西部造船会々報
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第109回西部造船会例会(平成16年度秋季造船三学会連合大会)(西部造船会々報第109号)
選択された号の論文の19件中1~19を表示しています
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  • PRASODJO Budi S. , 齊藤 公男, 信川 壽, 前田 克哉
    p. 000008
    公開日: 2005/06/03
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    ゴムフェンダーとロープで連結結合された4つのモジュールからなる船の波浪中弾性応答について論じている。本報告では、4つのモジュールからなる船の変位応答を簡便に求めるために、弾性梁理論を用いた計算法を導き、計算例を示している。さらに、波浪中模型実験による結果と比較し、計算法の有用性について論じている。
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  • 中村 昌彦, 梶原 宏之, 眞鍋 崇寛
    p. 000010
    公開日: 2005/06/03
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    係留された海洋構造物の模型実験を行う場合、特にブイのように小型の構造物の場合は、係留ラインに比較して構造物の大きさが小さいために、模型の排水量が小さくなり、波浪中における運動を精度良く計測することが困難であった。 浮体模型の運動計測に従来使用されてきたポテンショメータを用いた機械式の運動計測装置は機械部の摩擦、可動部分の質量が大きく、小型模型、半潜水式海洋構造物模型のように流体力が小さい場合には計測精度に問題がある上、極小模型に対しては使用不可能なことが多い。  そこで前報では低コストの完全無接触式運動計測を目指し、パソコン上で動作する画像処理用ソフトウェアを用い、形状パターンマッチングによる運動計測、濃淡パターンマッチングによる運動計測、自動抽出された形状をターゲットとして利用する運動計測等を海洋構造物の波浪中2次元運動計測に適用し、良好な結果を得た。  本研究ではさらに計測方法を発展させ、2台のカメラによって撮影された画像を合成し、この画像上で形状パターンマッチングを行うことにより、解像度を下げることなく運動計測範囲を広げることができるようにした。 これによりドリフト量の大きいブイの運動を精度良く計測することが可能となった。 さらに2台のカメラを使ったステレオ撮影による3次元運動計測、1台のカメラによる3次元運動計測の計測精度の確認を行い、手法を半潜水式海洋構造物の波浪中運動計測に適用した。 良好な結果が得られたので報告する。
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  • 藤久保 昌彦, Kaeding Patrick, Olaru Daniel, 裴 智勇
    p. 000019
    公開日: 2005/06/03
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     理想化構造要素法(Idealized Structural Unit Method, ISUM)は,防撓材間の1パネル,骨組構造の1スパンのように,可能な限り大きな構造単位を単位要素として,その材料および幾何学的非線形挙動を理想化することにより,通常の有限要素法に比べて格段に少ない要素数で鋼構造物の座屈・塑性崩壊挙動解析を行う方法である。著者らは先に,平板の座屈・塑性崩壊挙動解析を目的として,板の圧壊モードに基づくたわみ形状関数を取り入れた新しいISUM板要素を開発した。さらにこの要素と,薄肉断面梁・柱要素を組み合わせた防撓パネルISUMモデルを開発し,その有効性を示した。しかしながら,これまでは面内荷重のみ考慮しており,船底板等で問題となる水圧荷重の影響は考慮できなかった。 本研究では,連続パネルに水圧が作用した場合に生じる周辺固定モードのたわみ成分を形状関数に付加することにより,水圧による曲げ変形の影響を考慮できるISUM板要素を開発する。周縁のたわみを拘束した矩形パネルに水圧が作用すると,板曲げによる塑性崩壊荷重に達した後も大たわみとそれによる膜力の効果によって耐荷力が上昇することが知られている。しかしながら,防撓パネルの場合は,水圧による防撓材の変形および降伏により,膜力の効果は低下する。また水圧荷重単独の場合に比べて,面内圧縮との組み合わせ荷重下では,同様に最終強度に対する膜力の効果は低下する。これらの知見を基に,本研究では水圧による大たわみと膜力の影響は無視し,曲げ変形と曲げ応力のみを考慮する。 新たに開発した板要素を用いて,水圧と単軸あるいは2軸圧縮の組み合わせを受ける平板および防撓板の最終強度解析を実施し,有限要素解析結果との比較より,提案モデルの精度の高い適用性を明らかにする。
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  • 松岡 和彦, ジェノド カハルディン, 田中 義雄, 大久保 禎 二
    p. 000009
    公開日: 2005/06/03
