スライド 1

Size: px

Start display at page:

Download "スライド 1"

えのいんそん
5 years ago
Views:

1 JSCES 不確かさのモデリングシミュレーション法に関する研究会 ( 第 2 回会合 ) 日本計算工学会学会標準解説 (1) 2015 年 9 月 10 日慶應義塾大学理工学部機械工学科高野直樹 naoki@mech.keio.ac.jp 工学シミュレーションの品質保証, V&V の必要性 JSCES HQC 研究分科会 (2009-) の設立 1. NAFEMS の Quality Management System ( 本研究会第 1 回目近藤委員より紹介 ) 2. ASME の V&V Guideline, Standard ( 本研究会第 1 回目高野より紹介 ) 3. 過去の事故事例の教訓海上石油プラットフォームの崩壊事故の紹介雪荷重によるアリーナの屋根崩壊事故の紹介 (HQC 研究分科会講習会 2011 年 1 月 11 日 ) 1

海上石油プラットフォームの崩壊事故 (1) 発生日時 : 1991 年 8 月 23 日場所 :

SINTEF, Sleipner A GBS Loss Report 16 Quality Assurance,

International, pp. 29-35, 1997. 3. B. Jakobsen and F.

Engineering International, Vol. 3, pp. 190-193, 1994.

2 海上石油プラットフォームの崩壊事故 (1) 発生日時 : 1991 年 8 月 23 日場所 : 北海の大規模天然ガス生産地 Sleipner Field 1. SINTEF, Sleipner A GBS Loss Report 16 Quality Assurance, STF38 A97428, M. P. Collins, F. J. Vecchio, R. G. Selby, and P. R. Gupta, The failure of an offshore platform, Concrete International, pp , B. Jakobsen and F. Rosendahl, The Sleipner platform accident, Structural Engineering International, Vol. 3, pp , 海上石油プラットフォームの崩壊事故 (2) 海上石油プラットフォームの基礎が崩壊, 沈没した. FEM 解析で発生する応力を低く見積もってしまった. 損失額 :7 億ドル Tricellの壁が水圧 ( 水深 65 m) に耐えられずせん断破壊 Tricell 2

Company A ( 海中構造部分のGlobal Analysis 担当 ) Design & Analysis 業務の依頼 Principal company ( プラットフォームの設計

3 海上石油プラットフォームの崩壊事故 (3) 使用ソフト NASTRAN 要素種類 8 節点ソリッド要素ただし縮退したプリズム要素も併用事故後の検証実験で破壊モードが再現されたせん断応力を実際の 47% と見積ってしまった破損位置海上石油プラットフォームの崩壊事故 (4) Company B ( 補強部材の解析設計担当 ) FEM 解析による応力データ Company A ( 海中構造部分のGlobal Analysis 担当 ) Design & Analysis 業務の依頼 Principal company ( プラットフォームの設計製造管理 ) Verification の依頼補強部材の設計図面海中構造部分の最終設計解析結果 Documentation 結果の報告 Company C ( 海中構造部分の解析結果のチェック担当 ) 3

海上石油プラットフォームの崩壊事故 (5) 補強部材の設計会社 (Company B) はプリズム要素の精度の悪さの可能性を指摘したが Tricell 含む一部にはプリズム要素が残った Company A では, 荷重のつりあい支持反力いつかの注目部位の変形に関してチェックが行われたが Tricell に注意が向けられることはなかった Company B でも各断面に発生する力を計算

