造船を促進するデータ–データ駆動型造船におけるCAD / CAMの役割

Written by Ludmila Seppälä

Posted on February 10, 2022

造船には何世紀にもわたる豊かな歴史があります。伝統的に、それは多くの知性と科学を必要とする産業と考えられています。船舶の設計には、安定性能、船型、構造強度、エンジン、機器、材料強度などに関する幅広い知識が必要です。現代の船は、複雑な自律型の、浮体貯蔵庫、輸送機、発電機、製油所、居住区、およびレジャー施設です。

現代の船舶の設計と建造には何年もかかります：多数の設計者とエンジニアの共同作業と調整、材料と機器の調達、組立ライン、ワークショップフロア、造船所のプロセス管理における細心の注意を払った作業。運用の安定性を確保し、乗組員を訓練し、メンテナンススケジュールを設定するには、数か月のテストと調整が必要です。

データフロープロセスとしての造船

データフローの観点から造船プロセスを見るのは魅力的です。概念設計や基本設計から製造現場や運用に至るまで、膨大な量のデータが作成され、さまざまなニーズに使用されます。安定性能と推進性能のために実行される計算は、初期段階では重要ですが、生産では必要ありません。詳細な3Dモデルが完成すると、生産および作業分解シーケンスの計画を作成できます。エンジニアリング、設計、調達、および生産プロセスのグループ化は非線形であり、多くの場合同時に行われます；データフローについても同じことが言えます。CAD / CAM / CAEパッケージは、プロジェクトの最初から最後までのサイクル全体を処理すると考える人もいるかもしれません。しかしながら、詳細を見ると、造船のデジタル化プロセスは断片化されており、焦点が狭すぎることがよくあります。造船プロセス中に発生および進化するデータには、エンジニアリングと計算、3Dの幾何学的およびメタデータ、ロジスティックシーケンス、作業の内訳情報、特定の機械のニーズに応じて生成される生産データなど、さまざまな種類があります。

造船での設計重視とAIの使用

造船業は、設計に特に重点を置くという点で、他の産業部門とは明らかに異なります。いわゆるCAD中心のアプローチは、3Dモデル自体と、造船における信頼できる唯一の情報源としての3Dモデルの役割を強調しています。他の重要なトレンドは、AIと機械学習テクノロジーの使用です。機械学習メカニズムは、エンジニアや造船技師による設計上の決定を支援します。規則とベストプラクティスがCAD / CAMシステムに組み込まれており、信頼性の高い知識保管場所として機能します。最初の仕様書駆動の仕組みはCAD / CAMシステムの起源にまでさかのぼるため、このプロセスは目新しいものではありません。しかし、ニューラルネットワークやビッグデータを使用するためのアルゴリズムなどの新しいテクノロジーは、新しい可能性を切り開いてきました。造船では、仕様書駆動の仕組みから抽出された3Dモデルと関連ドキュメントが基盤を構成しているのは事実です。しかしながら、このために造船所の全プロセスがカバーされなくなります。

その結果、設計データと造船所の運用を管理するためのPLM / PDM / ERPの間に機能的なギャップが生じました。

デジタルツインは船舶情報モデルのデータ中継基地

最新のCADソリューションの一般的なトレンドは、3Dモデルの作成と生産情報の抽出を超えています。デジタルツインのインクリメンタル生成では、3Dモデルを情報モデルのデータ中継基地として配置し、統合された非集中型データのレイヤーを追加します。本質的に、これは、或る造船プロセスの或るアプリケーションの任意のシステムからの任意のデータである可能性があります。このアプローチは、情報のギャップを解決し、設計とPLM関連のデータを直接リンクすることを目的としています。CAD / CAMソリューションの役割が変わります–エンジニアリングと設計のためのツールの代って、それは普遍的な3Dダッシュボードとして機能します。3Dモデルの上に情報を追加すると、データと情報検知のリンクが解決されます。ユーザーは、データシートを調べる代わりに、最終モデルの3Dレンダリングを確認し、3Dダッシュボードでデータを操作できます。コンピューティング能力の進化と新しいテクノロジーの進歩による更なる進化 : データは、AR / VR / MR / XRテクノロジーとウェアラブルデバイスを使用して、物理的な場所にある等身大のホログラムまで、あらゆる形式で、あらゆるデバイスで、利用できます。近未来のCAD / CAD発展トレンドは、デジタル情報フローの役割とデジタルツイン作成のプロセスに集中しています。しかし、現在までのところ、造船所は、船主に引き渡される最終製品である船舶に焦点を当てたままです。

デジタル化プロセスの次のギャップは、造船データと、運運航、保守、および運送の間に存在します。船舶のライフサイクルの各段階ごとに特化したデジタルツインを作成することは、面倒で効果の薄いアプローチのようです。全段階で使える万能のデジタルツインの開発と普及には、造船所と船主の利益が一致するデジタル化とデータフローに関するより広い視点が必要です。