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    近年,韓国並びに中国における造船業の躍進は目覚しいものがあり,日本の造船をとりまく環境は一層厳しさを増している。そのため,設計者には船価と性能の両面から設計の最適化が求められている。特に船殻構造を最適化するためには,設計初期の段階で,短時間かつ容易に妥当な解を得られる方法を用いて船殻構造の十分な比較検討の上で最適な構造を得ることが必要である。船殻構造の最適化は近年,重要な課題となっており,研究も盛んである。その研究の傾向は,近年のコンピューターの発達に伴って多数の設計変数を組み合わせて設計のシミュレーションを行い,それら多数の設計案を比較検討することにより,コンピューターが最適案を判断し設計者に結果を示すものが多くなっている。いずれの方法もコンピューターを積極的に活用することにより,全検索的かつ網羅的に多数の設計案の比較検討を可能にしている。それらの最適化手法は,有限要素法を用いた構造解析法と各種非線形計画法を結合した手法「」や,遺伝的アルゴリズム「」やニューラルネットワークを用いた探索的な最適化手法等「」がある。これらの手法で,特に有限要素法を用いた手法は,その汎用性および厳密解を得られる点で優れた方法であり,遺伝的アルゴリズムやニューラルネットワークを用いた探索的な最適化手法は,広域的な最適的解が得られる長所がある。しかし,これらの手法を用いて大規模な構造物の最適化を考える場合,設計変数と設計制約条件を多数用意する必要が生じる。船殻構造は多数の設計変数と設計制約条件から決定されている大規模構造物であり,それらの変数と条件をすべて数値化してデータを作成し解析を行うことは必ずしも容易なことではない。特に有限要素法を用いた場合は,選択した変数と条件によって得られる解の信頼性が低下することは広く知られている問題「」であり,また変数と条件の増加に伴って最適解を決定するための反復計算は莫大な計算量となる。更にこれらの手法では,最適化の過程がブラックボックス化されているため使用者にはその最適解への収束過程が分かりにくいという欠点がある。よって,これらの最適化手法は,設計初期の段階で必要な結果が得られない場合も考えられ,現在設計者に求められている設計業務に耐えうる実用的,汎用的な設計TOOLとなりえていないのではないかという疑問が生じる。そこで本研究では「設計者の使用に耐えうる実用的な設計TOOL」との観点から,これらの手法を見直し,最小限の初期入力で最適化を行う初期構造計画時における最適化システムの開発をすることとし,その最適化手法として,Sub optimization理論[1]に基づいた最適化手法を提案し,実用化システムの開発を行った。Sub optimization理論を用いることで最小限の設計変数と設計制約条件の入力から解析を行い,初期構造計画時において最適な中央横断面構造を構築することが可能となった。
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  • 廣田 一博, 杉村 忠士, 有持 和茂, 誉田 登, 勝元 弘
    p. 000012
    公開日: 2005/06/03
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    昨今の環境問題に対する関心の高さもあり,従来よりも高い船体構造の強度的信頼性が求められている。船体構造の強度的信頼性を考える上で,疲労損傷を防止することは最も重要な課題の一つであり,その防止策は専ら対象部位で発生する変動応力をいかに抑制するかという観点で行われてきた。それに対し,著者らは疲労特性に優れた船体用鋼(耐疲労鋼)板の開発を行い,疲労強度を材料面から改善し得る事を提言した[*1_から_3]。また,より強度的信頼性の高い船舶の実現を目的に,従来鋼を耐疲労鋼(開発鋼)に置き換える方法で,三菱重工業(株)建造のLPG船にて実船適用が行われた。本報では,開発鋼を疲労強度が問題となる船体局部構造に採用した場合の,疲労き裂進展計算を実施し,従来鋼採用の場合と比較しての疲労寿命延伸度合いを定量的に評価した結果を報告する。具体的にはVLCCのサイドロンジ,LPG船の二重底フロア部材,自動車運搬船のディープウェブ開口部を対象に検討を行った。また,溶接による熱影響で開発鋼の疲労特性が従来鋼と同等となった場合を想定した計算結果も報告する。*1…誉田他:金属組織制御による鋼材の疲労き裂進展特性の改善 ---疲労特性に優れた船体用鋼板の開発 第1報---, 日本造船学会論文集, 第190号*2…誉田他:鋼材組織による溶接構造物の疲労寿命改善 ---疲労特性に優れた船体用鋼板の開発 第2報---, 日本造船学会論文集, 第191号*3…誉田他:鋼材組織による溶接構造物の疲労寿命改善 ---疲労特性に優れた船体用鋼板の開発 第3報---, 日本造船学会論文集, 第194号
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  • サントソ ディディック, 新宅 英司, 藤本 由紀夫
    p. 000015
    公開日: 2005/06/03
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    本研究では,構造部材に生じたき裂の応力拡大係数を計測する低コストの計測システムを開発した.本システムでは,等方性の圧電材料をき裂先端に接着し,その圧電材料表面に三カ所以上の電極を取り付け,変動荷重を負荷することによって電極に生じる出力電圧を開発した応力計測システムで記録する.そして,記録した出力電圧を処理することによって,モードI,モードIIの応力拡大係数を計算することが出来る.開発した計測システムは,圧電フィルム(PVDF)を用いた応力計測用途に合わせて設計されており,0.035Hz程度の低周波の変動荷重を計測することが可能であり,計測データは直ちにパーソナルコンピュータに転送されて記録され,簡便な前処理が行われる.本研究では,油圧サーボ式試験機を使用して,平滑試験片中央部に作成した貫通き裂の応力拡大係数を計測する実験を行い,本計測システムの計測性能を明らかにした.