4 海上石油プラットフォームの崩壊事故 (5) 補強部材の設計会社 (Company B) はプリズム要素の精度の悪さの可能性を指摘したが Tricell 含む一部にはプリズム要素が残った Company A では, 荷重のつりあい支持反力いつかの注目部位の変形に関してチェックが行われたが Tricell に注意が向けられることはなかった Company B でも各断面に発生する力を計算応力集中は周辺の要素の値から外挿して求め適切なプロセスに基づき, 補強部材の設定が行われたが Tricell のプリズム要素には注意が払われなかった Company C ではプリズム要素による精度低下の指摘はなく別プログラムでシェル要素を用いた解析は簡易なモデルで局部の応力集中の検証にはいたらなかったまた検証にかけられる時間と予算は限られていた事故後の実験検証にかかった費用労力は約 4 倍雪荷重によるアリーナの屋根崩落 (1) 発生日時 :1978 年 1 月 18 日 4:19 a.m. 場所 : アメリカ合衆国コネチカット州 R. Martin and N. J. Delatte, Another look at Hartford Civic Center Coliseum Collapse, Journal of Performance of Constructed Facilities, Vol. 15, No. 1, pp , 年竣工後初めての激しい雪嵐の結果, アリーナの 2.5 エーカーの屋根 (90m 110m 規模 ) が崩落数時間前には, 5000 人がバスケットボールを観戦していたが, 幸い事故当時は空の状態で人的被害はなかった 4

5 雪荷重によるアリーナの屋根崩落 (2) column Top chord Posts Intermediate Diagonals Bottom chord Intermediate Horizontal Main diagonals Space Truss Pyramid Module 時間と予算の節約を目的として,CAE による安全評価が採用されたが解析モデルでは重要な部材が省略されており圧縮応力を過小評価した (Top layer 外枠で最大 852% のオーハーロート ) 施工時のミスも重なった雪荷重によるアリーナの屋根崩落 (3) 屋根は地面で組み立てられており, その時点で検査官から屋根のたわみが CAE による評価より大きいことが指摘されていたフレーム施工時には,CAE による予測値より 2 倍のたわみが確認されたしかし, これらは無視されたままアリーナは完成した設計における,Top 部分におけるブレースの不足が事故後に判明した施工時のミスにより,Diagonal 部材と水平面の部材とで適切に結合されていなかったことによる強度低下も重なった構造強度の専門家を雇おうとしたが, プロジェクトマネージャが拒否した ( 理由はコスト削減 ) 構造強度の専門家はプロジェクト内に皆無であった結果として, 解析や設計の Review はまったく行われなかったこの事故を機に, コネチカット州は特定の建物に対して Peer Review を必要とするようになった 5

6 品質保証と V&V の体制確立の必要性 (1) 人材の力量と体制 ( マネジメント ) 数名の経験豊富な技術者だけが FEM 解析するなら大きな問題は起こりにくいが多人数の多様な熟練度の社員がかかわる場合や外注を用いる場合の品質保証をどうするか? レビューの必要性プロ野球のエース投手でも失投はあるダブルチェックトリプルチェックうっかりミス思い込み人材の力量を体制 ( マネジメントシステム ) でカバー品質保証と V&V の体制確立の必要性 (2) 人材の力量と体制 ( マネジメント ) 過去の解析例を生かす文書化非常に手間時間コストがかかる失敗例を残すのは難しい ( 心理的にもすぐに直して正しい結果が欲しくなる ) 膨大なデータ管理 PDMS( プロセスデータマネージメントシステム ) コスト文書化レビューはコストがかかる実験検証は非常にコストがかかるリスク ( 万が一の時のコスト ) 6

7 品質保証と V&V の体制確立の必要性 (4) 担当者の力量管理品質マネジメントシステムモデルの妥当性確認国際相互認証 NAFEMS PSE NAFEMS ASME V&V 日本機械学会解析技術者認定日本計算工学会学会標準 JSCES S-HQC001 JSCES S-HQC002 日本計算工学会 (JSCES) 学会標準 PDF 版あり 7

日本計算工学会 (JSCES) HQC 分科会第 1 期 :2009-2010 年度主査白鳥 ( 横浜国大 ) 副主査越塚 ( 東大 ) 高野 ( 慶應大 ) 幹事中村 (CTC) 吉田 ( 東芝 IS) 堀田 ( 原子力安全基盤機構 ) 第 2 期 :2011-2012 年度第 3 期 :2013-2014 年度主査白鳥 ( 横浜国大 ) 副主査越塚 ( 東大 ) 高野( 慶應大 )

