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木村 元(きむら はじめ) データ更新日:2018.06.11

教授 /  工学研究院 船舶海洋人材育成寄附講座


主な研究テーマ
自動配管設計システムの構築に関する研究
キーワード:パイプ 配管 自動設計 機器配置 ダイクストラ法 タッチアンドクロス法
2010.04~2019.03.
船舶建造ブロックの塗装作業自動化に関する研究
キーワード:造船 塗装 自動化 塗装ロボット
2018.04~2020.03.
船舶建造での形状計測における3Dスキャナの利用に関する研究
キーワード:3Dスキャナー 点群データ処理 点群からの形状検出 形状計測
2014.04~2018.03.
造船工程における最適化に関する研究
キーワード:最適化 スケジューリング
2004.04~2019.03.
造船基本設計における船体主要目決定支援システムに関する研究
キーワード:造船, 基本設計, 船体主要目
2008.04~2010.12.
強化学習による水中作業ロボットの動作学習に関する研究
キーワード:強化学習, 水中ロボット
2005.04~2010.03.
電気探査法を利用した地雷探査ロボットに関する研究
キーワード:電気探査,地雷探査,ロボット
2004.07~2006.03.
電気探査法を利用した水中センサーの開発に関する研究
キーワード:電気探査,水中センサー
2004.07~2006.03.
強化学習に関する研究
キーワード:強化学習,ロボット
1995.03~2015.03.
不確実な環境における意思決定に関する研究
キーワード:意思決定,マルコフ決定過程
1995.03.
従事しているプロジェクト研究
基本設計作業の最適化の研究
2009.04~2014.03, 代表者:木村 元, 九州大学 大学院工学研究院, 株式会社新来島どっく
造船基本設計における船体主要目決定支援システムの開発.
21世紀ロボットチャレンジプログラム「次世代ロボット実用化プロジェクト」実用システム化推進事業
2004.04~2005.12, 代表者:大橋 俊夫, 岡谷商工会議所, 新エネルギー・産業技術総合開発機構.
研究業績
主要原著論文
1. 安藤悠人, 木村 元, 自動経路探索システムにおける複数本配管への対応, 日本船舶海洋工学会論文集, 第20号, 221-230, 第20号, pp.221--230, 2014.12, [URL].
2. 安藤悠人, 木村 元, エルボおよびベンドを考慮した配管設計アルゴリズム, 日本船舶海洋工学会論文集, http://dx.doi.org/10.2534/jjasnaoe.15.219, 第15号, 219-226, Vol.15, pp.219--226, 2012.06, [URL].
3. 木村 元, 機器配置およびパイプの分岐を扱う配管自動設計システム
-パイプ材料コストおよびバルブ操作性評価の多目的最適化-, 日本船舶海洋工学会論文集, http://dx.doi.org/10.2534/jjasnaoe.14.165, 第14号, 165-173, Vol.14, pp.165--173, 2012.03, [URL].
4. 木村 元, ランダムタイリングとGibbs-samplingを用いた多次元状態-行動空間における強化学習, 計測自動制御学会論文誌, 第42巻12号, 2006.12.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
1. 木村 元, (特集 配管艤装設計・施工の現状とICT活用)
配管設計自動化の新しいアプローチ-曲がり部に沿った配管自動設計-
, KANRIN 日本船舶海洋工学会誌 第75号(平成29年11月)pp.2--6 (2017)., 2017.11.
2. 木村 元, 配管自動設計の新しい試みについて:カーブを有する構造部材に沿った配管やサポートを考慮した自動設計, 配管技術 801. Vol.59. No.13, pp.1--8 (2017) 日本工業出版, 2017.11.
3. 木村 元, 配管自動設計システム実現の試み:配管経路探索と機器配置の最適化, 配管技術 734. Vol.55. No.2, pp.12--18 (2013) 日本工業出版, 2013.01.
4. 木村 元, (リレー解説:強化学習の最近の発展)第1回:強化学習の基礎, 計測と制御, Vol.52, No.1, pp.72--77 (2013) 計測自動制御学会, 2013.01.
