配管経路探索装置とそれを用いて作成したプラント

【課題】配管部品の据付および操作スペースを確保した配管経路データを効率良く作成し、配管設計時間を削減する。
【解決手段】ＣＡＤデータと配管始終点データとを入力する入力部と、前記入力部で入力したＣＡＤデータと配管始終点データとから配管の始終点を含む経路探索のためのグラフを作成するグラフ作成部とを有する配管経路探索装置において、前記グラフ作成部で作成したグラフから、始点からの累積距離と累積配置可能部品数を集計する累積距離・部品数集計部と、前記累積距離と累積配置可能部品数をグラフの各ノードに表示する表示部とを備えることを特徴とする配管経路探索装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管設計を支援する装置に関し、特に配管経路の作成に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、空間上にグラフを作成して、指定した始点と終点から最短経路を求めるシステムが開示されている。特許文献１の技術によれば自動的に生成したトポロジーマップを用いて、グリットマップにおける経路検索領域を限定することで、広範な移動空間においても高速かつ正確に経路検索を行える。
【０００３】
特許文献２には、設計した配管経路を対象に、指定した始終点間の経路を簡素化するために、指定した始終点間の配管部品を認識して、始終点間に最短経路を仮経路として作成して、配管部品の経路方向のサイズから、配管部品が配置可能か判定して、配管部品が配置できないケースには、始終点を移動するか迂回経路を作成する方式が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、システムの中で配管部品である弁の操作性および据付性を評価する方式が開示されている。特許文献３の技術では、自動レイアウト及び対話レイアウトシステムにより計画された配管，トレイ及びダクトのレイアウトの機能性評価，操作性評価，総合調整評価を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５３８４９号公報
【特許文献２】特開２０１０−４４７０７号公報
【特許文献３】特開平７−２４４６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、配管部品の配置位置を決めるには、経路方向のサイズのみではなく、据付に必要なスペースおよび運転時の操作スペースを確保しなければならない。特許文献１，２は、配管部品の据付および操作スペースについては考慮されておらず、配管部品の据付および操作スペースを確保した配管経路の作成は行えない。また、特許文献３においては経路作成時には操作性および据付性を評価していない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、配管部品の据付および操作スペースを確保した配管経路を効率よく作成する配管経路探索装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の配管データ編集装置は、ＣＡＤデータと配管始終点データとを入力する入力部と、前記入力部で入力したＣＡＤデータと配管始終点データとから配管の始終点を含む経路探索のためのグラフを作成するグラフ作成部とを有する配管経路探索装置において、前記グラフ作成部で作成したグラフから、始点からの累積距離と累積配置可能部品数を集計する累積距離・部品数集計部と、前記累積距離と累積配置可能部品数をグラフの各ノードに表示する表示部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、配管部品の配置を考慮した配管経路を効率よく作成することができ、配管設計時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＣＡＤデータの一例を説明する説明図である。
【図３】図２のＣＡＤデータの表示例である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る配管部品データの一例を説明する説明図である。
【図５】図２のＣＡＤデータの表示例である。
【図６】本発明のグラフ作成部で作成したグラフの例である。
