(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルを収納するケーブル収納部材が複数連結されてなるケーブル敷設網を構成するケーブル収納部材にそれぞれ固有の収納部材識別符号を付与し、
前記収納部材識別符号に該ケーブル収納部材の長さを示すデータ及び該ケーブル収納部材に収納可能なケーブルの容量を示すデータを関連付けてネットワークデータを構築し、
前記ネットワークデータをネットワークデータ格納手段に格納し、
前記ケーブル敷設網に配置される複数のケーブルにそれぞれ固有のケーブル識別符号を連続符号として付与し、
各ケーブルが配置される始点と終点を示すデータ及び各ケーブルの太さを示すデータを前記ケーブル識別符号に関連付けてケーブルデータを構築し、
前記ケーブルデータをケーブルデータ格納手段に格納し、
前記ネットワークデータ及びケーブルデータに基づいて、各ケーブルの通りうるルート候補を抽出すると共に、該抽出した各ルート候補にそれぞれ固有のルート候補識別符号を付与してルート候補データを作成し、
前記複数のケーブルを示すケーブル識別符号に対して、それぞれ前記作成した各ケーブルのルート候補データのうちから抽出した一つのルート候補識別符号を関連付け、この抽出されたルート候補識別符号を前記ケーブル識別符号の連続符号の順に結合させて文字列を作成し、
前記文字列が示す全ケーブルに対する総延線長を前記ネットワークデータに基づいて算出し、
前記文字列が示す全ケーブルに対する曲がり回数を前記ネットワークデータに基づいて算出し、
前記文字列が示すルート候補の組み合わせによって各ケーブルが通過するケーブル収納部材について該ケーブル収納部材を通過するケーブルの太さの合計と該ケーブル収納部材の容量とを比較し、全ケーブル収納部材に対するケーブルの収納状況を示す収納状況値を算出し、
前記総延線長、曲がり回数、及び収納状況値に基づいて前記文字列を評価し、
その評価結果に基づいて新たな文字列を作成し、上記の評価を繰り返すことにより評価の高い文字列を帰納的に探索して文字列を最適化し、
最適化された文字列が示すケーブルルートを最適なケーブル配置として提示することを特徴とする配線経路設計支援方法。
【請求項２】
前記文字列を最適化する手法として遺伝的アルゴリズムを用いることを特徴とする請求項１記載の配線経路設計支援方法。
【請求項３】
ケーブルを収納するケーブル収納部材が複数連結されてなるケーブル敷設網を示す情報を入力する第１の入力手段と、
前記第１の入力手段によって入力された情報に基づいて、前記ケーブル敷設網を構成するケーブル収納部材にそれぞれ固有の収納部材識別符号が与えられ、前記収納部材識別符号に該ケーブル収納部材の長さを示すデータ及び該ケーブル収納部材に収納可能なケーブルの容量を示すデータが関連付けられたネットワークデータが構築され、該ネットワークデータが格納されるネットワークデータ格納手段と、
前記ケーブル敷設網に配置される複数のケーブルの始点と終点を示す情報及び該ケーブルの太さを示す情報を入力する第２の入力手段と、
前記第２の入力手段によって入力された情報に基づいて、前記複数のケーブルにそれぞれ固有のケーブル識別符号が連続符号として与えられるとともに、各ケーブルが配置される始点と終点を示すデータ及び各ケーブルの太さを示すデータが前記ケーブル識別符号に関連付けられたケーブルデータが構築され、該ケーブルデータが格納されるケーブルデータ格納手段と、
前記ネットワークデータ及びケーブルデータに基づいて、各ケーブルの通りうるルート候補を抽出すると共に、該抽出した各ルート候補にそれぞれ固有のルート候補識別符号を付与してルート候補データを作成するルート候補データ作成手段と、
前記複数のケーブルを示すケーブル識別符号に対して、それぞれ前記ルート候補データ作成手段で作成した各ケーブルのルート候補データのうちから抽出した一つのルート候補識別符号を関連付け、この抽出されたルート候補識別符号を前記ケーブル識別符号の連続符号の順に結合させて文字列を作成する文字列作成手段と、
