JP 2022-78011 A 2022.5.24(12)公開特許公報(A)(19)日本国特許庁(JP)(43)公開日(51)国際特許分類
Ｇ０６Ｑ
50/04 (2012.01)

ＦＩ
Ｇ０６Ｑ

(11)公開番号
特開2022-78011(P2022-78011A)
令和4年5月24日(2022.5.24)
テーマコード（参考）
５Ｌ０４９

50/04

審査請求

未請求

26

ＯＬ

（全55頁）(21)出願番号

特願2021-185223(P2021-185223)(22)出願日

令和3年11月12日(2021.11.12)

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技(31)優先権主張番号

特願2020-188599(P2020-188599)

術研究所(32)優先日

令和2年11月12日(2020.11.12)(33)優先権主張国・地域又は機関(71)出願人

請求項の数
501204525

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(74)代理人

日本国(JP)

100098545
弁理士(74)代理人

阿部 伸一

100189717
弁理士(72)発明者

太田 貴章

松尾 宏平
東京都三鷹市新川６丁目３８番１号 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所内(72)発明者

谷口 智之
東京都三鷹市新川６丁目３８番１号 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術

最終頁に続く(54)【発明の名称】

統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム(57)【要約】【課題】船舶の建造を細かな作業レベルでシミュレーシ
ョンすることができる統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステムを提供すること。
【解決手段】船舶の建造に関わる情報を標準化したデー
タ構造で蓄積する統一データベース１０と、船舶の基本設計情報１１を統一データベース１０から取得してプロダクトモデルとして設定するプロダクトモデル設定手段
２０と、工場の設備と作業員に関する情報を統一データ
ベース１０から取得して標準化したデータ構造で表現したファシリティモデル１２として設定するファシリティ
モデル設定手段３０と、標準化したデータ構造で表現したプロセスモデルを作成するプロセスモデル作成手段４
０Ａと、時間発展系シミュレーションを行う建造シミュ
レーション手段４０Ｂと、シミュレーションの結果を時
系列データ化し建造時系列情報５１とする時系列情報化
手段５０と、建造時系列情報５１を提供する情報提供手段６０とを備える。
【選択図】図１

(2)JP 2022-78011 A 2022.5.24【特許請求の範囲】【請求項１】
船舶の建造を統一データベースに蓄積された標準化したデータ構造で表現された情報に基づいてシミュレーションするシステムであって、前記船舶の建造に関わる情報を標準化したデータ構造で蓄積する統一データベースと、
前記船舶の基本設計情報を前記統一データベースから取得して前記標準化したデータ構造で表現したプロダクトモデルとして設定するプロダクトモデル設定手段と、前記船舶を建造する工場の設備と作業員に関する情報を前記統一データベースから取得して前記標準化したデータ構造で表現したファシリティモデルとして設定するファシリティ
モデル設定手段と、

10

前記プロダクトモデルと前記ファシリティモデルに基づいて、前記船舶を構成部品から建造するための組み立て手順とタスクを明確化し前記標準化したデータ構造で表現したプロ
セスモデルを作成するプロセスモデル作成手段と、
前記プロセスモデルに基づいて時間ごとの建造の進行状況を逐次計算する時間発展系シミュレーションを行う建造シミュレーション手段と、
前記時間発展系シミュレーションの結果を時系列データ化し建造時系列情報とする時系列
情報化手段と、
前記建造時系列情報を提供する情報提供手段とを備えたことを特徴とする統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項２】

20

前記プロダクトモデルと前記ファシリティモデルは、それぞれ前記標準化したデータ構造で予め作成して前記統一データベースに蓄積されているものであることを特徴とする請求
項１に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項３】
前記プロセスモデル作成手段で作成された前記プロセスモデルを、前記標準化したデータ構造で表現して前記統一データベースに蓄積するプロセスモデル蓄積手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シ
ミュレーションシステム。
【請求項４】
前記建造シミュレーション手段が、前記統一データベースに蓄積された前記プロセスモデ

30ルを取得して前記シミュレーションを実行することを特徴とする請求項３に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項５】
前記プロセスモデル作成手段において、前記組み立て手順と前記タスクに基づいて、前記作業員のスケジュール情報及び前記工場内の前記設備と前記作業員の配置に関する工場レ
イアウト情報の少なくとも一方を作成することを特徴とする請求項１から請求項４のいず
れか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項６】
前記プロセスモデル作成手段が、過去に建造した過去船のプロセスデータを前記統一デー
タベースから取得し、流用することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に40記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項７】
前記建造シミュレーション手段における前記時間発展系シミュレーションは、時間ごとの
前記船舶又は前記構成部品の位置、前記設備及び前記作業員の位置と占有状況、前記組み立てと前記タスクの進行状況を逐次計算するものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシ
ステム。
【請求項８】
前記作業員が仮想的な作業を進めるため、又は前記作業員が前記仮想的な作業で使用する
前記設備を決めるためのルール情報を前記統一データベースから取得することを特徴とす

50

(3)

JP 2022-78011 A 2022.5.24

る請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シ
ミュレーションシステム。
【請求項９】
前記建造時系列情報は、ガントチャート、作業分解構成図、作業手順書、工数、又は動線の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項１０】
前記情報提供手段が、少なくとも前記建造時系列情報を前記標準化したデータ構造で表現
して、前記統一データベースに提供することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。

10【請求項１１】
前記時系列情報化手段で時系列データ化された前記建造時系列情報を検証する検証手段と、前記検証の結果に基づいて前記プロダクトモデル及び前記ファシリティモデルの少なくとも一方を修正するモデル修正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項
１０のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシス
テム。
【請求項１２】
前記船舶の前記基本設計情報をＣＡＤシステムから取得することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。

20【請求項１３】
前記ファシリティモデルが、複数の前記工場の前記設備の情報と、前記作業員の情報から作成されたファシリティモデルであり、前記プロセスモデル作成手段が前記工場ごとの前記プロセスモデルを作成し、前記建造シミュレーション手段が前記プロダクトモデルに対して前記工場ごとの前記時間発展系シミュレーションを行うことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項１４】
前記建造シミュレーション手段における前記工場ごとの前記時間発展系シミュレーションの結果を、比較可能な前記建造時系列情報として前記情報提供手段から提供することを特30徴とする請求項１３に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシス
テム。
【請求項１５】
前記建造時系列情報に基づいて、前記船舶の建造に関わるコストを計算するコスト計算手段及び前記船舶の建造に必要な購入部品の購入計画を作成する部品調達計画手段の少なくとも一方を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項１６】
前記プロダクトモデル設定手段、前記ファシリティモデル設定手段、前記プロセスモデル
作成手段、前記建造シミュレーション手段、前記時系列情報化手段、及び前記情報提供手

40段を建造シミュレータとして構成し、前記統一データベースと前記建造シミュレータとを
情報通信回線を介して連係させたことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１
項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項１７】
前記建造シミュレータの前記建造時系列情報に基づいて、前記船舶の建造に関わる生産計
画を立案する生産計画システムと前記情報通信回線を介して連係することを特徴とする請求項１６に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項１８】
前記建造シミュレータとユーザ端末とを前記情報通信回線を介して連係し、前記情報提供
手段からの建造時系列情報を前記ユーザ端末で確認可能とすることを特徴とする請求項１

50

(4)

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６又は請求項１７に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステ
ム。
【請求項１９】
前記建造シミュレータと前記ユーザ端末とを前記情報通信回線を介して連係し、前記ユー
ザ端末から前記建造シミュレータを操作可能としたことを特徴とする請求項１８に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項２０】前記船舶を建造する前記工場における前記船舶の実際の建造状況をモニターするモニター
手段と、前記建造シミュレータから提供される前記建造時系列情報と前記建造状況のモニ
ター結果を対比する対比手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１６から請求項１９10のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項２１】
前記モニター手段が、前記工場の実際の前記建造状況をＩｏＴ（Internet of Things）技術、又はモニタリング技術を利用してモニターすることを特徴とする請求項２０に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項２２】
前記対比手段による前記建造時系列情報と前記建造状況のモニター結果との前記対比の結果に基づいて、ボトルネックとなっている工程を評価する又は前記作業員の技量を評価す
る評価手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の統一デー

20

タベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項２３】前記船舶を建造する前記工場における実際の前記作業員に対して前記建造時系列情報を提供する作業情報提供手段をさらに備え、前記作業員の教育に資することを特徴とする請求
項１６から請求項２２のいずれか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。
【請求項２４】前記船舶を建造する前記工場が有する自動化された前記設備を前記建造時系列情報に基づいて制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１６から請求項２３のいず
れか１項に記載の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム。

30【請求項２５】
前記建造シミュレータが、前記船舶を建造する前記工場の前記設備及び前記作業員の少なくとも一方の改善情報を取得して前記ファシリティモデルを設定し、前記改善情報に基づいた前記時間発展系シミュレーションを行い、前記建造時系列情報を提供することを特徴とする請求項１６から請求項２４のいずれか１項に記載の船舶の建造シミュレーションシ
ステム。
【請求項２６】
前記建造シミュレータが、前記船舶を建造する前記工場の前記設備と前記作業員の組み合
わせを変えた組み合わせ情報を取得して前記ファシリティモデルを設定し、前記組み合わ
せ情報に基づいた前記時間発展系シミュレーションを行い、前記建造時系列情報を提供す

40

ることを特徴とする請求項１６から請求項２５のいずれか１項に記載の船舶の建造シミュ
レーションシステム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】【０００１】
本発明は、船舶の建造をシミュレーションするシステムに関する。
【背景技術】【０００２】
造船の生産（建造）計画や日程計画の設定根拠となる各作業の作業量、つまり工数は、一般に「工数＝管理物量あたりの標準時間×管理物量」の考え方に基づき求められている。

50

(5)

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しかし、本質的には、管理物量に比例するのは主作業（それによって製品が完成に向かって進む作業）のみであり、付随作業（それをしないと主作業を進められないが、それ自体では製品が完成に向かって進まない作業）や無付加価値行為（製品の完成に対して何の価値もない行為）は管理物量と違う次元で決まるにもかかわらず、現状、これらをすべて管理物量に比例するものとして簡便に扱っている。造船における主作業率は、職種にもよる
が一般に３０〜４０％との報告があり、工数を管理物量から比例的に推定することには精度上の課題がある。
一方で、製造工程のシミュレーションを実施するラインシミュレータが存在するが、すべての細かな作業の一つ一つを手入力する必要がある。また、ラインシミュレータは、大量生産品のライン生産のように物の流れと作業者の動きが決まっており同様の作業を繰り返

10

すシミュレーションには向いているものの、受注生産である造船のように様々な作業を状
況に応じて変更するようなシミュレーションには向いていない。
【０００３】
ここで、特許文献１には、各造船所の各々異なる環境と関係なく共通的に適用される船舶
及び海洋プラント生産シミュレーションフレームワークと、この船舶及び海洋プラント生
産シミュレーションフレームワークに基づき、各造船所の異なる環境に合わせて差別的に適用される造船海洋工程の相互検証シミュレーションシステム、ブロックのクレーンリフ
ティング及び搭載シミュレーションシステム、ＧＩＳ情報基盤設備シミュレーションシス
テム、及びブロック及び物流管制シミュレーションシステムを分離可能に結合することによって、各造船所の状況に合わせて効果的に適用される拡張性とリサイクル性を備えた船20舶及び海洋プラント生産シミュレーション統合ソリューションシステムが開示されている。
また、特許文献２には、プロジェクト計画を生成する方法であって、タスク間の順位関係を記述する情報、タスクの所要時間を示す情報、及びタスクの所要時間の変動性を示す情報を含むプロジェクト明細情報をプロセッサユニットによって受信し、プロジェクト明細情報を使用してプロセッサユニットによって、プロジェクトのシミュレーションモデルを生成し、シミュレーションモデルを複数回実行して、クリティカルパスを形成しているタスクのサブセットを識別して、シミュレーション結果データを生成し、シミュレーション
結果データから、クリティカルパスを形成しているタスクの識別されたサブセットを含む
プロジェクトネットワークプレゼンテーションを生成することを含み、プロジェクト明細30

情報は、テキストファイル、電子スプレッドシートファイル、及び拡張マークアップ言語
ファイルからなる情報形式のグループから選択された情報形式でプロセッサユニットによって受信される方法が開示されている。
また、特許文献３には、複数の工程からなる生産対象物の生産スケジューリングを行うス
ケジューリング装置であって、工程の接続順序関係を設定するための工程接続情報と、工程に含まれる各ブロックの移動経路を設定するブロックフロー情報と、各ブロックの各工程での工期を設定する作業工期情報と、各工程の制約条件とが蓄積された蓄積手段と、蓄積手段に蓄積された情報から工程を下流から上流に遡る順序に並べ替える解釈手段と、解釈手段により得られる並べ替え後の工程データに基づいてスケジューリングモデルを作成するモデル作成手段と、モデル作成手段により得られるスケジューリングモデル毎にスケ40ジュールを最適化する日程計画作成手段と、日程計画作成手段により得られるスケジュー
リング結果を出力する出力手段とを有するスケジューリング装置が開示されている。
また、特許文献４には、工程計画と、工程計画に基づく設備配置計画と、工程計画および設備配置計画に基づく配員計画と、工程計画、設備配置計画および配員計画に基づく生産
計画とを用い、各計画において作成された生産ラインモデルにより、生産活動をシミュレ
ーションして各計画の評価規範値を作成し、規範値により各計画の良否を判定し、それに基づき計画の修正を行う生産システム計画方法が開示されている。
また、特許文献５には、生産物流設備の操業実績情報及び作業計画情報を格納する実績・
計画情報データベースと、ここに格納されている操業実績情報及び作業計画情報を用いて、指定された時間帯における生産物流設備の操業状況の統計値を算出する統計情報計算部

50

(6)

JP 2022-78011 A 2022.5.24と、算出された生産物流設備の操業状況の統計値を用いて、指定された時間帯における生産物流設備に含まれる設備の操業状況を示す設備稼働状況画面を表示すると共に、設備稼働状況画面に表示されている設備が選択操作されるのに応じて、選択操作された設備において行われる作業のリストを作業情報リストとして設備稼働状況画面上に重畳表示する設
備稼働状況表示部と、製品が選択操作されるのに応じて、生産物流設備に含まれる設備のガントチャート又は選択操作された製品に関係する作業が識別表示されたガントチャート
画面を表示すると共に、ガントチャート画面内の作業が選択操作されるのに応じて、選択操作された作業と先行後続関係にある作業を識別表示するガントチャート表示部とを備えた生産物流設備の操業支援システムが開示されている。
また、非特許文献１には、造船ＣＩＭを構築するための工程管理に対応する具体的なはた

10らきとしてProcess PlanningとSchedulingが挙げられ、Process Planningでは、製品情報について製造現場に関する概念的な知識に基づき製造のための方法・手順を決定すること、Schedulingでは、実際の製造現場における具体的な状況に関する知識に基づいてProcess Planningの結果を時間・現場機材の活用の観点から展開し、納期その他の条件を満たす日程計画を作成することが記載されていると共に、オブジェクト指向に基づく工程管理のための造船工場モデルが開示されている。
また、非特許文献２には、船舶建造プロセスにおける生産設備の導入効果を評価するため、生産プロセスで対象とする製品の製造誤差に基づく手直し作業を考慮した生産プロセス
シミュレーションを利用して、新規生産設備導入によるプロセス全体の期間と費用への影
響を評価する手法が開示されており、当該生産プロセスシミュレーションにおいては、造20船所の作業場所の制約と作業員のスキルを考慮することが記載されている。
【先行技術文献】【特許文献】【０００４】【特許文献１】実用新案登録第３２１１２０４号公報【特許文献２】特開２０１３−１１７９５９号公報【特許文献３】特開２００７−１８３８１７号公報【特許文献４】特開２００３−１６２３１３号公報【特許文献５】特開２０１５−１３８３２１号公報【非特許文献】

30【０００５】【非特許文献１】小山健夫，外１名，“造船ＣＩＭ構築のための工程管理システムに関する基礎的研究”，日本造船学会論文集，日本造船学会，平成元年11月，第166号，ｐ.41
5-423【非特許文献２】満行泰河，外3名，“船舶建造プロセスシミュレーションを用いた生産設備の導入に関する研究”，日本船舶海洋工学会論文集，日本船舶海洋工学会，2016年12月，第24号，ｐ291-298【発明の概要】【発明が解決しようとする課題】【０００６】

40

特許文献１−４、及び非特許文献１−２は、建造のシミュレーションにおいて作業員の生産行為を主作業や付随作業まで含めて精密に再現しようとするものではない。
また、特許文献５は、シミュレーションのための工場の設備と作業員に関する情報を、データベースに蓄積しているものではない。
そこで本発明は、船舶の建造を細かな作業レベルでシミュレーションすることができる統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】【０００７】
請求項１記載に対応した統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム

50

(7)