【図７】本発明のグラフ作成部で作成した立体的なグラフの例である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る累積距離・部品数表示部での表示の例である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る累積距離・部品数表示部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の属性編集部で属性を編集したグラフの例である。
【図１１】図９の集計部の処理を示すフローチャートである。
【図１２】図９の集計部の処理手順を説明する図である。
【図１３】本発明に係るコンピュータシステムの外観図である。
【図１４】磁気ディスクの外観図である。
【図１５】ＣＤ−ＲＯＭの外観図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る累積距離・部品数表示部の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１３の属性自動設定部の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８の累積距離・部品数集計部の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態の最短経路を表示した例の図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２２】図２１の属性自動設定部の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態の配管経路探索装置を用いて作成されたプラントの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、各図面を通し、同等の構成要素には同一の符号を付してある。
【実施例１】
【００１２】
図１に本発明の第１の実施形態に係る配管経路作成装置の概要構成を示す。本実施形態は、概略的には、入力部１０１と、グラフ作成部１０２と、累積距離・部品数表示部１０３と、表示部１０４を備える。グラフ作成部１０２は、配管の始終点を含むグラフを作成する。累積距離・部品数表示部１０３は、上記グラフ作成部１０２で作成したグラフを探索して、始点から各ノードへの累積距離，累積配置可能配管部品数を集計して、表示部１０４に表示する。
【００１３】
入力部１０１は、ＣＡＤデータと、配管始終点データと、配置する配管部品データとを入力する。
【００１４】
図２にＣＡＤデータの例を示す。機器２０１，柱２０２等の形状要素毎に面、線単位にタイプ、幾何情報を持ち、面の境界の線情報を持つことで、形状を表現する。また、必要に応じて機器の接続部分であるノズル情報を持つ。図３にＣＡＤデータの表示例を示す。図２で示されたＣＡＤデータにより、例えば図３に示す機器１を表すことができる。２０４は機器１の面１を表し、２０５は機器１の面２を表す。また２０６は機器１の線１を表し、２０７は機器１の線２を表す。
【００１５】
配管始終点データは、例えば配管の始終点座標を直接入力する。または、ＣＡＤ画面上で図形要素を選択することにより入力する。または、ＣＡＤデータの機器のノズルを入力する。
【００１６】
図４に配置する配管部品データを示す。配管部品データは少なくとも配置する配管部品の種類３０１を持ち、必要に応じてサイズ３０２を持つ。例えば、配置する配管部品が弁の場合には種類３０１には弁、サイズ３０２には弁のサイズである大きさ２００が記載されている。配管部品は弁以外にもポンプや圧力計等の計器があげられる。
【００１７】
図５は表示したＣＡＤデータの例である。このケースでは、図６のように干渉物のない領域にグラフを作成する。なお、図５は２次元のグラフを作成しているが、３次元のグラフも作成できる。図７には３次元のグラフの例を示す。また、ノード間の距離，グラフを作成する領域範囲は必要に応じて変更する。また、必要に応じて、斜めの経路も作成する。なお、説明を簡単にするため、グラフ間の距離は１とする。このグラフはコンピュータ１３０２に設けられた演算処理装置により、記憶装置内のＣＡＤデータや配管始終点データを参照して作成される。またその結果はディスプレイ１３０３に表示される。
【００１８】
図８は表示したグラフの例である。ノード内の数字は累積距離：累積配置可能部品数とする。終点で累積配置可能部品数が、入力部１０１で入力した配管部品データ数よりも大きければ配管部品配置可能な経路となる。
【００１９】
