JP7397501B2 - Ship construction simulation method and construction simulation program - Google Patents
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Description
本発明は、設計された船舶の建造をシミュレーションする方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a method and program for simulating the construction of a designed ship.
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。
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すシミュレーションには向いているものの、受注生産品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。
The amount of work, or man-hours, for each task, which is the basis for setting shipbuilding production (construction) plans and schedules, is generally determined based on the concept of ``man-hours = standard time per amount of managed materials x amount of managed materials.''
However, in essence, only the main work (work that progresses the product toward completion) is proportional to the amount of managed materials, and the incidental work (work that cannot progress the main work without it, but is not itself Although work that does not progress the product toward completion) and non-value-added activities (actions that have no value to the completion of the product) are determined in a different dimension from the amount of managed materials, currently all of these are included in the amount of managed materials. It is simply treated as proportional. It has been reported that the main work rate in shipbuilding is generally 30 to 40%, depending on the type of work, and there are issues with accuracy in estimating man-hours proportionally from the amount of materials to be managed.
On the other hand, there are line simulators that simulate manufacturing processes, but they require manual input of every detailed operation. In addition, although line simulators are suitable for simulating the same tasks over and over again, such as in line production of mass-produced products, where the flow of goods and movement of workers are fixed, line simulators are suitable for simulating the same tasks over and over again, such as in line production of mass-produced products. It is not suitable for simulations that require changes in work depending on the situation.
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、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。
Here, Patent Document 1 describes a ship and marine plant production simulation framework that is commonly applied regardless of the different environments of each shipyard, and a ship and marine plant production simulation framework that is applied to each shipyard based on this ship and marine plant production simulation framework. A shipbuilding and marine process mutual verification simulation system, a block crane lifting and loading simulation system, a GIS information infrastructure equipment simulation system, and a block and logistics control simulation system are separably combined, which are differentially applied according to different environments. Accordingly, an integrated solution system for ship and marine plant production simulation is disclosed that has scalability and recyclability that can be effectively applied to suit the circumstances of each shipyard.
Further, Patent Document 2 describes a method for generating a project plan, which includes information describing the ranking relationship between tasks, information indicating the required time of the tasks, and information indicating the variability of the required times of the tasks. Detail information is received by a processor unit, the project detail information is used by the processor unit to generate a simulation model of the project, and runs the simulation model multiple times to identify a subset of tasks forming the critical path. generating simulation results data, and generating from the simulation results data a project network presentation containing an identified subset of tasks forming the critical path; A method is disclosed for receiving information by a processor unit in an information format selected from a group of information formats consisting of a file, and an extensible markup language file.
Further, Patent Document 3 discloses a scheduling device that performs production scheduling of a production target consisting of a plurality of processes, which includes process connection information for setting connection order relationships of processes, and movement of each block included in the process. An accumulation means that stores block flow information for setting the route, work period information for setting the construction period for each process of each block, and constraint conditions for each process, and a process downstream from the information accumulated in the accumulation means. an interpretation means that rearranges the process data in the upstream order, a model creation means that creates a scheduling model based on the rearranged process data obtained by the interpretation means, and a schedule optimization for each scheduling model obtained by the model creation means. A scheduling device is disclosed that includes a schedule creating means for creating a schedule, and an output means for outputting a scheduling result obtained by the schedule creating means.
Furthermore, Patent Document 4 describes a process plan, an equipment layout plan based on the process plan, a staffing plan based on the process plan and the equipment layout plan, and a production plan based on the process plan, equipment layout plan, and staffing plan. A production system plan that uses the production line model created for each plan to simulate production activities and create evaluation standard values for each plan, determines the quality of each plan based on the standard values, and corrects the plan based on that. A method is disclosed.
Additionally, Non-Patent Document 1 lists Process Planning and Scheduling as specific functions corresponding to process management for constructing shipbuilding CIM, and in Process Planning, product information is based on conceptual knowledge about the manufacturing site. Scheduling involves determining the methods and procedures for manufacturing.Based on the knowledge of the specific situation at the actual manufacturing site, the results of Process Planning are developed from the perspective of time and utilization of on-site equipment, and delivery dates and other conditions are determined. It describes creating a schedule that satisfies the above requirements, and also discloses a shipbuilding factory model for process control based on object orientation.
In addition, in Non-Patent Document 2, in order to evaluate the effect of introducing production equipment in the ship construction process, new production A method for evaluating the impact of equipment introduction on the overall process period and cost is disclosed, and it is stated that constraints on the shipyard's work area and worker skills are taken into consideration in the production process simulation. .
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。
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船舶の建造シミュレーション方法及び建造シミュレーションプログラムを提供することを目的とする。
Patent Documents 1-4 and Non-Patent Documents 1-2 do not attempt to precisely reproduce the production actions of workers, including the main work and auxiliary work, in the construction simulation.
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a ship construction simulation method and a ship construction simulation program that can simulate ship construction at a detailed work level.
請求項1記載に対応した船舶の建造シミュレーション方法においては、設計された船舶の建造をシミュレーションする方法であって、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明確化された基本設計情報を取得してプロダクトモデルを作成するプロダクトモデル作成ステップと、完成部品を建造する工場の設備情報と、作業員情報を取得し完成部品の建造に関わる設備と作業員に関するファシリティモデルを作成するファシリティモデル作成ステップと、プロダクトモデルとファシリティモデルに基づいて、構成部品を組み立てて完成部品を建造するための組み立て手順とタスクを明確化しプロセスモデルを作成するプロセスモデル作成ステップと、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シミュレーションステップと、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ステップとを実行し、シミュレーションステップにおいて、予め取得したルール情報とタスクを利用し、作業員が自律的に仮想的な作業を進めることを特徴とする。
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。また、ルール情報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作業員が的確に仮想的な作業を進めやすくなる。
A ship construction simulation method according to claim 1 is a method for simulating the construction of a designed ship, the basic method being a method in which a completed part of the ship and a connection relationship between the components constituting the completed part are clarified. A product model creation step that acquires design information and creates a product model, acquires equipment information of the factory where the completed parts will be constructed, and worker information, and creates a facility model regarding the equipment and workers involved in constructing the completed parts. A facility model creation step, a process model creation step in which a process model is created by clarifying the assembly procedures and tasks for assembling component parts and building a completed part based on the product model and the facility model; A simulation step that performs a time evolution simulation that sequentially calculates the progress status of construction at each hour, and a time series information generation step that converts the results of the time evolution simulation into time series data and provides construction time series information. The feature is that workers autonomously proceed with virtual work using rule information and tasks acquired in advance .
According to the present invention as set forth in claim 1, it becomes possible for the user to simulate the construction of a ship at a detailed work level on a time-by-hour basis, and based on the construction time-series information as a highly accurate simulation result, the user can It is possible to consider improvements, production design improvements, cost predictions at the time of order acceptance, and equipment investment, leading to lower construction costs and shorter construction periods. Furthermore, by using rule information and tasks, it becomes easier for workers in the simulation to accurately perform virtual tasks.
請求項2記載に対応した船舶の建造シミュレーション方法においては、設計された船舶の建造をシミュレーションする方法であって、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明確化された基本設計情報を取得してプロダクトモデルを作成するプロダクトモデル作成ステップと、完成部品を建造する工場の設備情報と、作業員情報を取得し完成部品の建造に関わる設備と作業員に関するファシリティモデルを作成するファシリティモデル作成ステップと、プロダクトモデルとファシリティモデルに基づいて、構成部品を組み立てて完成部品を建造するための組み立て手順とタスクを明確化しプロセスモデルを作成するプロセスモデル作成ステップと、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シミュレーションステップと、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ステップとを実行し、シミュレーションステップにおいて、予め取得したルール情報とタスクを利用し、作業員が自律的に仮想的な作業を進めるにあたり、ルール情報として、作業員に付与される判断ルールであるブレインを利用することを特徴とする。A ship construction simulation method according to claim 2 is a method for simulating the construction of a designed ship, the basic method being a method of simulating the construction of a designed ship, in which a completed part of the ship and a connection relationship between the components constituting the completed part are clarified. A product model creation step that acquires design information and creates a product model, acquires equipment information of the factory where the completed parts will be constructed, and worker information, and creates a facility model regarding the equipment and workers involved in constructing the completed parts. A facility model creation step, a process model creation step in which a process model is created by clarifying the assembly procedures and tasks for assembling component parts and building a completed part based on the product model and the facility model; A simulation step that performs a time evolution simulation that sequentially calculates the progress status of construction at each hour, and a time series information generation step that converts the results of the time evolution simulation into time series data and provides construction time series information. is characterized in that a brain, which is a decision rule assigned to the worker, is used as rule information when the worker autonomously proceeds with virtual work using rule information and tasks acquired in advance. .
請求項2に記載の本発明によれば、ユーザは船舶の建造を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。また、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。According to the present invention as set forth in claim 2, it becomes possible for the user to simulate the construction of a ship at a detailed work level on a time-by-hour basis, and the factory It is possible to consider improvements, production design improvements, cost predictions at the time of order acceptance, and equipment investment, leading to lower construction costs and shorter construction periods. In addition, workers can use their brains to make decisions about tasks that are often judged on-site rather than repetitive tasks, allowing virtual tasks to proceed smoothly.
請求項3記載に対応した船舶の建造シミュレーション方法においては、設計された船舶の建造をシミュレーションする方法であって、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明確化された基本設計情報を取得してプロダクトモデルを作成するプロダクトモデル作成ステップと、完成部品を建造する工場の設備情報と、作業員情報を取得し完成部品の建造に関わる設備と作業員に関するファシリティモデルを作成するファシリティモデル作成ステップと、プロダクトモデルとファシリティモデルに基づいて、構成部品を組み立てて完成部品を建造するための組み立て手順とタスクを明確化しプロセスモデルを作成するプロセスモデル作成ステップと、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シミュレーションステップと、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ステップとを実行し、シミュレーションステップにおいて、ユーザが判断をするための時間発展系シミュレーションの途中結果を提供する途中結果提供ステップを実行することを特徴とする。A ship construction simulation method according to claim 3 is a method for simulating the construction of a designed ship, the basic method being a method in which a completed part of the ship and a connection relationship between the components constituting the completed part are clarified. A product model creation step that acquires design information and creates a product model, acquires equipment information of the factory where the completed parts will be constructed, and worker information, and creates a facility model regarding the equipment and workers involved in constructing the completed parts. A facility model creation step, a process model creation step in which a process model is created by clarifying the assembly procedures and tasks for assembling component parts and building a completed part based on the product model and the facility model; A simulation step that performs a time evolution simulation that sequentially calculates the progress status of construction at each hour, and a time series information generation step that converts the results of the time evolution simulation into time series data and provides construction time series information. The present invention is characterized by executing an intermediate result providing step of providing an intermediate result of the time evolution simulation for the user to make a decision.
請求項3に記載の本発明によれば、ユーザは船舶の建造を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。また、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。According to the present invention as set forth in claim 3, it becomes possible for the user to simulate the construction of a ship at a detailed work level on a time-by-hour basis, and the factory It is possible to consider improvements, production design improvements, cost predictions at the time of order acceptance, and equipment investment, leading to lower construction costs and shorter construction periods. Furthermore, it becomes easier for the user to make decisions based on intermediate results and perform simulations in line with the user's intentions.