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においては、船舶の建造を統一データベースに蓄積された標準化したデータ構造で表現された情報に基づいてシミュレーションするシステムであって、船舶の建造に関わる情報を標準化したデータ構造で蓄積する統一データベースと、船舶の基本設計情報を統一データ
ベースから取得して標準化したデータ構造で表現したプロダクトモデルとして設定するプ
ロダクトモデル設定手段と、船舶を建造する工場の設備と作業員に関する情報を統一デー
タベースから取得して標準化したデータ構造で表現したファシリティモデルとして設定するファシリティモデル設定手段と、プロダクトモデルとファシリティモデルに基づいて、船舶を構成部品から建造するための組み立て手順とタスクを明確化し標準化したデータ構造で表現したプロセスモデルを作成するプロセスモデル作成手段と、プロセスモデルに基づいて時間ごとの建造の進行状況を逐次計算する時間発展系シミュレーションを行う建造

10

シミュレーション手段と、時間発展系シミュレーションの結果を時系列データ化し建造時
系列情報とする時系列情報化手段と、建造時系列情報を提供する情報提供手段とを備えたことを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、ユーザは船舶の建造を標準化したデータ構造で表現した情報に基づいて、時間ごとに細かな作業レベルでシミュレーションすることが可能となり、その精度の高いシミュレーション結果としての建造時系列情報に基づいて工場の改善、生産設計の改善、受注時のコスト予測、及び設備投資などを検討することができるため、建造コストの低減や工期の短縮につながる。
【０００８】
請求項２記載の本発明は、プロダクトモデルとファシリティモデルは、それぞれ標準化し20たデータ構造で予め作成して統一データベースに蓄積されているものであることを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、標準化したデータ構造のプロダクトモデルとファシリ
ティモデルの取得や共同利用、また、新たなプロダクトモデルとファシリティモデルに基づいた情報の蓄積等を簡便に行うことができる。
【０００９】
請求項３記載の本発明は、プロセスモデル作成手段で作成されたプロセスモデルを、標準化したデータ構造で表現して統一データベースに蓄積するプロセスモデル蓄積手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、蓄積したプロセスモデルを統一データベースから取得

30

して、時間発展系シミュレーションを行うことが可能となる。また、プロセスモデルを、
例えば、情報の種類や属性、また複数の情報間の関係性を標準化したデータ構造で表現して蓄積することで、プロセスモデルの作成や蓄積、また利用が容易となる。
【００１０】
請求項４記載の本発明は、建造シミュレーション手段が、統一データベースに蓄積されたプロセスモデルを取得してシミュレーションを実行することを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、いざ時間発展系シミュレーションを行おうとする際にプロセスモデルを作成する時間を省くことができる。また、他のコンピュータや遠隔地に設置したコンピュータで、統一データベースからプロセスモデルを取得し、時間発展系シ
ミュレーションを行うことができる。

40【００１１】
請求項５記載の本発明は、プロセスモデル作成手段において、組み立て手順とタスクに基づいて、作業員のスケジュール情報及び工場内の設備と作業員の配置に関する工場レイア
ウト情報の少なくとも一方を作成することを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、スケジュール情報に基づき、主作業や付随作業まで含めた作業員のすべての生産行為を精密に再現して時間発展系シミュレーションを行うことができる。また、設備と作業員の配置が反映された工場レイアウト情報に基づき、時間発
展系シミュレーションを行うことができる。
【００１２】
請求項６記載の本発明は、プロセスモデル作成手段が、過去に建造した過去船のプロセス

50

(8)

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データを統一データベースから取得し、流用することを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、基本設計情報に基づきプロダクトモデルやファシリテ
ィモデルが変更された場合に、一からプロセスモデルを作成するよりも少ない労力で、早く精度よくプロセスモデルを作成することができる。
なお、プロセスデータには、プロセスモデルを含み、プロセスデータも標準化したデータ構造で表現して統一データベースに蓄積することができる。
【００１３】
請求項７記載の本発明は、建造シミュレーション手段における時間発展系シミュレーショ
ンは、時間ごとの船舶又は構成部品の位置、設備及び作業員の位置と占有状況、組み立てとタスクの進行状況を逐次計算するものであることを特徴とする。

10

請求項７に記載の本発明によれば、船舶の建造に関わる時間発展系シミュレーションを精度よく行うことができる。
【００１４】
請求項８記載の本発明は、作業員が仮想的な作業を進めるため、又は作業員が仮想的な作業で使用する設備を決めるためのルール情報を統一データベースから取得することを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、ルール情報を利用することにより、時間発展系シミュ
レーションにおける作業員が的確に仮想的な作業を進めることや設備を決めることが容易になる。また、ルール情報が統一データベースに蓄積されているため、他のシミュレーシ
ョンでも共通的に利用が可能となる。

20【００１５】
請求項９記載の本発明は、建造時系列情報は、ガントチャート、作業分解構成図、作業手
順書、工数、又は動線の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、このような建造時系列情報を具体化した情報を提供することにより、ユーザはシミュレーションの結果としての建造時系列情報を知って、構成部品又はファシリティの変更や、ボトルネックの分析・解明、工数予測など、建造に有益な知見を得ることができる。
【００１６】
請求項１０記載の本発明は、情報提供手段が、少なくとも建造時系列情報を標準化したデータ構造で表現して、統一データベースに提供することを特徴とする。

30

請求項１０に記載の本発明によれば、建造時系列情報として提供する情報の種類や属性、
またフォーマット等を、プロダクトモデル等との関係性を考慮して建造時系列情報としての標準化したデータ構造で、統一データベースに容易に蓄積ができる。また、標準化したデータ構造として蓄積した建造時系列情報を、例えば、統一データベースから取得して、実際の船舶の建造時に参照したり、後のシミュレーション時の情報として利用したり、ルール情報の機械学習に活用したりすること等ができる。
【００１７】
請求項１１記載の本発明は、時系列情報化手段で時系列データ化された建造時系列情報を検証する検証手段と、検証の結果に基づいてプロダクトモデル及びファシリティモデルの少なくとも一方を修正するモデル修正手段をさらに備えたことを特徴とする。

40

請求項１１に記載の本発明によれば、プロダクトモデルやファシリティモデルを修正すべ
きか否かを、建造時系列情報を所定の目標に基づいて検証することによって判別し、プロ
ダクトモデルやファシリティモデルを適切に修正することができる。
【００１８】
請求項１２記載の本発明は、船舶の基本設計情報をＣＡＤシステムから取得することを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、ＣＡＤシステムで作成された船舶の設計情報や変換
情報を基本設計情報として取得し、プロダクトモデルの設定等に容易、かつ有効に利用できる。
【００１９】50

(9)JP 2022-78011 A 2022.5.24

請求項１３記載の本発明は、ファシリティモデルが、複数の工場の設備の情報と、作業員の情報から作成されたファシリティモデルであり、プロセスモデル作成手段が工場ごとのプロセスモデルを作成し、建造シミュレーション手段がプロダクトモデルに対して工場ごとの時間発展系シミュレーションを行うことを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明によれば、例えば、複数の工場のファシリティモデルに対して、一つのプロダクトモデルから工場ごとのプロセスモデルが作成され、工場ごとのファシ
リティモデルを用いたシミュレーションが行われるため、各工場での製造コストや工期を比較することができ、実際に建造する工場の選択を容易化でき、コストのさらなる低減や工期のさらなる短縮につながる。
【００２０】

10

請求項１４記載の本発明は、建造シミュレーション手段における工場ごとの時間発展系シ
ミュレーションの結果を、比較可能な建造時系列情報として情報提供手段から提供することを特徴とする。
請求項１４に記載の本発明によれば、ユーザは迅速かつ的確に、各工場での工数予測結果、ファシリティの課題、ボトルネック等を比較でき、製造コストや工期などを比較することが可能となる。
【００２１】
請求項１５記載の本発明は、建造時系列情報に基づいて、船舶の建造に関わるコストを計算するコスト計算手段及び船舶の建造に必要な購入部品の購入計画を作成する部品調達計
画手段の少なくとも一方を備えたことを特徴とする。

20

請求項１５に記載の本発明によれば、コスト計算手段を備えることで、建造時系列情報に基づいて計算された船舶の建造に関わるコストを簡便に得ることができる。また、部品調
達計画手段を備えることで、建造時系列情報に基づいて作成された購入部品の購入計画を簡便に得ることができる。
【００２２】
請求項１６記載の本発明は、プロダクトモデル設定手段、ファシリティモデル設定手段、
プロセスモデル作成手段、建造シミュレーション手段、時系列情報化手段、及び情報提供
手段を建造シミュレータとして構成し、統一データベースと建造シミュレータとを情報通
信回線を介して連係させたことを特徴とする。
請求項１６に記載の本発明によれば、統一データベースと建造シミュレータとを別々の場30所に設置することや複数の建造シミュレータでのシミュレーションを可能とするなど、設置の自由度や利便性を高めることができる。
【００２３】
請求項１７記載の本発明は、建造シミュレータの建造時系列情報に基づいて、船舶の建造に関わる生産計画を立案する生産計画システムと情報通信回線を介して連係することを特徴とする。
請求項１７に記載の本発明によれば、建造時系列情報を船舶の建造全体の生産計画の立案へとスムーズに繋げることができる。
【００２４】
請求項１８記載の本発明は、建造シミュレータとユーザ端末とを情報通信回線を介して連40係し、情報提供手段からの建造時系列情報をユーザ端末で確認可能とすることを特徴とする。
請求項１８に記載の本発明によれば、建造時系列情報を情報通信回線を介して、各工場（
現場）や設計者、本社勤務者など、関係各所で共有することができる。
【００２５】
請求項１９記載の本発明は、建造シミュレータとユーザ端末とを情報通信回線を介して連係し、ユーザ端末から建造シミュレータを操作可能としたことを特徴とする。
請求項１９に記載の本発明によれば、ユーザは例えば、建造シミュレータの始動や停止、建造シミュレータによるシミュレーションの途中結果の取得指示、取得した建造時系列情報を見てシミュレーションの条件を修正するなど、現場から情報通信回線を通じて建造シ

50

(10)

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ミュレータに対する操作を行うことができる。
【００２６】
請求項２０記載の本発明は、船舶を建造する工場における船舶の実際の建造状況をモニターするモニター手段と、建造シミュレータから提供される建造時系列情報と建造状況のモニター結果を対比する対比手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項２０に記載の本発明によれば、建造時系列情報とモニター結果を比較して、計画の進捗を遠隔からモニターして管理することができる。また、複数の工場をモニターして管理することやシミュレーションの課題の把握等に役立てることもできる。
【００２７】
請求項２１記載の本発明は、モニター手段が、工場の実際の建造状況をＩｏＴ（Intern

10

et of Things）技術、又はモニタリング技術を利用してモニターすることを特徴とする。
請求項２１に記載の本発明によれば、工場の実際の建造状況をセンサやモニター等を利用して、精度よくリアルタイムに監視することができる。
【００２８】
請求項２２記載の本発明は、対比手段による、建造時系列情報と建造状況のモニター結果との対比の結果に基づいて、ボトルネックとなっている工程を評価する又は作業員の技量を評価する評価手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項２２に記載の本発明によれば、ボトルネックとなっている工程や、作業員の技量を適切に把握して、工程の見直しや作業員の配置替え等の改善活動、また客観的な評価に活かすことができる。

20【００２９】
請求項２３記載の本発明は、船舶を建造する工場における実際の作業員に対して建造時系
列情報を提供する作業情報提供手段をさらに備え、作業員の教育に資することを特徴とする。
請求項２３に記載の本発明によれば、工場の作業員は、建造時系列情報から効率的な動き
や作業手順等を学ぶことで、技量向上や生産活動の改善を図ることができる。
【００３０】
請求項２４記載の本発明は、船舶を建造する工場が有する自動化された設備を建造時系列
情報に基づいて制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項２４に記載の本発明によれば、自動化された設備を建造時系列情報に基づいて制御30することで、工場の効率的な運営ができる。
【００３１】
請求項２５記載の本発明は、建造シミュレータが、船舶を建造する工場の設備及び作業員の少なくとも一方の改善情報を取得してファシリティモデルを設定し、改善情報に基づいた時間発展系シミュレーションを行い、建造時系列情報を提供することを特徴とする。
請求項２５に記載の本発明によれば、ユーザは工場の設備や作業員を変更し改善した場合の建造時系列情報を得ることができ、設備や作業員の変更に対する意思決定を支援できる。
【００３２】
請求項２６記載の本発明は、建造シミュレータが、船舶を建造する工場の設備と作業員の40組み合わせを変えた組み合わせ情報を取得してファシリティモデルを設定し、組み合わせ
情報に基づいた時間発展系シミュレーションを行い、建造時系列情報を提供することを特徴とする。
請求項２６に記載の本発明によれば、工場の設備と作業員の組み合わせを変えた場合の建造時系列情報を得て、現状の工場の設備と作業員を活用した最適な運用状態を導出することができる。
【発明の効果】【００３３】
本発明の統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステムによれば、ユー
ザは船舶の建造を標準化したデータ構造で表現した情報に基づいて、時間ごとに細かな作

50

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業レベルでシミュレーションすることが可能となり、その精度の高いシミュレーション結果としての建造時系列情報に基づいて工場の改善、生産設計の改善、受注時のコスト予測、及び設備投資などを検討することができるため、建造コストの低減や工期の短縮につながる。
【００３４】
また、プロダクトモデルとファシリティモデルは、それぞれ標準化したデータ構造で予め作成して統一データベースに蓄積されているものである場合は、標準化したデータ構造のプロダクトモデルとファシリティモデルの取得や共同利用、また、新たなプロダクトモデ
ルとファシリティモデルに基づいた情報の蓄積等を簡便に行うことができる。
【００３５】

10

また、プロセスモデル作成手段で作成されたプロセスモデルを、標準化したデータ構造で表現して統一データベースに蓄積するプロセスモデル蓄積手段をさらに備えた場合は、蓄積したプロセスモデルを統一データベースから取得して、時間発展系シミュレーションを行うことが可能となる。また、プロセスモデルを、例えば、情報の種類や属性、また複数の情報間の関係性を標準化したデータ構造で表現して蓄積することで、プロセスモデルの作成や蓄積、また利用が容易となる。
【００３６】
また、建造シミュレーション手段が、統一データベースに蓄積されたプロセスモデルを取得してシミュレーションを実行する場合は、いざ時間発展系シミュレーションを行おうとする際にプロセスモデルを作成する時間を省くことができる。また、他のコンピュータや20

遠隔地に設置したコンピュータで、統一データベースからプロセスモデルを取得し、時間
発展系シミュレーションを行うことができる。
【００３７】
また、プロセスモデル作成手段において、組み立て手順とタスクに基づいて、作業員のス
ケジュール情報及び工場内の設備と作業員の配置に関する工場レイアウト情報の少なくとも一方を作成する場合は、スケジュール情報に基づき、主作業や付随作業まで含めた作業員のすべての生産行為を精密に再現して時間発展系シミュレーションを行うことができる。また、設備と作業員の配置が反映された工場レイアウト情報に基づき、時間発展系シミュレーションを行うことができる。
【００３８】

30

また、プロセスモデル作成手段が、過去に建造した過去船のプロセスデータを統一データ
ベースから取得し、流用する場合は、基本設計情報に基づきプロダクトモデルやファシリ
ティモデルが変更された場合に、一からプロセスモデルを作成するよりも少ない労力で、早く精度よくプロセスモデルを作成することができる。なお、プロセスデータには、プロセスモデルを含み、プロセスデータも標準化したデータ構造で表現して統一データベースに蓄積することができる。
【００３９】
また、建造シミュレーション手段における時間発展系シミュレーションは、時間ごとの船舶又は構成部品の位置、設備及び作業員の位置と占有状況、組み立てとタスクの進行状況を逐次計算するものである場合は、船舶の建造に関わる時間発展系シミュレーションを精40

度よく行うことができる。
【００４０】
また、作業員が仮想的な作業を進めるため、又は作業員が仮想的な作業で使用する設備を決めるためのルール情報を統一データベースから取得する場合は、ルール情報を利用する
ことにより、時間発展系シミュレーションにおける作業員が的確に仮想的な作業を進める
ことや設備を決めることが容易になる。また、ルール情報が統一データベースに蓄積されているため、他のシミュレーションでも共通的に利用が可能となる。
【００４１】
また、建造時系列情報は、ガントチャート、作業分解構成図、作業手順書、工数、又は動線の少なくとも一つを含む場合は、このような建造時系列情報を具体化した情報を提供す

50

(12)

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ることにより、ユーザはシミュレーションの結果としての建造時系列情報を知って、構成部品又はファシリティの変更や、ボトルネックの分析・解明、工数予測など、建造に有益な知見を得ることができる。
【００４２】
また、情報提供手段が、少なくとも建造時系列情報を標準化したデータ構造で表現して、統一データベースに提供する場合は、建造時系列情報として提供する情報の種類や属性、
またフォーマット等を、プロダクトモデル等との関係性を考慮して建造時系列情報としての標準化したデータ構造で、統一データベースに容易に蓄積ができる。また、標準化したデータ構造として蓄積した建造時系列情報を、例えば、統一データベースから取得して、実際の船舶の建造時に参照したり、後のシミュレーション時の情報として利用したり、ル