累積距離・部品数表示部１０３は、詳細には例えば図９のような構成とする。属性編集部７０１は、グラフのノード間に配管部品配置可能か否かの属性を対話操作で設定する。設定したこれらデータは記憶装置に保存される。このように対話操作でグラフのノード間に配管部品配置可能か否かの属性を設定できるため、条件を自由に設定して、配管部品の据付および操作スペースを確保した配管経路を作成することができる。集計部７０２は、上記属性編集部７０１で属性を設定したグラフデータから、始点から各ノードの累積距離および累積配置可能部品数を集計する。表示部１０４は、上記集計部７０２で集計した各ノードの累積距離および累積配置可能部品数を表示する。
【００２０】
図１０は、属性を設定したグラフの例である。点線で示したところが配管部品配置可能なノード間である。
集計部７０２は詳細には図１１の処理を行う。始点を探索ノードとして、探索ノードの隣接するノードに累積距離と累積配管部品数を設定する。隣接ノードが、終点かつ累積配管部品数が条件を満たす場合は、処理を終了する。今回のケースは配管部品数が３であるので、累積配置可能部品数が３以上で終点に到達したら終了する。それ以外の場合は、累積距離最小のノードを探索ノードに設定して、繰り返す。なお、累積距離最小のノードが設定できなくなった場合には配管部品がそもそも配置できない設定であるため表示部に「配管部品は設置できない設定です。」の表示を行い処理を終了する。
【００２１】
図１０のグラフを例に説明する。なお、説明を簡単にするためグラフ間の距離は１、配管部品配置可能なグラフ間には、１部品を配置できるとする。
【００２２】
図１２が探索の手順である。（ａ）のように始点の隣接ノード１００１に累積距離１と累積配置可能部品数０を設定する。次に（ｂ）のようにノード１００１の隣接ノード１００２と１００３に隣接ノード１００１に累積距離と累積配置可能部品数を設定する。１００１と１００２間は配管部品配置不可なので２：０、１００１と１００３間は配管部品配置可なので２：１を設定する。（ｃ）では１００２と１００３の隣接ノードに値を設定するが、ノード１００４に到達する複数の経路がある。この場合、累積距離が同じであれば、累積配置可能部品数の大きい経路を優先する。すなわちノード１００４は、１００３から来る経路を優先し、値を３：２とする。（ｄ）では、累積距離３のノードの隣接ノードに値を設定する。ノード１００２では、設定済の２：０の経路の他に１００４からの経路ができるが、距離が異なるので、両方の値を保持する。以下（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）でそれぞれ累積距離が４，５，６，７のノードの隣接ノードに値を設定する。（ｈ）の段階で終点に到達する経路１００５が探索されるが、累積配置可能部品数が０であるため、経路１００６等の探索処理を継続する。（ｉ），（ｊ）でそれぞれ累積距離が８，９のノードの隣接ノードに値を設定する。（ｊ）で終点に到達し、累積配置可能部品数が３になる経路１００７が探索されたので処理を終了する。なお、本説明ではグラフ間に１部品を配置できると仮定したが、グラフ間に複数部品を配置できるケースと、直線につながる複数のグラフ間にしか、配管部品を配置できないケースもある。入力部１０１で入力した配管部品のサイズとノードの間隔から、ノード間に配置できる部品数を算出して、集計部７０２の集計に反映する。
【００２３】
図１３に配管経路作成装置の具体的な構成を示す。本実施形態の配管データ編集装置は、キーボード等の入力装置１３０１と、前述したようなデータや処理プログラムを入力する入力手段，入力されたデータやプログラムを蓄積する記憶装置，演算装置などを備えたコンピュータ本体１３０２と、ディスプレイ１３０３で構成される汎用のコンピュータシステムと、その上で稼動する処理プログラムによって実現することができる。汎用のコンピュータシステムに処理プログラムを付加して実現するときには、処理プログラムは図１４に示すような磁気ディスク１４０１や、図１５に示すようなＣＤ−ＲＯＭ１５０１などのメディアに記録して配送，保管，実装され、コンピュータ本体１３０２に設けた磁気ディスク読み取り装置やＣＤ−ＲＯＭ読み取り装置によって読み取り、コンピュータ本体１３０２内に取り込まれる。
【００２４】
通信ネットワークを通じて配送される処理プログラムを入力手段によって取り込んで実現する場合には、取り込んだ処理プログラムを磁気ディスク等のメディアに記憶させて保存することにより、繰り返し使用できるようにする。
【実施例２】
【００２５】
次に第２の実施例を説明する。なお実施例１と同様の個所は適宜省略して説明する。
【００２６】