主要学会発表等
1. Hajime Kimura, Automatic Piping Arrangement Design Considering Piping Supports and Curved Surfaces of Building Blocks, International Conference on Computer Applications in Shipbuilding, 2017.09, In piping design, consideration must be given to the position and direction in which pipes are passed, in order to properly support pipes from pipe racks and structural members with support. In this paper, a new piping path planning system is proposed in order to automate piping design corresponding to pipe supports and curved hulls. In the proposed system, candidates for positions and directions to which pipes should be passed are given in advance as 'candidate points' from the circumstances of pipe racks and support. Then, the system selects the appropriate candidate points automatically to generate piping paths keeping constraint of many factors, e.g., gravitational flow, or geometrical limitation of the pipe-bending machine, etc. Therefore, it is quite practical. The performance of the proposed system is demonstrated through several simulations.
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2. Yuto Ando, Hajime Kimura, Automatic Pipe Routing to Avoid Air Pockets, International Conference on Computer Applications in Shipbuilding, 2013.09, [URL], Pipe arrangement is one of the most time-consuming works in ship production because the process requires designers to decide the optimum pipe routes. Previous works focused on finding preferable routes by applying optimization methods, but these methods have not considered the effect of gravity in obtained pipe routes. This paper presents an automatic pipe routing method that avoids air pockets. We call vertical U-shaped pipes “air pockets”. In this paper, the pipe routing problem is considered as a routing problem in a directed and weighted graph. Dijkstra’s method is used in the routing process for generating candidates of optimum routes. In order to avoid making air pockets in the obtained routes, we try to use a new cost function. The performance of this method is shown in several demonstrations..
3. Kimura Hajime, An Automatic Pipe Arrangement Algorithm Considering Elbows and Bends, International Conference on Computer Applications in Shipbuilding, 2012.06, [URL], Nowadays, piping arrangement has been enabled to be more efficient by development and spread of CAD (Computer-Aided Design). However, it is difficult to design piping layout automatically because there are many regulations and functional design rules which must be satisfied. We propose an automatic routing method for simple pipes considering elbows and bends. In practical design of piping layout, there are many bends connecting straight eccentric pipes which have gaps within the pipes' diameter. However, no precedence automatic piping algorithm has been taken into account pipelines with such bends. The proposed method finds piping routes making use of not only elbows but the bends minimizing costs of the path connecting start point to goal point, while avoiding obstacles such as structures, equipments and the other circuits. In our approach, we consider the piping route design problem to a routing problem in a directed and weighted graph. Note that the nodes in the proposed graph have state variables not only locations but directions of the pipes. Consequently, this graph can easily express the bends as simple edges, and then the routing algorithm can easily handle the bends. In addition, the presented method has specifications that the sizes of each cell, which is generated by decomposing of a free space, are not restricted within the diameter of the pipe. The routing algorithm uses Dijkstra's method to provide candidate paths. For practical use, the system adopts XML-file-based interface. This paper presents a new idea to express specific arrangement rules or policies using XML. The efficiency of the proposed method is demonstrated through several experiments..
4. Hajime Kimura, Reinforcement Learning in Multi-Dimensional State-Action Space Using Random Rectangular Coarse Coding and Gibbs Sampling, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS07), 2007.10, [URL].
作品・ソフトウェア・データベース等
1. 木村 元, 経由候補点を利用した配管自動設計アルゴリズム実証用の計算機プログラム, 2017.10
Javaプログラム群ランタイムおよびソースコード、データ入出力用XMLスキーマファイル、およびサンプルデータ、使用マニュアル.
特許出願・取得
特許出願件数  3件
特許登録件数  0件
学会活動
所属学会名
公益社団法人 日本船舶海洋工学会
計測自動制御学会
日本ロボット学会
学協会役員等への就任
2013.04~2017.03, 日本船舶海洋工学会西部支部, 運営委員.
2008.01~2009.12, 計測自動制御学会, 九州支部事業幹事.
2008.01~2009.12, 計測自動制御学会, 会誌編集委員.
2008.04~2015.04, 日本船舶海洋工学会, 「船舶海洋思想の普及に関する事業」実施委員会委員.
2006.01~2007.12, 計測自動制御学会, 運営委員.
2005.01~2007.01, 計測自動制御学会, 幹事.
2003.04~2004.03, 計測自動制御学会, 運営委員.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2017.11.27~2017.11.28, 日本船舶海洋工学会秋季講演会, 座長(Chairmanship).
2018.05.21~2018.05.22, 日本船舶海洋工学会春季講演会, 座長(Chairmanship).
2015.11.16~2015.11.17, 日本船舶海洋工学会秋季講演会, 座長(Chairmanship).