10ール情報の機械学習に活用したりすること等ができる。
【００４３】
また、時系列情報化手段で時系列データ化された建造時系列情報を検証する検証手段と、検証の結果に基づいてプロダクトモデル及びファシリティモデルの少なくとも一方を修正するモデル修正手段をさらに備えた場合は、プロダクトモデルやファシリティモデルを修正すべきか否かを、建造時系列情報を所定の目標に基づいて検証することによって判別し、プロダクトモデルやファシリティモデルを適切に修正することができる。
【００４４】
また、船舶の基本設計情報をＣＡＤシステムから取得する場合は、ＣＡＤシステムで作成された船舶の設計情報や変換情報を基本設計情報として取得し、プロダクトモデルの設定

20等に容易、かつ有効に利用できる。
【００４５】
また、ファシリティモデルが、複数の工場の設備の情報と、作業員の情報から作成されたファシリティモデルであり、プロセスモデル作成手段が工場ごとのプロセスモデルを作成し、建造シミュレーション手段がプロダクトモデルに対して工場ごとの時間発展系シミュ
レーションを行う場合は、例えば、複数の工場のファシリティモデルに対して、一つのプ
ロダクトモデルから工場ごとのプロセスモデルが作成され、工場ごとのファシリティモデ
ルを用いたシミュレーションが行われるため、各工場での製造コストや工期を比較することができ、実際に建造する工場の選択を容易化でき、コストのさらなる低減や工期のさらなる短縮につながる。

30【００４６】
また、建造シミュレーション手段における工場ごとの時間発展系シミュレーションの結果を、比較可能な建造時系列情報として情報提供手段から提供する場合は、ユーザは迅速かつ的確に、各工場での工数予測結果、ファシリティの課題、ボトルネック等を比較でき、製造コストや工期などを比較することが可能となる。
【００４７】
また、建造時系列情報に基づいて、船舶の建造に関わるコストを計算するコスト計算手段
及び船舶の建造に必要な購入部品の購入計画を作成する部品調達計画手段の少なくとも一方を備えた場合は、コスト計算手段を備えることで、建造時系列情報に基づいて計算された船舶の建造に関わるコストを簡便に得ることができる。また、部品調達計画手段を備え40ることで、建造時系列情報に基づいて作成された購入部品の購入計画を簡便に得ることができる。
【００４８】
また、プロダクトモデル設定手段、ファシリティモデル設定手段、プロセスモデル作成手段、建造シミュレーション手段、時系列情報化手段、及び情報提供手段を建造シミュレー
タとして構成し、統一データベースと建造シミュレータとを情報通信回線を介して連係させた場合は、統一データベースと建造シミュレータとを別々の場所に設置することや複数の建造シミュレータでのシミュレーションを可能とするなど、設置の自由度や利便性を高めることができる。
【００４９】50

(13)JP 2022-78011 A 2022.5.24

また、建造シミュレータの建造時系列情報に基づいて、船舶の建造に関わる生産計画を立案する生産計画システムと情報通信回線を介して連係する場合は、建造時系列情報を船舶の建造全体の生産計画の立案へとスムーズに繋げることができる。
【００５０】
また、建造シミュレータとユーザ端末とを情報通信回線を介して連係し、情報提供手段からの建造時系列情報をユーザ端末で確認可能とする場合は、建造時系列情報を情報通信回線を介して、各工場（現場）や設計者、本社勤務者など、関係各所で共有することができる。
【００５１】
また、建造シミュレータとユーザ端末とを情報通信回線を介して連係し、ユーザ端末から

10建造シミュレータを操作可能とした場合は、ユーザは例えば、建造シミュレータの始動や停止、建造シミュレータによるシミュレーションの途中結果の取得指示、取得した建造時
系列情報を見てシミュレーションの条件を修正するなど、現場から情報通信回線を通じて
建造シミュレータに対する操作を行うことができる。
【００５２】
また、船舶を建造する工場における船舶の実際の建造状況をモニターするモニター手段と、建造シミュレータから提供される建造時系列情報と建造状況のモニター結果を対比する
対比手段をさらに備えた場合は、建造時系列情報とモニター結果を比較して、計画の進捗を遠隔からモニターして管理することができる。また、複数の工場をモニターして管理することやシミュレーションの課題の把握等に役立てることもできる。

20【００５３】
また、モニター手段が、工場の実際の建造状況をＩｏＴ（Internet of Things）技術、又はモニタリング技術を利用してモニターする場合は、工場の実際の建造状況をセンサ
やモニター等を利用して、精度よくリアルタイムに監視することができる。
【００５４】
また、対比手段による、建造時系列情報と建造状況のモニター結果との対比の結果に基づいて、ボトルネックとなっている工程を評価する又は作業員の技量を評価する評価手段をさらに備えた場合は、ボトルネックとなっている工程や、作業員の技量を適切に把握して、工程の見直しや作業員の配置替え等の改善活動、また客観的な評価に活かすことができる。

30【００５５】
また、船舶を建造する工場における実際の作業員に対して建造時系列情報を提供する作業
情報提供手段をさらに備え、作業員の教育に資する場合は、工場の作業員は、建造時系列
情報から効率的な動きや作業手順等を学ぶことで、技量向上や生産活動の改善を図ることができる。
【００５６】
また、船舶を建造する工場が有する自動化された設備を建造時系列情報に基づいて制御する制御手段をさらに備えた場合は、自動化された設備を建造時系列情報に基づいて制御することで、工場の効率的な運営ができる。
【００５７】

40

また、建造シミュレータが、船舶を建造する工場の設備及び作業員の少なくとも一方の改善情報を取得してファシリティモデルを設定し、改善情報に基づいた時間発展系シミュレ
ーションを行い、建造時系列情報を提供する場合は、ユーザは工場の設備や作業員を変更し改善した場合の建造時系列情報を得ることができ、設備や作業員の変更に対する意思決定を支援できる。
【００５８】
また、建造シミュレータが、船舶を建造する工場の設備と作業員の組み合わせを変えた組
み合わせ情報を取得してファシリティモデルを設定し、組み合わせ情報に基づいた時間発
展系シミュレーションを行い、建造時系列情報を提供する場合は、工場の設備と作業員の組み合わせを変えた場合の建造時系列情報を得て、現状の工場の設備と作業員を活用した

50

(14)

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最適な運用状態を導出することができる。
【図面の簡単な説明】【００５９】【図１】本発明の第一の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレー
ションシステムを機能実現手段で表したブロック図【図２】同全体概要図【図３】同プロダクトモデルの例を示す図【図４】同５枚板モデルの結合関係を示す図【図５】同第一の板Ｐ１の３次元モデルを示す図【図６】同３枚板モデルのプロダクトモデルの例を示す図10【図７】同ファシリティの３次元モデルの例を示す図【図８】同ファシリティモデルの例を示す図【図９】同プロセスモデルの概念図【図１０】同プロセスモデル作成ステップの詳細フロー【図１１】同５枚板モデルの組立ツリーの例を示す図【図１２】同３枚板モデルの組立ツリーの例を示す図【図１３】同全タスクの関係をツリーとして表現した例を示す図【図１４】同３枚板モデルのタスクツリーの例を示す図【図１５】同３枚板モデルのタスクツリーのデータの例を示す図【図１６】同３枚板モデルにおける作業員へのタスクの割り振りとタスクの順番の例を示

20す図【図１７】同実際にシミュレーション空間に配置した例を示す図【図１８】同３枚板モデルにおける工場レイアウト情報の例を示す図【図１９】同シミュレーションステップの詳細フロー【図２０】同ブレインを利用したシミュレーションの様子を示す図【図２１】同シミュレーションステップの疑似コードを示す図【図２２】同ベーシックタスクの例として移動タスク（ｍｏｖｅ）を示す図【図２３】同ベーシックタスクの例として溶接タスク（ｗｅｌｄ）を示す図【図２４】同ベーシックタスクの例としてクレーン移動タスク（ＣｒａｎｅＭｏｖｅ）を示す図30【図２５】同配材タスク「取りに行く」の例を示す図【図２６】同配材タスク「配置する」の例を示す図【図２７】同本溶接タスクをベーッシックタスクの組合せで表現した例を示す図【図２８】同２つの入り口がある壁で囲まれた領域のうち、移動可能なメッシュを構成した例を示す図【図２９】同形状データの例を示す図【図３０】同溶接線データの例を示す図【図３１】同裏焼き線データの例を示す図【図３２】同プロダクトモデルデータの例を示す図【図３３】同ポリラインデータの例を示す図40【図３４】同組立ツリーデータの例を示す図【図３５】同タスクツリーデータの例を示す図【図３６】同出力処理の詳細フロー【図３７】本発明の第二の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレ
ーションシステムを機能実現手段で表したブロック図【図３８】本発明の第三の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレ
ーションシステムを機能実現手段で表したブロック図【図３９】本発明の第四の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレ
ーションシステムを機能実現手段で表したブロック図【図４０】本発明の第五の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレ

50

(15)

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ーションシステムを機能実現手段で表したブロック図【図４１】本発明の第六の本実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュ
レーションシステムを機能実現手段で表したブロック図【図４２】本発明の実施形態によるプロダクトモデルの標準化したデータ構造の例を示す
図【図４３】同ファシリティモデルの標準化したデータ構造の例を示す図【図４４−１】同プロダクトモデル、ファシリティモデル、及びプロセスモデルの標準化したデータ構造の例のうち、プロダクトモデルを示す図【図４４−２】同プロダクトモデル、ファシリティモデル、及びプロセスモデルの標準化したデータ構造の例のうち、ファシリティモデルを示す図10【図４４−３】同プロダクトモデル、ファシリティモデル、及びプロセスモデルの標準化したデータ構造の例のうち、プロセスモデルを示す図【図４５】本発明の実施例によるケース１の組立シナリオにおけるシミュレーションの計
算結果のガントチャート【図４６】同ケース２の組立シナリオにおけるシミュレーションの計算結果のガントチャ
ート【図４７】同ケース２におけるシミュレーションの３次元的な外観図【発明を実施するための形態】【００６０】
本発明の第一の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシ

20

ステムについて説明する。
図１は本実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステム
を機能実現手段で表したブロック図、図２は全体概要図である。
統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステムは、船舶の建造を、統一
データベース１０に蓄積された標準化したデータ構造で表現された情報に基づいてシミュ
レーションするものである。船舶の建造シミュレーションシステムは、作業員の詳細な動
き、すなわち要素作業の動きまでを建造シミュレーション内で表現することを目的に、仮想的な造船工場を構築するために必要な情報を整理する。造船工場は、プロダクト（製品）モデル、ファシリティ（道具を含む設備・作業員）モデル、及びプロセス（作業）モデ
ルという、３つのモデルから構築される。この３つのモデルが、造船工場をモデル化する

30

ために必要な核となるデータである。また、シミュレーションを実施するにあたり、これらの情報を補完する２つの付随情報として、スケジュール情報４１と工場レイアウト情報
４２を併せて定義する。
なお、プロダクトモデルは実際の製品を、ファシリティモデル１２は実際の設備や作業員を抽象化しシミュレーションで扱えるようにした体系化されたデータ群であり、仮想的な製品、設備や作業員であるともいえる。また、プロセスモデルは、プロダクトモデルとファシリティモデル１２により導かれる仮想的な作業の体系であるともいえる。
【００６１】
船舶の建造シミュレーションシステムは、船舶の建造に関わる情報を標準化したデータ構造で蓄積する統一データベース１０と、プロダクトモデル設定手段２０と、ファシリティ

40

モデル設定手段３０と、プロセスモデル作成手段４０Ａ及び建造シミュレーション手段４
０Ｂを有する建造シミュレータ４０と、時系列情報化手段５０と、情報提供手段６０と、プロセスモデル蓄積手段７０と、検証手段８０と、モデル修正手段９０を備える。
統一データベース１０には、基本設計情報１１と、設備情報１２Ａ及び作業員情報１２Ｂを有するファシリティモデル１２と、過去船のプロセスデータ１３と、ルール情報１４と、品質情報１７が蓄積されている。このように統一データベース１０に各種情報を蓄積することで、情報の種類ごとに別々のデータベースが設けられている場合と比べて情報の蓄積や取得が容易となり、情報の共同利用が可能となり、またデータベースの管理を一元化することができる。なお、統一データベース１０は、物理的にまとまったデータベースであってもよいし、通信回線を介して連係する分散型のデータベースであってもよい。まと

50

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まったデータベースであっても、分散型のデータベースであっても、基本的に蓄積された各種情報がそれぞれの標準化したデータ構造を有していること、又は標準化したデータ構
造を有するように変換し得ることが重要であり、各種情報がそれぞれの標準化したデータ構造を有すること、又は標準化したデータ構造に変換し得ることをさして「統一」ともいう。
ファシリティモデル１２は、工場の設備と作業員に関する情報（設備情報１２Ａ及び作業員情報１２Ｂ）に基づいて予め作成し、標準化したデータ構造で表現して統一データベー
ス１０に蓄積されたものである。ファシリティモデル１２の「標準化したデータ構造」とは、設備と作業員に関する情報の種類や属性をクラスとして定義しておくことであり、クラス同士の親子関係等といった関係性を情報のツリーとして定義する。なお、工場の設備

10には道具も含まれる。
なお、統一データベース１０に蓄積された標準化したデータ構造の品質情報１７を、プロ
セスモデルの作成に利用することもできる。例えば、組立ツリーやタスクツリーの定義や作成、またスケジュール情報４１や工場レイアウト情報４２の作成に当たって、品質基準
や、過去の品質状況を考慮して作成することができる。さらに、過去船の設計条件や製造条件と検査結果、就航試験や就航後の品質として蓄積された品質状況を考慮して、プロセ
スモデル等を作成することができる。例えば、溶接時の作業標準、組み立て部品と溶接欠陥の起こりやすさとの関係、補修を要した過去の事例、非破壊検査時の不具合と事前対策方法、また就航後の劣化や不具合の発生と対策方法等を考慮して、プロセスモデルやスケ
ジュール情報４１、また、工場レイアウト情報４２を作成できる。

20【００６２】
プロダクトモデル設定手段２０は、船舶の基本設計情報１１を統一データベース１０から取得して標準化したデータ構造で表現したプロダクトモデルとして設定する。
基本設計情報１１には、船舶の完成部品と完成部品を構成する構成部品の結合関係が含まれている。例えば、プロダクト（製品）が船殻である場合、完成部品は船殻を構成するブロック（区画）であり、構成部品はブロックを構成する板材である。結合関係は、ノード（Node，部品の実体情報）とエッジ（Edge，部品の結合情報）で表現される。
基本設計情報１１は、統一データベース１０に蓄積されている。これにより、基本設計情報１１の取得や共同利用、また、新たな基本設計情報１１の蓄積等を簡便に行うことができる。

30

また、基本設計情報１１は、ＣＡＤシステムから取得することもできる。ＣＡＤシステム
から基本設計情報１１を取得することにより、ＣＡＤシステムで作成された基本設計情報
１１をプロダクトモデルの設定等に有効利用できる。なお、基本設計情報１１には、例えば、船殻の設計ＣＡＤデータを変換したノードとエッジで表現される結合関係を含む情報も含めることができる。この結合関係を含む情報は、ＣＡＤシステムで予め変換して得てもよいし、基本設計情報１１を取得後にプロダクトモデル設定手段２０で変換して得てもよい。また、ＣＡＤシステムから取得する基本設計情報１１が、各ＣＡＤシステムにおける独自のデータ構造で保持されている場合は、プロダクトモデル設定手段２０において、ＣＡＤデータをシミュレーションで利用できるデータ構造に変換する。また、ＣＡＤシス
テムからの基本設計情報１１の取得は、通信回線を介した取得の他、近距離無線通信や記40

憶手段を用いた取得等、様々な手段を利用して行うことができる。
プロダクトモデルでは、組立対象のプロダクトに関わる情報として、プロダクトを構成する部品自身の属性情報ならびに部品間の結合情報を定義する。プロダクトモデルには、プ
ロダクトの組立に関わる作業（組み立て手順、プロセス）の情報は含まれない。
プロダクトは構成部品である実体をもつ部品同士が個々に結合されていると考える。そこ
でプロダクトモデルは、グラフ理論に基づきノードとエッジで表現されるグラフ構造を用いて定義する。ノード同士の結合であるエッジには方向性は無いとし、無向グラフとする。
【００６３】
図３はプロダクトモデルの例を示す図、図４は５枚板モデルの結合関係を示す図である。