図１６に累積距離・部品数表示部の第２の実施例を示す。属性自動設定部１１０１は、入力部１０１で入力したＣＡＤデータから、グラフ作成部１０２で作成したグラフの各ノード間に配管部品配置可否属性を自動で設定する。集計部７０２は、上記属性自動設定部１１０１で属性を設定したグラフデータから、始点から各ノードの累積距離および累積配置可能部品数を集計する。表示部１０４は、上記集計部７０２で集計した各ノードの累積距離および累積配置可能部品数を表示する。
【００２７】
属性自動設定部１１０１は詳細には例えば図１７のような構成とする。据付性・操作性評価部１２０１は、入力部１０１で入力したＣＡＤデータとから、上記グラフ作成部１０２で作成したグラフの各ノード間に配管部品を配置した際の、据付性あるいは操作性の少なくとも１つ評価する。ここで据付性あるいは操作性評価は、例えばノード間から緩衝物への距離によって評価し、緩衝物との距離か閾値以下であれば配管部品配置可能と評価する等の方法である。実際には据付性・操作性評価部では、ＣＡＤデータ等を参照し、緩衝物への距離を算出する。そして、ある閾値を決め閾値と実際の距離とを比較して据付可能か判断する。また、弁やポンプを設置する場合にも設置のための領域を確保する必要があるため、距離に基づく操作性の判断を行う。これら判別には既存の方法を用いて行ってもよい。属性設定部１２０２は、上記据付性・操作性評価部１２０１の評価結果から、グラフの各ノード間に配管部品配置可否の属性を設定する。
【００２８】
このように配管部品配置可否属性を自動で設定できるため、対話操作で設定するより効率的に配管部品の据付および操作スペースを確保した配管経路探索装置を提供できる。
【実施例３】
【００２９】
図１８に本発明の第３の実施形態に係る配管経路作成装置の概要構成を示す。本実施形態は、概略的には、入力部１０１と、グラフ作成部１０２と、累積距離・部品数集計部１０３と、経路探索部１６０１と、表示部１０４とを備える。なお前記実施例と同様の個所は適宜省略して説明する。
【００３０】
入力部１０１はＣＡＤデータと配管始終点データと配管部品データとを入力する。グラフ作成部１０２は、上記入力部１０１で入力したＣＡＤデータと配管始終点データとから配管の始終点を含む経路探索のためのグラフを作成する。累積距離・部品数集計部１０３は、上記グラフ作成部１０２で作成したグラフの各ノード間に配管部品配置可否属性を対話操作で編集する。経路探索部１６０１は、上記属性編集部７０１で属性を設定したグラフから、入力部１０１で入力した配管部品データの部品が配置可能な始点から終点までの最短経路を探索する。
【００３１】
累積距離・部品数集計部１０３は、詳細には集計部７０２を有する。集計部７０２は、上記属性編集部７０１で属性を設定したグラフデータから、始点から各ノードの累積距離および累積配置可能部品数を集計する。経路検索部１６０１では、上記集計部７０２で集計した各ノードの累積距離および累積配置可能部品数から、入力部１０１で入力した配管部品データの部品が配置可能な始点から終点までの最短経路を探索して表示部１０４に表示する。図２０に最短経路を表示した一例を示す。これにより、配管部品の据付および操作スペースを確保した最短の配管経路を検索できる。
【実施例４】
【００３２】
本発明の第４の実施形態に係る配管経路作成装置の概要構成を示す。本実施形態は、概略的には、入力部１０１と、グラフ作成部１０２と、属性自動設定部１１０１と、経路探索部１６０１と、表示部１０４とを備える。なお前記実施例と同様の個所は適宜省略して説明する。図２１，図２２は実施例３と異なる部分を記載した。
【００３３】
入力部１０１はＣＡＤデータと配管始終点データと配管部品データとを入力する。グラフ作成部１０２は、上記入力部１０１で入力したＣＡＤデータと配管始終点データとから配管の始終点を含む経路探索のためのグラフを作成する。属性自動設定部１１０１は、入力部１０１で入力したＣＡＤデータから、グラフ作成部１０２で作成したグラフの各ノード間に配管部品配置可否属性を自動で設定する。経路探索部１６０１は、上記属性自動設定部１１０１で属性を設定したグラフから、入力部１０１で入力した配管部品データの部品が配置可能な始点から終点までの最短経路を探索する。経路検索部１６０１では、経路探索部１６０１で処理した各ノードの累積距離および累積配置可能部品数から、入力部１０１で入力した配管部品データの部品が配置可能な始点から終点までの最短経路を探索して表示部１０４に表示する。このように配管部品配置可否属性を自動で設定できるため、対話操作で設定するより効率的に配管部品の据付および操作スペースを確保した配管経路を作成する配管経路探索装置を提供できる。