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  • 奥本 泰久, 神谷 佳彦
    p. 000003
    公開日: 2005/06/03
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    配管設計では、振動を少なくするよう管の支持位置を決めるが,詳細な振動計算は通常有限要素解析(FEM)によって行われる。この場合サポート位置や管寸法に応じて、その都度モデルを作成し解析する必要がある。本論文は、代表的なモデルで予め振動応答をFEMで計算しておき、これに類する配管系ではニューラルネットワークを使用し近似的に振動応答を求める手法を開発した。これをプログラム化し、試計算した結果、実用的な精度で解を得ることがわかった。このプログラムを使用することによって、管支持位置の最適化が図れる。
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  • 福地 信義, 浦口 能充, 篠田 岳思, 田村 由佳
    p. 000006
    公開日: 2005/06/03
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    本研究では事故の未然防止に向けて、事故の発生リスクを定量的に評価し、対策の効果等の評価することを目的として、実際の海洋事故の分析を通して、典型的な事故の時系列的推移を把握し、事故形態の特徴を表現するのに適した分析手法の選択を試みる。また、ツリー型解析手法の特性を踏まえて、時系列的事象の記述と事故の推移ごとのリスク推定が可能なイベントツリー解析を中心とした、事故分析、事故生起確率の推定およびリスク評価から成る海洋事故の安全解析手法について述べる。
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  • 篠田  岳思, 福原 啓輔, 福地 信義
    p. 000014
    公開日: 2005/06/03
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     物の生産から消費に至るまでには,梱包,輸送,保管,荷役等の多くの物流業務と事業者が介在して多様な物流システムを構成している。最近では輸送に関する規制緩和やサードパーティロジスティックのように物流アセットを有しない事業者も現れ始め物流事業自体も多様化している。また事業者によっては自社内の物流費の低減要求から,物流事業各部門だけでなく,物流プロセスや組織,装置,輸送モード等のサプライチェーン全体を最適化する傾向にある。本研究では,生産から消費までを一貫した物流プロセスとして扱い,これに時間やコストだけでなく,物流プロセスでの各業務の機能やニーズにアクティビティを指標として評価することにより,物流価値の高い物流システムの構築のための評価手法の検討を適用を通して行う。適用例には陸運から海運へのモーダルシフトの可能性のある青果物輸送を扱う。
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  • 新開 明二, 山口 悟, 加賀田 拓郎, 久保 憲一, 口木 裕介, 慎 勝進
    p. 000013
    公開日: 2005/06/03
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    船による新しい輸送システムの検討、また、輸送システムを担う船舶そのものを設計する上でも、その経済性と安全性が常に追及されるため、船舶の運航プロセスを定式化し、コンピュータによってシミュレートできるようにすることが求められている。一般に、船舶運航プロセスは複雑でランダム現象であり、船会社では、実績船のログブック等のデータベースをもとに検討がなされているものと思われるが、この方面の公表された報告は必ずしも多くない。本報では、船舶運航プロセスの確率モデル化のためのアルゴリズムについて考察した結果について報告する。
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  • 安川 宏紀, 平田 法隆, 小瀬 邦治, 世登 順三
    p. 000001
    公開日: 2005/06/03
    会議録・要旨集 フリー
    練習船「広島丸」模型船を対象に,ヒールを種々変更した拘束模型試験を実施し,操縦流体力特性に及ぼすヒールの影響ならびに操縦流体力の数学モデルについて検討した。その結果,次のような知見を得た。操舵時の舵直圧力に及ぼすヒールの影響は小さい。船体・舵干渉係数はヒール角によって大きな変化は示さない。船体流体力に及ぼすヒール影響は,一般に,斜航角の正の領域と負の領域でヒール影響が異なる。特に,大きな斜航角の領域においてヒールの影響が顕著であるが,線形微係数に対するヒールの影響は小さい。操縦運動の有効伴流率に及ぼすヒール影響は無視できるくらいに小さい。整流係数はヒールが付くことにより,減少する傾向が見られる。
