行能力の獲得
Capability for whole development Commercial Aircraft through SpaceJet including
Latest Certification Requirement
Test experiences with full set facilities for certification© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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Skilled Engineer and Management resources for thecommercial aircraft development

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2．これまでの航空機開発で得られた成果と課題➢ 今後の当社の完成機への取組み（抜粋）✓海外OEMとのパートナーシップ深化• 完成機開発のデジタル化を進めることにより海外OEMとの関係を発展させ、より高いレベルでのパートナーシップ構築を目指す➢ 今後に向けた我が国の航空機産業成長への課題（抜粋）✓国際共同開発の必要性• 海外OEMとの連携：単なる構造下請ではなく、開発・設計能力を備えたパートナーとしてのプログラム参画• 海外規制当局との関係構築・維持・強化：最新の規制動向に関する情報入手、ルールメーキングの場への参画✓人材の育成• Kプロ（経済安全保障重要技術育成プログラム）等を通じた知見の整理• 海外OEM・規制当局への継続的な人材の派遣による育成（第2回 産業構造審議会 製造産業分科会 航空機宇宙産業小委員会 三菱重工資料より）© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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1. 航空産業におけるDXの動向
2. これまでの航空機開発で得られた成果と課題
3. 航空機DXの将来像と期待される効果

4. まとめ© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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3．航空機DXの将来像と期待される効果➢ MBSEとは？
✓ Systems Engineerが、開発の様々なシーンで多様な関係者と調整・協議する際に、必要な情報を、必要な形式で、関係性の意
味を辿って検索・抽出できる情報構造体（システムモデル）を駆使して、正しい合意形成を行うこと。それが、Model Based（MB）でSystems Engineering (SE)を行うということ。
✓ 民間航空機のような(SoS) System of Systemsにおいて、例えば機体システムをSoI (System of Interest) と見なした
場合、他のさまざまなEnabling Systemsが機体システムとの相関を持ちつつ存在する。

✓ Project成功には、SoS全体を俯瞰した開発マネジメントを実現する事が肝要。

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3．航空機DXの将来像と期待される効果➢ 民間機事業において想定されるDX導入の効果✓ 開発スケジュール遅延／コスト増大リスクの低減•

シミュレーション技術等を活用したEarly Validation•

設計変更時のインパクト評価を容易化／出戻り作業の抑制•

ARP4754(V&V)/ARP4761(Safety)/DO-178(Software) 準拠を想定した開発プロセス／ツール群の整備✓ 海外OEMをはじめとする各種StakeholderとのInterface規格化（規格化段階から参画すれば海外OEMの求める規格内容を先取りし、受注レースを優位に進める事もできる）•

データ授受に起因するコミュニケーションミスの抑制•

Work Scopeに関わらず規格化されたInterface Formatを使用可•

Digital Certification促進✓ ライフサイクル全体(System of Systems)を俯瞰したプロジェクトプラン立案を容易化•Enabling Systemsを含むプロジェクト上のCritical Pathを見える化（プロジェクト管理を支援）•設計 - 生産 – 認証 – 運用までを見据えたSystems全体の見える化とRelationを把握© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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3．航空機DXの将来像と期待される効果➢ DX/MBSEによる効果と狙い（例）Physical Model(3D model)

System Model(MBSE model)

Requirements
Flow Down

Requirement

Requirement

Compliance
Plan

MoC

Architecture

解析ﾃﾞｰﾀ
CbA技術による解析

Aircraft Level
System Model (SysML)

Digital Certification

Requirements Flow Down

Aircraft Level
3D Geometric
Model

Digital Linkage

Certification
Plan Model

Subsystem Level
System Model (SysML)

Subsystem Level
3D Geometric
Model

Requirement

Architecture

機体システムを中心とする
V ProcessとDigital Thread

Component Level
System Model (SysML) Requirement

Architecture

Requirements
Flow Down

Component Level
3D Geometric
Model

3D Model..
.

Detailed Production Models(3D Model) – Type Design

Aircraft
Manufacturing

Product V Process
BOM© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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14143．航空機DXの将来像と期待される効果➢ DX/MBSEによる効果と狙い（例）Physical Model(3D model)

System Model(MBSE model)

機体システムと製造システムをLinkさせたDigital Thread→ 製造システム開発のフロントローディング[System Model Link]

Physical Model(3D model)

System Model(MBSE model)

Aircraft Level
Requirements System Model (SysML)
Flow Down
Requirements Flow Down

Aircraft Level
3D Geometric
Model

Subsystem Level
System Model (SysML)

Subsystem Level
3D Geometric
Model

Requirements Flow Down
Sect.XX Assy Line
System Model (SysML)

Sect.XX Assy JIG
Design (3D model)

Requirements
Flow Down..
.

Detailed Production Models(3D Model) – Type Design

Final Assy Line
System Model (SysML)

Final Assy Line
Design (3D model)

Component Level
System Model (SysML)

Component Level
3D Geometric
Model

Requirements
Flow Down

Sub Assembly Line
System Model (SysML)

Production
System MBSE

Requirement

Sub-Assy JIG
Design (3D model)

Architecture..
.

Aircraft
Manufacturing

Product V Process

JIG/Tool Design
for Single Part

Prod. Systems
Manufacturing

Production System V Process© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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民開室資-026515153．航空機DXの将来像と期待される効果➢ DX/MBSEによる効果と狙い（例）..
.

Component Level
3D Geometric
Model

Detailed Production Models(3D Model) – Type Design

3D ModelBOM..
.

Sub-Assy JIG
Design (3D model)

Product
System MBSE

Production
System MBSE

JIG/Tool Design
for Single Part

Aircraft
Manufacturing

Prod. Systems
Manufacturing

Production System V Process

Product V Process

見る人が見たい情報のみを集めて見れるしくみ

PLM Platform

OEM

工程（BOP）

作業者

3D設計図
EBOM

3D設計図
EBOM

作業内容（3D）
製造MBD
TEXT
作業手順

Vプロセスと製造工程のDigital Threadによるリンク

TEXT
手配情報

作業者

ERP
製品MBSE© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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生産ｼｽﾃﾑMBSE

治具図面（3D）

NCﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ検査ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ

治具設計者

MBOM

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1. 航空産業におけるDXの動向
2. これまでの航空機開発で得られた成果と課題
3. 航空機DXの将来像と期待される効果

4. まとめ© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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4．まとめ➢ MBSEをはじめとするDXの適用は将来航空機事業 参画の「前提」であり「必要条件」ただし「十分条件」ではない。
各社が有する技術力／知見をModel Basedにより「見える化」「連携」し、活用可能な状態に整備する事が重要。
➢ MBSEやDXの費用対効果を事前かつ定量的に示す事は難しい「スケジュール遅延なく」「予算の範囲内で」プロジェクトを完遂する事が主な狙い。
他プロジェクトでの経験（反省）を踏まえて開発計画を立案すると共に、MBSE/DX、事前のProcess/Tool整備、及びProject Managementの重要性を事前に経営層に十分認知して貰う事が重要。
（フロントローディングを重視 → プロジェクト立ち上がり時に従来以上の準備期間と出費が必要となる）➢ MBSE/DXはIntegrator支援ツール「経験豊富かつ突出して優れたIntegrator」でなくても、MBSE/DXを使いこなす（本当の意味での）SE (SystemsEngineer)が一定数いれば、プロジェクトを適切にマネージできる。
→ SE育成の重要性© 2022 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

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