【実施例５】
【００３４】
図２３に配管経路作成装置を用いて作成したプラントについて示す。一例として発電プラント１７０１に適用した例を示す。配管を接続したい始点１７０４から終点１７０５まで、配管部品である弁１７０２を配置して配管は接続されている。なお、本プラントでは干渉物１７０６，１７０７との据付性あるいは操作性を考慮して作成できるため設計の信頼性をより高めたプラント作成が行える。また配管部品の配置を考慮した配管経路を効率よく作成することができるため、配管設計時間を短縮でき、より建設時間を短縮したプラントが提供可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１入力部
１０２グラフ作成部
１０３累積距離・部品数表示部
７０１属性編集部
７０２集計部
７０３表示部
１１０１属性自動設定部
１６０１経路探索部
１７０１発電プラント
１７０２弁

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤデータと配管始終点データとを入力する入力部と、
前記入力部で入力したＣＡＤデータと配管始終点データとから配管の始終点を含む経路探索のためのグラフを作成するグラフ作成部とを有する配管経路探索装置において、
前記グラフ作成部で作成したグラフから、始点からの累積距離と累積配置可能部品数を集計する累積距離・部品数集計部と、
前記累積距離と累積配置可能部品数をグラフの各ノードに表示する表示部とを備えることを特徴とする配管経路探索装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配管経路探索装置において、
前記累積距離・部品数集計部は、上記グラフ作成部で作成したグラフの各ノード間に配管部品配置可否属性を対話操作で編集する属性編集部と、
上記属性編集部で属性を設定したグラフから、始点から各ノードまでの経路を探索して累積距離と累積配置可能部品数を集計する集計部とを備えたことを特徴とする配管経路作成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の配管経路探索装置において、
前記入力部で入力したＣＡＤデータから、グラフ作成部で作成したグラフの各ノード間に配管部品配置可否属性を自動で設定する属性自動設定部と、
前記属性自動設定部で属性を設定したグラフから、始点から各ノードまでの経路を探索して累積距離と累積配置可能部品数を集計する集計部と、
上記部で集計した累積距離と累積配置可能部品数とを備えたことを特徴とする配管経路作成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の配管経路探索装置において、
前記属性自動設定部は、前記入力部で入力したＣＡＤデータから、上記グラフ作成部で作成したグラフの各ノード間に配管部品を配置した場合の、据付性あるいは操作性の少なくとも１つを評価する据付性・操作性評価部と、
前記据付性・操作性評価部の評価結果から、グラフの各ノード間に配管部品配置可否の属性を設定する属性設定部とを備えたことを特徴とする配管経路作成装置。
【請求項５】
ＣＡＤデータと配管始終点データとを入力する入力部と、
前記入力部で入力したＣＡＤデータと配管始終点データとから配管の始終点を含む経路探索のためのグラフを作成するグラフ作成部とを持つ配管経路探索装置において、
上記入力部が配管部品データと入力する手段を有し、
上記グラフ作成部で作成したグラフの各ノード間に配管部品配置可否属性を対話操作で編集する属性編集部と、
上記属性編集部で属性を設定したグラフから、入力部で入力した配管部品データの部品が配置可能な始点から終点までの最短経路を探索する経路探索部を有することを特徴とする配管経路探索装置。
【請求項６】
ＣＡＤデータと配管始終点データとを入力する入力部と、
上記入力部で入力したＣＡＤデータと配管始終点データとから配管の始終点を含む経路探索のためのグラフを作成するグラフ作成部とを持つ配管経路探索装置において、
上記入力部が配管部品データと入力する手段を有し、
上記入力部で入力したＣＡＤデータから、グラフ作成部で作成したグラフの各ノード間に配管部品配置可否属性を自動で設定する属性自動設定部と、
上記属性自動設定部で属性を設定したグラフから、入力部で入力した配管部品データの部品が配置可能な始点から終点までの最短経路を探索する経路探索部を有することを特徴とする配管経路探索装置。
【請求項７】
請求項１の配管経路探索装置を用いて作成したプラント。

【図１】