請求項4記載の本発明は、プロセスモデルは、構成部品を組み立てて完成部品とする依存関係を表す組立ツリーと、組み立てに当たって必要なタスクと、タスク間の依存関係を表すタスクツリーを含むことを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、組み立て手順と、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。
The present invention as set forth in claim 4 provides that the process model includes an assembly tree representing dependencies for assembling component parts into a completed part, tasks necessary for assembly, and a task tree representing dependencies between tasks. Features.
According to the present invention as set forth in claim 4 , the assembly procedure and the tasks related thereto can be clarified, and a process model can be created with high accuracy.
請求項5記載の本発明は、タスクは、時間発展系シミュ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を特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、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、シミュレーションの精度を向上させることができる。
The present invention according to claim 5 is characterized in that the task includes a custom task constructed by combining basic tasks that are functions that can be executed in a time-evolving simulation.
According to the present invention as set forth in claim 5 , it is possible to improve the accuracy of simulation by using a custom task in which small tasks are combined for each type of task.
請求項6記載の本発明は、プロセスモデル作成ステップにおいて、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6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、シミュレーションを行うことができる。
The present invention according to claim 6 is characterized in that, in the process model creation step, at least one of worker schedule information and factory layout information regarding the arrangement of equipment and workers is created based on the assembly procedure and the task. .
According to the present invention as set forth in claim 6 , it is possible to precisely reproduce and simulate all the production activities of the worker, including the main work and the auxiliary work, based on the schedule information. Additionally, simulations can be performed based on factory layout information that reflects the arrangement of equipment and workers.
請求項7記載の本発明は、プロセスモデル作成ステップにおいて、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し、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し、ファシリティモデルに基づいてタスクが能力値範囲か否かを判断し、タスクが能力値範囲である場合、スケジュール情報を作成することを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、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スケジュール情報を作成することを防止できる。
In the present invention as set forth in claim 7 , in the process model creation step, an assembly procedure including intermediate parts of component parts is defined as an assembly tree, appropriate tasks are defined at each stage of the assembly procedure, and task dependencies are defined as task dependencies. The feature is that the context is defined as a task tree, it is determined whether the task falls within the ability value range based on the facility model, and if the task falls within the ability value range, schedule information is created.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to prevent simulations exceeding the capacity values of facilities and tasks from being performed and creating schedule information.
請求項8記載の本発明は、タスクが能力値範囲を超える場合に、中間部品の定義、組立ツリーの定義、タスクの定義、及びタスクツリーの定義を再定義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、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。
The present invention as set forth in claim 8 is characterized in that when a task exceeds a capability value range, the definition of an intermediate part, the definition of an assembly tree, the definition of a task, and the definition of a task tree are redefined.
According to the present invention as set forth in claim 8 , by redefining each definition, a more accurate process model can be created.
請求項9記載の本発明は、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を参照し、流用することを特徴とする。
請求項9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。
The present invention as set forth in claim 9 is characterized in that, in creating the process model, process data of past ships built in the past is referred to and utilized.
According to the present invention as set forth in claim 9 , when a product model or a facility model is changed based on basic design information, a process model can be created quickly and accurately with less effort than creating a process model from scratch. be able to.
請求項10記載の本発明は、シミュレーションステップにおける時間発展系シミュレーションは、時間ごと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ものであることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、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。
In the present invention as set forth in claim 10 , the time-evolving simulation in the simulation step sequentially calculates the position of completed parts or component parts, the position and occupancy status of equipment and workers, the assembly procedure and the progress status of tasks at each time. It is characterized by being something.
According to the tenth aspect of the present invention, time evolution simulation can be performed with high accuracy .
請求項11記載の本発明は、途中結果提供ステップの後で、ユーザが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を特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、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行うことができる。
The present invention as set forth in claim 11 is characterized in that after the step of providing intermediate results, change conditions changed by the user are accepted, and a time evolution type simulation is executed based on the change conditions.
According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to accurately perform a simulation based on change conditions that reflect the user's intention.
請求項12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、及び動線の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、このような可視化を行うことにより、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見て、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。
The present invention according to claim 12 is characterized in that the construction time series information includes at least one of a Gantt chart, a work breakdown diagram, a work procedure manual, man-hours, and a flow line.
According to the present invention as set forth in claim 12 , by performing such visualization, the user can view the construction time series information as a result of the simulation, change the component parts or facilities, and analyze and clarify bottlenecks. It is possible to obtain useful knowledge for construction, such as predicting man-hours.
請求項13記載の本発明は、船舶の基本設計情報は、CADシステムから取得することを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、CADシステムで作成された基本設計情報をプロダクトモデルの作成等に有効利用できる。
The present invention according to claim 13 is characterized in that the basic design information of the ship is acquired from a CAD system.
According to the present invention as set forth in claim 13 , basic design information created by a CAD system can be effectively used for creating a product model, etc.
請求項14記載の本発明は、プロダクトモデルにおける完成部品、及び構成部品、並びにファシリティモデルにおける工場の設備を3次元モデルで表現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、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。
The present invention according to claim 14 is characterized in that finished parts and component parts in a product model, and factory equipment in a facility model are expressed in a three-dimensional model.
According to the fourteenth aspect of the present invention, the accuracy of simulation can be improved by using a three-dimensional model.
請求項15記載の本発明は、建造時系列情報の結果が、所定の時間の範囲を超えているかを判断する判断ステップをさらに有し、対応可能な範囲でファシリティモデルを変更し、プロセスモデル作成ステップと、シミュレーションステップと時系列情報化ステップを繰り返し実行することを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、船舶の建造が所定の時間内に収まるシミュレーション結果を得ることができる。
The present invention as set forth in claim 15 further includes a determination step of determining whether the result of the construction time series information exceeds a predetermined time range, and changing the facility model within a compatible range and creating a process model. The method is characterized in that a step, a simulation step, and a time-series information generation step are repeatedly executed.
According to the present invention as set forth in claim 15 , it is possible to obtain a simulation result in which the construction of a ship is completed within a predetermined time.
請求項16記載に対応した船舶の建造シミュレーションプログラムにおいては、設計された船舶の建造をシミュレーションするプログラムであって、コンピュータに、船舶の建造シミュレーション方法における作成されたプロダクトモデルを取得するプロダクトモデル取得ステップと、作成されたファシリティモデルを取得するファシリティモデル取得ステップと、プロセスモデル作成ステップと、シミュレーションステップと、時系列情報化ステップを実行させ、さらに、建造時系列情報を出力する出力ステップを実行させることを特徴とする。
請求項16に記載の本発明によれば、船舶の建造を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、ユーザは出力された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。
The ship construction simulation program according to claim 16 is a program for simulating the construction of a designed ship, and includes a product model acquisition step of acquiring a product model created in the ship construction simulation method into a computer. and a facility model acquisition step for acquiring the created facility model, a process model creation step, a simulation step, and a time series information generation step, and further, an output step for outputting construction time series information. It is characterized by
According to the present invention as set forth in claim 16 , it becomes possible to simulate ship construction at a detailed work level on a time-by-hour basis, and the user can perform simulations based on the construction time series information as outputted highly accurate simulation results. It is possible to consider factory improvements, production design improvements, cost predictions at the time of order acceptance, and equipment investment, leading to lower construction costs and shorter construction periods.
請求項17記載の本発明は、コンピュータに、船舶の建造シミュレーション方法における判断ステップをさらに実行させることを特徴とする。
請求項17に記載の本発明によれば、船舶の建造が所定の時間内に収まるシミュレーション結果を得ることができる。
The present invention as set forth in claim 17 is characterized in that the computer further executes the determination step in the ship construction simulation method.
According to the seventeenth aspect of the present invention, it is possible to obtain a simulation result in which the construction of a ship is completed within a predetermined time.
請求項18記載の本発明は、コンピュータに、プロセスモデル作成ステップと、シミュレーションステップと、出力ステップにおける計算結果及び途中経過の少なくとも一方を画像表示させることを特徴とする。
請求項18に記載の本発明によれば、ユーザはシミュレーションの結果がどのような過程を経て行われたのか、またシミュレーションの途中経過を視覚的に確認して理解しやすくなる。
The present invention as set forth in claim 18 is characterized in that the computer causes the computer to display an image of at least one of the calculation results and intermediate progress in the process model creation step, the simulation step, and the output step.
According to the present invention as set forth in claim 18 , it becomes easier for the user to visually confirm and understand the process through which the simulation results were obtained and the progress of the simulation.
請求項19記載の本発明は、コンピュータに、船舶の建造シミュレーション方法における途中結果提供ステップをさらに実行させ、シミュレーションステップにおいて、ユーザによる入力を受け付けさせることを特徴とする。
請求項19に記載の本発明によれば、ユーザの意図に沿ったシミュレーションを行いやすくなる。
The present invention as set forth in claim 19 is characterized in that the computer further executes an intermediate result providing step in the ship construction simulation method, and receives input from a user in the simulation step.
According to the present invention as set forth in claim 19 , it becomes easier to perform a simulation in accordance with the user's intention.
本発明の船舶の建造シミュレーション方法によれば、ユーザは船舶の建造を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。また、ルール情報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作業員が的確に仮想的な作業を進めやすくなる。また、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。また、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。 According to the ship construction simulation method of the present invention, the user can simulate the ship construction at a detailed work level hour by hour, and based on the construction time series information as a highly accurate simulation result, the user can It is possible to consider improvements, production design improvements, cost predictions at the time of order acceptance, and equipment investment, leading to lower construction costs and shorter construction periods. Furthermore, by using rule information and tasks, it becomes easier for workers in the simulation to accurately perform virtual tasks. In addition, workers can use their brains to make decisions about tasks that are often judged on-site rather than repetitive tasks, allowing virtual tasks to proceed smoothly. Furthermore, it becomes easier for the user to make decisions based on intermediate results and perform simulations in line with the user's intentions.
また、プロセスモデルは、構成部品を組み立てて完成部品とする依存関係を表す組立ツリーと、組み立てに当たって必要なタスクと、タスク間の依存関係を表すタスクツリーを含む場合は、組み立て手順と、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。 In addition, if the process model includes an assembly tree that represents the dependencies for assembling component parts into a completed part, tasks necessary for assembly, and a task tree that represents the dependencies between tasks, the process model also includes the assembly steps and related It is possible to clarify tasks and create process models with high accuracy.
また、タスクは、時間発展系シミュ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場合は、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、シミュレーションの精度を向上させることができる。 In addition, if the task includes a custom task that is constructed by combining basic tasks that are functions that can be executed in a time-evolving simulation, the accuracy of the simulation can be improved by using a custom task that combines small tasks for each type of work. be able to.
また、プロセスモデル作成ステップにおいて、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、シミュレーションを行うことができる。 In addition, in the process model creation step, when creating at least one of worker schedule information and factory layout information regarding the arrangement of equipment and workers based on assembly procedures and tasks, based on the schedule information, It is possible to accurately reproduce and simulate all production activities of workers, including work. Additionally, simulations can be performed based on factory layout information that reflects the arrangement of equipment and workers.
また、プロセスモデル作成ステップにおいて、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し、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し、ファシリティモデルに基づいてタスクが能力値範囲か否かを判断し、タスクが能力値範囲である場合、スケジュール情報を作成する場合は、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スケジュール情報を作成することを防止できる。 In addition, in the process model creation step, the assembly procedure including intermediate parts of the component parts is defined as an assembly tree, the appropriate tasks at each stage of the assembly procedure are defined, and the context as task dependencies is defined as a task tree. Then, based on the facility model, it is determined whether the task is within the capability value range or not. If the task is within the capability value range, when creating schedule information, a simulation is performed that exceeds the capability value of the facility or task. You can prevent information from being created.