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  • 安川 宏紀, 平田 法隆, 小瀬 邦治, 世登 順三
    p. 000002
    公開日: 2005/06/03
    会議録・要旨集 フリー
    本論文では,現状のシミュレーション計算法による実船運動の推定レベルを把握する上で,より確かな資料を提供することを目的として,練習船「広島丸」を対象に,流体力特性を把握するための拘束模型試験を実施し,それをベースとしたシミュレーション計算モデルを構築,種々の操縦運動シミュレーション計算を実施した。得られたシミュレーション計算結果は,KGPSを用いた実船試験結果と比較した。得られた知見をまとめると次の通りである。操縦運動シミュレーション計算法は,旋回運動やzig-zag運動といった通常の操縦運動をおおよそ捉えることができる。拘束模型試験によって操縦運動時の流体力特性を把握し,その結果を用いてシミュレーション計算を行う手法は有効と言える。潮流の補正を行うことにより,実船における操縦運動の予測精度が向上する。しかし,数メートルの精度で実船の旋回航跡を求めたり,数度の精度でzig-zag運動時の行き過ぎ角を求めることは困難であった。その理由は,実船試験におけるわずかな外乱の影響,もしくはシミュレーション計算法における潮流モデルや舵力モデルの不備によると考えられる。実船の操縦運動から船に作用する横力と回頭モーメントを求め,シミュレーション計算におけるそれらと比較することは,シミュレーション計算法におけるモデルの不備を探る上で有効である。
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  • 李 聖旭, 貴島 勝郎, 古川 芳孝, 名切 恭昭, 茨木 洋
    p. 000016
    公開日: 2005/06/03
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    The relationship between inherent ship manoeuvrability, human factor and environmental condition is often mentioned as very important factors for the safety of navigation and analysis of marine accidents. Especially, the relationship between these three factors becomes more closre and complicated in shallow water. Because of this reason, it is difficult to say what the main cause is exactly. Underneath this situation, the demand for establishing a new guideline or standards of ship manoeuvrability in shallow water have been gradually growing up and researches for the effect of shallow water have been performed.
    However, the researches such as hydrodynamic forces acting on a ship, mathematical model in shallow water have been performed independently and there are a few researches considering a ship manoeuvring characteristics in shallow water.
    Therefore, in present study, the authors focus on a ship manoeuvring characteristics in shallow water rather than hydrodynamic forces or mathematical model. In addition, because it have been recently said that the factors of ship form are concerned with the manoeuvring characteristics in both shallow and deep water, the relationship between the factors of ship form and manoeuvring characteristics in shallow water is investigated. In order to investigate these relationship, the numerical simulation of manoeuvring motion in shallow water is performed and compared with the results of model test. And then some results are shown as examples.