前記文字列作成手段によって作成された文字列が示す全ケーブルに対する総延線長を前記ネットワークデータに基づいて算出する総延線長算出手段と、
前記文字列作成手段によって作成された文字列が示す全ケーブルに対する曲がり回数を前記ネットワークデータに基づいて算出する曲がり回数算出手段と、
前記文字列作成手段によって作成された文字列が示すルート候補の組み合わせによって各ケーブルが通過するケーブル収納部材について該ケーブル収納部材を通過するケーブルの太さの合計と該ケーブル収納部材の容量とを比較し、全ケーブル収納部材に対するケーブルの収納状況を示す収納状況値を算出するケーブル収納状況算出手段と、
前記文字列作成手段によって作成された文字列を、前記総延線長算出手段で算出した総延線長、前記曲がり回数算出手段で算出した曲がり回数、及び前記ケーブル収納状況算出手段で算出した収納状況値に基づいて評価する評価手段と、
前記評価手段の評価結果に基づいて、前記文字列作成手段によって新たな文字列を作成し、評価の高い文字列を帰納的に探索し、文字列を最適化する文字列最適化手段と、
前記文字列最適化手段によって最適化された文字列が示すケーブルルートを最適なケーブル配置として出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする配線経路設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配線経路設計支援方法及び装置に係り、特に化学工業等のプラントの電装系設備設計に際して、予め設定されたケーブル収納部材網に対して、最適な配線ルートを選定することができる配線経路設計支援方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設プラントにおける配線の設計は、一般に、機器の位置や基礎状況等を考慮し、プラント全体の配線ルートを設計した後に、ケーブルを収納するケーブルトレイ（ケーブル収納部材）の設計を行う。しかし、設計工程の都合上、先にケーブルトレイ網の設計をすることがある。また、工事日程の都合や定期点検などのために、ケーブルトレイの設備を変更しないまま、配線対象の機器の位置が移動されたりすることがある。このように、予め決められているケーブルトレイに対して、最適な配線ルートを探索する技術としては、ネットワーク理論、エキスパートシステム等が知られており、双方を組み合わせた技術も知られている（特開平２−７１３７３号公報、特公平７−９７３７９号公報等）。
【０００３】
ネットワーク理論を用いた場合は、既設（設計済み）のケーブルトレイ網の各接続点をネットワークの「ノード」とし、各ケーブルトレイをその接続情報の「リンク」とするネットワークを作成し、ケーブルルートの開始点及び終了点を指定し、開始点からノードで分岐した各リンク長を比較し、終了点までの最短ルートを１本ずつ探索していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ネットワーク理論を用いた方法では、ケーブルトレイに積載できるケーブルの最大本数（トレイの許容占積）の評価が行えない為、複数のルートについて実際にケーブルを敷設すると、ケーブルがトレイから溢れてしまうことがあるという問題がある。
【０００５】
これに対して、ケーブルがトレイの許容占積を超えた場合には、その溢れたケーブルトレイのリンクは無いものとして（リンクを切断して）最短ルートを見つける方法が提案されている。しかし、この方法では、逐次１本毎にケーブルルートの探索を行うことになるため、探索を行う順番によって結果が異なり、真に最適なルートでケーブルを敷設することができず、設計者の経験や勘などのノウハウが必要とされる。
【０００６】