また、タスクが能力値範囲を超える場合に、中間部品の定義、組立ツリーの定義、タスクの定義、及びタスクツリーの定義を再定義する場合は、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。 In addition, when redefining intermediate parts definitions, assembly tree definitions, task definitions, and task tree definitions when a task exceeds the capability value range, redefining each definition will improve accuracy. It is possible to create sophisticated process models.
また、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を参照し、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。 In addition, when creating a process model, refer to the process data of past ships built in the past, and when reusing it, create a process model from scratch if the product model or facility model is changed based on basic design information. Process models can be created quickly and accurately with less effort.
また、シミュレーションステップにおける時間発展系シミュレーションは、時間ごと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ものである場合は、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。 In addition, the time-evolving simulation in the simulation step is one in which the position of completed parts or components, the position and occupancy status of equipment and workers, and the progress status of assembly procedures and tasks are calculated sequentially at each time. Evolutionary simulations can be performed with high accuracy .
また、途中結果提供ステップの後で、ユーザが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場合は、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行うことができる。 In addition , after the step of providing intermediate results, when accepting change conditions made by the user and executing a time evolution simulation based on the change conditions, accuracy is calculated based on the change conditions that reflect the user's intentions. Can perform simulations well.
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、及び動線の少なくとも一つを含む場合は、このような可視化を行うことにより、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見て、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。 Furthermore, if the construction time-series information includes at least one of a Gantt chart, work breakdown diagram, work procedure manual, man-hours, and flow lines, such visualization allows the user to understand the results of the simulation. By looking at construction time-series information, you can obtain useful knowledge for construction, such as changing component parts or facilities, analyzing and clarifying bottlenecks, and predicting man-hours.
また、船舶の基本設計情報は、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基本設計情報をプロダクトモデルの作成等に有効利用できる。 Further, when basic design information of a ship is obtained from a CAD system, the basic design information created by the CAD system can be effectively used for creating a product model.
また、プロダクトモデルにおける完成部品、及び構成部品、並びにファシリティモデルにおける工場の設備を3次元モデルで表現する場合は、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。 Further, when expressing finished parts and component parts in a product model and factory equipment in a facility model using a three-dimensional model, the accuracy of the simulation can be improved by using the three-dimensional model.
また、建造時系列情報の結果が、所定の時間の範囲を超えているかを判断する判断ステップをさらに有し、対応可能な範囲でファシリティモデルを変更し、プロセスモデル作成ステップと、シミュレーションステップと時系列情報化ステップを繰り返し実行する場合は、船舶の建造が所定の時間内に収まるシミュレーション結果を得ることができる。 The system further includes a judgment step for determining whether the result of the construction time series information exceeds a predetermined time range, and changes the facility model within the range that can be handled, and performs a process model creation step, a simulation step, and a time range. When the series information generation step is repeatedly executed, a simulation result in which the ship construction can be completed within a predetermined time can be obtained.
本発明の船舶の建造シミュレーションプログラムによれば、船舶の建造を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、ユーザは出力された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。 According to the ship construction simulation program of the present invention, it becomes possible to simulate the ship construction at a detailed work level on a time-by-hour basis, and the user can It is possible to consider factory improvements, production design improvements, cost predictions at the time of order acceptance, and equipment investment, leading to lower construction costs and shorter construction periods.
また、コンピュータに、船舶の建造シミュレーション方法における判断ステップをさらに実行させる場合は、船舶の建造が所定の時間内に収まるシミュレーション結果を得ることができる。 Furthermore, when the computer further executes the determination step in the ship construction simulation method, it is possible to obtain a simulation result in which the ship construction is completed within a predetermined time.
また、コンピュータに、プロセスモデル作成ステップと、シミュレーションステップと、出力ステップにおける計算結果及び途中経過の少なくとも一方を画像表示させる場合は、ユーザはシミュレーションの結果がどのような過程を経て行われたのか、またシミュレーションの途中経過を視覚的に確認して理解しやすくなる。 In addition, when the computer displays images of at least one of the calculation results and intermediate progress in the process model creation step, simulation step, and output step, the user can understand the process through which the simulation results were obtained. It also becomes easier to visually check and understand the progress of the simulation.
また、コンピュータに、船舶の建造シミュレーション方法における途中結果提供ステップをさらに実行させ、シミュレーションステップにおいて、ユーザによる入力を受け付けさせる場合は、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。 Further, when the computer is caused to further execute the intermediate result providing step in the ship construction simulation method and receive input from the user in the simulation step, it becomes easier to perform the simulation in accordance with the user's intention.
本発明の実施形態による船舶の建造シミュレーション方法及び建造シミュレーションプログラムについて説明する。
図1は本実施形態による船舶の建造シミュレーション方法のフロー、図2は全体概要図である。
船舶の建造シミュレーション方法においては、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、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(設備・道具)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12と工場レイアウト情報13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により導かれる仮想的な作業の体系であるともいえる。
A ship construction simulation method and construction simulation program according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a flowchart of a ship construction simulation method according to this embodiment, and FIG. 2 is an overall schematic diagram.
In a ship construction simulation method, information necessary for constructing a shipbuilding factory is organized for the purpose of expressing the detailed movements of workers, that is, even the movements of elemental work, in the construction simulation. A shipbuilding factory is constructed from three models: a product model, a facility model, and a process model. These three models are the core data needed to model a shipbuilding factory. Furthermore, when performing the simulation, schedule information 12 and factory layout information 13 are defined together as two pieces of accompanying information that complement these pieces of information. Note that a product model is a systemized data group that abstracts the actual product, and a facility model abstracts the actual equipment and workers so that they can be handled in simulation, and can also be said to be virtual products, equipment, and workers. . Furthermore, the process model can be said to be a virtual work system guided by the product model and facility model.
図1に示すプロダクトモデル作成ステップS1においては、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明確化された基本設計情報を取得してプロダクトモデルを作成する。基本設計情報には、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。
本実施形態では、船舶の基本設計情報を、CADシステム11から取得する。これにより、CADシステム11で作成された基本設計情報をプロダクトモデルの作成等に有効利用できる。なお、CADシステム11からの船舶の基本設計情報の取得は、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。基本設計情報には、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11で予め変換したものを得てもよいし、基本設計情報を取得後に変換して得てもよい。
CADシステム11から取得する基本設計情報は、各CADシステム11における独自のデータ構造で保持されている。そこで、プロダクトモデル作成ステップS1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。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。
In the product model creation step S1 shown in FIG. 1, a product model is created by acquiring basic design information that clarifies the connection relationships between the completed parts of the ship and the components that make up the completed parts. The basic design information includes the completed parts of the ship and the connection relationships between the components that make up the completed parts.
For example, when the product is a ship's hull, the completed parts are the blocks (compartments) that make up the ship's hull, and the component parts are the plates that make up the blocks. A connection relationship is expressed by a node (entity information of a component) and an edge (connection information of a component).
In this embodiment, basic design information of the ship is acquired from the CAD system 11. Thereby, the basic design information created by the CAD system 11 can be effectively used for creating a product model, etc. Note that the basic design information of the ship can be acquired from the CAD system 11 using various means, such as acquisition via a communication line, short-range wireless communication, and storage means. The basic design information can also include, for example, information including connection relationships expressed by nodes and edges obtained by converting design CAD data of the hull. The information including this connection relationship may be obtained by converting it in advance by the CAD system 11, or may be obtained by converting the basic design information after obtaining it.
The basic design information acquired from the CAD systems 11 is held in a unique data structure in each CAD system 11. Therefore, in the product model creation step S1, CAD data is converted into a data structure that can be used in simulation. In the product model, attribute information of the parts that make up the product and connection information between the parts are defined as information related to the product to be assembled. The product model does not include information on the work (assembly procedures, processes) involved in assembling the product.
A product is considered to be a combination of physical components that are individually connected to each other. Therefore, the product model is defined using a graph structure expressed by nodes and edges based on graph theory. It is assumed that edges, which are connections between nodes, have no directionality, making it an undirected graph.
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。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。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。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a product model, and FIG. 4 is a diagram showing a connection relationship of a five-plate model. The five-plate model in Figure 4 shows a simplified product model for convenience of explanation, but the product model can include complex hull blocks, hull structures, and even the entire ship. is possible.
Here, the object is a five-plate model in which the double bottom block as shown in FIG. 3(a) is simplified as shown in FIG. 3(b). Although strictly different, the first plate P1 is an inner bottom, the third plate P3 is a bottom shell, the second plate P2 and fourth plate P4 are a girder, and the fifth plate P5 is simplified as a longe. ing. Although it differs from the actual finished part, as there are no color plates or floors, and there are only a small number of longitudinals, the sufficient and essential elements have been extracted.
This completed part is defined by the connection relationship shown in FIG. Each of the plates P1 to P5 corresponds to a node of a component entity, and lines 1 to line5, which are the connection relationships between them, correspond to edges. Although a five-plate model is used here for simplicity, even in an actual completed part made up of many components, the entire completed part can be defined by the component entities and their connection relationships. , it is possible to define a product model using a similar graphical representation.
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。
FIG. 5 is a diagram showing a three-dimensional model of the first plate P1.
The shape of the component parts of a product can be defined by inputting a 3D CAD model. As shown in Figure 5, the coordinate system of a 3D model defines a rectangle (Bounding-box) surrounding the entire member, and among the 8 vertices of the rectangle, the vertex with the minimum x, y, z coordinate value is The 3D model was placed so that the origin was at the origin. Also, while the simulation is running, the position of the reference point defined in the 3D model (coordinates in the local coordinate system or global coordinate system) and attitude information (Euler angles and quaternions based on the initial attitude) can be referenced at any time. do.
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。 Edges that indicate bonding information between component parts need to indicate bonding information between the component parts. In this embodiment, for simplicity, information on the position and orientation of each component in the coordinate system of the completed state of the completed part is provided. Specifically, three points are arbitrarily given to each component as a reference point, and information is held in the form of coordinate data indicating where the three points are located in the coordinate system of the completed state. By using this information, it is possible to calculate the positional relationship between arbitrary component parts.
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16)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。 Welding line information is held as three-dimensional information. For example, assume that one welding line is composed of a welding line path (polyline) and a direction vector (normal vector) of the welding torch. This information is data defined in the coordinate system of the completed state of the completed part, and when the welding task (custom task 16) is actually performed in the simulation, it is based on the position and orientation of the component at that timing. , coordinate transformation is performed on the weld line data. In addition to the weld line path, the direction of the torch can also be defined to define the position of the worker during welding. Furthermore, since the orientation of the torch during welding can be recognized, it is possible to determine the welding posture.
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11の性能によっては、CADシステム11から取得する基本設計情報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11は少数である。そのような場合は、プロダクトモデル作成ステップS1において、基本設計情報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。
To summarize the data explained above, the product model is organized as node and edge information as shown in Table 1 and Table 2 below.
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)の情報は含まれない。
Further, FIG. 6 is a diagram showing an example of a product model of a three-plate model.
FIG. 6 shows a product model that is a database in which joint relationships between component parts (first plate P1, second plate P2, and third plate P3) are registered. "name" is the name, "parent" is the parent product, and "type" is the type. Note that the three reference coordinate points (vo(0,0,0), vx(1,0,0), vz(0,0,1)) of each plate P1 to P3 are omitted. In addition, although the data originally describes the object ID, it is described as "name" for the purpose of explanation.
As mentioned above, the product model does not include information on the work (process) related to assembly.