8 日本計算工学会 (JSCES) HQC 分科会第 1 期 : 年度主査白鳥 ( 横浜国大 ) 副主査越塚 ( 東大 ) 高野 ( 慶應大 ) 幹事中村 (CTC) 吉田 ( 東芝 IS) 堀田 ( 原子力安全基盤機構 ) 第 2 期 : 年度第 3 期 : 年度主査白鳥 ( 横浜国大 ) 副主査越塚 ( 東大 ) 高野( 慶應大 ) 山田( 横浜国大 ) 幹事中村 (CTC) 吉田( 東芝 IS) 長谷川( 芝浦工大 ) 松井 ( 横浜国大 ) 委員電力原子力重工電気建設自動車ソフトウェア企業第 4 期 : 年度 ( 予定 ) High Quality Computing 主査越塚 ( 東大 ) 副主査高野 ( 慶應大 ) 山田( 横浜国大 ) 吉田( 東芝 IS) 日本計算工学会 (JSCES) HQC 分科会 ASME, NAFEMS 最新情報の調査国内企業研究所における品質保証 V&V の取り組み学会標準の編纂図書出版工学シミュレーションの品質保証と V&V ( 丸善 2013 年 1 月 ) 講演会企画日本計算工学会主催計算工学講演会日本機械学会安全工学シンポジウムほか講習会ものづくりシミュレーションの品質向上を目指して工学シミュレーションの品質保証カイトラインの解説とその活用に向けて工学シミュレーションの品質保証と V&V- 最新動向と日本計算工学会標準事例集の解説 8

9 日本計算工学会 (JSCES) 学会標準 S-HQC001:2011 ( 第 2 版 ) 工学シミュレーションの品質マネジメント Quality Management of Engineering Simulation S-HQC002:2011 S-HQC002:2015( 第 2 版 ) 工学シミュレーションの標準手順 A Model Procedure for Engineering Simulation S-HQC003:2015 学会標準 (HQC001&002) 事例集 The Application Examples for Quality Management of Engineering Simulation (HQC001) & A Model Procedure For Engineering Simulation (HQC002) ISO9001:2008 の要求事項をシミュレーションを業務とする組織に適用する場合の付加的な要求事項を記述 HQC001 改訂版 (HQC001:2014) では ISO9001 を導入する際の手順について解説を加筆 ISO9001 に基づく工学シミュレーションの品質マネジメント手法を利用する場合の難しさ ISO9001 の考え方の分かり難さ ( システムとして理解 ) 組織として導入する必要がある ISO9001 規格は 7 年毎に改訂 (ISO9001 は 2015 年に改訂 ) 追随する必要あり 9

10 顧客品質マネジメントシステムの継続した改善マネジメントの責務顧客顧客要求事項リソースマネジメント入力スコープの定義顧客満足を測定分析改善製品実現詳細設計製品適格性確認出力顧客満足? ISO9001 品質マネジメント要求事項では顧客満足度向上を目的とする企業活動プロセスを扱う ISO9001 は組織活動プロセスの中に Plan, Do, Check, Act のサイクルを構築し企業の品質マネジメント活動を実現するプロセスに対する要求事項を規定する顧客品質マネジメントシステムの継続した改善マネジメントの責務組織マネジメントに関するプロセス顧客顧客要求事項リソースマネジメント入力顧客満足を測定分析改善製品実現製品出力顧客満足? スコープ詳細製品の設計開発の定義設計製品認定に関するプロセス受託解析業務ではシミュレーション製品の設計開発プロセス 10

11 組織マネジメントに関する記述適用範囲用語の定義品質マネジメントシステム要求事項 ( 文書化が含まれる ) 経営者の責任経営者のコミットメント顧客重視品質方針計画責任権限内部コミュニケーションマネジメントレビューに対する要求事項資源の運用管理人的資源インフラストラクチャー作業環境シミュレーション要因の力量管理教育訓練監視測定不適合製品データの分析改善に対する要求事項 11