近年、経験者のノウハウや、機器とケーブルの兼ね合い、依存関係（例えば、コストの高いケーブルや、距離の短いケーブル、通れるケーブルトレイ数が決まっているケーブルの優先順位など）を記述したデータベースを構築し、エキスパートシステムによってルート探索の順序を自動的に決定するシステムや、許容占積を超えたケーブルトレイ周辺をミクロ的に監視して、再配置を行うシステムが利用されている。しかしながら、これらエキスパートシステムを用いた場合においても、データベース作成時には、作成者のノウハウが必要であり、真に最適なケーブルルートを抽出することはできないという欠点がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ケーブルトレイの許容占積を考慮し、最適かつ理論的なケーブル配置を自動的に設計することができる配線経路設計支援方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成する為に、ケーブルを収納するケーブル収納部材が複数連結されてなるケーブル敷設網を構成するケーブル収納部材にそれぞれ固有の収納部材識別符号を付与し、前記収納部材識別符号に該ケーブル収納部材の長さを示すデータ及び該ケーブル収納部材に収納可能なケーブルの容量を示すデータを関連付けてネットワークデータを構築し、前記ネットワークデータをネットワークデータ格納手段に格納し、前記ケーブル敷設網に配置される複数のケーブルにそれぞれ固有のケーブル識別符号を連続符号として付与し、各ケーブルが配置される始点と終点を示すデータ及び各ケーブルの太さを示すデータを前記ケーブル識別符号に関連付けてケーブルデータを構築し、前記ケーブルデータをケーブルデータ格納手段に格納し、前記ネットワークデータ及びケーブルデータに基づいて、各ケーブルの通りうるルート候補を抽出すると共に、該抽出した各ルート候補にそれぞれ固有のルート候補識別符号を付与してルート候補データを作成し、前記複数のケーブルを示すケーブル識別符号に対して、それぞれ前記作成した各ケーブルのルート候補データのうちから抽出した一つのルート候補識別符号を関連付け、この抽出されたルート候補識別符号を前記ケーブル識別符号の連続符号の順に結合させて文字列を作成し、前記文字列が示す全ケーブルに対する総延線長を前記ネットワークデータに基づいて算出し、前記文字列が示す全ケーブルに対する曲がり回数を前記ネットワークデータに基づいて算出し、前記文字列が示すルート候補の組み合わせによって各ケーブルが通過するケーブル収納部材について該ケーブル収納部材を通過するケーブルの太さの合計と該ケーブル収納部材の容量とを比較し、全ケーブル収納部材に対するケーブルの収納状況を示す収納状況値を算出し、前記総延線長、曲がり回数、及び収納状況値に基づいて前記文字列を評価し、その評価結果に基づいて新たな文字列を作成し、上記の評価を繰り返すことにより評価の高い文字列を帰納的に探索して文字列を最適化し、最適化された文字列が示すケーブルルートを最適なケーブル配置として提示することを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、与えられたケーブル敷設網の構成を示すネットワークデータと、配置すべきケーブルの始点と終点及び各ケーブルの太さを示すケーブルデータに基づいてルート候補を抽出して、該ルート候補の組み合わせを文字列で表現し、その文字列を総延線長、曲がり回数、収納状況値に着目して評価し、帰納的に文字列を最適化するようにしている。これにより、最適なケーブルルートの組み合わせを短時間で効率的に導き出すことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る配線経路設計支援方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明に係る配線経路設計支援方法が適用された配線経路設計支援装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。同図に示すように、配線経路設計支援装置１０は、主として、ケーブル配置設計の対象となるケーブルトレイネットワークに関する情報を記憶するネットワークデータ記憶装置１２と、配置すべきケーブルの仕様やケーブルの開始点及び終了点に関する情報を記憶するケーブルデータ記憶装置１４と、予め定められた処理手順に従って必要な演算をおこなう演算処理装置（ＣＰＵ）１６と、前記演算処理装置１６によって得られた演算結果等のデータを記憶する記憶装置１８と、入力装置２０と、表示装置２２等から構成される。
