造船 CAD/CAM 相互運用性およびデータ活用

この記事は、2023年10月4日にThe Royal Institution of Naval Architects(王立造船学会)によって初めて公開されました。 (https://rina.org.uk/industry-news/naval-architecture/shipbuilding-cad-cam-interoperability-and-data-utilisation/)

著者: Ludmila Seppälä

相互運用性は、造船内でのデータ交換やCAD/CAMデータ形式に関する議論で頻繁に言及される主要なコンセプトです。造船プロジェクトは、その複雑で長期にわたる性質から、さまざまな専門ソフトウェアシステムの関与が必要であり、製造システムとの柔軟なインターフェースが不可欠です。造船ニーズのための包括的な単一のソリューションのアイデアは、望ましい目標でありながら、造船の固有の複雑さにより、専門的な造船設計、計算、シミュレーション、3D設計、多様な製造装置、エンジニアの好みなど、さまざまな要因により達成が難しいでしょう。

典型的な造船のITエコシステムでは、プロセスをサポートし、最終的に船舶を建設するためにデータを交換するためにさまざまなアプリケーションが必要です。したがって、インターフェースとデータ交換の需要は、将来の最優先事項となるでしょう。この記事では、造船業内での相互運用性に関する進行中の議論の基本的なプロセスを掘り下げ、さまざまな側面を強調しています。

相互運用性と互換性の根本的な違いは、データの利用に関連しています。互換性はデータ形式の静的な側面に関係しており、それが交換、インポート、エクスポート、または置換可能かどうかを検討します。一方、相互運用性は、データの使用の動的な性質を考慮することでさらに進んでいます。それは、データフローがさまざまな形式を統合し、全体のプロセスに影響を与える方法を調査します。

課題

従来、造船業においてCAD/CAMファイル形式とデータ構造は課題を提起しました。これは、ソフトウェアプロバイダーによってしばしば厳重に保護されたベンダー固有のデータモデルから生じました。各ベンダーは独自のソリューションに焦点を当て、分類協会、サブコントラクタ、機器メーカー、船主などの外部ステークホルダーとの協力が難しい状況を生み出しました。これはしばしば、ユーザーが2D文書の交換やPDFやDWGのような業界中立のファイル形式に頼ることを意味しました。さらに、CAMソリューションや製造MESシステムとのインターフェースおよびデータ交換をサポートする必要がありました。デジタル化が進むにつれ、相互運用性を実現するには、ソフトウェアソリューションベンダーからの継続的な努力が必要であり、業界に著しい利益を約束していることが明らかになりました。造船ソフトウェアソリューションのオープン性は、企業のマルチCAD戦略をサポートし、異なるツールを使用するかもしれないサブコントラクタを含むプロジェクトの実行の柔軟性を提供し、異なるCAMソリューションを使用するヤードへの生産のオフショア化をサポートし、付加製造の可能性を開き、デジタルスレッドと関連する新しいビジネス領域のデジタルアセットの利用を促進する可能性を提供しています。

造船業における認識されている障害の一つは、機械工学や建設業などの産業に比べて、標準化されたデータ構造とタクソノミーが不足しており、それに対する研究が少ないことです。STEPやIGESなどの中立的なフォーマットを開発しようとする試みが行われましたが、それらの互換性はエクスポート/インポートに制限され、トポロジー、相互接続、またはプロジェクトのライフサイクル全体でのデータフローの保存に失敗しました。

データの交換は、データ品質の劣化のリスクを不可避に伴います。データのエクスポートとインポートは、データの「固有」の特性を失うことがよくあり、3Dモデル内のトポロジー情報の喪失や特定の目的のためにデータを意図的に単純化する結果となることがあります。DNV主導のコンソーシアムによるOpen Class 3D Model Exchange(OCX)などの取り組みの登場は希望を持たせています。この取り組みは、伝統的な2D図面から3Dモデルベースの分類承認への移行を目指しており、データ交換のための業界全体の中立的なフォーマットとなる可能性があります。

データセキュリティは、データ交換、データの保存と転送、知的財産(IP)権利を包括する重要な懸念事項です。造船の3Dモデルとデータには、企業がそのIPとして保護しなければならない革新的なソリューションが含まれていることが多いです。その結果、企業はこれらを分類協会を含む外部の関係者と共有することについてしばしば躊躇します。2D図面は、それらを3Dで再現するにはかなりの努力が必要であると見なされており、より安全なオプションとされています。モデルの有効期限切れ、データフィルタリング、セキュアなアクセス、NDA(秘密保持契約)などの法的契約義務を含むさまざまな方法が、3DデータのIP権利に対処することを目指しています。ただし、データ保護のためのこれらの技術的な手段に対する業界の信頼を築くには時間がかかるでしょう。

新たなビジネスの機会

デジタルモデルからデジタルツインへの移行は、相互運用性を必要とし、新たなビジネスの機会を開拓する別の考慮事項です。これには、3Dデータとメタデータを統合された物流サポート、運用データ、およびIoTにマッピングし、製造中および船舶のライフサイクル全体でスマート造船所プロセスに活用することが含まれます。造船業は、しばしば設計および生産段階からのデジタルモデルを後の段階で活用しないことがあります。これにより、船の設計通りの状態、建設通りの状態、および実際の状態を理解する隙間が生まれ、ライフサイクル管理が複雑化し、データに基づく意思決定の可能性が減少します。


典型的な造船のITエコシステムでは、プロセスをサポートするためにさまざまなアプリケーションがデータを交換する必要があります。

データ利用について話す際には、データ利用とデジタルスレッドに焦点を当てるべきです。これには造船の設計方法論、組織設計、情報フロー、および使用中のソフトウェアソリューションが含まれます。後者は、データ形式の互換性を超えたCAD/CAMソリューションの相互運用性に依存し、企業のプロセスを大きく変える可能性があります。すべてのプロジェクトデータを最終的に中央のポイントに収集してマスターデータリポジトリを形成すべきだという一般的な信念がありますが、現代のITシステムはこの仮定に挑戦しています。分散型データストレージとコンテキストベースのデータ利用が注目を浴び、データフロー設計を促進するためにデータ形式と互換性のレベルでの相互運用性が必要です。持続可能な運用とデータ利用が必要な場合、相互運用性のクラスが分散型アプローチをサポートする可能性があります。このようなシステムの例として、複数のデータソースに基づくデータ可視化が挙げられます。データを1つのデータベースに集める代わりに、オンライン接続を活用して必要な操作にデータを取得し使用できるようにします。

人工知能(AI)は将来、データの相互運用性に大きな影響を与えるでしょう。進行中の研究と例は、AIがデータモデルを学習し、大規模なデータセットに対するマッピングを提供し、複雑な産業の問題に対する潜在的な解決策を提供する可能性を示しています。相互運用性に関する議論は重要なままであり、データの利用は技術とプロセスだけでなく、人間の選択肢、ユーザーエクスペリエンス(UX)など、技術の進化を超えた要因に依存しています。AIが限られた企業のデータセットに制限された状況でどのようなタスクを実行できるか、およびベンダー固有のデータモデルの境界外で動作できるかどうかは、今後の展望です。