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  • 古川 芳孝, 貴島 勝郎, 茨木 洋, 石田 伸一郎, 大久保 雅彦
    p. 000017
    公開日: 2005/06/03
    会議録・要旨集 フリー
    著者らは完全自動航行システム開発の第一段階として,二隻の船舶間の衝突回避問題を対象にファジィ推論を用いて海上衝突予防法に基づく判断・行動を行う衝突回避アルゴリズムを構築し,シミュレーション計算によりその有効性について検討を行っている。また,前報 (西部造船会々報第108号) においては,二船間の衝突回避アルゴリズムを停止船との衝突回避問題に適用し,閉塞領域の大きさや避航航路決定のために導入した仮想船の位置を決定するパラメータが避航運動に及ぼす影響について検討を行った。その結果,仮想船の配置間隔を決定するパラメータの選び方によっては,目標航路からの大きな逸脱を生じる可能性があることが分かった。さらに,試験水槽内において模型船を自動航行させるための実験システムを利用して,模型実験による衝突回避アルゴリズムの検証も実施したが,試験水槽のサイズの制限により,船舶が障害物を認識して避航操船を行った後,初期航路へと復帰する全ての過程を水槽内において実現することは不可能であった。
    本研究においては,停止船として想定した障害物を回避する問題に対して前報で構築した避航アルゴリズムの改良を行い,シミュレーション計算により各種パラメータが避航運動に及ぼす影響について検討を行った。さらに,Real-time Kinematic GPS (RTK-GPS) を利用することにより,屋外の広い水域において模型船の運動計測ならびに運動制御を可能とする実験システムの開発を行い,模型実験により衝突回避システムの有効性の検証を行った。
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  • 山口 悟, 境 小牧, 山下 勇一
    p. 000004
    公開日: 2005/06/03
    会議録・要旨集 フリー
    近年、地球温暖化等の気候変動が重大な問題となって来ているが、地球規模での環境保全を考えるためには、海洋の詳細な観測が不可欠である。これまで様々な海洋観測用機器が開発されて来たが、広大な海洋を調査するためには十分な手段が得られているとは言えない。海中観測のための機材の一つとして、様々なタイプの海中ロボットが開発されて来ているが、その行動範囲は搭載するエネルギーによって制限されるため、広い海域を連続調査することは困難である。本報告ではグライダー型の機体を用いることにより、少ないエネルギー消費で長距離を連続航行可能な海洋観測ビークルを設計することを試みる。グライダー型の海中ビークルを設計する上での問題点を検討し、試設計された機体の性能を数値シミュレーションによって推定する。また、シミュレーション結果の有効性を検討するために模型実験を実施する。
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  • 蒋 志超, 土井 康明
    p. 000007
    公開日: 2005/06/03
    会議録・要旨集 フリー
    Darrieus wind turbine has attractive characteristics such as the ability to accept wind from random direction and easy installation and maintenance. But the aerodynamic performance is proved to be very complicated, especially for the existence of Dynamic stall. How to get a better aerodynamic performance arouses lot of interests in the design procedure of a Darrieus wind turbine. In this paper, we are trying to explore the better choice of some primary design parameters of straight Darrius wind turbine based on numerical investigation. Mounting position on the blade, radius of the wind turbine, tip speed ratio and number of blades together with solidity are mainly focused on. As to the numerical method, the flow around the turbine is simulated by solving the two-dimensional unsteady Navier-Stokes equation combined with continuous equation. The time marching method on a body-fitted coordinate system based on MAC method is used. O-type grid is generated to the total calculation domain. In order to compare the numerical results with the validated results of single-bladed turbine, NACA0015 section is still selected as the wind blade section. The characteristics of tangential and normal force are discussed related with dynamic stall of the blade. Averaged Power coefficient per period of rotating is calculated to evaluate the eligibility of the turbine.