【００１１】
入力装置２０は、例えば、キーボードやマウスが用いられ、オペレータが演算処理装置に必要な指令を入力したり、前記データ記憶装置１２、１４、１８に記憶されたデータを変更できるようになっている。前記入力装置２０から入力されたデータや、前記演算処理装置１６で処理された結果等は、表示装置２２のディスプレイ上に表示されるとともに、プリンタ２４等で印刷して確認することができるようになっている。また、ＣＰＵ１６には、フロッピディスクドライブ等の外部記録装置２６が接続されており、処理結果等を記録媒体に保存することができるようになっている。
【００１２】
次に、配線設計支援装置の処理手順について、図２に示すようなネットワーク図面として与えられているケーブルトレイ網にケーブルを配置する場合を例に説明する。図２には、予め設計されている（又は既設の）ケーブルトレイ３２、３２…の配置が示されている。同図に示すケーブルトレイ網の各トレイの接続点３４、３４…にネットワークのノードとして一連のノード番号（ノード１，２，３，…，２１  ）が付与され、また、ケーブルトレイ３２自体にネットワークのリンクとして一連のトレイ番号（トレイ１，２，３，…，２９）  が付与される。なお、図中ノードは影付の番号で示され、リンク番号はリンク上に四角で囲って示されている。
【００１３】
各ケーブルトレイ３２、３２、…は機器間の空間的制約等により、図３に示されるようにトレイの長さ、及びトレイに収納できるケーブルの容量を示す許容占積が定められている。例えば、トレイ番号１  のケーブルトレイは、トレイ長が１０で、許容占積は５という具合に、全ケーブルトレイ（１  〜２９）について予め知られている。図３に示したトレイデータ及び図２に示したネットワーク図面のノードとリンクに関するデータは、図１に示したネットワークデータ記憶装置１２に格納される。
【００１４】
続いて、図２に示したトレイネットワークに敷設すべきケーブルの種類と、それぞれのケーブルルートの開始点及び終了点に関する情報が与えられる。即ち、本実施の形態では、図４に示すようにケーブル番号１〜９までの計９本のルートの開始点及び終了点を与えられ、各ルートに使用されるケーブルの太さ（ケーブル径）がデータとして与えられる。ケーブル１は、ノード番号１  を開始点とし、ノード番号２１を終了点とするケーブルルートに敷設されるケーブルを意味し、該ケーブル径は５であることが示されている。また、ケーブル２は、ノード番号６  を開始点とし、ノード番号５  を終了点とするケーブルルートに敷設されるケーブルを意味し、該ケーブル径は１０である。
【００１５】
以下同様に、同図に示したようにケーブル番号９までの計９本のケーブルルートの開始点と終了点が使用されるケーブルの太さとともに、データとして与えられている。これらケーブルルート及びケーブル径に関するデータは、図１に示したケーブルデータ記憶装置１４に格納される。
前記ネットワークデータ記憶装置１２に格納されたネットワークデータ及び、ケーブルデータ記憶装置１４に格納されたケーブルルートの開始点および終了点のデータに基づいて、公知の最短路探索手法（Ｄｉｊｅｃｓｔｒａ  法）  を利用して各ケーブル毎個別にルート候補を求める。
【００１６】
具体例として、ケーブル１を例に説明する。Ｄｉｊｅｃｓｔｒａ  法では、開始点のノード番号１  から終了点のノード番号２１に至る全てのルートについて、経路上にあるリンクの長さの総和（総リンク長）を比較し、総リンク長の最も短いものを抽出する。
ケーブル１のルートは、リンク１−５−１０−１１−１６−２５−２９  ，１−５−１４−１９−２０−２５−２９，  …，  ４−９−１０−１１−１６−２５−２９  ，４−１３−１７−１８−１９−２４−２８−２９の総リンク長が５１であり、リンク４−１３−２１−２６−２２−１８−１９−２０−２５−２９の総リンク長６１などと比較して短いため、総リンク長５１のルートの内から代表ルートが選ばれることになる。更に、総リンク長が等しい場合、そのルートが曲がった回数が最も少ないルートが代表ルートとして選ばれる。本実施の形態ではリンク４−９−１０−１１−１６−２５−２９が最短の代表ルートとして抽出される。