50

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なお、図４の５枚板モデルは、説明の便宜上、簡略化したプロダクトモデルを示しているが、プロダクトモデルの対象としては、複雑な船殻のブロックや、船体構造、また船舶全体まで含めることが可能である。
ここでは、図３（ａ）に示すような二重底ブロックを、図３（ｂ）に示すように簡略化した５枚板モデルを対象としている。厳密には異なるが、第一の板Ｐ１がインナーボトム、第三の板Ｐ３がボトムシェル、第二の板Ｐ２と第四の板Ｐ４がガーダー、第五の板Ｐ５をロンジと見立てて簡略化している。カラープレートやフロアがなく、ロンジも本数が少な
いなど、実際の完成部品とは異なるものの、十分かつ本質的な要素を抽出している。
この完成部品は、図４に示される結合関係で定義される。各板Ｐ１〜Ｐ５が構成部品実体のノードに該当し、それらの結合関係であるｌｉｎｅ１〜ｌｉｎｅ５がエッジに該当する

10。ここでは簡単のために５枚板モデルを用いているが、数多くの構成部品で構成される実際の完成部品においても、構成部品実体とそれらの結合関係で完成部品全体を定義することができるため、同様なグラフ表現を用いてプロダクトモデルを定義することが可能である。
【００６４】
図５は第一の板Ｐ１の３次元モデルを示す図である。
プロダクトの構成部品の形状は、３ＤＣＡＤモデルを入力することで定義できる。図５に示すように、３次元モデルの座標系は、その部材全体を囲む四角形（Bounding-box）を定義し、その四角形の８頂点のうち、ｘ，ｙ，ｚ座標値が最小となる頂点が原点位置になるように３次元モデルを配置した。またシミュレーションの実行中は、３次元モデルに20定義した基準点の位置（ローカル座標系、又はグローバル座標系における座標）、姿勢情報（初期姿勢を基準としたオイラー角・クォータニオン）を随時参照できるものとする。
【００６５】
構成部品同士の接合情報を示すエッジには、当該構成部品同士の接合情報を示す必要がある。本実施形態では、簡単のために、完成部品の完成状態の座標系における、それぞれの構成部品の位置・姿勢の情報を与える。具体的には、各構成部品に対して基準点とする３点を任意に与え、その３点が完成状態の座標系において、どこに位置するか、という座標データで情報を保持する。その情報を用いることで、任意の構成部品間の位置関係を算出することが可能である。
【００６６】

30

溶接線情報は、３次元的な情報で保持される。例えば、１本の溶接線は、溶接線経路（ポリライン）と、溶接トーチの方向ベクトル（法線ベクトル）で構成されるとする。これらの情報は、完成部品の完成状態の座標系において定義されるデータとし、実際にシミュレーションにて溶接タスク（カスタムタスク）が実施される際に、そのタイミングにおける構成部品の位置・姿勢に基づき、溶接線データに対して座標変換を行う。溶接線経路に加えて、トーチの方向も定義することで、溶接中の作業員の位置を定義することができる。
さらに溶接中のトーチの向きを認識することができるため、溶接姿勢を判定することが可能となる。
【００６７】
このように、プロダクトモデルには、構成部品同士の連結関係、連結部における接合デー

40

タ、及び完成部品における構成部品の位置と角度などの情報が含まれる。なお、ＣＡＤシ
ステムの性能によっては、ＣＡＤシステムから取得する基本設計情報１１にプロダクトモ
デルの作成に必要なデータが一部含まれない場合がある。例えば、裏焼き線データを取り扱えるＣＡＤシステムは少数である。そのような場合は、プロダクトモデル設定手段２０において、基本設計情報１１に含まれなかったプロダクトモデルの作成に必要なデータの作成を行う。
以上説明したデータについてまとめると、プロダクトモデルは、下表１及び下表２に示すようなノードとエッジの情報として整理される。
50

(18)

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【表１】

10

【表２】

20

【００６８】
また、図６は３枚板モデルのプロダクトモデルの例を示す図である。
図６では、構成部品（第一の板Ｐ１、第二の板Ｐ２、第三の板Ｐ３）間の接合関係が登録されたデータベースであるプロダクトモデルを示している。「ｎａｍｅ」は名前、「ｐａｒｅｎｔ」は親プロダクト、「ｔｙｐｅ」は種別である。なお、各板Ｐ１〜Ｐ３の基準座標３点（vo(0,0,0)，vx(1,0,0)，vz(0,0,1)）は省略している。また、データには本来は対象ＩＤを記載するが、説明用に「ｎａｍｅ」で記載している。
上述のように、プロダクトモデルには、組立に関わる作業（プロセス）の情報は含まれな30い。
【００６９】
図１に示すように、ファシリティモデル設定手段３０は、船舶を建造する工場の設備と作業員に関する情報に基づいて、標準化したデータ構造で表現したファシリティモデル１２を設定する。
ファシリティモデル設定手段３０においては、船舶を建造する工場の設備と作業員に関する情報を統一データベース１０から取得して標準化したデータ構造で表現したファシリテ
ィモデル１２として設定することもできるが、本実施形態では、上述のように予め作成されたファシリティモデル１２が統一データベース１０に蓄積されているため、標準化したデータ構造で表現されたファシリティモデル１２を統一データベース１０から直接取得し40て設定する。標準化したデータ構造で表現されたファシリティモデル１２を統一データベ
ース１０から取得して設定することで、標準化したデータ構造のファシリティモデル１２の取得や、共同利用、設定、新たなファシリティモデル１２に基づいた情報の蓄積等を簡便に行うことができる。
ファシリティモデル１２では、工場のファシリティに関する情報として、ファシリティの
個別の名前（例えば、溶接機Ｎｏ．１）、種別（例えば、溶接機）に加えて、個々のファ
シリティが有する能力値を定義する。能力値には、そのファシリティが有する機能の最大値（範囲）を定義する。例えば、クレーンが有する能力値の一つとしては、吊り上げ荷重
値や速度などが挙げられ、その能力値範囲は、最大吊り上げ荷重値や最大速度となる。
また、プロダクトだけでなく、ファシリティも作業員の移動経路上の障害物になり得るた

50

(19)

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め、３次元モデルを用いて形状を定義する。それにより、シミュレータ内では、オブジェ
クト同士の３次元的な干渉を判断することも可能となる。ここで図７はファシリティの３次元モデルの例を示す図であり、図７（ａ）は作業員、図７（ｂ）は溶接機、図７（ｃ）
はクレーン、図７（ｄ）は床、図７（ｅ）は定盤である。
【００７０】
ファシリティモデル１２が保持する具体的な属性情報を下表３に示す。
【表３】

10

【００７１】
また、図８はファシリティモデルの例を示す図である。
図８では、工場のファシリティが登録されたデータベースであるファシリティモデルを示している。「ｎａｍｅ」は名前、「ｔｙｐｅ」は種別、「ｍｏｄｅｌ＿ｆｗｉｌｅ＿ｐａ

20ｔｈ」は形状（３次元モデルデータ）、「ａｂｉｌｉｔｙ」は能力（ファシリティの能力値範囲を定義）である。
【００７２】
このように、プロダクトモデルにおける完成部品と構成部品、及びファシリティモデル１２における工場の設備を３次元モデルで表現する。３次元モデルを利用することで、シミュレーションの精度を向上させることができる。
【００７３】
図１に示すように、建造シミュレータ４０のプロセスモデル作成手段４０Ａは、プロダク
トモデルとファシリティモデル１２に基づいて、船舶を構成部品から建造するための組み立て手順とタスクを明確化し標準化したデータ構造で表現したプロセスモデルを作成する

30。ここで、先にプロダクトモデルとファシリティモデル１２が設定され、後からプロセスモデルを作成する点が重要である。この順番に進めることで、的確に、後戻りすることな
くプロセスモデルが作成でき、後の処理が滞りなくできる。
図９はプロセスモデルの概念図である。
プロセスモデルは、一連の組立工程に関わる作業情報が定義されたデータである。プロセ
スモデルは、船舶を構成部品から建造するための組み立て手順として組み立ての依存関係を表す組立ツリーと、組立ツリーに基づいたタスク間の依存関係を表すタスクツリーを含む。これにより、組み立ての手順と、それに関わるタスクを明確にし、プロセスモデルを精度よく作成することができる。ここでタスクとは、カスタムタスクを含む一単位の作業
を指す。

40

【００７４】
図１０はプロセスモデル作成手段４０Ａによるプロセスモデル作成の詳細フローである。
まず、プロセスモデル作成手段４０Ａは、プロダクトモデル設定手段２０が設定したプロ
ダクトモデルと、ファシリティモデル設定手段３０が設定したファシリティモデル１２を読み込む（プロセスモデル作成情報読込ステップＳ１）。
次に、プロセスモデルの作成に当たって、過去に建造した過去船のプロセスデータ１３を
統一データベース１０から参照し、流用するか否かを選択する（流用判断ステップＳ２）。
流用判断ステップＳ２において、流用しないことを選択した場合は、過去船のプロセスデータ１３を参照せずに、構成部品の中間部品を含む組み立て手順を組立ツリーとして定義

50

(20)

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し（組立ツリー定義ステップＳ３）、組み立て手順の各段階における適切なタスクを定義し（タスク定義ステップＳ４）、タスクの依存関係としての前後関係をタスクツリーとして定義する（タスクツリー定義ステップＳ５）。
一方、流用判断ステップＳ２において、流用することを選択した場合は、統一データベー
ス１０から類似のプロセスデータを抽出し（過去船プロセスデータ抽出ステップＳ６）、組立ツリー定義ステップＳ３、タスク定義ステップＳ４、及びタスクツリー定義ステップ
Ｓ５において、抽出した過去船のプロセスデータ１３を参照して流用する。過去船のプロ
セスデータ１３を流用することで、基本設計情報１１に基づきプロダクトモデルやファシ
リティモデル１２が変更された場合に、一からプロセスモデルを作成するよりも少ない労力で、早く精度よくプロセスモデルを作成することができる。なお、プロセスデータ１３

10には、プロセスモデルを含み、プロセスデータ１３も標準化したデータ構造で表現して統一データベース１０に蓄積することができる。
【００７５】
ここで、図１１は５枚板モデルの組立ツリーの例を示す図である。
組立ツリー定義ステップＳ３において、組立ツリーには、中間部品の情報（名前、部品の姿勢）及び組み立ての前後関係の情報を定義する。部品の組立順番には前後関係が存在するため、組立ツリーは有向グラフで表現される。
中間部品とは、幾つかの部材が結合した状態の構成部品であり、中間部品と部材、又は中間部品同士を組み立てることで完成部品となる。図１１では、第一の板Ｐ１と第二の板Ｐ
２と第四の板Ｐ４が組み合わされて第一の中間部品Ｕ１を成し、第三の板Ｐ３と第五の板

20

Ｐ５が組み合わされて第二の中間部品Ｕ２を成し、第一の中間部品Ｕ１と第二の中間部品
Ｕ２を組み合わせて完成部品ＳＵＢ１を成す状態を示している。なお、第一の中間部品Ｕ
１を組み立てるにあたっては第一の板Ｐ１をベースとし、第二の中間部品Ｕ２を組み立てるにあたっては第三の板Ｐ３をベースとし、完成部品ＳＵＢ１を組み立てるにあたっては第二の中間部品Ｕ２をベースとしている。
【００７６】
組立ツリーの定義に必要な属性情報を下表４に示す。これらの情報をすべての中間部品及び完成部品において定義する。
【表４】
30

40
【００７７】
また、図１２は３枚板モデルの組立ツリーの例を示す図である。「ｎａｍｅ」は名前、「ｐｒｏｄｕｃｔ１（ｂａｓｅ）」は接合する対象部品のうちベースとする部品、「ｐｒｏｄｕｃｔ２」は接合する対象部品、「中間部品における構成部品の座標変換情報」は中間部品の定義である。なお、中間部品や完成部品の基準座標３点（vo(0,0,0)，vx(1,0,0)，vz(0,0,1)）は省略している。また、データには本来は対象ＩＤを記載するが、説明用に「ｎａｍｅ」で記載している。
図１２の３枚板モデルでは、第一の板Ｐ１と第二の板Ｐ２が組み合わされて中間部品を成し、その中間部品に第三の板Ｐ３が組み合わされて完成部品を成す。なお、中間部品を組

50

(21)

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み立てるにあたっては第一の板Ｐ１をベースとし、完成部品を組み立てるにあたっては第三の板Ｐ３をベースとしている。
【００７８】
タスクツリー定義ステップＳ５において、タスクツリーには、タスクに必要な情報とタスク同士の前後関係の情報を定義する。例えば、タスク定義ステップＳ４において、下表５に示す３種類のタスクを定義する。
【表５】

10

【００７９】
ここで、図１３は全タスクの関係をツリーとして表現した例を示す図である。

20

図１３は、５枚板モデルに対して、Ｐ１〜Ｐ５の各板（鋼板）を所定の位置に配材して、仮溶接及び本溶接を行うことで、完成部品を組み立てるシナリオを想定したものである。
タスクには前後関係があるため、タスクツリー定義ステップＳ５において、タスクのツリーは有向グラフで表現される。例えばタスク[仮溶接０]は、[配材０]、[配材１]、[配材２]のすべてのタスクを完了してからでないと開始することが出来ないことを意味している。
【００８０】
また、タスクツリーが有する具体的な属性情報を下表６に示す。例えば、タスク［配材０］では、オブジェクト［第二の板Ｐ２］をファシリティ［クレーン １］を用いて、オブジェクト［定盤 ２］上の位置 (８ｍ，０ｍ，２ｍ)に、オイラー角 (０，０，０) の姿

30勢で配置されるように運搬する、という情報が定義される。配材タスクでは始点の座標を定義しておらず、シミュレーション実施時に当該タスクの実行時点における座標から開始される。他にも同様にタスク［本溶接０］は、エッジ［ｌｉｎｅ１］（第一の板Ｐ１と第二の板Ｐ２との結合部）を対象にファシリティ［溶接機 ２］を用いて、０．２ｍ／ｓの速度で本溶接する、という情報が定義される。ただし、このタスクはタスクの前後関係から、タスク［仮溶接０］が完了してからでなければ開始することは出来ない。溶接経路の情報はプロダクトモデルの当該エッジに関連付けられた情報を参照する。
【表６】
40【００８１】50

(22)JP 2022-78011 A 2022.5.24

また、図１４は３枚板モデルのタスクツリーの例を示す図であり、右側の表は左側のグラ
フ図を表現している。また、図１５は３枚板モデルのタスクツリーのデータの例を示す図である。図１５の「ｎａｍｅ」は名前、「ｔａｓｋｔｙｐｅ」は種別、「ｐｒｏｄｕｃｔ」は関連する部品、「ｆａｃｉｌｉｔｙ」は関連するファシリティ、「ｃｏｎｄｉｔｉ
ｏｎｓ」はタスクツリー情報、「ｔａｓｋｄａｔａ」はタスク情報（そのタスクに必要な固有のデータ）である。なお、データには本来は対象ＩＤを記載するが、説明用に「ｎａｍｅ」で記載している。
この例では、図１４に示すように、３枚板モデルに対して、Ｐ１〜Ｐ３の各板（鋼板）を所定の位置に配材して、仮溶接及び本溶接を行うことで、完成部品を組み立てるシナリオを想定している。

10【００８２】
また、図１０に示すように、プロセスモデル作成手段４０Ａは、組み立て手順とタスクに基づいて作業員のスケジュール情報４１を作成する（スケジュール情報作成ステップＳ８）。図１０に示されるように、組み立て手順を先に決めて、タスクを決めることが重要であり、これにより、的確に、後戻りすることなくプロセスモデルが作成でき、後の処理が滞りなくできる。すなわち、組立ツリーを先に作成し、後からタスクツリーを作成する。
スケジュール情報４１は、各行動主体となる作業員に対してタスクを順番も含めて割り当てたものである。これにより、スケジュール情報４１に基づき、主作業や付随作業まで含めた作業員のすべての生産行為を精密に再現してシミュレーションを行うことができる。
また、スケジュール情報４１は、情報提供手段６０が備えるモニタやプリンタ等からユー

20

ザに提供される。これにより、ユーザは作成されたスケジュール情報４１を必要に応じて確認することができる。なお、スケジュール情報４１は、ユーザの要望があったときのみ提供することも可能である。
【００８３】
プロセスモデルでは組立ツリーとタスクツリーに関わる情報が定義されたが、スケジュー
ル情報４１ではタスクツリーで定義されたそれぞれのタスクに対して、担当作業者の割り振りと、タスクの具体的な実行順番が定義される。
スケジュール情報４１の作成例を下表７に示す。この例では、作業員１は鉄工職の作業者を想定しており、配材タスクと仮溶接タスクが割り当てられている。作業員１は、タスク［配材０］から開始し、タスク［仮溶接４］まで順次実施する。一方、作業員２は溶接職30の作業者を想定しており、本溶接タスクが順番に割り当てられている。作業員２は、タス
ク［本溶接０］から開始し、タスク［本溶接３］まで順次実施する。
【表７】

