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NAPA Steel と HyperWorksが創る造船設計プロセス
村上貴志NAPA Japan株式会社
2016 ATCx 造船技術セミナー5 August 2016
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Agenda
NAPA Group
船舶設計におけるFE解析
NAPA + HyperWorksによる効率化
NAPA Designer & Drafting最新情報
Summary
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プレゼンテーションでお話した内容を吹出しで追記しています
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NAPA Group
海事専門ソフトウェア企業
1989年 フィンランドで創業
12カ国で従業員 約180名
全世界新造船の95%がNAPAを利用
2000隻以上へ運航支援ソフト搭載
2014年 ClassNK完全子会社化
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NAPA Group
Design設計支援システム
Operation運航支援システム
Lines Hydrostatics / Hydrodynamics Structure Design Final Booklet ...
Performance Monitoring Voyage Optimization Electric Logbook Loading Computer ...
船の設計・運航両方を扱う唯一のソフトウェア企業です
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国内
国内
NAPA Design Solutions
Naval Architecture
基本設計モジュールLines, Hydro, 配置計画 等3D
Model
43users
NAPA Steel
構造設計モジュール構造検討, 承認図面, 管理量計算 等
14users
特に船型計画の分野においてはデファクトスタンダードとして評価頂いております
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NAPA Steel
Lines
区画配置
重量・溶接長
船級規則算式PrimeShipデータ連携
FE解析メッシュデータ連携
HCSR強度評価
3Dモデル
Block検討
3面合わせ
振動解析・局部強度解析
造船所固有の検討
ロンジ・ランディング
機能カスタマイズ
IGES出力 生産・艤装設計へ
データ引き継ぎ
* 全て,NAPAお客様の実業務で利用された実績あり
NAPA Steel
CAD図面
NAPA Steelは解析以外にも船殻設計全体をカバーするソリューションです
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船舶設計におけるFE解析
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適用規則 主要寸法 ハイドロ計算 概略構造 機関室・主機 出力推定 速力 燃費 ・・・
船舶設計プロセスとFE解析
船型 契約
仕様書 一般配置 居住区配置 機関室配置 Trim Stability 縦強度 メーカリスト ・・・
詳細
構造設計詳細構造強度評価
• 規則算式• FE解析
振動検討詳細重量
配置設計 配管設計 配線設計
市場 船主 船級
建造
生産設計 材料発注 機器発注
完成図
完成計算
工場
* 関西造船協会資料より改変設計プロセス全体として見れば,FE解析は必要な検討のごく一部
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重要性を増すFE解析
規則強化HCSR
FE解析→増す重要性・増す作業負担
CAE活用振動・騒音
メカニズムの理解
フロントローディング検討早期化
「経験工学」からの脱却 ・技術の突き詰め
一方,FE解析は近年特に重要性・作業負担が増加している項目でもあります
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一般的なFE解析のプロセス
Pre Processing解析に必要なデータ作成
Main Processing行列組立て・数値計算
Post Processing設計者による結果の判断
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* 谷口健男: 3次元FEMのための自動要素分割より改変
HyperWorksによりFE解析は完全に実行できますしかし,造船特有の設計プロセスを考えるとより良い手段
があるのではないか,ということがNAPA社の提案です
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NAPA + HyperWorkによる効率化
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FE解析の効率化に向けて
船舶設計におけるFE解析の特徴
3Dモデルの作成・活用
造船設計におけるFE解析の難しさを2つの視点から考察してみます
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船舶設計におけるFEAの特徴
曲線構造 複雑な曲面の外板形状
薄板防撓構造 モールド面でのShell Mesh 板厚・Stiffener寸法の属性 部材の理想化
受注生産 厳密な工程管理が要求される 「販売延期」はあり得ない!