2014.11.20~2014.11.21, 日本船舶海洋工学会秋季講演会, 座長(Chairmanship).
2012.06.12~2012.06.15, 第26回 人工知能学会全国大会, 座長(Chairmanship).
2010.11.04~2010.11.05, 日本船舶海洋工学会西部支部秋季講演会, 実行委員・ポスターセッション担当.
2010.12.18~2010.12.19, 進化計算シンポジウム2010, 実行委員.
2008.11.29~2008.11.30, 第27回計測自動制御学会九州支部学術講演会, 司会(Moderator).
2008.09.10~2008.09.12, 第26回日本ロボット学会学術講演会 , 司会(Moderator).
2008.11.20~2008.11.21, 日本船舶海洋工学会2008年度秋季講演会, 司会(Moderator).
2008.05~2008.05, 日本船舶海洋工学会2008年度春季講演会, 司会(Moderator).
2007.01~2007.01, 計測自動制御学会第19回自律分散システムシンポジウム, 司会(Moderator).
2006.03~2006.03, 計測自動制御学会第33回知能システムシンポジウム, 司会(Moderator).
2005.03~2005.03, 計測自動制御学会第32回知能システムシンポジウム, 司会(Moderator).
2016.09.23~2016.09.23, 日本船舶海洋工学会 西部支部セミナー「配管艤装設計・施工の現状と可能性」, 実行委員長.
2016.12.03~2016.12.03, 日本船舶海洋工学会 海洋教育フォーラム, 実行委員.
2015.12.12~2015.12.12, 日本船舶海洋工学会 海洋教育フォーラム, 実行委員.
2014.12.13~2014.12.13, 日本船舶海洋工学会 海洋教育フォーラム, 実行委員.
2012.12.18~2012.12.20, 第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会, 実行委員.
2010.11.04~2011.11.05, 2010年度日本船舶海洋工学会秋季講演会, 実行委員.
2011.11.01~2011.11.02, 2011年度日本船舶海洋工学会秋季講演会, 実行委員.
2008.05.29~2008.05.30, 2008年度日本船舶海洋工学会春季講演会, 実行委員(ポスターセッション担当).
学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況
2008.01~2009.12, 計測自動制御学会誌「計測と制御」, 国内, 編集委員.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2017年度
2016年度
2015年度
2014年度
2013年度
2012年度 12 
2011年度 11 
2010年度 13 
2009年度    
2008年度 10 
2007年度    
2006年度
2005年度
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
ノルウェー工科大学(Norwegian University for Science and Technology), Norway, 2010.04~2010.07.
ハワイ大学マノア校, UnitedStatesofAmerica, 2010.03~2010.03.
受賞
論文賞(友田賞), 計測自動制御学会, 2003.08.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2011年度~2013年度, 基盤研究(B), 代表, 配管および機器配置の自動設計システムに関する研究.
2005年度~2006年度, 萌芽研究, 代表, 電気探査法と生物的適応アルゴリズムによる3次元海中センシングシステムの構築.
共同研究、受託研究(競争的資金を除く)の受入状況
2016.06~2017.03, 代表, 平成28年度マッチングプランナープログラム「企業ニーズ解決試験」
課題番号:MP28116808445
課題名:建築設備の配管自動設計システムの開発.
2009.04~2011.03, 代表, 基本設計作業の最適化の研究.
2005.01~2006.03, 代表, 強化学習ドライバモデルに関する研究.
寄附金の受入状況
2017年度, 新菱冷熱工業株式会社, 学術研究助成の為.
2016年度, 新菱冷熱工業株式会社, 工学研究院に関する学術研究及び教育助成の為.
2015年度, 造船学術研究推進機構, 「3Dスキャナを利用した現場合わせ管の設計支援」に関する研究助成の為.
2014年度, 株式会社新来島どっく, 工学研究院研究資金 海洋システム工学部門
工学研究院に関する学術研究助成の為.
2013年度, 株式会社新来島どっく, 工学研究院研究資金 海洋システム工学部門.
2012年度, 株式会社新来島どっく, 工学研究院研究資金 海洋システム工学部門.
2011年度, 株式会社新来島どっく, 工学研究院研究資金 海洋システム工学部門.
2008年度, 株式会社新来島どっく, 工学研究院研究資金 海洋システム工学部門.
2005年度, 有限会社 オオハシ, 工学研究院研究資金 海洋システム工学部門.

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