40【００８４】
また、図１６は図１４、１５で示した３枚板モデルにおける作業員へのタスクの割り振りとタスクの順番の例を示す図であり、図１６（ａ）は作業員１へのタスクの割当てとタス
ク順番を示し、図１６（ｂ）は作業員２へのタスクの割当てとタスク順番を示し、図１６（ｃ）はデータ形式のスケジュール情報である。なお、データには本来は対象ＩＤを記載するが、説明用に「ｎａｍｅ」で記載している。
【００８５】
また、図１０に示すように、本実施形態では、スケジュール情報作成ステップＳ８の前に、ファシリティモデル１２に基づいて、タスクがファシリティの能力値範囲を超えるか否

50

(23)

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かを判断する（能力値範囲判断ステップＳ７）。
能力値範囲判断ステップＳ７において、タスクがファシリティの能力値範囲を超えないと判断した場合は、スケジュール情報作成ステップＳ８に進んでスケジュール情報４１を作成する。このように、タスクがファシリティの能力値範囲を超えないと判断した場合にス
ケジュール情報４１を作成することで、ファシリティやタスクの能力値を超えたシミュレーションが行われるスケジュール情報４１を作成することを防止できる。また、作成したプロセスモデルは情報提供手段６０からユーザに提供される。
一方、能力値範囲判断ステップＳ７において、タスクがファシリティの能力値範囲を超えると判断した場合は、組立ツリー定義ステップＳ３、タスク定義ステップＳ４、及びタス
クツリー定義ステップＳ５に戻り、中間部品の定義、組立ツリーの定義、タスクの定義、

10

及びタスクツリーの定義を再定義する。各定義を再定義することにより、より精度の高い
プロセスモデルを作成することができる。
【００８６】
スケジュール情報作成ステップＳ８の後、組み立て手順とタスクに基づいて、工場内の設備と作業員の配置に関する工場レイアウト情報４２を作成する（工場レイアウト情報作成
ステップＳ９）。これにより、設備と作業員の配置が反映された工場レイアウト情報４２に基づき、シミュレーションを行うことができる。また、工場レイアウト情報４２は、情報提供手段６０が備えるモニターやプリンタ等からユーザに提供される。これにより、ユーザは作成された工場レイアウト情報４２を必要に応じて確認することができる。なお、工場レイアウト情報４２は、ユーザの要望があったときのみ提供することも可能である。

20【００８７】
これまで定義したプロダクトモデル及びファシリティモデル１２には、工場での配置情報を定義していない。そこで工場レイアウト情報４２では、各オブジェクトの初期配置を定義する。必要な属性情報を下表８に示す。また、図１７は実際にシミュレーション空間に配置した例を示す図である。
【表８】

30

【００８８】
また、図１８は３枚板モデルにおける工場レイアウト情報の例を示す図である。なお、データには本来は対象ＩＤを記載するが、説明用に「名前」で記載している。
プロダクトモデル、ファシリティモデル１２のデータベースから、実際にシミュレーショ

40

ンに利用する部品、ファシリティの配置情報をlayout.csvで定義している。
【００８９】
図１に示すように、プロセスモデル蓄積手段７０は、プロセスモデル作成手段４０Ａによって作成された標準化したデータ構造で表現したプロセスモデルを、標準化したデータ構造で表現して統一データベース１０に蓄積する。プロセスモデルを統一データベース１０に蓄積することで、蓄積したプロセスモデルを統一データベース１０から取得して、時間
発展系シミュレーションを行うことが可能となる。また、プロセスモデルを、例えば、情報の種類や属性、また複数の情報間の関係性を標準化したデータ構造で表現して蓄積することで、プロセスモデルの作成や蓄積、また利用が容易となる。
プロセスモデルの「標準化したデータ構造」とは、プロセスに関する情報、例えば、要素

50

(24)

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作業としてのタスク（属性情報に開始時間や終了時間等を持たせたもの）等の情報の種類や属性をクラスとして定義しておくことであり、クラス同士の親子関係等といった関係性
を情報のツリーとして定義する。
【００９０】
建造シミュレーション手段４０Ｂは、プロセスモデル作成手段４０Ａによって作成されたプロセスモデルに基づいて時間ごとの建造の進行状況を逐次計算する時間発展系シミュレーション（３次元空間上の時間発展）を行う。
時間発展系シミュレーションにおいては、プロセスモデルを基に、３次元プラットフォー
ム上での各ファシリティとプロダクトの位置と占有状況、カスタムタスクの進捗状況を変化させることで、造船における建造をシミュレーションする。なお、乱数を与えて中間部

10

品の精度をあえて悪くし、その影響を下流の工程に至るまでシミュレーションすることもできる。また、カスタムタスクとタスクツリーとの関係は、カスタムタスクをツリー構造
で前後関係を表し、繋ぎ合わせたものがタスクツリーとなる。
本実施形態では、３次元プラットフォームをゲームエンジンであるＵｎｉｔｙ（登録商標）を活用して構築している。
時刻ｔにおける各ファシリティとプロダクトの位置、角度および占有を表す変数ｘｆ、ｘｐと、プロセスモデルにおけるカスタムタスクの未完又は完了を表す状態のｓｔの３つを引数とすると、建造シミュレーション手段４０Ｂが定義したスケジュールに記載のカスタ
ムタスクの順に、タスクに関係する各引数を事前に設定したルールに従って変化させることで、次の時刻ｔ＋１へのｘｆ、ｘｐ、ｓｔの変化を表すことができる。これにより各引

20

数の時刻歴が出力される。
【００９１】
図１９は時間発展系シミュレーションの詳細フローである。
建造シミュレーション手段４０Ｂは、作業員が自律的に仮想的な作業を進めるための、又は作業員が仮想的な作業で使用する設備を決めるためのルール情報１４を統一データベー
ス１０から取得する。そして、プロダクトモデル設定手段２０が設定したプロダクトモデ
ルと、ファシリティモデル設定手段３０が設定したファシリティモデル１２と、プロセスモデル作成手段４０Ａが作成したプロセスモデル、スケジュール情報４１、及び工場レイアウト情報４２と、取得したルール情報１４に基づいて、３次元プラットフォーム上にオ
ブジェクトを配置する（シミュレーション実行情報読込ステップＳ１１）。

30

ここで、ルール情報１４とは、建造シミュレーション手段４０Ｂによる自律判断に必要な制約や選択肢である。例えば、溶接タスク（カスタムタスク）では、使える溶接機の種類だけをルール情報１４として指定しておき、どの溶接機を使用するかはシミュレーションの途中で建造シミュレーション手段４０Ｂが自律的に判断する。
すなわち、仮想的な作業員がシミュレーション内でどのように判断するのかを記述したものがルール情報１４となる。ルール情報１４を利用することにより、シミュレーションにおける作業員が的確に仮想的な作業を進めることや設備を決めることが容易になる。また、ルール情報１４は統一データベース１０とは別のデータベースに蓄積しておくこともできるが、本実施形態のようにルール情報１４を統一データベース１０に蓄積することで、他のシミュレーションでも共通的に利用が可能となる。ルール情報１４は、あらかじめカ

40

タログのように作成して統一データベース１０に蓄積しておく。なお、ルール情報１４は、強化学習やマルチエージェント等により自律的に学習させて作成して取得することも可能である。強化学習等により自律的にルール情報１４を作成する方法としては、エージェントが建造シミュレーション手段４０Ｂ内を自由に動き回り効率的なルールを学習してルール情報１４を生成する手法を用いる。ルール情報１４の一例は以下の通りである。
ルール１Ａ：空いている近い道具を取得する。
ルール１Ｂ：後工程でも空いている近い道具を取得する。
ルール２：クレーンを使用する場合、クレーン同士の干渉によって他の工程が妨げられないようなクレーンを選択する。
ルール３：使用後、マグネット式の釣り具は台車の上に置く。

50

(25)

JP 2022-78011 A 2022.5.24

ルール４：作業場所が同じ後の工程について、道具をまとめて取ってくる。
これらのルールは、時間発展系シミュレーションを行う以前に作業員に割り当てておくものであり、例えば以下のようになる。
作業員１：ルール１Ａ
作業員２：ルール１Ｂ、ルール２、ルール３、ルール４
作業員１は新人を想定し、作業員２は熟練者を想定したものである。新人の作業員１は自分のことだけを考えて動くため、他工程の邪魔になったりもする。
【００９２】
ルール情報１４により、時間発展系シミュレーションの実施中に、未入力だったタスク情報やスケジュール情報４１が自動構築される。本実施形態では、ルール情報１４として、10作業員に付与される判断ルールであるブレインを含む。
ブレインは、カスタムタスクに１対１で対応させ、時間発展系シミュレーションを実行する前に構築しておく。時間発展系シミュレーション上では、ブレインを逐次動作させることで、時間発展の中で状況に応じて作業員が判断する様子を再現する。そのため、特に造船工程のような、繰り返し作業ではなく現場で判断することが非常に多い作業を作業員がブレインを利用して判断し、仮想的な作業を円滑に進めることができる。
ルール情報１４の一つであるブレインで判断される内容は、大別すると以下の四つである。
１．ある一つのカスタムタスクに対して、必要な引数を決定する。
２．ある一つの種類（タスクタイプ）に属する複数のカスタムタスクの中から一つのカス

20

タムタスクを選択する。
３．複数の種類のカスタムタスクから一つの種類を選択する。
４．カスタムタスクを実施中に競合が発生した場合の対応をルールに基づいて選択する。
【００９３】
ブレインによる判断方法においては、まず引数の組合せとして候補群を作成し、その候補
群それぞれに対して評価パラメータを抽出し、所定の評価値ルールに基づく評価値の計算を実施し、最終的に最も評価値が高いものを選択する。
評価パラメータの抽出、所定のルール、評価値に基づく選択は、配材タスクを例にすると、それぞれ例えば以下のようになる。
［評価パラメータの抽出］30

判断に関わる評価パラメータ群を、時間発展系シミュレーション中に順次取得する。
・ｐ１：作業員の現在地からプロダクトまでの距離
・ｐ２：プロダクトからクレーンまでの距離
・ｐ３：プロダクトから目的地までの距離（目的地は自動計算）
・ｐ４：ベース板か否か（０ or １）・ｐ５：干渉無く行動可能か（０ or １）［評価値ルール］
ｖ＝（ｐ４−０．２＊（ｐ１＋ｐ２＋ｐ３））＊ｐ５［選択］０より大きい評価値の中で最大の評価値を得たタスクを選択する。

40

タスク１：ｖ１
タスク２：ｖ２
タスク３：ｖ３
・・・【００９４】
ブレインの評価値ルールは、手動又は機械学習によって構築する。
手動で構築する場合は、ビデオ分析の結果や作業員に対するヒアリング等を通じてルールを推定し構築する。
機械学習によって構築する場合は、二つの構築方法がある。一つ目の構築方法は、造船工場での作業員、道具、及びプロダクトの動きに関するデータをカメラや位置センサ等を用

50

(26)

JP 2022-78011 A 2022.5.24

いたモニタリングにより取得し、取得した大量のデータから、作業員とプロダクトとの距
離や作業員と道具との距離などのパラメータＸと、作業員のタスク選択結果（判断履歴）
Ｙを整理し、整理したデータを教師データとし、パラメータＸからタスク選択結果Ｙを予測するニューラルネット等の機械学習モデルとして構築するものである。また、二つ目の構築方法は、例えば時間が短いほど良い等の目標を設定し、その目標を報酬とした強化学習を適用し、最適な戦略を自動構築するものである。
【００９５】
タスクタイプごとのブレインの例を下表９に示す。表中の「ＡｔＢｒａｉｎ」は配材Ａｔのブレイン、「ＦｔＢｒａｉｎ」は仮付Ａｔのブレイン、「ＷｔＢｒａｉｎ」は本溶接Ｗ
ｔのブレイン、「ＤｔＢｒａｉｎ」は裏焼きＤｔのブレインである。

10

【表９】

20

カスタムタスクについて、シミュレーション中に自動決定される引数と、事前にタスクツ
リーで構築しておく引数を下表１０に示す。下線が引かれた引数が自動決定される引数、下線が引かれていない引数が事前に構築しておく引数である。
【表１０】
30

40

【００９６】
図２０はブレインを利用したシミュレーションの様子を示す図であり、図２０（ａ）は配材タスク、図２０（ｂ）は溶接タスクである。
配材タスクにおいては、配材場所の制約と配置位置が自動決定される。
溶接タスクにおいては、溶接線の位置などの評価パラメータが取得され、評価値計算が実施される。なお評価値計算では、溶接作業者の近くで別の作業を実施しないなど、溶接領域が考慮される。

50

(27)

JP 2022-78011 A 2022.5.24【００９７】
図１９に示すように、シミュレーション実行情報読込ステップＳ１１の後、スケジュール
情報４１に記載のカスタムタスクのうち、全行動主体に対して先頭に存在するタスクを実行し、時間を１秒プラスする。（タスク実行ステップＳ１２）。カスタムタスクは事前にメソッドとして定義しておき、割り当てられたカスタムタスクを状況に応じてルール情報
１４等に基づき変更する。
時間発展系シミュレーションでは、時間ごとの船舶の完成部品又は構成部品の位置、設備及び作業員の位置と占有状況、組み立て手順とタスクの進行状況を逐次計算する。これにより、船舶の建造に関わる時間発展系シミュレーションを精度よく行うことができる。
【００９８】

10

次に、カスタムタスクが終了したか否かを判定する（タスク終了判定ステップＳ１３）。
タスク終了判定ステップＳ１３において、カスタムタスクが終了していないと判定した場
合は、タスク実行ステップＳ１２に戻り、カスタムタスクを実行する。
一方、タスク終了判定ステップＳ１３において、カスタムタスクが終了したと判定した場
合は、終了したカスタムタスクをスケジュールの先頭から削除し、割り当てられたカスタムタスクがすべて終了したか否かを判定する（シミュレーション終了判定ステップＳ１４）。
シミュレーション終了判定ステップＳ１４において、割り当てられたカスタムタスクがすべて終了していないと判定された場合は、タスク実行ステップＳ１２に戻り、カスタムタ
スクを実行する。

20

一方、シミュレーション終了判定ステップＳ１４において、割り当てられたカスタムタス
クがすべて終了したと判定された場合は、シミュレーションを終了する。このようにシミュレーションは、すべての予定されたカスタムタスクがなくなるまで繰り返し実行する。
【００９９】
また、建造シミュレータ４０は、時間発展系シミュレーションの途中結果を、情報提供手段６０から提供する。シミュレーションの途中結果は、例えばタスク実行ステップＳ１２が終了するたびにユーザに提供される。ユーザは、提供された途中結果を基に、そのまま
シミュレーションを続行するか、又はカスタムタスク等を変更して次のシミュレーションを行うかなどを判断する。これにより、ユーザが途中結果に基づいて判断し、ユーザの意
図に沿ったシミュレーションを行いやすくなる。

30

情報提供手段６０からの途中結果の提供は、ユーザが例えばシミュレータの実行ボタンを押す際に任意にオン／オフを選択可能であり、オフが選択されている場合は実行されない。一方、オンが選択されている場合は、例えばモニタが閲覧モードとなり、シミュレーシ
ョンの状況がアニメーション的に流れていく様子が提供され、ユーザは一時停止ボタンを押したり、また再生ボタンを押したりして、逐次確認することができる。ユーザは、一時停止ボタンを押したとき、既に終了しているカスタムタスク、実施中のカスタムタスク、及び未実施の予定されているカスタムタスクを見ることができ、例えば予定されているカ
スタムタスクの順番を変更したり、そのカスタムタスクで使う道具を変更及び指定したりできる。変更後、再生ボタンを押すと、シミュレーションが再開し、変更したシナリオで
進行する。

40

また、時間発展系シミュレーションにおいては、予め取得したルール情報１４とタスクを利用し、仮想の作業員が自律的に仮想的な作業を進める。具体的には、ルール情報１４と、タスクとしてのベーッシックタスクを組み合わせて構成したカスタムタスクを利用して仮想的な作業を進める。
ルール情報１４とは、上述のように例えば、使える溶接機の種類などである。ルール情報
１４とタスクを利用することにより、シミュレーションにおける仮想の作業員が的確に仮想的な作業を進めやすくなる。
なお、情報提供手段６０から途中結果を提供した後に、ユーザから変更を加えた変更条件を受け付け、変更条件に基づいて時間発展系シミュレーションを実行することも可能である。これにより、ユーザの意向が反映された変更条件を基に精度よくシミュレーションを

50

(28)

JP 2022-78011 A 2022.5.24

行うことができる。
図２１はシミュレーションの疑似コードを示す図である。
【０１００】
カスタムタスクを構成するベーシックタスクは、汎用的に使われうる小さな作業を表す。
ベーシックタスクは、時間発展系シミュレーション上で実行可能な関数であり、時間発展
系シミュレーションを実行する前に、関数として構築しておく。ベーシックタスクは、引数が与えられ、その引数に関連したシミュレーションのオブジェクトを移動させたり占有したりといった、シミュレーションに必要な基本的な関数である。また、ベーシックタス
クは、３次元的な制約を考慮した関数となる。
ベーシックタスクの組合せとしてカスタムタスクを構築する。タスクが時間発展系シミュ