図1に戻り、ファシリティモデル作成ステップS2においては、完成部品を建造する工場の設備情報と、作業員情報を取得し、完成部品の建造に関わる設備(仮想設備)と作業員(仮想作業員)に関するファシリティモデルを作成する。なお、設備情報には道具の情報も含まれる。
ファシリティモデルでは、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。
Returning to FIG. 1, in the facility model creation step S2, equipment information and worker information of the factory where the completed part will be constructed are acquired, and equipment (virtual equipment) and workers (virtual workers) involved in the construction of the completed part are acquired. Create a facility model for Note that the equipment information also includes information on tools.
In the facility model, in addition to the individual name (for example, welding machine No. 1) and type (for example, welding machine) of the facility, the ability value of each facility is defined as information regarding the factory facility. The capability value defines the maximum value (range) of the functions that the facility has. For example, one of the capability values that a crane has is a lifting load value, a speed, etc., and the capability value range is a maximum lifting load value and a maximum speed.
In addition, since not only products but also facilities can become obstacles on the worker's movement path, a three-dimensional model is used to define the shape. Thereby, it is also possible to determine three-dimensional interference between objects within the simulator. Here, FIG. 7 is a diagram showing an example of a three-dimensional model of the facility, where FIG. 7(a) is a worker, FIG. 7(b) is a welding machine, FIG. 7(c) is a crane, and FIG. 7(d) is a The floor shown in FIG. 7(e) is a surface plate.
ファシリティモデルが保持する具体的な属性情報を下表3に示す。
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_path」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。
Further, FIG. 8 is a diagram showing an example of a facility model.
FIG. 8 shows a facility model that is a database in which factory facilities are registered. "name" is the name, "type" is the type, "model_fwile_path" is the shape (three-dimensional model data), and "ability" is the ability (defines the ability value range of the facility).
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。 In this way, the completed parts and component parts in the product model and the factory equipment in the facility model are expressed in three-dimensional models. By using a three-dimensional model, the accuracy of simulation can be improved.
図1に戻り、プロセスモデル作成ステップS3では、プロダクトモデルとファシリティモデルに基づいて、構成部品を組み立てて完成部品を建造するための組み立て手順とタスクを明確化しプロセスモデルを作成する。ここで、先にプロダクトモデルとファシリティモデルが作成され、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、構成部品を組み立てて完成部品とする依存関係を表す組立ツリーと、組み立てに当たって必要なタスクと、タスク間の依存関係を表すタスクツリーとを含んで構成される。これにより、組み立て手順と、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、一単位の作業を指す。
Returning to FIG. 1, in the process model creation step S3, a process model is created by clarifying the assembly procedure and tasks for assembling component parts and building a completed part based on the product model and facility model. It is important here that the product model and facility model are created first, and the process model is created later. By proceeding in this order, a process model can be created accurately without backtracking, and subsequent processing can be carried out smoothly.
FIG. 9 is a conceptual diagram of the process model.
A process model is data in which work information related to a series of assembly processes is defined. The process model is configured to include an assembly tree that represents dependencies for assembling component parts into a completed part, tasks required for assembly, and a task tree that represents dependencies between tasks. This makes it possible to clarify the assembly procedure and the tasks involved, and to create a process model with high precision. Here, a task refers to one unit of work.
図10はプロセスモデル作成ステップの詳細フローである。
まず、プロダクトモデル作成ステップS1で作成したプロダクトモデルと、ファシリティモデル作成ステップS2で作成したファシリティモデルを、コンピュータに読み込む(プロセスモデル作成情報読込ステップS3-1)。
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を流用するか否かを選択する(流用判断ステップS3-2)。
流用判断ステップS3-2において、流用しないことを選択した場合は、コンピュータが、過去船のプロセスデータを参照せずに、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し(組立ツリー定義ステップS3-3)、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S3-4)、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S3-5)。
一方、流用判断ステップS3-2において、流用することを選択した場合は、コンピュータが、過去データ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S3-6)、組立ツリー定義ステップS3-3、タスク定義ステップS3-4、及びタスクツリー定義ステップS3-5において、抽出した過去船のプロセスデータを参照して流用する。過去船のプロセスデータを流用することで、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。
FIG. 10 is a detailed flow of the process model creation step.
First, the product model created in the product model creation step S1 and the facility model created in the facility model creation step S2 are read into a computer (process model creation information reading step S3-1).
Next, in creating the process model, it is selected whether or not to reuse the process data of past ships built in the past (reuse determination step S3-2).
In the diversion determination step S3-2, if it is selected not to divert, the computer defines the assembly procedure including intermediate parts of the component parts as an assembly tree (assembly tree definition) without referring to the process data of past ships. Step S3-3), define appropriate tasks at each stage of the assembly procedure (task definition step S3-4), and define the context as task dependencies as a task tree (task tree definition step S3-5) .
On the other hand, if diversion is selected in diversion determination step S3-2, the computer extracts similar process data from past data (past ship process data extraction step S3-6), and assembles tree definition step S3-6. 3. In the task definition step S3-4 and the task tree definition step S3-5, the extracted process data of past ships is referred to and used. By reusing process data from past ships, when a product model or facility model is changed based on basic design information, a process model can be created quickly and accurately with less effort than creating a process model from scratch. I can do it.
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S3-3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P2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U1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。
Here, FIG. 11 is a diagram showing an example of an assembly tree for a five-plate model.
In the assembly tree definition step S3-3, information on intermediate parts (name, orientation of parts) and information on the context of assembly are defined in the assembly tree. Since there is a back-and-forth relationship in the order in which parts are assembled, the assembly tree is expressed as a directed graph.
An intermediate part is a component in which several members are combined, and a completed part is obtained by assembling the intermediate parts and members or the intermediate parts together. In FIG. 11, a first plate P1, a second plate P2, and a fourth plate P4 are combined to form a first intermediate part U1, and a third plate P3 and a fifth plate P5 are combined to form a first intermediate part U1. The second intermediate part U2 is formed, and the first intermediate part U1 and the second intermediate part U2 are combined to form a completed part SUB1. In addition, when assembling the first intermediate part U1, the first plate P1 is used as the base, when assembling the second intermediate part U2, the third plate P3 is used as the base, and when assembling the finished part SUB1, the second plate P1 is used as the base. It is based on the intermediate part U2.
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。
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。
Further, FIG. 12 is a diagram showing an example of an assembly tree for a three-plate model. "name" is the name, "product1 (base)" is the base part among the target parts to be joined, "product2" is the target part to be joined, "coordinate transformation information of the component in the intermediate part" is the definition of the intermediate part. be. Note that the three reference coordinate points (vo(0,0,0), vx(1,0,0), vz(0,0,1)) of intermediate parts and completed parts are omitted. In addition, although the data originally describes the object ID, it is described as "name" for the purpose of explanation.
In the three-plate model of FIG. 12, a first plate P1 and a second plate P2 are combined to form an intermediate part, and a third plate P3 is combined to the intermediate part to form a completed part. Note that the first plate P1 is used as a base for assembling intermediate parts, and the third plate P3 is used as a base for assembling finished parts.
タスクツリー定義ステップS3-5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S3-4において、下表5に示す3種類のタスクを定義する。
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。
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S3-5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。
Here, FIG. 13 is a diagram showing an example in which the relationships among all tasks are expressed as a tree.
Figure 13 assumes a scenario in which a completed part is assembled by arranging each plate (steel plate) P1 to P5 at a predetermined position and performing temporary welding and final welding for a five-plate model. It is.
Since tasks have a sequential relationship, the task tree is expressed as a directed graph in the task tree definition step S3-5. For example, task [temporary welding 0] means that it cannot be started until all tasks [material arrangement 0], [material arrangement 1], and [material arrangement 2] are completed.
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。
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、「task type」は種別、「product」は関連する部品、「facility」は関連するファシリティ、「conditions」はタスクツリー情報、「task data」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。
Further, FIG. 14 is a diagram showing an example of a task tree of a three-board model, and the table on the right side represents the graph diagram on the left side. Further, FIG. 15 is a diagram showing an example of task tree data for a three-board model. In Figure 15, "name" is the name, "task type" is the type, "product" is the related part, "facility" is the related facility, "conditions" is the task tree information, and "task data" is the task information (the task specific data necessary for Note that although the target ID is originally written in the data, it is written as "name" for the purpose of explanation.
In this example, as shown in Fig. 14, each plate (steel plate) P1 to P3 is placed in a predetermined position on a three-plate model, and temporary welding and main welding are performed to create a completed part. We are assuming a scenario in which the
また、図10に示すように、プロセスモデル作成ステップS3においては、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12を作成する(スケジュール情報作成ステップS3-8)。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。
作成したスケジュール情報12はモニタ等へ出力される。スケジュール情報12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12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12は、モニタ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スケジュール情報12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12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。
Further, as shown in FIG. 10, in the process model creation step S3, worker schedule information 12 is created based on the assembly procedure and tasks (schedule information creation step S3-8). As shown in FIG. 10, it is important to first decide on the assembly procedure and then decide on the tasks, so that the process model can be created accurately without going back, and subsequent processing can be carried out smoothly. That is, the assembly tree is created first, and the task tree is created later.
The created schedule information 12 is output to a monitor or the like. The schedule information 12 is information in which tasks are assigned to each worker, including the order of the tasks. Thereby, based on the schedule information 12, it is possible to precisely reproduce and simulate all the production actions of the workers, including the main work and the auxiliary work. Further, the schedule information 12 is provided to the user from a monitor, printer, or the like. This allows the user to check the created schedule information 12 as needed. Note that the schedule information 12 can also be provided only when requested by the user.
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を定義したが、スケジュール情報12ではタスクツリーで定義し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を定義する。
スケジュール情報12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を割り当てている。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は溶接職の作業者を想定しており、本溶接タスクを順番に割り当てている。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。
An example of creating schedule information 12 is shown in Table 7 below. In this example, worker 1 is assumed to be an ironworker, and is assigned a material distribution task and a temporary welding task. Worker 1 starts from task [Material arrangement 0] and sequentially performs tasks up to task [Temporary welding 4]. On the other hand, Worker 2 is assumed to be a welding worker, and the main welding tasks are assigned in order. Worker 2 starts from task [main welding 0] and sequentially performs tasks up to task [main welding 3].
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。 Further, FIG. 16 is a diagram showing an example of the assignment of tasks to workers and the order of tasks in the three-board model shown in FIGS. 14 and 15, and FIG. 16(a) shows the assignment of tasks to worker 1. FIG. 16(b) shows assignment of tasks to worker 2 and task order, and FIG. 16(c) shows schedule information in data format. Note that although the target ID is originally written in the data, it is written as "name" for the purpose of explanation.
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S3-8の前に、ファシリティモデルに基づいて、タスクがファシリティの能力値範囲を超えるか否かを判断する(能力値範囲判断ステップS3-7)。
能力値範囲判断ステップS3-7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S3-8に進んでスケジュール情報12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12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スケジュール情報12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モニタ等へ出力することでユーザに提供される。
一方、能力値範囲判断ステップS3-7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S3-3、タスク定義ステップS3-4、及びタスクツリー定義ステップS3-5に戻り、中間部品の定義、組立ツリーの定義、タスクの定義、及びタスクツリーの定義のうちの対応可能な少なくとも一つを再定義する。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。
Furthermore, as shown in FIG. 10, in this embodiment, before the schedule information creation step S3-8, it is determined based on the facility model whether the task exceeds the capability value range of the facility (capability value range Judgment step S3-7).