船級規則 詳細な手順・評価規定 基準化しやすい
非常に特殊な設計条件・環境が求められています
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曲面構造のMesh分割
外板曲面を容易にメッシュ分割・内構材も分割
多くの造船所でNAPAを用いてLines検討されており外板情報の活用にNAPAは強みを持っています
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Stiffenerの理想化
Beamでモデル化(Coarse Meshに)
WebをShell化(詳細検討などに)
すべてShell化(Local Fine Meshなど)
同じNAPA Steelモデル
船の構造情報を持つNAPAでは,様々な理想化を同一のモデルから実施できます
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Openingの理想化
同じNAPA Steelモデル開口を無視
要素を削除(OMIT_ELEMENT)
同じ面積の矩形(RECTANGLE)
パネル板厚控除(CSR-T)
船の構造情報を持つNAPAでは,様々な理想化を同一のモデルから実施できます
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3Dモデルの作成・活用
承認図までは設計が固まっていない
→何度も修正
生産計画生産設計詳細設計開発設計
計画的でない3Dシステム導入は,設計作業の増加を招く
NAPA 船型・区画配置検討
構造3D 図面下絵・重量
HyperWorks 規則解析・振動解析
PrimeShip 規則算式
生産3D 工事図・一品・艤装・組立て
忙しいのになんぼ3Dモデル作んねん
労力のかかる3Dモデル作成,1つのモデルを広く活用する事が省力化のカギ
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NAPA Design Solutions
設計開始
排水量計算
CFD
区画配置
区画容積計算
積付計算
復原性計算非損傷時,損傷時確率論,第2世代海洋構造物
縦強度計算
形状検討支援
馬力・EEDI
船体運動耐航性・操縦性
船体形状
Naval ArchitectureNAPA 3Dモデルは設計プロセス全体で活用する事ができます
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NAPA Design Solutions
CAD図面
重量・溶接長
完成計算Statutory Compliance Manager
生産フェアリングHull Surface Editor
3D CAD I/FDXF, IGES, CADMATIC, Tribon
船台進水計算Launching Manager
船級規則算式PrimeShip等データ連携
FEメッシュPrimeShip等データ連携
FEA強度評価
構造設計
傾斜試験Inclining Test Manager
運航データに基づく設計
運航支援
NAPA Steel Operation
NAPA 3Dモデルは設計プロセス全体で活用する事ができます
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NAPA活用でFEA作業を削減
NAPA Steel Model FE Mesh≅
3DモデルからFE Meshを切出して解析実行
NAPA 3DモデルベースでMeshを作りFEモデリングの労力を減らしませんか?
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NAPA FEMの制約と解析実行
NAPAは自動Mesh生成強度評価にそのまま利用できる
100%品質のMesh仕上げは困難
優れたMesh編集機能HyperMeshで効率良くMesh修正
境界条件を付加して解析実行
BDF
ただし,適切な強度評価のためには専門ソフトによる調整が必要Mesh編集に優れるHyperWorksは
NAPA Steelデータの活用にとても向いているソフトウェアです
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FEA with NAPA & HyperWorks
Pre Processing船舶解析に必要なデータ作成を効率良く実施するために
Main Processing行列組立て・数値計算
Post Processing設計者による結果の判断
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境界条件
最終調整
節点座標
要素情報
Ship Designspecialty
Simulationspecialty
材料定数
NAPA・HyperWorksそれぞれの強みを活かして全体省力化を
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Summary
FE解析の必要性・作業負担が増加
NAPA~HyperWorks解析プロセス
船特有のモデル化基準・限られた工程
単純作業を減らし,設計品質の向上へ
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Appendix
NAPA Designer + Drafting最新情報NAPA Shipping Solution
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Latest news of NAPA Designer
NAPAモデリングツールの再設計 完全Windowsベースでゼロから再開発
最新Ver.2016.2ではStiffener・Seam等へも対応
NAPA Designer
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Latest news of NAPA Designer
形状モデリング スキン材・大骨・区画作成
NAPA完全互換のコマンド生成
構造部材モデリング 承認図レベルの部材モデル化
使いやすいグラフィック操作
省力化への配慮 一括処理・コピー・PS反転 etc...
Naming Ruleの設定
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Latest news of NAPA Drafting
AutoCADとNAPAの完全連携 Powered by AUTODESK AUTOCAD® OEM
非力だったDrawing機能の全面改訂・Ver.2016.2より提供開始
NAPA Drafting
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Latest news of NAPA Drafting
3D~2Dのシームレス連携 3Dモデルから随時「切出す」図面
モデル変更は断面図へも反映
3面合わせのミス削減に
モデル属性(板厚・Scantling)ベースの自動注釈
船舶設計のための作図機能 X・Y・Z断面 および X・Y・Z投影図
外板展開図
AutoCADベース,DWGデータ 汎用ソフトの操作性・データ形式でNAPAユーザ以外もNAPAデータ活用
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NAPA Shipping Solutions
Loading Computer
積付計算機
Planning Monitoring Follow-up
Voyage Reporting
通信・レポート作成Performance Analysis
性能解析サービス
NAPA Office (Web Portal)
データ閲覧Webサイト
Voyage Optimization
航路最適化
Departure Arrival
Real Time Monitoring
状態モニタリング
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NAPA Group, FinlandTEL: +358–9–22–813–1E-Mail: [email protected]
NAPA JapanTEL: +81–78–325–2160, [email protected]
NAPA ChinaTEL: +86–21–6217–3231, [email protected]
NAPA KoreaTEL: +82–51–780–8890, [email protected]
Local offices: www.napa.fi/contact-us