10

レーションで実行可能な関数であるベーシックタスクを組み合わせて構築されるカスタム
タスクを含むことで、作業の種類別に小さな作業を組み合わせたカスタムタスクにより、
時間発展系シミュレーションの精度を向上させることができる。
ベーシックタスクの具体例を下表１１に示す。なおベーシックタスクは、表１１に挙げたもの以外にも多数存在する。
【表１１】

20

【０１０１】
図２２はベーシックタスクの例として移動タスク（ｍｏｖｅ）を示す図である。移動タスクの定義は以下の通りである。
・動く主体名と目的地の座標値を引数として持つ。
・シミュレーション上では、特定のスピードで主体者を移動させる関数となる。
・３次元的な地形を考慮して最短経路を自動算出する。

30

・経路の途中にマンホールやロンジなどの障害物が存在し、当該障害物をくぐったり跨いだりして越える必要がある場合、それに応じて速度を減速させる。
【０１０２】
図２３はベーシックタスクの例として溶接タスク（ｗｅｌｄ）を示す図である。溶接タス
クの定義は以下の通りである。
・主体名、対象溶接線名、及び利用する溶接機名を引数とする。
・シミュレーション上では、特定の溶接スピードで溶接線近くを移動させる関数となる。
・溶接機には電源ケーブル、トーチ、及びホースを再現し、ケーブルとホースは他のオブジェクトと干渉する。
・溶接線が上向きにある場合と下向きにある場合で溶接速度が変更される。

40【０１０３】
図２４はベーシックタスクの例としてクレーン移動タスク（ＣｒａｎｅＭｏｖｅ）を示す
図である。クレーン移動タスクの定義は以下の通りである。
・主体名と目的地の座標値を引数とする。
・シミュレーション上では、特定の移動スピードで目的地まで移動する関数となる。
・本ベーシックタスクは、主体者が機器（クレーン）となる。機器については、外部からタスクを命じられて実行するという形態をとる。
・他のクレーンとの干渉判定を行い、移動可能な領域を制約として考慮する。
【０１０４】
ここで、タスク実行ステップＳ１２の前に事前にメソッドとして定義しておくカスタムタ

50

(29)

JP 2022-78011 A 2022.5.24

スクについて詳細に説明する。カスタムタスクは以下のように定義される。
・カスタムタスクは、ベーシックタスクの組合せとして構築するものであり、パターン化
又は慣習化された途切れない一連の作業の集合を一つのカスタムタスクとして表現する。
例えば、カスタムタスクが配材タスクの場合は、「物へ移動→物をつかむ→物と移動→物を置く」となる。
・カスタムタスクに引数が渡され、その引数に基づいて、事前に決められた順番のベーシックタスクを構築していき、最終的にベーシックタスクのリストを構築する。
・カスタムタスクは、配材タスク、仮付タスク、溶接タスクなど、再現したいタスク毎に構築する。
・カスタムタスクは、インプットとして共通の引数とタスク毎に固有の引数を持つ。

10・カスタムタスクには、人が主体となるものと、機器が主体となるものがある。例えば、配材タスクの主体は人（作業員）、自動溶接タスクの主体は機器（自動溶接機）となる。
【０１０５】
人に割り当てられるカスタムタスクのタスクタイプ、関数名、及び引数の例を下表１２に示し、機器に割り当てられるカスタムタスクの関数名、及び引数の例を下表１３に示す。
【表１２】

20

30
【表１３】

40

【０１０６】
図２５はカスタムタスクとしての配材タスク「取りに行く」の例を示す図である。なお、
ホイストクレーンを使用する。
この配材タスクのタスクタイプは「配材Ａｔ」、関数名は「AtPick」、共通の引数は「
タスク名，タスクタイプ，関数名，対象，利用ファシリティ，先行タスク，主体名，要求
ファシリティ種別・個数」、固有の引数はなしとなる。
配材タスク「取りに行く」を構成するベーシックタスクのリストの例を以下に示す。
１．ｍｏｖｅ（主体者，ファシリティの場所）

50

(30)

２．ｍｏｖｅJP 2022-78011 A 2022.5.24（主体者とファシリティ，対象の場所）

３．ＣｒａｎｅＨｏｉｓｔ
４．Ｔｉｍｅｏｕｔ（下げる）（指定秒数）

５．ＣｒａｎｅＨｏｉｓｔ（上げる）

なお、上記３のベーシックタスクはフックを下降させ、上記４のベーシックタスクは玉掛
時間分待機させ、上記５のベーシックタスクはフックを上昇させるものである。
【０１０７】
図２６はカスタムタスクとしての配材タスク「配置する」の例を示す図である。
この配材タスクのタスクタイプは「配材Ａｔ」、関数名は「AtPlace」、共通の引数は「タスク名，タスクタイプ，関数名，対象，利用ファシリティ，先行タスク，主体名，要10

求ファシリティ種別・個数」、固有の引数は「配材先の基準オブジェクト，座標値（ｘ，ｙ，ｚ）、オイラー角（θ，φ，ψ）」となる。
配材タスク「配置する」を構成するベーシックタスクのリストの例を以下に示す。
１．ｍｏｖｅ（主体者，ファシリティと対象，指定された座標値へ）

２．ＣｒａｎｅＨｏｉｓｔ
３．Ｔｉｍｅｏｕｔ（下げる）（指定秒数）

４．ＣｒａｎｅＨｏｉｓｔ（上げる）

なお、上記３のベーシックタスクは物を取り外す時間分待機させるものである。
【０１０８】
図２７は本溶接タスクをベーッシックタスクの組合せで表現した例を示す図である。

20

メソッドとしてのタスクを実行することにより，変数ｘｆ、ｘｐ、ｓｔを変化させる。そのために、各カスタムタスクそれぞれに対してメソッドを定義するが、そのカスタムタス
クをさらに細かなメソッドであるベーッシックタスクの組合せで表現する。
まず、開始条件を確認するベーッシックタスク（Wait̲start）は、条件が満たされるま
では待つといったメソッドとなる。
道具を確保するベーッシックタスク（Wait̲hold）は、使用する道具がすべて空いていなければ待ち、空いていれば、本タスクのために占有する状態に変化させるといった基本
的なメソッドとなる。
また、クレーンによって構成部品を移動させるなどの表現は、移動タスク（move）として表し、指定した速度で位置や角度を変更する。

30

溶接タスク（weld）は、プロダクトモデルに定義された溶接線情報を基に、溶接開始点までの移動と溶接姿勢に基づく速度で溶接トーチおよび作業者を移動させ、構成部品を次の中間部品へと変化させるといったメソッドとしている。このようなベーッシックタスクの組合せで様々なタスクを表現し、メソッドとして事前（タスク実行ステップＳ１２の前）に構築する。
このように、カスタムタスクはあらかじめ決められた標準的な手順を記載するものである。カスタムタスクは、時間発展系シミュレーションの前にカタログのように作っておく。
カスタムタスクの一例は以下の通りである。
仮溶接（カスタムタスク）：溶接機を取りに行く＋クレーンを取りに行く＋部品を吊る＋位置をあわせる＋仮止めする

40

このとき、どの道具（溶接機１又は溶接機２など）を選択するかはルール情報１４（ルール１Ａ、ルール１Ｂ、ルール２など）に基づいて決められる。また、ルール情報１４のうちのルール３に関し、マグネット式のクレーンを使っていた場合は、道具を使用後に台車の上に置くという新たなタスクが発生する。もちろん、ルール情報１４に基づかずに、使用する道具をユーザが指定することもできる。
【０１０９】
また、ベーッシックタスクの中でも移動については、すべてのタスク内の移動経路を手入力することが困難なことが多いと想定されるため、建造シミュレーション手段４０Ｂが経路探索を行い自動判断するように設定することが好ましい。この場合、具体的には、まず移動可能な領域をメッシュで動的に生成し、そのメッシュの頂点と線分を経路と見立て、

50

(31)

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Ａ＊アルゴリズムにより経路を自動算出する。
図２８は２つの入り口がある壁で囲まれた領域のうち、移動可能なメッシュを構成した例を示す図である。壁１００付近はメッシュが存在しないため、壁１００を回り込んで移動するような経路が生成されることとなる。実装には、例えばＵｎｉｔｙ（登録商標）のＮ
ａｖｍｅｓｈＡｇｅｎｔクラスを活用する。これによりベーッシックタスクでは到達先の地点又は到達先のオブジェクトを指定することで、途中の経路は自動算出され入力の手間を大幅に削減することが可能となる。
【０１１０】
ここで、シミュレーションにおいて入力するインプットデータの具体例を下表１４に示す。なお、ファシリティに関するデータは除いている。

10

【表１４】

20

30

【０１１１】
図２９は形状データの例を示す図である。
図２９に示すサンプルは、SUB̲Fという名前の小組を想定している。すべての部品について、部品ごとのローカル座標系で、かつ安定な姿勢で定義している。なおソリッドモデ

40

ルとしているが、他のデータ形式とすることもできる。
【０１１２】
図３０は溶接線データの例を示す図である。
溶接線データは、溶接線１本ごとに定義し、溶接線のポリラインは、完成状態の座標系におけるものである。中央の図において実線は溶接線、点線は溶接線をトーチを当てる逆方向に引いた線である。また、右側の図は側方から見た図であり、「〇」は溶接線の位置、「△」は溶接線をトーチを当てる逆方向に引いた線の位置を示している。
なお、上述のように、本実施形態では溶接線が上向きにある場合と下向きにある場合で溶接速度が変更されるように定義しているが、実際の溶接速度に関するデータを予め取得して、それに基づいて溶接速度を変更することもできる。

50

(32)

JP 2022-78011 A 2022.5.24【０１１３】
図３１は裏焼き線データの例を示す図である。
ここでは、ひずみをとる目的で、小組段階で骨の裏側にガスバーナーで火をいれることを想定している。裏焼き線のポリラインは、完成状態の座標系におけるものである。左側の図において実線は裏焼き線、点線は裏焼き線をガスバーナーを向ける逆方向に引いた線である。また、右側の図は側方から見た図であり、「〇」は裏焼き線の位置、「△」は溶接
線をガスバーナーを向ける逆方向に引いた線の位置を示している。
【０１１４】
図３２はプロダクトモデルデータの例を示す図である。
列Ａはタイトルが「名前」であり、部品と溶接線の名前が記載されている。列Ｂはタイト

10

ルが「グループ名」であり、属するグループ名が記載されている。列Ｃはタイトルが「種別」であり、部品であれば「ｎｏｄｅ」、線であれば「ｅｄｇｅ」が記載されている。列Ｄ、Ｅはタイトルが「ｎｏｄｅ」であり、どの部品と部品をつなげる線かの情報が記載されている。列Ｆはタイトルが「Ｐａｔｈ」であり、形状データと溶接線データの保存場所を示すパスが記載されている。列Ｇはタイトルが「姿勢情報」であり、完成状態における部品の相対位置と角度が記載されている。列Ｈはタイトルが「重量」であり、部品の重量が記載されている。
【０１１５】
図３３はポリラインデータの例を示す図である。
列Ａはタイトルが「ＬｉｎｅＮａｍｅ」であり、裏焼き線の名前が記載されている。列Ｂ

20

はタイトルが「ＬｉｎｅＴｙｐｅ」であり、線のタイプが記載されている。列Ｃはタイト
ルが「ＰａｒｅｎｔＰｒｏｄｕｃｔＮａｍｅ」であり、どの製品（親プロダクト）を基準にするかの情報が記載されている。列Ｄはタイトルが「Ｐａｔｈ」であり、裏焼き線デー
タの保存場所を示すパスが記載されている。
【０１１６】
図３４は組立ツリーデータの例を示す図である。
左側の図において、列Ａはタイトルが「Ｎａｍｅ」であり、中間部品の名前が記載されている。列Ｂはタイトルが「ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＮａｍｅ」であり、中間部品を構成する部
材の名前が記載されている。列Ｃはタイトルが「ｉｓＢａｓｅｄＰｒｏｄｕｃｔ」であり、ベース板であれば「ｂａｓｅ」が記載されている。列Ｄはタイトルが「Ｐｒｏｄｕｃｔ

30

Ｐｏｓｅ」であり、ベース板の場合は、中間部品の局所座標系におけるベース板の位置と角度が記載されている。
また、右側の図は、板モデルの組立ツリーの例を示している。
【０１１７】
図３５はタスクツリーデータの例を示す図である。
列Ａはタイトルが「ＴａｓｋＮａｍｅ」であり、タスクの名前が記載されている。列Ｂはタイトルが「ＴａｓｋＴｙｐｅ」であり、タスクの種類が記載されている。列Ｃはタイト
ルが「ＦｕｎｃｔｉｏｎＮａｍｅ」であり、シミュレータ内の名前が記載されている。列Ｄ〜Ｇにはタスクごとに必要な引数が記載されている。列Ｈはタイトルが「Ｒｅｑｕｉｒ
ｅｄＦａｃｉｌｉｔｙＬｉｓｔ」であり、必要ファシリティが記載されている。

40

列Ｂに記載されるタスクの種類としては、Ａｔ１（配材）、Ｆｔ（仮付）、Ｗｔ（本溶接）、Ｔｔ（反転）、Ｄｔ（裏焼き）、Ａｔ２又はＡｔ３（製品の移動）などがある。
タスクごとに必要な引数が記載される列Ｄ〜Ｇにおいて、列Ｄはタイトルが「ＴａｓｋＯ
ｂｊｅｃｔ」であり、対象物が記載されている。列Ｅはタイトルが「ＴａｓｋＦａｃｉｌｉｔｙ」であり、利用するファシリティ名が記載されている。列Ｆはタイトルが「ＴａｓｋＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」であり、先行タスクが記載されている。列Ｇはタイトルが「ＴａｓｋＰａｒａｍｅｔｅｒ」であり、タスクに固有なパラメータが記載されている。なお、列Ｆのタスクコンディション欄には「ｎｕｌｌ」と記載されているが、これはシミュレーション内で自動決定される。
列Ｈの記載は、どの種別の道具が何個無いとできない作業なのかを示すものであり、例え

50

(33)

JP 2022-78011 A 2022.5.24

ば図中の「Ｃｒａｎｅ １」は、クレーンが１台無いとできない作業であることを示している。
【０１１８】
時系列情報化手段５０は、時間発展系シミュレーションの後、時間発展系シミュレーショ
ンの結果を時系列データ化し建造時系列情報とする。時系列データは、行動主体である作業員を含む各ファシリティの位置、角度、及び占有状況等の時刻歴データである。
【０１１９】
情報提供手段６０は、時間発展系シミュレーションの結果として建造時系列情報をユーザに提供する。ユーザは、取得した建造時系列情報を、クラウドサーバ等を利用して、作業者、設計者、管理者など関係各所で横断的に共有すること等ができる。

10

ここで、図３６は情報提供手段による出力処理の詳細フローである。
まず、プロダクトモデル、ファシリティモデル１２、プロセスモデル、スケジュール情報
４１、ルール情報１４、及び建造時系列情報を読み込む（出力情報読み込みステップＳ２
１）。
次に、表示に必要な計算や生成等を行い、建造時系列情報を表示する（表示ステップＳ２２）。建造時系列情報は、ガントチャート、作業分解構成図、工数、又は動線の少なくとも一つを含むことが好ましい。このような建造時系列情報を具体化した情報を提供することにより、ユーザはシミュレーションの結果としての建造時系列情報を知って、構成部品
又はファシリティの変更や、ボトルネックの分析・解明、工数予測など、建造に有益な知見を得ることができる。なお、作業分解構成図は、時系列情報から各タスクの開始時間や20

終了時間を記載できるため、直接的ではないが、建造時系列情報として扱うことができる。また、工数とは、例えば、各作業にかかる日数を「〇〇人日」のように表したものである。また、建造時系列情報は、パート（ＰＥＲＴ）図として表現することもできる。また、情報提供手段６０は、作業員が次にどの作業にかかって、その時どの設備（クレーンなど）を使用し、どの道具をどこから取得すべきかの「作業手順書」を出力することもできる。なお、作業手順書、作業分解構成図、工数、及び動線は、時系列化された情報として表現することも可能である。
【０１２０】
このように、統一データベース１０に基づく船舶の建造シミュレーションシステムを用いることで、ユーザは、標準化したデータ構造で表現した情報に基づいて、船舶の建造を時30間ごとに細かな作業レベルでシミュレーションすることが可能となり、その精度の高いシ
ミュレーション結果としての建造時系列情報に基づいて工場の改善、生産設計の改善、受注時のコスト予測、及び設備投資などを検討することができるため、建造コストの低減や工期の短縮につながる。また、ファシリティモデル１２は統一データベース１０とは別のデータベースに蓄積しておくこともできるが、本実施形態のようにファシリティモデル１
２を統一データベース１０に標準化した情報として蓄積することで、標準化したデータ構
造のファシリティモデル１２の取得や共同利用、また新たなファシリティモデル１２に基づいた情報の蓄積等を簡便に行うことができる。
また、建造時系列情報は、非常に細かい作業レベルまで存在するので、タブレット等の携
帯端末、ＡＲ（Augmented Reality）技術、ＭＲ（Mixed Reality）技術、又はホロ