If it is determined in the ability value range determination step S3-7 that the task does not exceed the ability value range of the facility, the process proceeds to schedule information creation step S3-8 and schedule information 12 is created. In this way, by creating the schedule information 12 when it is determined that the task does not exceed the capability value range of the facility, it is possible to prevent a simulation that exceeds the capability value of the facility or task from being created and creating the schedule information 12. can. Further, the created process model is provided to the user by outputting it to a monitor or the like.
On the other hand, if it is determined that the task exceeds the ability value range of the facility in the ability value range determination step S3-7, the assembly tree definition step S3-3, the task definition step S3-4, and the task tree definition step S3-5 are performed. , and redefine at least one of the intermediate part definition, assembly tree definition, task definition, and task tree definition. By redefining each definition, a more accurate process model can be created.
スケジュール情報作成ステップS3-8の後、組み立て手順とタスクに基づいて、実際に時間発展系シミュレーションで使用する設備と作業員の配置に関する工場レイアウト情報13を作成する(工場レイアウト情報作成ステップS3-9)。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13に基づき、シミュレーションを行うことができる。作成した工場レイアウト情報13はモニタやプリンタ等に出力して表示することができる。これにより、ユーザは作成されたスケジュール情報12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12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 After the schedule information creation step S3-8, factory layout information 13 regarding the arrangement of equipment and workers actually used in the time evolution simulation is created based on the assembly procedure and tasks (factory layout information creation step S3-9 ). Thereby, a simulation can be performed based on the factory layout information 13 that reflects the arrangement of equipment and workers. The created factory layout information 13 can be output and displayed on a monitor, printer, etc. This allows the user to check the created schedule information 12 as needed. Note that the schedule information 12 can also be provided only when requested by the user.
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13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。
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「name」で記載している。
プロダクトモデル、ファシリティモデルのデータベースから、実際にシミュレーションに利用する部品、ファシリティの配置情報をlayout.csvで定義している。
Further, FIG. 18 is a diagram showing an example of factory layout information in a three-plate model. Note that although the target ID is originally written in the data, it is written as "name" for the purpose of explanation.
Layout.csv defines the placement information of the parts and facilities actually used in the simulation from the product model and facility model database.
プロセスモデル作成ステップS3の後は、図1に示すように、シミュレーションステップS4となる。シミュレーションステップS4では、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。
シミュレーションステップS4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16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16とタスクツリーとの関係は、カスタムタスク16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16の未完又は完了を表す状態のstの3つを引数とすると、プロセスモデル作成ステップS3で定義したスケジュールに記載のカスタムタスク16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。これにより各引数の時刻歴が出力される。
After the process model creation step S3, as shown in FIG. 1, a simulation step S4 occurs. In the simulation step S4, a time evolution system simulation (time evolution in three-dimensional space) is performed based on the process model to sequentially calculate the progress of construction at each time.
In the simulation step S4, shipbuilding is simulated by changing the position and occupancy status of each facility and product on the three-dimensional platform and the progress status of the custom task 16 based on the process model. Note that it is also possible to deliberately reduce the accuracy of intermediate parts by giving random numbers, and to simulate the effects of this on downstream processes. Further, the relationship between the custom tasks 16 and the task tree is such that the custom tasks 16 are expressed in a tree structure, and the task tree is formed by connecting the custom tasks 16 in a tree structure.
In this embodiment, a three-dimensional platform is constructed using Unity (registered trademark), which is a game engine.
Given three arguments: variables x f and x p representing the position, angle, and occupancy of each facility and product at time t, and the state s t representing incomplete or completed custom task 16 in the process model, process model creation is performed. By changing each task-related argument according to a preset rule in the order of the custom tasks 16 listed in the schedule defined in step S3, changes in x f , x p , and s t to the next time t+1 can be controlled. can be expressed. This will output the time history of each argument.
図19はシミュレーションステップの詳細フローである。
まず、プロダクトモデル作成ステップS1で作成したプロダクトモデルと、ファシリティモデル作成ステップS2で作成したファシリティモデルを取得してコンピュータに読み込み、プロセスモデル作成ステップS3で作成したプロセスモデル、スケジュール情報12、及び工場レイアウト情報13をコンピュータに読み込み、さらに近い道具を取りにいくなどのルール情報15をコンピュータに読み込み、工場レイアウト情報13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S4-1)。
ここで、ルール情報15とは、コンピュータ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16)では、使える溶接機の種類だけをルール情報15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コンピュータ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15となる。ルール情報15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やすくなる。ルール情報15は、あらかじめカタログのようにシミュレーションステップS4よりも前に作成しておく。なお、ルール情報15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15を作成する方法としては、エージェントがシミュレーションステップS4を自由に操作して効率的なルールを学習してルール情報15を生成する手法を用いる。ルール情報15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。
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、シミュレーションステップS4よりも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。
FIG. 19 is a detailed flow of the simulation steps.
First, the product model created in the product model creation step S1 and the facility model created in the facility model creation step S2 are acquired and loaded into a computer, and the process model created in the process model creation step S3, schedule information 12, and factory layout are obtained. Information 13 is loaded into the computer, and rule information 15 such as picking up the nearest tool is loaded into the computer, and objects are placed on the three-dimensional platform based on the factory layout information 13 (simulation execution information loading step S4-1). .
Here, the rule information 15 is constraints and options necessary for autonomous judgment by a computer. For example, in a welding task (custom task 16), only the types of welding machines that can be used are specified as rule information 15, and the computer autonomously determines which welding machine to use during the simulation.
That is, the rule information 15 describes how a virtual worker makes decisions within the simulation. By using the rule information 15, it becomes easier for the worker in the simulation to proceed with the virtual work accurately. The rule information 15 is created in advance like a catalog before the simulation step S4. Note that the rule information 15 can also be created and acquired by autonomous learning using reinforcement learning, multi-agent, or the like. As a method for autonomously creating the rule information 15 by reinforcement learning or the like, a method is used in which an agent freely operates the simulation step S4 to learn efficient rules and generate the rule information 15. An example of the rule information 15 is as follows.
Rule 1A: Get the closest available tool.
Rule 1B: Obtain a nearby tool that is available even in the subsequent process.
Rule 2: When using a crane, choose one that will not interfere with other processes due to interference between cranes.
Rule 3: Place magnetic fishing equipment on the trolley after use.
Rule 4: Gather tools for subsequent processes that require the same work location.
These rules are assigned to the workers before the simulation step S4, and are, for example, as follows.
Worker 1: Rule 1A
Worker 2: Rule 1B, Rule 2, Rule 3, Rule 4
Worker 1 is assumed to be a new worker, and worker 2 is assumed to be an experienced worker. Since Worker 1, a new employee, only thinks about himself, he sometimes gets in the way of other processes.
ルール情報15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が自動構築される。本実施形態では、ルール情報15として、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16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15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16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16の中から一つのカスタムタスク16を選択する。
3.複数の種類のカスタムタスク16から一つの種類を選択する。
4.カスタムタスク16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。
Using the rule information 15, task information and schedule information that have not been input are automatically constructed during execution of the time evolution simulation. In this embodiment, the rule information 15 includes a brain, which is a judgment rule given to a worker.
The brain corresponds one-to-one to the custom task 16, and is constructed before executing the time evolution simulation. In a time evolution simulation, the brain operates sequentially to reproduce how workers make decisions according to the situation during time evolution. Therefore, workers can use their brains to make decisions, especially in shipbuilding processes, where decisions are often made on-site rather than repetitive tasks, and virtual tasks can proceed smoothly.
The content judged by the brain, which is one of the rule information 15, can be roughly divided into the following four types.
1. Necessary arguments are determined for one custom task 16.
2. One custom task 16 is selected from a plurality of custom tasks 16 belonging to one type (task type).
3. One type is selected from a plurality of types of custom tasks 16.
4. A response to a conflict occurring during execution of the custom task 16 is selected based on rules.
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]
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。
タスク1:v1
タスク2:v2
タスク3:v3
・・・
In the brain-based judgment method, a group of candidates is first created as a combination of arguments, evaluation parameters are extracted for each of the candidate groups, evaluation values are calculated based on predetermined evaluation value rules, and finally the most Select the one with the highest evaluation value.
Taking a material allocation task as an example, extraction of evaluation parameters, predetermined rules, and selection based on evaluation values are as follows, for example.
[Extraction of evaluation parameters]
A group of evaluation parameters related to judgment are sequentially acquired during a time-evolving simulation.
・p1: Distance from the worker's current location to the product ・p2: Distance from the product to the crane ・p3: Distance from the product to the destination (destination is automatically calculated)
・p4: Base board or not (0 or 1)
・p5: Is it possible to act without interference? (0 or 1)
[Evaluation value rule]
v=(p4-0.2*(p1+p2+p3))*p5
[choice]
The task with the highest evaluation value among the evaluation values greater than 0 is selected.
Task 1: v1
Task 2: v2
Task 3: v3
...
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。
Brain's evaluation value rules are constructed manually or by machine learning.
When building rules manually, rules are estimated and built through the results of video analysis and interviews with workers.
There are two construction methods when building by machine learning. The first construction method is to acquire data on the movement of workers, tools, and products in a shipbuilding factory through monitoring using cameras, position sensors, etc. A neural network that organizes parameters X such as distance and distance between worker and tool and worker's task selection results (judgment history) Y, uses the organized data as training data, and predicts task selection results Y from parameters X. It is constructed as a machine learning model such as The second construction method is to set a goal such as, for example, the shorter the time, the better, and apply reinforcement learning with the goal as a reward to automatically construct an optimal strategy.
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Wtのブレイン、「DtBrain」は裏焼きDtのブレインである。
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。
FIG. 20 is a diagram showing a state of simulation using BRAIN, where FIG. 20(a) is a material distribution task and FIG. 20(b) is a welding task.
In the material distribution task, constraints on material distribution locations and placement positions are automatically determined.
In the welding task, evaluation parameters such as the position of the weld line are acquired, and evaluation value calculation is performed. Note that when calculating the evaluation value, the welding area is taken into consideration, such as not performing other work near the welding operator.
図19におけるシミュレーション実行情報読込ステップS4-1の後、スケジュール情報12に記載のカスタムタスク16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S4-2)。カスタムタスク16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16を状況に応じてルール情報15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、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。
After the simulation execution information reading step S4-1 in FIG. 19, the first task among the custom tasks 16 described in the schedule information 12 is executed for all action subjects, and the time is increased by 1 second. (Task execution step S4-2). The custom task 16 is defined in advance as a method, and the assigned custom task 16 is changed based on the rule information 15 and the like depending on the situation.
In time-evolving simulations, the positions of completed parts or component parts, the positions and occupancy status of equipment and workers, assembly procedures and task progress are calculated sequentially at each time. Thereby, time evolution simulation can be performed with high accuracy.
次に、カスタムタスク16が終了したか否かを判定する(タスク終了判定ステップS4-3)。
タスク終了判定ステップS4-3において、カスタムタスク16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S4-2に戻り、カスタムタスク16を実行する。
一方、タスク終了判定ステップS4-3において、カスタムタスク16が終了したと判定した場合は、終了したカスタムタスク16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16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S4-4)。
シミュレーション終了判定ステップS4-4において、割り当てられたカスタムタスク16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S4-2に戻り、カスタムタスク16を実行する。
一方、シミュレーション終了判定ステップS4-4において、割り当てられたカスタムタスク16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16がなくなるまで繰り返し実行する。
Next, it is determined whether the custom task 16 has ended (task end determination step S4-3).