【００１７】
次に、このようにして抽出された１本の最短の代表ルート（リンク４−９−１０−１１−１６−２５−２９）が通る各リンクを一つずつ、逐次通せなくした場合の、他のルートを可能な限り抽出する。例えば、最短ルート（リンク４−９−１０−１１−１６−２５−２９）のリンク４  を切断する（不通にする）と、リンク１  から始まる迂回ルートが多数得られる（図１参照）。同様にリンク９  を切断すると該リンク９  を迂回する迂回ルートが多数得られる。このように、最短ルート（リンク４−９−１０−１１−１６−２５−２９）が通るケーブルトレイを逐次一つ切断することにより、ルート番号１に示す１本のケーブル配線に対し多数の迂回ルートが作成される。こうして得られた多数の迂回ルートと前記最短ルートから成るルート候補に対して識別用の連続番号を付与する。
【００１８】
この連続番号は、例えばアルファベットの文字Ａ，Ｂ，Ｃ，…として割り当てられる。図５には、このようにして求めたケーブル１に対するルート候補が示され、各ルート候補Ａ，Ｂ，Ｃ…にはそれぞれ、通過トレイを示すデータと、総リンク長に相当するルートの長さのデータと、ルートの曲がり回数を示すデータが関連付けられている。
【００１９】
同様にして図４に示した全てのケーブル番号（１〜９）に対してルート候補を作成し、識別用の連続番号（アルファベット）を付与する。そして、これらルート候補のデータは、図１に示した記憶装置１８に記憶される。
次に、各ケーブル（１〜９）のルート候補の中から、ルートとして不適切なものを排除する。例えば、最短ルートの長さの１２０％を超えた長さのルート候補を無効ルートとして排除することにする。例えば、図４に示したケーブル６の最短ルートは、リンク７−１６−２５−２９で長さ２５であるが、次に短いルートは、リンク２−６−１５−２４−２８−２９  で長さ３４、即ち、最短ルートの長さの１３６％となる。従って、最短ルート以外のルートは無効ルートとして排除する。
【００２０】
このようにして、無効なルート候補を排除し、最終的に候補となれるルートが最短路ルートのみとなるケーブル番号を見つけ出す。本実施の形態では、ケーブル番号６から９までの各ケーブルルートがこのような最短路ルートのみとなる。即ち、ケーブル番号６は、リンク７−１６−２５−２９が最短路ルートであり、ケーブル番号７はリンク１７−１８−１９−２０  、ケーブル番号８はリンク４−１３−２１  、ケーブル番号９はリンク２６−２７  がそれぞれ最短路ルートとなる。そして、ケーブル番号６〜９のいずれも最短路ルート以外のルートを選択するとルート長が最短ルートの１２０％を超えてしまう。従って、ケーブル番号６〜９については、上記最短路ルートを採用することにする。
【００２１】
上記操作によって、ケーブル番号６〜９については、敷設するルートが確定したことになるので、これらのルートの通るトレイの許容占積からケーブルの太さを減算し、以後、ケーブル番号６〜９の存在を演算の対象から省略する。例えば、ケーブル番号６のケーブル径は５であり、経由するリンクは７−１６−２５−２９であるから、ケーブルトレイ７  の新しい許容占積は、本来の許容占積１０からケーブルの太さ５を減算した「５」となる。同様に、ケーブルトレイ１６、２５、２９の許容占積は、それぞれ、５、５、１５となる。
【００２２】
この操作をケーブル番号７、８、９に対して同様に行い、各ケーブル番号のケーブルルートが通るケーブルトレイについて新たな許容占積を求める。図６には、ケーブル６〜９について上述した最短路ルートを採用した場合の、新しい許容占積の一覧が示されている。図６に示したように新しい許容占積を持つケーブルトレイ網（ネットワーク）データを作成した後、ケーブル６〜９についてのルートは、探索の対象から除外する。そして、図６に示した新しい許容占積を持つケーブルトレイ網の下で、ケーブル１〜５についてルート探索を行う。