40グラムディスプレイを活用した視覚的な確認や、ＶＲ（Virtual Reality）を用いた仮想空間における実寸大での確認ができるように、作業者に対して情報伝達することで、作業効率を向上させることができる。ＡＩチャットボットなどで音声的に作業案内することも可能である。
【０１２１】
また、情報提供手段６０は、少なくとも建造時系列情報を標準化したデータ構造として、統一データベース１０に提供する。これにより、建造時系列情報として提供する情報の種
類や属性、またフォーマット等を、プロダクトモデル等との関係性を考慮して建造時系列
情報としての標準化したデータ構造で、統一データベース１０に容易に蓄積できる。また、標準化したデータ構造として蓄積した建造時系列情報を、例えば、統一データベース１

50

(34)

JP 2022-78011 A 2022.5.24０から取得して、実際の船舶の建造時に参照したり、後のシミュレーション時の情報として利用したり、ルール情報１４の機械学習に活用したりすること等ができる。
建造時系列情報の「標準化したデータ構造」とは、建造時系列情報としての情報の種類や属性、フォーマット等を定義しておくことであり、情報同士の親子関係や情報ごとのフォーマット、また、フォーマットに当てはめるデータ等の関係性を定義する。
なお、情報提供手段６０を介さずに、時系列情報化手段５０で時系列データ化された建造
時系列情報を標準化したデータ構造として統一データベース１０に提供することもできる。
また、設定されたプロダクトモデル、ファシリティモデル１２、プロセスモデル、スケジ
ュール情報４１、及び工場レイアウト情報４２等を統一データベース１０に提供すること10も可能である。
【０１２２】
検証手段８０は、時系列情報化手段５０で時系列データ化された建造時系列情報を検証する。また、モデル修正手段９０は、検証手段８０による検証の結果に基づいてプロダクト
モデル及びファシリティモデル１２の少なくとも一方を修正する。例えば、検証手段８０において建造時系列情報の結果が所期目標の範囲を超えているか否かを判断し、超えている場合は、モデル修正手段９０においてプロダクトモデル及びファシリティモデル１２の少なくとも一方を修正する。これにより、プロダクトモデルやファシリティモデル１２を修正すべきか否かを、建造時系列情報を所定の目標に基づいて検証することによって判別し、プロダクトモデルやファシリティモデル１２を適切に修正することができる。なお、

20

検証手段８０において建造時系列情報の結果が所期目標の範囲を超えていないと判断された場合は、処理を終了する。なお、所期目標としては、例えば所定の時間等が設定されるが、それだけでなく、作業の平準化の度合（作業負荷を分散できているか）や、作業場の安全確保の度合、危険性の有無等を含めることができる。
また、モデル修正手段９０によりプロダクトモデル及びファシリティモデル１２の少なく
とも一方を修正した場合は、修正されたプロダクトモデル及びファシリティモデル１２の少なくとも一方に基づいて、プロセスモデル作成手段４０Ａによるプロセスモデルの作成と、建造シミュレーション手段４０Ｂによるシミュレーションと、時系列情報化手段５０による時系列情報化と、検証手段８０による検証を繰り返す。なお、この際、モデル修正
手段９０で修正しなかったプロダクトモデル又はファシリティモデル１２については修正

30前のものを用いる。このように各処理を繰り返すことで、船舶の建造が目標の範囲内に収まるシミュレーション結果を得ることができる。目標としては、例えば所定の時間等が設定されるが、それだけでなく、作業の平準化（作業負荷を分散できているか）や、作業場の安全確保、危険性の有無等を含めることができる。
なお、検証手段８０を、時系列情報化手段５０を介さずに、プロセスモデル作成手段４０
Ａで作成したプロセスモデル、建造シミュレーション手段４０Ｂでのシミュレーションの途中結果、また、スケジュール情報４１や工場レイアウト情報４２を検証するように機能させ、検証結果に基づいてモデル修正手段９０によりプロダクトモデル及びファシリティ
モデル１２の少なくとも一方を修正することも可能である。
【０１２３】

40

次に本発明の第二の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーショ
ンシステムについて説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材については同一符号を付して説明を省略する。
図３７は本実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステ
ムを機能実現手段で表したブロック図である。
本実施形態では、プロダクトモデル１５は、船舶の基本設計情報１１に基づいて予め作成され、標準化したデータ構造で表現して統一データベース１０に蓄積されている。これにより、標準化したデータ構造のプロダクトモデル１５の取得や共同利用、また、新たなプ
ロダクトモデル１５に基づいた情報の蓄積等を簡便に行うことができる。また、プロダク
トモデル１５の設定をより簡便に行うことができる。プロダクトモデル１５の標準化した

50

(35)

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データは、例えば、ブロック割りでツリー構造化された各ブロックの情報であり、具体的には、ブロック名、ブロックの構成部材、部材名、各部材の形状、部材の接続情報、及び溶接線の情報である。プロダクトモデル１５の「標準化したデータ構造」とは、これらの情報の種類や属性をクラスとして定義しておくことであり、クラス同士の親子関係等といった関係性を情報のツリーとして定義する。
また、統一データベース１０には、情報提供手段６０から提供された建造時系列情報５１が蓄積されている。
【０１２４】
また、建造シミュレータ４０は、プロセスモデル作成手段４０Ａを有する建造シミュレー
タIと、建造シミュレーション手段４０Ｂを有する建造シミュレータIIの二つに分けられ

10、建造シミュレータIでプロセスモデル１６の作成を行い、建造シミュレータIIで時間発展系シミュレーションを実行するように構成されている。
本実施形態では、プロセスモデル作成手段４０Ａがシミュレーション前に予めプロセスモ
デル１６を作成し、プロセスモデル蓄積手段７０は、プロセスモデル作成手段４０Ａで作成されたプロセスモデル１６を、標準化したデータ構造で表現して統一データベース１０に蓄積する。建造シミュレーション手段４０Ｂは、統一データベース１０に蓄積されたプ
ロセスモデル１６を取得してシミュレーションを実行する。これにより、いざ時間発展系
シミュレーションを行おうとする際にプロセスモデル１６を作成する時間を省くことができる。また、他のコンピュータや遠隔地に設置したコンピュータで、統一データベース１０からプロセスモデル１６を取得し、時間発展系シミュレーションを行うことができる。

20【０１２５】
次に本発明の第三の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーショ
ンシステムについて説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材については同一符号を付して説明を省略する。
図３８は本実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステ
ムを機能実現手段で表したブロック図である。
本実施形態の船舶の建造シミュレーションシステムは、プロダクトモデル設定手段２０と、ファシリティモデル設定手段３０と、プロセスモデル作成手段４０Ａと、建造シミュレ
ーション手段４０Ｂと、時系列情報化手段５０と、情報提供手段６０を建造シミュレータ
４００として構成し、統一データベース１０と建造シミュレータ４００は情報通信回線１30

１０を介して連係している。これにより、統一データベース１０と建造シミュレータ４０
０とを別々の場所に設置することや複数の建造シミュレータ４００でのシミュレーションを可能とするなど、設置の自由度や利便性を高めることができる。
また、統一データベース１０と建造シミュレータ４００は、その設置場所とは異なる場所に位置するＡ工場、Ｂ工場、Ｃ工場、及びＤ社と、情報通信回線１１０で接続されている。なお、Ｄ社は工場ではないが、例えば、工場を統括する本社、共同で船舶を建造するための取りまとめをする会社、船舶の基本設計を専門的に行う会社、また生産行為を認証する会社等である。
【０１２６】
プロダクトモデル設定手段２０は、船舶の基本設計情報１１を統一データベース１０から40

取得して標準化したデータ構造で表現したプロダクトモデルを設定する。
統一データベース１０には、Ａ工場、Ｂ工場、及びＣ工場それぞれの設備の情報（設備情報１２Ａ）と作業員の情報（作業員情報１２Ｂ）から作成された工場ごとのファシリティ
モデル１２が蓄積されている。プロセスモデル作成手段４０Ａは工場ごとのプロセスモデ
ルを作成し、建造シミュレーション手段４０Ｂはプロダクトモデルに対して工場ごとの時
間発展系シミュレーションを行う。
これにより、例えば、統一データベース１０に蓄積された複数の工場のファシリティモデ
ル１２に対して、一つのプロダクトモデルから工場ごとのプロセスモデルが作成され、工場ごとのファシリティモデル１２を用いたシミュレーションが行われるため、各工場での製造コストや工期を比較することができ、実際に建造する工場の選択を容易化でき、コス

50

(36)

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トのさらなる低減や工期のさらなる短縮につながる。また、例えば、共同で単数隻又は複数隻の船舶の建造を受注した場合、複数の工場が共同で船舶を建造する際の受注時のコスト予測や、設備投資などを検討することも可能となる。例えば、各工場で仕事を分担する
ことで年間何隻の受注が可能かなどといった受注機会の検討や、どのブロックをどの程度各工場に割り振るのが最も効率的かつ有益なのかの検討に、シミュレーション結果を用いることができる。また、或る会社が或るブロックを外注しようとする場合に、外注候補先の会社のファシリティモデル１２を用いてシミュレーションを行い、その結果を基にコストや工期等を検討することも可能である。
なお、複数の工場は、同じ会社がすべて所有するものであっても、異なる会社が其々所有する単数、又は複数の工場であってもよい。

10【０１２７】
また、建造シミュレーション手段４０Ｂにおける工場ごとの時間発展系シミュレーションの結果は、比較可能な建造時系列情報５１として情報提供手段６０からユーザに提供される。
これにより、ユーザは迅速かつ的確に、各工場での工数予測結果、ファシリティの課題、
ボトルネック等を比較でき、製造コストや工期などを比較することが可能となる。
【０１２８】
また、プロダクトモデル設定手段２０は、船舶の基本設計情報１１を情報通信回線１１０を介して各工場のＣＡＤシステムのいずれか、又は複数のＣＡＤシステムから取得する。
また、船舶の建造シミュレーションシステムは、建造時系列情報５１を情報通信回線１１

20０を介して各工場やＤ社に提供する。なお、情報提供手段６０は、建造時系列情報５１だ
けでなく、時間発展系シミュレーションに用いた基本設計情報１１やファシリティ情報等、あらゆる情報を一緒に提供することもできる。
これにより、船舶の建造シミュレーションシステムが遠隔地にあったとしても、基本設計
情報１１の取得や建造時系列情報５１の提供を、情報通信回線１１０を介して迅速に行うことができる。
また、船舶の基本設計情報１１は、ＣＡＤシステムから取得するので、ＣＡＤシステムで作成された船舶の設計情報や変換情報を基本設計情報１１として取得し、プロダクトモデ
ルの設定等に容易、かつ有効に利用できる。なお、ＣＡＤシステムは、Ａ工場、Ｂ工場、及びＣ工場に設置されているが、一つの工場で代表して設計することも、複数の工場で分30担して設計することできる。また、代表した工場にのみＣＡＤシステムを配置してもよい。
【０１２９】
また、建造シミュレータ４００は、コスト計算手段１２０と、部品調達計画手段１３０を備えている。
コスト計算手段１２０は、建造時系列情報５１に基づいて、船舶の建造に関わるコストを計算する。これにより、建造時系列情報５１に基づいて計算された船舶の建造に関わるコ
ストを簡便に得ることができる。また、建造時系列情報５１に基づいて算出することで、治具の材料費、電気代、溶接ワイヤーの消費量など、従来よりも細かくコストを算出しや
すくなる。

40

部品調達計画手段１３０は、建造時系列情報５１に基づいて、船舶の建造に必要な購入部
品の購入計画を作成する。これにより、建造時系列情報５１に基づいて作成された購入部
品の購入計画を簡便に得ることができる。
【０１３０】
次に本発明の第四の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーショ
ンシステムについて説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材については同一符号を付して説明を省略する。
図３９は本実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステ
ムを機能実現手段で表したブロック図である。
本実施形態の船舶の建造シミュレーションシステムは、建造シミュレータ４００の建造時

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系列情報５１に基づいて、船舶の建造に関わる生産計画を立案する生産計画システム１４０と情報通信回線１１０を介して連係している。これにより、建造時系列情報５１を船舶の建造全体の生産計画の立案へとスムーズに繋げることができる。なお、生産計画システ
ム１４０は、既存の生産計画システムを利用することも、本建造シミュレーションシステ
ムと連係するように開発された生産計画システムとすることもできる。
【０１３１】
また、Ａ工場、Ｂ工場、Ｃ工場、及びＥユーザにはユーザ端末１５０が備えられている。
ユーザ端末１５０は、例えばノートパソコンやタブレットパソコン等である。建造シミュ
レータ４００とユーザ端末１５０とは情報通信回線１１０を介して連係されており、情報提供手段６０から提供された建造時系列情報５１をユーザ端末１５０で確認することがで10きる。これにより建造時系列情報５１を情報通信回線１１０を介して、各工場（現場）や設計者、本社勤務者など、関係各所で共有することができる。なお、関係者には、造船所だけでなく主機メーカや機器メーカ等のサプライヤーを含めることができる。
ユーザは、ユーザ端末１５０から建造シミュレータ４００を操作可能である。これによりユーザは例えば、建造シミュレータ４００の始動や停止、建造シミュレータ４００によるシミュレーションの途中結果の取得指示、取得した建造時系列情報５１を見てシミュレー
ションの条件を修正するなど、現場から情報通信回線１１０を通じて建造シミュレータ４
００に対する操作を行うことができる。
【０１３２】
次に本発明の第五の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーショ

20

ンシステムについて説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材については同一符号を付して説明を省略する。
図４０は本実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステ
ムを機能実現手段で表したブロック図である。
本実施形態では、Ａ工場、Ｂ工場、Ｃ工場、及びＥユーザの他、Ｆユーザにもユーザ端末
１５０が備えられている。
また、本実施形態の船舶の建造シミュレーションシステムは、モニター手段１６０と対比
手段１７０を備えている。モニター手段１６０は、船舶を建造する各工場に設置され、船舶の実際の建造状況をモニターする。対比手段１７０は、建造シミュレータ４００に設置され、建造シミュレータ４００から提供される建造時系列情報５１と建造状況のモニター

30

結果を対比する。これにより、建造時系列情報５１とモニター結果を比較して、計画の進捗を遠隔からモニターして管理することができる。また、複数の工場をモニターして管理することやシミュレーションの課題の把握等に役立てることもできる。なお、例えば監督や検査官が遠隔で作業管理を行うことも可能である。対比手段１７０における建造時系列
情報５１と建造状況のモニター結果との対比は、例えば建造時系列情報５１に含まれる所
定時刻における作業員の位置と、モニター結果における所定時刻における作業員の位置との一致度を判定すること等により行われる。
また、モニター手段１６０は、工場の実際の建造状況をＩｏＴ（Internet of Things）技術、又はモニタリング技術を利用してモニターすることが好ましい。これにより、工場の実際の建造状況をセンサやモニター等を利用して、精度よくリアルタイムに監視する40ことができる。なお、モニタリング技術とは、計測する技術、計測データを収集・伝送す
る技術、及び収集したデータを分析する技術を適切に組み合わせるものである。
【０１３３】
また、建造シミュレータ４００は評価手段１７１を備えている。対比手段１７０は、対比の結果を評価手段１７１へ送信する。評価手段１７１は、受信した対比の結果に基づいて、ボトルネックとなっている工程の評価、又は作業員の技量の評価を行う。これによりユーザは、ボトルネックとなっている工程や、作業員の技量を適切に把握して、工程の見直しや作業員の配置替え等の改善活動、また客観的な評価に活かすことができる。
【０１３４】
また、本実施形態の船舶の建造シミュレーションシステムは、作業情報提供手段１８０を