If it is determined in the task completion determination step S4-3 that the custom task 16 has not been completed, the process returns to the task execution step S4-2 and the custom task 16 is executed.
On the other hand, if it is determined that the custom task 16 has been completed in the task completion determination step S4-3, the completed custom task 16 is deleted from the beginning of the schedule, and a check is made to see if all assigned custom tasks 16 have been completed. It is determined (simulation end determination step S4-4).
If it is determined in the simulation completion determination step S4-4 that all assigned custom tasks 16 have not been completed, the process returns to task execution step S4-2 and the custom tasks 16 are executed.
On the other hand, if it is determined in the simulation end determination step S4-4 that all assigned custom tasks 16 have been completed, the simulation is ended. The simulation is thus repeated until all scheduled custom tasks 16 are exhausted.
また、図1に示すように、シミュレーションステップS4においては、ユーザが判断をするための時間発展系シミュレーションの途中結果を提供する(途中結果提供ステップS4-5)。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S4-2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16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。
途中結果提供ステップS4-5における途中結果の提供は、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16、実施中のカスタムタスク16、及び未実施の予定されているカスタムタスク16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16の順番を変更したり、そのカスタムタスク16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。
また、シミュレーションステップS4の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15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15と、タスクとしてのベーシックタスク17を組み合わせて構成したカスタムタスク16を利用して仮想的な作業を進める。
ルール情報15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15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作業員が的確に仮想的な作業を進めやすくなる。
本実施形態では、途中結果提供ステップS4-5において途中結果を提供した後で、ユーザが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行うことができる。
図21はシミュレーションステップの疑似コードを示す図である。
Further, as shown in FIG. 1, in the simulation step S4, intermediate results of the time evolution simulation are provided for the user to make a decision (intermediate result providing step S4-5). The intermediate results of the simulation are provided to the user, for example, each time the task execution step S4-2 is completed. Based on the provided intermediate results, the user determines whether to continue the simulation as it is or to perform the next simulation by changing the custom task 16 or the like. This makes it easier for the user to make decisions based on intermediate results and perform simulations in accordance with the user's intentions.
The provision of intermediate results in step S4-5 for providing intermediate results can be arbitrarily selected on or off when the user presses the execution button of the simulator, for example, and is not performed if OFF is selected. On the other hand, if On is selected, for example, the monitor goes into viewing mode and provides an animated flow of the simulation situation, allowing the user to press the pause button or press the play button. , can be confirmed sequentially. When the user presses the pause button, the user can see the custom tasks 16 that have already been completed, the custom tasks 16 that are being performed, and the scheduled custom tasks 16 that have not yet been performed. The order of the tasks 16 can be changed, and the tools used in the custom tasks 16 can be changed and specified. After making changes, press the play button to restart the simulation and proceed with the changed scenario.
Further, in the time-evolving simulation of simulation step S4, the virtual worker autonomously proceeds with the virtual work using the rule information 15 and tasks acquired in advance. Specifically, a virtual task is performed using a custom task 16 configured by combining the rule information 15 and a basic task 17 as a task.
As mentioned above, the rule information 15 is, for example, the types of welding machines that can be used. By using the rule information 15 and tasks, it becomes easier for workers in the simulation to proceed with virtual work accurately.
In this embodiment, after the intermediate results are provided in the intermediate result providing step S4-5, change conditions changed by the user are accepted, and a time evolution simulation is executed based on the change conditions. This allows accurate simulation to be performed based on change conditions that reflect the user's intentions.
FIG. 21 is a diagram showing pseudo code of the simulation step.
カスタムタスク16を構成するベーシックタスク17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17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17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17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17の組合せとしてカスタムタスク16を構築する。タスクが時間発展系シミュレーションで実行可能な関数であるベーシックタスク17を組み合わせて構築されるカスタムタスク16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16により、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17の具体例を下表11に示す。なおベーシックタスク17は、表11に挙げたもの以外にも多数存在する。
The basic task 17 is a function that can be executed on a time evolution simulation, and is constructed as a function before executing the time evolution simulation. The basic task 17 is a basic function required for simulation, such as moving or occupying a simulation object related to the argument given an argument. Furthermore, the basic task 17 is a function that takes three-dimensional constraints into consideration.
A custom task 16 is constructed as a combination of basic tasks 17. By including custom tasks 16 that are constructed by combining basic tasks 17 whose tasks are functions that can be executed in time-evolving simulations, the accuracy of the simulation is improved by custom tasks 16 that combine small tasks for each type of work. be able to.
A specific example of the basic task 17 is shown in Table 11 below. Note that there are many basic tasks 17 other than those listed in Table 11.
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。
・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。
FIG. 22 is a diagram showing a move task (move) as an example of a basic task. The definition of a movement task is as follows.
-Has the name of the moving subject and the coordinates of the destination as arguments.
- In the simulation, it is a function that moves the subject at a specific speed.
・Automatically calculates the shortest route taking into account the three-dimensional topography.
- If there is an obstacle such as a manhole or longe along the route and the vehicle needs to pass through or cross the obstacle, the speed will be reduced accordingly.
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。
FIG. 23 is a diagram showing a welding task (weld) as an example of a basic task. The definition of the welding task is as follows.
- Take the subject name, target welding line name, and welding machine name to be used as arguments.
- In the simulation, it is a function that moves near the welding line at a specific welding speed.
- The welding machine reproduces the power cable, torch, and hose, and the cable and hose interfere with other objects.
・The welding speed changes depending on whether the weld line is facing upward or downward.
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17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。
FIG. 24 is a diagram showing a crane movement task (CraneMove) as an example of the basic task. The definition of the crane movement task is as follows.
- Take the subject name and destination coordinates as arguments.
- In the simulation, it is a function that moves to the destination at a specific speed.
- In this basic task 17, the subject is the equipment (crane). As for devices, they are ordered to perform tasks from outside.
・Determine interference with other cranes and consider the movable area as a constraint.
ここで、タスク実行ステップS4-2の前に事前にメソッドとして定義しておくカスタムタスク16について詳細に説明する。カスタムタスク16は以下のように定義される。
・カスタムタスク16は、ベーシックタスク17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16として表現する。例えば、カスタムタスク16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16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17を構築していき、最終的にベーシックタスク17のリストを構築する。
・カスタムタスク16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16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。
・カスタムタスク16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。
Here, the custom task 16, which is defined in advance as a method before the task execution step S4-2, will be explained in detail. Custom task 16 is defined as follows.
- The custom task 16 is constructed as a combination of the basic tasks 17, and represents a set of patterned or customary uninterrupted work as one custom task 16. For example, if the custom task 16 is a material distribution task, the process is "move to object→grab object→move with object→place object".
- An argument is passed to the custom task 16, and based on the argument, basic tasks 17 are constructed in a predetermined order, and finally a list of basic tasks 17 is constructed.
- Custom tasks 16 are constructed for each task that is desired to be reproduced, such as a material distribution task, a tacking task, a welding task, etc.
- The custom task 16 has common arguments as input and arguments specific to each task.
- Some of the custom tasks 16 are mainly performed by a person, and others are mainly performed by a device. For example, the subject of a material allocation task is a person (worker), and the subject of an automatic welding task is a device (automatic welder).
人に割り当てられるカスタムタスク16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16の関数名、及び引数の例を下表13に示す。
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17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)
2.move (主体者とファシリティ,対象の場所)
3.CraneHoist (下げる)
4.Timeout (指定秒数)
5.CraneHoist (上げる)
なお、上記3のベーシックタスク17はフックを下降させ、上記4のベーシックタスク17は玉掛時間分待機させ、上記5のベーシックタスク17はフックを上昇させるものである。
FIG. 25 is a diagram showing an example of the material distribution task "Go pick up" as a custom task. A hoist crane will be used.
The task type of this material allocation task is "Material allocation At", the function name is "AtPick", and the common arguments are "task name, task type, function name, target, facility used, preceding task, subject name, request facility type/ ``number'', with no specific arguments.
An example of a list of basic tasks 17 that constitute the material distribution task "Go pick up" is shown below.
1. move (subject, facility location)
2. move (subject and facility, target location)
3. CraneHoist (lower)
4. Timeout (specified number of seconds)
5. CraneHoist (raise)
The basic task 17 mentioned above is to lower the hook, the basic task 17 mentioned above is to wait for the slinging time, and the basic task 17 mentioned above is to raise the hook.
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17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 (下げる)
3.Timeout (指定秒数)
4.CraneHoist (上げる)
なお、上記3のベーシックタスク17は物を取り外す時間分待機させるものである。
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the material distribution task “arrange” as a custom task.
The task type of this material allocation task is "Material allocation At", the function name is "AtPlace", and the common arguments are "task name, task type, function name, target, facility used, preceding task, subject name, request facility type/ The specific arguments are the reference object to which materials are to be placed, coordinate values (x, y, z), and Euler angles (θ, φ, ψ).
An example of a list of basic tasks 17 that constitute the material distribution task "arrange" is shown below.
1. move (subject, facility and target, to specified coordinate values)
2. CraneHoist (lower)
3. Timeout (specified number of seconds)
4. CraneHoist (raise)
The basic task 17 mentioned above is to wait for the time required to remove the object.
図27はカスタムタスクの一つである本溶接タスクをベーシックタスクの組合せで表現した例を示す図である。
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16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16をさらに細かなメソッドであるベーシックタスク17の組合せで表現する。
まず、開始条件を確認するベーシックタスク17(Wait_start)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シックタスク17(Wait_hold)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。
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。このようなベーシックタスク17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S4-2の前)に構築する。
このように、カスタムタスク16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16は、シミュレーションステップS4の前にカタログのように作っておく。カスタムタスク16の一例は以下の通りである。
仮溶接(カスタムタスク16):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
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15(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15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15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。
FIG. 27 is a diagram showing an example in which the main welding task, which is one of the custom tasks, is expressed by a combination of basic tasks.
Variables x f , x p , and s t are changed by executing a task as a method. To this end, a method is defined for each custom task 16, and each custom task 16 is expressed by a combination of basic tasks 17, which are more detailed methods.
First, the basic task 17 (Wait_start) that checks the start condition is a method that waits until the condition is met.
The basic task 17 (Wait_hold) for securing tools is a basic method that waits if all the tools to be used are not free, and if they are free, changes the state to be occupied for this task.
In addition, expressions such as moving a component using a crane are expressed as a movement task (move), which changes the position or angle at a specified speed.
The welding task (weld) moves the welding torch and worker to the welding start point at a speed based on the welding position based on the welding line information defined in the product model, and moves the component to the next intermediate part. The method is to change the Various tasks are expressed by combinations of such basic tasks 17, and are constructed as methods in advance (before task execution step S4-2).
In this way, the custom task 16 describes a predetermined standard procedure. The custom task 16 is created like a catalog before the simulation step S4. An example of the custom task 16 is as follows.
Temporary welding (custom task 16): Go to get the welding machine + Go to get the crane + Hanging the parts + Aligning the position + Temporarily fixing At this time, select which tool (welding machine 1 or welding machine 2, etc.) It is determined based on rule information 15 (rule 1A, rule 1B, rule 2, etc.). Regarding rule 3 of rule information 15, if a magnetic crane is used, a new task of placing the tool on the trolley after use occurs. Of course, the user can also specify the tool to be used, not based on the rule information 15.