12 製品の設計開発に関する記述 = 製品実現検証妥当性確認他シミュレーションの作業項目製品実現の計画顧客関連のプロセス設計開発購買製造及びサービス提供監視機器及び測定機器の管理製品実現にかかわる計画顧客とのコミュニケーション設計開発購買他に対する要求事項附属書 A. 工学シミュレーションのプロセス附属書 B.( 参考 ) 重要性の区分と解析者に要求される最低限の経験附属書 C.( 参考 ) シミュレーション要員の力量管理 C.1 シミュレーション要員に必要な力量 C.2 日本機械学会計算力学技術者資格認定の要件 C.3 NAFEMS Professional Simulation Engineer の要件附属書 D.( 参考 ) シミュレーション業務の委託プロセス附属書 E.( 参考 ) シミュレーション業務への ISO9001 導入の手順 12

13 附属書 B.( 参考 ) 重要性の区分と解析者に要求される最低限の経験 B.1 シミュレーション区分 1- 極めて重要シミュレーションは製品の設計における評価の必須条件になっており製品の機能不全又は故障が人間の生命を危険に置くか又は財産や環境を公共と言える規模の災害にさらす本区分の解析者は工学的用途に関する経験が 5 年以上指導を受けて区分 1 又は 2 の解析を 3 件以上実施しており内部監査を受審した経験がある附属書 B.( 参考 ) 重要性の区分と解析者に要求される最低限の経験 B.2 シミュレーション区分 2- 重要シミュレーションは製品の設計における評価の必須条件にはなっていないが製品の故障が尐なくとも人間生活に重大な危険を引き起こすかあるいは供給者の通常の法的責任範囲を超えた損害を引き起こすようなものになり得る本区分の解析者は工学的用途に関する経験は 2 年以上指導を受けて区分 1 又は 2 の解析を 1 件以上実施しており内部監査を受審した経験がある B.3 シミュレーション区分 3- 助言的シミュレーションは製品の設計において参考的な工学的評価として使用される本区分の解析者は工学的用途に関する経験は 1 年以上指導を受けて区分 3 の解析を 1 件以上実施している 13

14 附属書 C.( 参考 ) シミュレーション要員の力量管理 C.1 シミュレーション要員に必要な力量シミュレーションに携わる要員は解析ソフトウェアの前提になっている数値解析の理論及び解析ソフトウェアが適用される工学分野における十分な知識を有している必要があるこのシミュレーション要員の力量を適切な手段により定量化し管理することが必要であるシミュレーション要員の力量の定量的な評価法としては例えば日本機械学会計算力学資格認定制度が有効と考えられる組織長は自部門が受託する解析を担当すべき要員の満たすべき力量を計算力学資格認定制度の各資格と結び付けて管理することができよう要員の力量の定量的な評価法としては NAFEMS の Professional Simulation Engineer も参考になろう附属書 D.( 参考 ) シミュレーション業務の委託プロセス 14

15 附属書 E.( 参考 ) シミュレーション業務への ISO9001 導入の手順附属書 E.( 参考 ) シミュレーション業務への ISO9001 導入の手順 15

ISO 9001:2015 から ISO 9001:2008 の相関表 JIS Q 9001:2015 JIS Q 9001: 適用範囲 1 適用範囲 1.1 一般 4 組織の状況 4 品質マネジメントシステム 4.1 組織及びその状況の理解 4 品質マネジメントシステム 5.6 マネジ

ISO 9001:2008 と ISO 9001:2015 との相関表この文書は ISO 9001:2008 から ISO 9001:2015 及び ISO 9001:2015 から ISO 9001:2008 の相関表を示すこの文書は変更されていない箇条がどこかということに加えて新たな箇条改訂された箇条及び削除された箇条がどこにあるかを明らかにするために用いることができる ISO 9001:2015