50

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作業情報提供手段１８０は、船舶を建造する各工場に配置され、実際の作業員に対して建造時系列情報５１を提供することで作業員の教育に資するものである。工場の作業員は、建造時系列情報５１から効率的な動きや作業手順等を学ぶことで、技量向上を図ることができる。
【０１３５】
また、本実施形態の船舶の建造シミュレーションシステムは、制御手段２００を備えている。制御手段２００は、建造時系列情報５１に基づいて、船舶を建造するＡ工場が有する
自動化された設備（自動化設備１９０）を制御する。これにより、自動化された設備を建造時系列情報５１に基づいて制御することで、工場の効率的な運営ができる。自動化され10た設備とは、例えば自動溶接ロボットや自動走行クレーン等である。
なお、自動化設備１９０が全自動化される場合は、作業員を相当するロボットや自動製造機に置き替えて、ファシリティモデル１２を設定することができる。
【０１３６】
次に本発明の第六の実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーショ
ンシステムについて説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材については同一符号を付して説明を省略する。
図４１は本実施形態による統一データベースに基づく船舶の建造シミュレーションシステ
ムを機能実現手段で表したブロック図である。
本実施形態の船舶の建造シミュレーションシステムは、建造シミュレータ４００が、船舶20を建造する工場の設備と作業員の少なくとも一方の改善情報をＥ本社から取得してファシ
リティモデル１２を設定し、改善情報に基づいた時間発展系シミュレーションを行い、建造時系列情報５１を提供する。これにより、ユーザは工場の設備や作業員を変更し改善した場合の建造時系列情報５１を得ることができ、設備や作業員の変更に対する意思決定を支援できる。工場の改善情報とは、例えばクレーンの更新や能力アップ、又は作業者の増員等である。
また、建造シミュレータ４００は、船舶を建造する工場の設備と作業員の組み合わせを変えた組み合わせ情報を取得してファシリティモデル１２を設定し、組み合わせ情報に基づいた時間発展系シミュレーションを行い、建造時系列情報５１を提供する。これにより、工場の設備と作業員の組み合わせを変えた場合の建造時系列情報５１を得て、現状の工場

30の設備と作業員を活用した最適な運用状態を導出することができる。なお、組み合わせ情報の組み合わせは、建造シミュレータ４００が自動的に変更することも、ユーザが任意に変更することもできる。
また、改善情報、組み合わせ情報、及びそれらに基づくファシリティモデル１２は、統一
データベース１０に蓄積される。
【０１３７】
図４２はプロダクトモデルの標準化したデータ構造の例を示す図である。
プロダクトモデルの標準化したデータ構造は、製品情報をＢＯＭ（Bill of Materials）で表現したものであり、クラス間の階層構造と、各クラスの属性情報を示している。
図４２においては、標準化したデータ構造の構成要素であるクラスを四角で示し、その種40類（名称）を四角内に記載すると共に、クラス間の関係及びクラス間の親子関係をツリー構造で示している。また、各クラスの属性情報を四角の右隣に記載している。具体的には、最上位のクラスは１番船や２番船など建造対象の船舶を示す「番船」であり、その一つ下のクラスは船殻を構成する「ブロック」であり、さらに一つ下のクラスはブロックを構成する「部材」、「接続線」、又は「材料」であり、さらに一つ下のクラスは接続線を構成する「溶接線」、部品を構成する「管」及び「艤装品」、材料を構成する「溶材」、「塗料」、「吊りピース」及び「取付治具」である。また、クラス「溶接線」の属性情報は「脚長」及び「開先形状」であり、クラス「管」の属性情報は「管系統」及び「管材質」
であり、クラス「艤装品」の属性情報は「艤装品種類」であり、クラス「溶材」の属性情報は「種類（材料）」及び「ワイヤー径」であり、クラス「塗料」の属性情報は「種類（

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材料）」であり、クラス「吊りピース」の属性情報は「吊りピース種類」であり、クラス「取付治具」の属性情報は「取付金具種類」である。
なお、図示はしていないが、艤装品毎に更にサブクラスを設置することもできる。サブクラスの例としては、「梯子」や「管サポート」等が挙げられる。
【０１３８】
図４３はファシリティモデルの標準化したデータ構造の例を示す図である。
ファシリティモデルの標準化したデータ構造は、ファシリティ情報をＢＯＥ（Bill of E
quipment）で表現したものであり、クラス間の階層構造と、各クラスの属性情報を示している。
図４３においては、標準化したデータ構造の構成要素であるクラスを記載すると共に、ク10ラス間の関係及びクラス間の親子関係をツリー構造で示している。最上層のクラスは「工場Ａ／Ｂ」など造船工場の種別（名前）であり、その一つ下のクラスは「棟Ａ／Ｂ／Ｃ」など各工場における棟の種別（名前）であり、さらに一つ下のクラスは「定盤Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄ」など各棟における定盤の種別（名前）であり、さらに一つ下のクラスは「溶接機Ａ／Ｂ／Ｃ」、「送給機Ａ／Ｂ／Ｃ」、「簡易自動台車Ａ／Ｂ」、「グラインダーＡ／Ｂ」、「盤木Ａ」、「ガストーチＡ／Ｂ」、「クレーンＡ／Ｂ」、「取付班Ａ」、「溶接班Ａ」、及び「配材班Ａ」など各定盤で用いる設備（又は道具）、作業員の種別（名前）である。
また、図示はしていないが、能力値や形状といった属性情報が、溶接機や取付班といったクラスごとに設定されている。なお、形状は、クラス「溶接機」や「クレーン」等と関連20のあるクラスとして整理することもできる。
【０１３９】
図４４−１〜３はプロダクトモデル、ファシリティモデル、及びプロセスモデルの標準化したデータ構造の例を示す図であり、図４４−１に示すプロダクトモデルのデータ構造を
ＢＯＭ、図４４−２に示すファシリティモデルのデータ構造をＢＯＥ、図４４−３に示す
プロセスモデルのデータ構造をＢＯＰ（Bill of Process）で表現している。なお、図４４−１に示すプロダクトモデルの標準化したデータ構造は、クラス「ブロック」のインスタンスの中で「大組」、「中組」、「小組」の親子関係に分かれている点等において、
図４２に示すプロダクトモデルの標準化したデータ構造と異なっている。また、図４４−２に示すファシリティモデルの標準化したデータ構造は、最下層のクラスを上位概念的な30表現としている点等において、図４２に示すファシリティモデルの標準化したデータ構造と異なっている。
図４４−１〜３に示すように、シミュレータで再現するプロセスモデルの情報を、当該プ
ロセスモデルの対象となるプロダクトモデルの情報と、当該プロセスモデルに必要となる
ファシリティモデルの情報を組み合わせて、ツリー構造で表現し、各モデルの関係を整理する。これにより、プロセスモデルに各プロセスの対象となるプロダクトとファシリティ
を関連付けて管理できる。また、シミュレータの運用に必要なプロセスの表現（プロセスの粒度）を整理する。これにより、造船設計や生産計画において取り扱うデータを統一データベース１０上で統一的に管理できるため、造船設計と生産計画業務において単一の情報に基づいて業務を運用することができ、建造のリードタイム短縮や設計及び生産計画の40

最適化に寄与する。
【０１４０】
図４４−３に示すプロセスモデルの標準化したデータ構造のうち、タスク「プロセスＡ−
１〜３」の具体例は「配材Ａ〜Ｃ」、タスク「プロセスＢ−１〜４」の具体例は「取付Ａ〜Ｄ」、タスク「プロセスＣ−１〜２」の具体例は「溶接Ａ〜Ｂ」、タスク「プロセスＤ−１」の具体例は「反転Ａ」、タスク「プロセスＥ−１〜２」の具体例は「配管Ａ〜Ｂ」、タスク「プロセスＦ−１〜２」の具体例は「歪み取りＡ〜Ｂ」、タスク「プロセスＧ−１〜２」の具体例は「錆止塗装Ａ〜Ｂ」、タスク「プロセスＨ−１〜２」の具体例は「清掃Ａ〜Ｂ」である。
配材、取付、溶接等といった各プロセスについて、そのプロセスをシミュレータで適切に

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表現するためのプロダクトモデルの情報とファシリティモデルの情報を対応付けて整理している。すなわち、プロダクトモデルのどの情報とファシリティモデルのどの情報をセットにして表現すればシミュレータは各プロセスを再現できるかを整理し、ＢＯＰの設計に反映させている。特に、溶接作業等に付帯する清掃作業、錆止塗装作業等の表現を工夫しており、例えば「清掃」タスクについては、溶接作業後に溶接線に沿った箒掛けが行われているという実態に着目し、プロダクトモデルの情報として「溶接線」を対応付けている。
また、プロセスモデルにおいては、各プロセスの実行順序を規定している。実行順序は、
例えば図４４−３の右側に示すように、「プロセスＡ−１（配材Ａ）」→「プロセスＢ−
１（取付Ａ）」→「プロセスＢ−２（取付Ｂ）」→「プロセスＣ−１（溶接Ａ）」→「プ10ロセスＥ−１（配管Ａ）」→「プロセスＦ−１（歪み取りＡ）」→「プロセスＨ−１（清掃Ａ）」→「プロセスＧ−１（錆止塗装Ａ）」→「プロセスＤ−１（反転Ａ）」→「プロセスＡ−２（配材Ｂ）」→「プロセスＢ−３（取付Ｃ）」→「プロセスＡ−３（配材Ｃ）」→「プロセスＢ−４（取付Ｄ）」→「プロセスＣ−２（溶接Ｂ）」→「プロセスＥ−２（配管Ｂ）」→「プロセスＦ−２（歪み取りＢ」→「プロセスＨ−２（清掃Ｂ）」→「プロセスＧ−２（錆止塗装Ｂ）」とする。
このように、プロダクトモデル、ファシリティモデル、及びプロセスモデルの標準化したデータ構造は、少なくとも、データの種類ごとに分けた複数のクラスと、クラス間の関係
及びクラス間の親子関係とを含む。これにより、プロダクトモデル、ファシリティモデル、及びプロセスモデルの取得や蓄積、利用等が、クラスやクラス間の関係を軸としたデー

20

タ構造により容易となる。
【実施例】【０１４１】
造船工場モデルを入力データとした実施例について説明する。シミュレーションにあたって設定した作業員の移動速度、クレーンの移動速度、及び溶接作業の単位長さ当たりの速度の設定値を下表１５に示す。なお、ここではこれらの値を一律に設定しているが、タス
クごとに（例えば、溶接姿勢に応じて）定義することも可能である。
【表１５】
30

【０１４２】
仮溶接は、本来であればタック溶接のように断続的な溶接線で表現されるべきであるが、40

本実施例では簡単のために、本溶接に利用する溶接線経路（ポリライン）を併用し、 単
位長さ当たりの溶接速度を変えることによって、作業の差を表現している。また、本実施
例で設定した組立シナリオにおける溶接作業は、水平すみ肉溶接のみであり、上向き溶接は発生しない。
３ＤＣＡＤモデルのファイルは、Ｕｎｉｔｙ（登録商標）にインポート可能な汎用的な中間ファイル形式であるＯＢＪ形式（Wavefront Technologies社）を採用した。
【０１４３】（ケース１）
図４５はケース１の組立シナリオにおけるシミュレーションの計算結果のガントチャートである。縦軸の名称は各ファシリティとプロダクト（完成部品、中間部品、構成部品）を

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表し、横軸は時間（ｓ）を示している。縦線の横棒は配材タスク、横線の横棒は仮溶接タ
スク、斜線の横棒は本溶接タスクで占有した時間を示している。このガントチャートは、
プロセスモデルに基づいて時間発展系シミュレーションを行った時系列情報を、プロダク
トモデルやファシリティモデルの情報とも関連付けて表現したものであるともいえる。
ケース１のシナリオでは、５枚板モデルに対して、鉄工職１名と溶接職１名の計２名の作業員で組み立て作業を行う。定めた各作業員のスケジュールは表７の通りである。表７の２行目の作業員１が鉄工職であり、２行目の作業員２が溶接職である。各作業員は表７に記載した順にタスクを実施していく。
このシナリオに基づき船舶の建造シミュレーションシステムによって計算されたガントチ
ャートである図４５から、縦線の横棒で示される各板Ｐ１〜Ｐ５の配材にかかる時間が約10

３７０秒であることがわかる。この時間は全体の約４分の１弱に相当している。この配材にかかる時間は、従来の溶接長から算出する方法では直接的に計算できないものであり、付随作業に相当する。また、作業員２は、配材と仮溶接タスクが終わらない限り作業を開始できないため、４８０秒近く待つことになる。その後、作業員２が中間部品Ｕ２を完成させるまで作業員１はタスクを待つ必要があり、１１００秒付近から仮溶接タスクを実行して終了となる。
このように、船舶の建造シミュレーションシステムによって、従来の算出法だけでは計算できないような各タスクの必要な時間が計算され、タスクの進行度合いによって待ち時間が発生する様子が再現されている。
【０１４４】

20（ケース２）
図４６はケース２の組立シナリオにおけるシミュレーションの計算結果のガントチャートである。縦軸の名称は各ファシリティとプロダクト（完成部品、中間部品、構成部品）を表し、横軸は時間（ｓ）を示している。縦線の横棒は配材タスク、横線の横棒は仮溶接タ
スク、斜線の横棒は本溶接タスクで占有した時間を示している。また、図４７はケース２におけるシミュレーションの３次元的な外観図である。
ケース２では、ケース１と同様に５枚板モデルを対象として、鉄工職２名（作業員１、３）と溶接職２名（作業員２、４）の計４名の作業員に増やしたシナリオを設定した。それに合わせて、溶接機を２台追加している。各作業員のスケジュールは下表１６の通りであ
る。

30

【表１６】

40
【０１４５】
このシナリオに基づきシミュレータによって計算されたガントチャートである図４６から、各板Ｐ１〜Ｐ５の配材にかかる時間が約４００秒となっており、ケース１よりも長くなっていることがわかる。これは、作業員１と作業員３が１台のクレーンを共有して使うため、余計な歩行時間を要していることが要因にある。仮溶接の時間についても同様に１台のクレーンを共有して使うため、ケース１よりも長くなっている。中間部品Ｕ１と完成部
品ＳＵＢ１の本溶接は、それぞれ２本の溶接線を２名で並行して実施しているため、ケー
ス１よりも時間が短縮されている。一方で、開始から終了までの総工期については、人数
をケース１の２倍にしたが半分とはならず、結果的にその差は中間部品Ｕ１と完成部品Ｓ
ＵＢ１の本溶接時間の短縮による１５０秒程度のみである。

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このように、従来の能率という考えでは検討できない内容まで検討することが可能となり、定量的差とその根拠が明確となる。
また、図４７に示すように、各モデルの３次元オブジェクトの位置が変更している様子を直接的に確認することも可能である。
【産業上の利用可能性】【０１４６】
本発明は、製造時における物の流れと作業員の動きが定型的なものではなく状況に応じて細かな作業の判断を要する船舶の建造を精度よくシミュレーションし、その結果を、コス
ト予測、生産設計、建造計画の立案及び改善、設備投資、生産現場の分析やボトルネックの解明など、建造に関わる多岐の用途で利用することができる。また、船舶と同様のアナ

10

ロジーが成り立つような浮体、洋上風力発電施設、水中航走体や海洋構造物などの他製品、また建築業界など他産業への展開も可能である。これらに適用する場合は、請求項における船舶を他製品や他産業で対象とする言葉に置き替えて解釈することができる。
【符号の説明】【０１４７】
１０

統一データベース

１１

基本設計情報１２

ファシリティモデル

１３

過去船のプロセスデータ

１４

ルール情報

１５

プロダクトモデル

１６

プロセスモデル

２０

プロダクトモデル設定手段

３０

ファシリティモデル設定手段

４０、４００20

建造シミュレータ

４０Ａ

プロセスモデル作成手段

４０Ｂ

建造シミュレーション手段

４１

スケジュール情報

４２工場レイアウト情報

５０

時系列情報化手段

５１

建造時系列情報６０

情報提供手段

７０

プロセスモデル蓄積手段

８０

検証手段

９０

モデル修正手段

１１０

情報通信回線１２０

コスト計算手段

１３０

部品調達計画手段

１４０

生産計画システム

１５０

ユーザ端末

１６０

モニター手段

１７０

対比手段

１７１

評価手段

１８０

作業情報提供手段

２００

制御手段

30

40

50

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【図面】
【図１】

【図２】

10

20

【図３】

【図４】
30

40

50

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【図５】

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【図６】

10

20

【図７】

【図８】

30

40

50

(45)

【図９】

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【図１０】

10

20
【図１１】

【図１２】

30

40

50

(46)

【図１３】

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【図１４】

10

20

【図１５】

【図１６】

30

40

50

(47)

【図１７】

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【図１８】

10

20

【図１９】

【図２０】

30

40

50

(48)

【図２１】

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【図２２】

10

20

【図２３】

【図２４】

30

40

50

(49)

【図２５】

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【図２６】

10

【図２７】

【図２８】

20

30
【図２９】

【図３０】

40

50

(50)

【図３１】

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【図３２】

10

20

【図３３】

【図３４】

30

40

50

(51)

【図３５】

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【図３６】

10

20

【図３７】

【図３８】

30

40

50

(52)

【図３９】

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【図４０】

10

20

【図４１】

【図４２】

30

40

50

(53)

【図４３】

JP 2022-78011 A 2022.5.24【図４４−１】1020【図４４−２】【図４４−３】

30

40

50

(54)

【図４５】

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【図４６】

10

20

【図４７】

30

40

50

(55)

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フロントページの続き

研究所内(72)発明者

竹澤 正仁
東京都三鷹市新川６丁目３８番１号 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所内(72)発明者

平方 勝
東京都三鷹市新川６丁目３８番１号 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所内

Ｆターム（参考）

5L049

CC03

10