また、ベーシックタスク17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、コンピュータ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、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14付近はメッシュが存在しないため、壁14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NavmeshAgentクラスを活用する。これによりベーシックタスク17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。
Furthermore, regarding movement among Basic Tasks 17, it is assumed that it is often difficult to manually input movement routes in all tasks, so it is recommended to set the computer to search for the route and automatically make decisions. preferable. In this case, specifically, first, a movable area is dynamically generated using a mesh, the vertices and line segments of the mesh are treated as a route, and the route is automatically calculated using the A* algorithm.
FIG. 28 is a diagram showing an example of a movable mesh in an area surrounded by a wall with two entrances. Since there is no mesh near the wall 14, a path that goes around the wall 14 is generated. For implementation, for example, the NavmeshAgent class of Unity (registered trademark) is utilized. As a result, in the basic task 17, by specifying the destination point or destination object, the intermediate route is automatically calculated, making it possible to significantly reduce the input effort.
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。
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、SUB_F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。なおソリッドモデルとしているが、他のデータ形式とすることもできる。
FIG. 29 is a diagram showing an example of shape data.
The sample shown in FIG. 29 assumes a small set named SUB_F. All parts are defined in a local coordinate system for each part and in stable postures. Although a solid model is used, other data formats are also possible.
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。
FIG. 30 is a diagram showing an example of weld line data.
The welding line data is defined for each welding line, and the polyline of the welding line is in the coordinate system of the completed state. In the central figure, the solid line is the welding line, and the dotted line is the welding line drawn in the opposite direction of the torch application. The figure on the right side is a side view, where "〇" indicates the position of the welding line, and "△" indicates the position of a line drawn from the welding line in the opposite direction to which the torch is applied.
Note that, as described above, in this embodiment, the welding speed is defined to be changed depending on whether the welding line is facing upward or downward, but data regarding the actual welding speed is obtained in advance. The welding speed can also be changed based on that.
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。
FIG. 31 is a diagram showing an example of backburning line data.
Here, we assume that a gas burner will be used to light the back side of the bones during the subassembly stage in order to eliminate strain. The polyline of the back burn line is in the coordinate system of the completed state. In the figure on the left, the solid line is the back-burning line, and the dotted line is the back-burning line drawn in the opposite direction to which the gas burner is directed. The figure on the right is a side view, where "〇" indicates the position of the back-burning line, and "△" indicates the position of the weld line drawn in the opposite direction to which the gas burner is directed.
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。
FIG. 32 is a diagram showing an example of product model data.
Column A is titled "Name" and lists the names of the parts and welding lines. Column B has the title "Group Name" and describes the name of the group to which it belongs. Column C is titled "Type", and "node" is written for parts, and "edge" is written for lines. Columns D and E are titled "node" and contain information about which parts are connected by lines. Column F has the title "Path" and describes the path indicating the storage location of the shape data and welding line data. Column G is titled "Posture Information" and describes the relative positions and angles of the parts in the completed state. Column H has the title "Weight" and describes the weight of the part.
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。
FIG. 33 is a diagram showing an example of polyline data.
Column A has the title "LineName" and describes the name of the backburning line. Column B has the title "LineType" and describes the line type. Column C has the title "ParentProductName" and contains information about which product (parent product) is used as a reference. Column D has the title "Path" and describes the path indicating the storage location of the backburn line data.
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「ProductPose」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。
FIG. 34 is a diagram showing an example of assembly tree data.
In the figure on the left, column A is titled "Name" and describes the names of intermediate parts. Column B has the title "ComponentName" and describes the names of the members that make up the intermediate component. Column C has the title "isBasedProduct", and if it is a base board, "base" is written therein. Column D is titled "ProductPose" and, in the case of a base plate, describes the position and angle of the base plate in the local coordinate system of the intermediate part.
The figure on the right shows an example of an assembly tree for a board model.
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「RequiredFacilityList」であり、必要ファシリティが記載されている。
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「TaskObject」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。
FIG. 35 is a diagram showing an example of task tree data.
Column A has the title "TaskName" and describes the name of the task. Column B has the title "TaskType" and describes the type of task. Column C has the title "Function Name" and describes the name within the simulator. Columns D to G list arguments required for each task. Column H has the title "RequiredFacilityList" and describes required facilities.
The types of tasks listed in column B include At1 (material distribution), Ft (temporary attachment), Wt (main welding), Tt (reversal), Dt (reverse firing), At2 or At3 (product movement), etc. There is.
In columns D to G in which arguments necessary for each task are described, column D has the title "TaskObject" and describes the object. Column E has the title "TaskFacility" and describes the name of the facility to be used. Column F has the title "TaskConditions" and describes the preceding tasks. Column G has the title "TaskParameter" and describes parameters specific to the task. Note that although "null" is written in the task condition column of column F, this is automatically determined within the simulation.
The entries in column H indicate which types of tools and how many tools are required to perform the work. For example, "Crane 1" in the diagram indicates that the work cannot be performed without one crane. .
図1に戻り、シミュレーションステップS4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(時系列情報化ステップS5)。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。このように、プロダクトモデル作成ステップS1と、ファシリティモデル作成ステップS2と、プロセスモデル作成ステップS3と、シミュレーションステップS4と、時系列情報化ステップS5を実行することで、ユーザは船舶の建造を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。
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。
Returning to FIG. 1, after the simulation step S4, the results of the time-evolving simulation are converted into time-series data and used as construction time-series information (time-series information conversion step S5). The time series data is time history data such as the position, angle, and occupancy status of each facility including the worker who is the main actor. In this way, by executing the product model creation step S1, the facility model creation step S2, the process model creation step S3, the simulation step S4, and the time series information generation step S5, the user can It is now possible to perform simulations at a detailed work level, and based on the construction time series information resulting from highly accurate simulations, it is possible to consider factory improvements, production design improvements, cost predictions at the time of order acceptance, capital investment, etc. This will lead to lower construction costs and shorter construction periods.
In addition, since construction time series information exists down to a very detailed work level, visual confirmation using mobile devices such as tablets, AR (Augmented Reality) technology, MR (Mixed Reality) technology, or hologram displays, Work efficiency can be improved by transmitting information to workers so that they can check the actual size in a virtual space using VR (Virtual Reality). It is also possible to provide voice guidance through AI chatbots.
時系列情報化ステップS5の後、建造時系列情報を出力する(出力ステップS6)。時間発展系シミュレーションの結果は、建造時系列情報としてユーザに提供することができる。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もできる。なお、ユーザは、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必要性を感じた場合、若干の変更であれば現場からクラウドサーバを通じて船舶の建造シミュレーションに対する操作を行うことができる。
ここで、図36は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、プロセスモデル、スケジュール情報12、ルール情報15、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S6-1)。
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S6-2)。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、及び動線の少なくとも一つを含むことが好ましい。このような可視化を行うことにより、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見て、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。なお、作業分解構成図、作業手順書、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。
After the time-series information generation step S5, the construction time-series information is output (output step S6). The results of the time evolution simulation can be provided to the user as construction time series information. The user can also use a cloud server or the like to share the acquired construction time-series information among related parties such as workers, designers, and managers. Note that if the user feels the need to modify the simulation conditions after looking at the acquired construction time-series information, the user can perform operations on the ship construction simulation from the field through the cloud server if the changes are only minor.
Here, FIG. 36 is a detailed flow of the output processing.
First, the product model, facility model, process model, schedule information 12, rule information 15, and construction time series information are read (output information reading step S6-1).
Next, calculations, generation, etc. necessary for display are performed, and construction time series information is displayed (display step S6-2). Preferably, the construction time series information includes at least one of a Gantt chart, a work breakdown diagram, a work procedure manual, man-hours, and a flow line. By performing this kind of visualization, users can view the construction time series information as a result of simulation and gain useful knowledge for construction, such as changing components or facilities, analyzing and clarifying bottlenecks, and predicting man-hours. be able to. Note that the work breakdown diagram can describe the start time and end time of each task from the time series information, so it can be treated as construction time series information, although not directly. Further, the number of man-hours is, for example, the number of days required for each task expressed as "XX man-days." Moreover, the construction time series information can also be expressed as a part (PERT) diagram. Note that the work breakdown diagram, work procedure manual, man-hours, and flow lines can also be expressed as time-series information.
また、図1に示すように、出力ステップS6で出力された建造時系列情報の結果が所定の時間の範囲を超えているかを判断し(判断ステップS7)、超えている場合は、対応可能な範囲でファシリティモデル及びプロセスモデルの少なくとも一方を変更する指示を行う。そして、変更されたファシリティモデル又はプロセスモデルを用いて、プロセスモデル作成ステップS3と、シミュレーションステップS4と時系列情報化ステップS5を繰り返し実行する。これにより、船舶の建造が所定の時間内に収まるシミュレーション結果を得ることができる。なお、対応可能な範囲とは、工場に既にあるファシリティ又は数日以内に調達可能なファシリティの範囲内であることをいう。日数のかかる設備の導入や作業員の採用等は含まない。また、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(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。 In addition, as shown in FIG. 1, it is determined whether the result of the construction time series information outputted in the output step S6 exceeds a predetermined time range (determination step S7), and if it exceeds the predetermined time range, the Instruct to change at least one of the facility model and the process model within the range. Then, using the changed facility model or process model, the process model creation step S3, the simulation step S4, and the time series information generation step S5 are repeatedly executed. Thereby, it is possible to obtain a simulation result in which the construction of the ship is completed within a predetermined time. Note that the range that can be accommodated means that it is within the range of facilities that already exist at the factory or facilities that can be procured within a few days. This does not include installation of equipment or hiring of workers, etc., which take many days. In addition, initial goals include, for example, a predetermined time, but also include work leveling (is the work load distributed?), ensuring the safety of the workplace, and whether or not there is any danger. be able to.
なお、上述した各ステップは、設計された船舶の建造をシミュレーションするプログラムによりコンピュータに実行させることができる。
この場合、プログラムは、コンピュータに、プロダクトモデル作成ステップS1で作成されたプロダクトモデルと、ファシリティモデル作成ステップS2で作成されたファシリティモデルの入力を受け付け、作成されたプロダクトモデルを取得するプロダクトモデル取得ステップと、ファシリティモデルを取得するファシリティモデル取得ステップと、プロセスモデル作成ステップS3と、シミュレーションステップS4と、時系列情報化ステップS5を実行させ、さらに、出力ステップS6を実行させる。これにより、船舶の建造を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、ユーザは出力された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、コンピュータに、判断ステップS7をさらに実行させることで、船舶の建造が所定の時間内に収まるシミュレーション結果を得ることができる。
また、コンピュータに、プロセスモデル作成ステップS3と、シミュレーションステップS4と、出力ステップS6における計算結果及び途中経過の少なくとも一方を画像表示させることで、ユーザはシミュレーションの結果がどのような過程を経て行われたのか、またシミュレーションの途中経過を視覚的に確認して理解しやすくなる。
また、コンピュータに、途中結果提供ステップS4-5をさらに実行させ、シミュレーションステップS4において、ユーザによる入力を受け付けさせることで、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。
Note that each step described above can be executed by a computer using a program that simulates the construction of the designed ship.
In this case, the program receives input of the product model created in the product model creation step S1 and the facility model created in the facility model creation step S2 into the computer, and obtains the created product model in the product model acquisition step. Then, a facility model acquisition step for acquiring a facility model, a process model creation step S3, a simulation step S4, and a time series information generation step S5 are executed, and further, an output step S6 is executed. This makes it possible to simulate the construction of ships at a detailed work level on a time-by-hour basis, allowing users to improve factories, production designs, etc. based on the construction time series information that is output as highly accurate simulation results. It is possible to predict costs at the time of receiving an order and consider equipment investment, etc., leading to lower construction costs and shorter construction periods.