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  • 那須野 陽平, 山本 郁夫, 百留 忠洋, 青木 太郎, 月岡 哲, 吉田 弘, 石橋 正二郎, 清水 悦郎, 伊藤 雅則, 笹本 綾子
    p. 000005
    公開日: 2005/06/03
    会議録・要旨集 フリー
    未踏の部分が多く残されている広大な海洋及び海底を効率的に探査するために,独立行政法人海洋研究開発機構 (JAMSTEC) では,人間が直接コントロールしなくても,ロボット自らが判断し,海中で調査・観測・作業を行うことができる自律型無人潜水機 (Autonomous Underwater Vehicle) の研究開発を行っている.本研究では,JAMSTECで開発中のAUVである海中ロボット「MR-X1」を対象とし,その運動モデルを導出し,得られた運動モデルを基に「MR-X1」をsurge方向に対して直進運動させ,目標地点において停止させるような制御を行うための制御系の設計について考える.その上で,速度変動にも対応する制御系を設計するために,LMIを複数連立させて制御系を設計する手法を提案し,シミュレーションにより,その制御方法について考える.
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  • ハッサン マハール, 北村 充, 篠崎 賢二, 山本 元道
    p. 000011
    公開日: 2005/06/03
    会議録・要旨集 フリー
    レーザ溶接法は,アーク溶接法や電子ビーム溶接法に比べて種々の優れた特徴を有している。しかしながら,レーザ溶接部はキーホールタイプの非常に急峻な熱履歴を受けるために,温度分布やそのビード形状を精度良く把握できる解析手法は確立されていない。本研究では,レーザ溶接部の温度分布・履歴やビード形状を精度良く再現・予測することの出来る解析手法の確立を試みた。
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  • 木村 元, 中尾 洋一, 梶原 宏之
    p. 000020
    公開日: 2005/06/03
    会議録・要旨集 フリー
    造船所内には、鋼板を加工順に仕分けするためのストックヤードが各工程の手前に設置されている。造船用鋼板の大きさや形状・重量および造船所の敷地面積の都合上、 ストックヤードでは鋼板を積み上げて保管せざるをえないのが実情である。鋼板の移動や取り出しは、クレーンによって最上段の鋼板から順に行わなければならない。ストックヤードの置場スペースが仕分け作業に対して不十分な場合は、 置場の鋼板を一枚ずつ積み替えて必要な板を取り出す「板繰り」と呼ばれる膨大な作業を繰返す必要があり、これが造船工場の生産性を損なう一因となっている。本稿はこれを解決するため、板繰り作業量を反映する簡便な評価関数を定式化し、この評価値を最小化するようにストックヤードにおける作業方法を工夫することにより板繰り作業を減らす試みについて研究したものである。
    造船所の水切り場から運ばれた鋼板は、切断加工された後、建造ブロック毎に小組立される。本稿の対象としている造船所では、切断工程において各鋼板の切断日が決められているため、水切りされた鋼板を切断日毎に仕分けて保管しておくストックヤードが設けられている。また、小組立ての前段階においても、切断後の鋼板を建造ブロック毎に仕分けるためのストックヤードがある。切断日毎の仕分けを行うストックヤードでは、置場に比較的余裕があるものの、水切り後の鋼板の入庫と次工程への運び出し作業のため、板繰り作業を行う余裕はない。建造ブロック毎に仕分けするストックヤードでは、ブロックの種類に対して置場の大きさが不足しているため、必要な鋼板を集積された鋼板の山から板繰り作業によって取り出す。このとき、同一建造ブロックを構成する鋼板を探して取り出すので、該当する鋼板群が、積み上げられた全鋼板の並びの中において一箇所にかたまっていれば、板繰り作業が少なくなり都合が良い。
    本稿では、切断日毎に仕分けるストックヤードにおける制約条件付きの余剰能力を利用して建造ブロック毎に仕分けるストックヤードの板繰り作業量の低減を試みる。
    まず板繰り作業を定量化するため、全鋼板の並びにおける同一建造ブロックが含まれている区間長の合計をコスト関数として定義し、ブロックを構成する鋼板数や前鋼板数を変化させた場合のコスト関数の性質について解析する。
    次に、ストックヤードにおいて鋼板をブロックのグループ毎に仕分けする方法を提案し、これによるコスト関数の低減について解析する。本手法は仕分けしない場合に比べて必ずコスト関数が減ることが保障され、数値計算によりコスト関数が半分になることを示す。
    最後に造船所の水切り場における実データを使用してシミュレーションを行い、現状のオペレーション状況に対して提案手法を適用すると約40%の効率改善が行えることを示す。
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