Further, by causing the computer to further execute the determination step S7, it is possible to obtain a simulation result in which the ship construction can be completed within a predetermined time.
In addition, by having the computer display images of at least one of the calculation results and intermediate progress in the process model creation step S3, the simulation step S4, and the output step S6, the user can understand the process through which the simulation results are obtained. This makes it easier to understand by visually checking whether the simulation was performed or the progress of the simulation.
Further, by having the computer further execute the intermediate result providing step S4-5 and having the computer accept input from the user in the simulation step S4, it becomes easier to perform a simulation in accordance with the user's intention.
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。
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、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。
Normally, temporary welding should be expressed as an intermittent weld line like tack welding, but in this example, for simplicity, we also use the weld line route (polyline) used for actual welding. , The difference in work is expressed by changing the welding speed per unit length. Further, the welding work in the assembly scenario set in this example is only horizontal fillet welding, and upward welding does not occur.
The 3D CAD model file was in the OBJ format (Wavefront Technologies), which is a general-purpose intermediate file format that can be imported into Unity (registered trademark).
(ケース1)
図37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。
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37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、シミュレータ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。
(Case 1)
FIG. 37 is a Gantt chart of the simulation calculation results for the assembly scenario of Case 1. The names on the vertical axis represent each facility and product (completed parts, intermediate parts, component parts), and the horizontal axis represents time (s). The horizontal bar with vertical lines indicates the time occupied by the material distribution task, the horizontal bar with horizontal lines indicates the time occupied by the preliminary welding task, and the horizontal bar with diagonal lines indicates the time occupied by the actual welding task.
In the case 1 scenario, a five-plate model is assembled by two workers: one ironworker and one welder. The determined schedule for each worker is shown in Table 7. Worker 1 in the second row of Table 7 is an iron worker, and worker 2 in the second row is a welder. Each worker performs the tasks in the order listed in Table 7.
From FIG. 37, which is a Gantt chart calculated by the simulator based on this scenario, it can be seen that the time required to arrange the materials for each of the plates P1 to P5, indicated by the vertical horizontal bars, is about 370 seconds. This time corresponds to about a little less than a quarter of the total time. The time required for this material arrangement cannot be directly calculated using the conventional method of calculating from the weld length, and corresponds to ancillary work. Further, Worker 2 cannot start work until the material distribution and temporary welding tasks are completed, so he has to wait for nearly 480 seconds. Thereafter, the worker 1 has to wait for the task until the worker 2 completes the intermediate part U2, and the temporary welding task is executed from around 1100 seconds and then ends.
In this way, the simulator calculates the time required for each task, which cannot be calculated using conventional calculation methods alone, and reproduces the occurrence of waiting time depending on the progress of the task.
(ケース2)
図38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39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。
FIG. 38 is a Gantt chart of the simulation calculation results for the assembly scenario of Case 2. The names on the vertical axis represent each facility and product (completed parts, intermediate parts, component parts), and the horizontal axis represents time (s). The horizontal bar with vertical lines indicates the time occupied by the material distribution task, the horizontal bar with horizontal lines indicates the time occupied by the preliminary welding task, and the horizontal bar with diagonal lines indicates the time occupied by the actual welding task. Further, FIG. 39 is a three-dimensional external view of the simulation in case 2.
In case 2, as in case 1, the number of workers was increased to 4, including 2 iron workers (workers 1 and 3) and 2 welders (workers 2 and 4), targeting a 5-plate model. The scenario was set. In line with this, two welding machines have been added. The schedule of each worker is shown in Table 16 below.
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38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SUB1の本溶接時間の短縮による150秒程度のみである。
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39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。
From FIG. 38, which is a Gantt chart calculated by the simulator based on this scenario, it can be seen that the time required to arrange each plate P1 to P5 is approximately 400 seconds, which is longer than in Case 1. This is because Worker 1 and Worker 3 share one crane, which requires extra walking time. The time for temporary welding is also longer than in Case 1 because one crane is shared. The actual welding of the intermediate part U1 and the finished part SUB1 is performed in parallel by two people on two welding lines, so the time is shorter than in Case 1. On the other hand, regarding the total construction period from start to finish, although the number of people was doubled as in case 1, it was not half, and as a result, the difference was 150% due to the shortening of the actual welding time of intermediate part U1 and finished part SUB1. It is only about seconds.
In this way, it becomes possible to consider matters that cannot be considered using the conventional concept of efficiency, and the quantitative differences and their basis become clear.
Furthermore, as shown in FIG. 39, it is also possible to directly check how the position of the three-dimensional object of each model is changing.
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、同様のアナ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。 The present invention accurately simulates ship construction, where the flow of goods and movement of workers during manufacturing are not routine, but requires detailed work decisions depending on the situation, and the results are used to predict costs and produce production. It can be used for a wide variety of construction-related purposes, including design, planning and improvement of construction plans, capital investment, analysis of production sites, and clarification of bottlenecks. It is also possible to apply the same analogy to other products such as floating bodies, offshore wind power generation facilities, underwater vehicles, and marine structures, as well as to other industries such as the construction industry. When applied to these cases, the term ship in the claim can be replaced with words that refer to other products or industries.
11 CADシステム
12 スケジュール情報
13 工場レイアウト情報
15 ルール情報
16 カスタムタスク
17 ベーシックタスク
S1 プロダクトモデル作成ステップ
S2 ファシリティモデル作成ステップ
S3 プロセスモデル作成ステップ
S4 シミュレーションステップ
S4-5 途中結果提供ステップ
S5 時系列情報化ステップ
S6 出力ステップ
S7 判断ステップ
11 CAD system 12 Schedule information 13 Factory layout information 15 Rule information 16 Custom task 17 Basic task S1 Product model creation step S2 Facility model creation step S3 Process model creation step S4 Simulation step S4-5 Intermediate result provision step S5 Time series information generation step S6 Output step S7 Judgment step
Claims (19)
前記船舶の完成部品と前記完成部品を構成する構成部品の結合関係が明確化された基本設計情報を取得してプロダクトモデルを作成するプロダクトモデル作成ステップと、
前記完成部品を建造する工場の設備情報と、作業員情報を取得し前記完成部品の建造に関わる設備と作業員に関するファシリティモデルを作成するファシリティモデル作成ステップと、
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、前記構成部品を組み立てて前記完成部品を建造するための組み立て手順とタスクを明確化しプロセスモデルを作成するプロセスモデル作成ステップと、
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シミュレーションステップと、
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ステップとを実行し、
前記シミュレーションステップにおいて、予め取得したルール情報と前記タスクを利用し、前記作業員が自律的に仮想的な作業を進めることを特徴とする船舶の建造シミュレーション方法。 A method for simulating the construction of a designed ship, the method comprising:
a product model creation step of creating a product model by acquiring basic design information in which the connection relationship between the completed part of the ship and the components constituting the completed part is clarified;
a facility model creation step of acquiring equipment information and worker information of a factory that constructs the finished part and creating a facility model regarding equipment and workers involved in constructing the finished part;
a process model creation step of clarifying assembly procedures and tasks for assembling the component parts and building the finished part and creating a process model based on the product model and the facility model;
a simulation step of performing a time-evolving simulation that sequentially calculates the progress of construction at each hour based on the process model;
performing a time-series information generation step of converting the results of the time-evolving simulation into time-series data to obtain construction time-series information ;
A ship construction simulation method, characterized in that, in the simulation step, the worker autonomously proceeds with virtual work by using rule information acquired in advance and the task .
前記船舶の完成部品と前記完成部品を構成する構成部品の結合関係が明確化された基本設計情報を取得してプロダクトモデルを作成するプロダクトモデル作成ステップと、a product model creation step of creating a product model by acquiring basic design information in which the connection relationship between the completed part of the ship and the components constituting the completed part is clarified;
前記完成部品を建造する工場の設備情報と、作業員情報を取得し前記完成部品の建造に関わる設備と作業員に関するファシリティモデルを作成するファシリティモデル作成ステップと、a facility model creation step of acquiring equipment information and worker information of a factory that constructs the finished part and creating a facility model regarding equipment and workers involved in constructing the finished part;
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、前記構成部品を組み立てて前記完成部品を建造するための組み立て手順とタスクを明確化しプロセスモデルを作成するプロセスモデル作成ステップと、a process model creation step of clarifying assembly procedures and tasks for assembling the component parts and building the finished part and creating a process model based on the product model and the facility model;
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シミュレーションステップと、a simulation step of performing a time-evolving simulation that sequentially calculates the progress of construction at each hour based on the process model;
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ステップとを実行し、performing a time-series information generation step of converting the results of the time-evolving simulation into time-series data to obtain construction time-series information;
前記シミュレーションステップにおいて、予め取得したルール情報と前記タスクを利用し、前記作業員が自律的に仮想的な作業を進めるにあたり、前記ルール情報として、前記作業員に付与される判断ルールであるブレインを利用することを特徴とする船舶の建造シミュレーション方法。In the simulation step, when the worker autonomously proceeds with virtual work using the rule information acquired in advance and the task, a brain, which is a judgment rule given to the worker, is used as the rule information. A ship construction simulation method characterized in that it is used.
前記船舶の完成部品と前記完成部品を構成する構成部品の結合関係が明確化された基本設計情報を取得してプロダクトモデルを作成するプロダクトモデル作成ステップと、a product model creation step of creating a product model by acquiring basic design information in which the connection relationship between the completed part of the ship and the components constituting the completed part is clarified;
前記完成部品を建造する工場の設備情報と、作業員情報を取得し前記完成部品の建造に関わる設備と作業員に関するファシリティモデルを作成するファシリティモデル作成ステップと、a facility model creation step of acquiring equipment information and worker information of a factory that constructs the finished part and creating a facility model regarding equipment and workers involved in constructing the finished part;
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、前記構成部品を組み立てて前記完成部品を建造するための組み立て手順とタスクを明確化しプロセスモデルを作成するプロセスモデル作成ステップと、a process model creation step of clarifying assembly procedures and tasks for assembling the component parts and building the finished part and creating a process model based on the product model and the facility model;
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シミュレーションステップと、a simulation step of performing a time-evolving simulation that sequentially calculates the progress of construction at each hour based on the process model;
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ステップとを実行し、performing a time-series information generation step of converting the results of the time-evolving simulation into time-series data to obtain construction time-series information;
前記シミュレーションステップにおいて、ユーザが判断をするための前記時間発展系シミュレーションの途中結果を提供する途中結果提供ステップを実行することを特徴とする船舶の建造シミュレーション方法。A ship construction simulation method, characterized in that, in the simulation step, an intermediate result providing step of providing intermediate results of the time evolution simulation for a user to make a decision is executed.
コンピュータに、
請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の船舶の建造シミュレーション方法における作成された前記プロダクトモデルを取得するプロダクトモデル取得ステップと、作成された前記ファシリティモデルを取得するファシリティモデル取得ステップと、前記プロセスモデル作成ステップと、前記シミュレーションステップと、前記時系列情報化ステップを実行させ、
さらに、前記建造時系列情報を出力する出力ステップを実行させることを特徴とする船舶の建造シミュレーションプログラム。 A program that simulates the construction of a designed ship,
to the computer,
A product model acquisition step of acquiring the created product model in the ship construction simulation method according to any one of claims 1 to 15 , and a facility model acquisition step of acquiring the created facility model. , executing the process model creation step, the simulation step, and the time series information generation step;
A ship construction simulation program further comprising: executing an output step of outputting the construction time series information.
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