【００２３】
次に、各ケーブル１〜５毎に作成したルート候補に付けた連続番号Ａ，Ｂ，Ｃ，…から、各ケーブルのルートの組み合わせを示す文字列（記号列）を作成する。以下、文字列の作成過程について説明する。
図７に示すように２次元のテーブルを作成し、敷設するケーブル番号（１，２，３，…）を左から順に横方向に並べる。そして、各ケーブル番号１，２，３，…に対応する位置にルート候補を無作為に選択して当てはめる。即ち、各ケーブル番号の下に無作為に選択したルート候補番号を対応付ける。例えば、ルート番号１の行でルート候補Ｃが選択されている。なお、選択されたルート（ルート候補Ｃ）は、図３〜図６に示したケーブルデータ及びルートデータと関連づけられており、ケーブルルートが通るリンク番号、リンク長、曲がり回数が参照できるようになっている。
【００２４】
同様の操作を他のケーブル（２〜５）について繰り返すことによって、ケーブル１〜５までの各ルート候補番号がそれそれ１つずつ並んだ５つのアルファベッ文字からなる文字列Ｃ−Ａ−Ｄ−Ａ−Ｅが作成される。このようなケーブルルートの組み合わせを示す文字列を各ルート番号とルート候補番号の対応付けを換えて複数作成し、後述する手法に基づいて最適な文字列を見つけ出すことにより、最適なケーブル配置を得る。
【００２５】
次に、文字列を最適化する手法について説明する。
文字列を最適化する手法として、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）が利用される。遺伝的アルゴリズムとは、与えられた問題を文字列に置き換え、その文字列を生物の染色体とみなし、多数の染色体から評価の高いものを選び出し（選択、淘汰）、選ばれた染色体を分断しつなぎ合わせ（交叉）、或いは染色体の一部分を他の遺伝子と取り替える（突然変異）という操作を行いながら全く新しい染色体を作成し、更にそれらを評価して、選択するという操作を繰り返し行うことにより、帰納的に最適な染色体を見つけ出すという手法である。
【００２６】
本実施の形態では、ケーブルルートに対応付けられたルート候補番号組み合わせから成る文字列が作成されているので、この遺伝的アルゴリズムの手法が適用でき、最適なケーブルルートの組み合わせが帰納的に導かれる。即ち、ケーブル番号を遺伝子座とし、ルート候補番号を遺伝子とすることにより、各ケーブルのルートの組み合わせを表す染色体（文字列）が形成される。ケーブル番号毎に作成されたルート候補番号（Ａ，Ｂ，Ｃ…）は対立遺伝子に相当し、これら対立遺伝子のうちの一つが対応する遺伝子座に置かれる。
【００２７】
次に、遺伝的アルゴリズムにおいて染色体を評価するための目的関数を作成する。
評価の項目としては、ケーブルの材料コストと、プラント施工上の作業コストとを考慮する。具体的には、ケーブルルートが短いほうが材料コストが少ないので、文字列のもつリンク長の和、即ち、各配線長の全体の配線分の総和（以下、ケーブル延線長という）を図３〜図６に示したケーブルデータ及びルートデータに基づいて求める。
【００２８】
次に、作業のコストに関して、配線の曲げ作業の負担や配線ドラムの移動負担の考慮してルートの曲がり回数が少ないほうが望ましいため、文字列の曲がり回数の和（以下、総ケーブル曲がり回数という）を図３〜図６に示したケーブルデータ及びルートデータに基づいて求める。
更に、ケーブルがトレイから溢れることなく収納されることが条件となり、また、一つのケーブルトレイに配線を集中させることが好ましいため、ケーブルルート上のケーブルトレイについてトレイの許容占積から該ケーブルトレイを通るケーブルの太さを減じた値を考慮する。即ち、ルート候補の組み合わせを示す文字列より、図５に示した通過トレイ情報を読み取り、各ケーブルが通るケーブルトレイの許容占積（図６）から、ケーブルの太さ（図４）を減算する。この値をトレイ余裕値とよぶことにする。
【００２９】
この値がマイナスの値になれば、ケーブルがトレイの許容占積を越えて配置されたこと、即ちケーブルトレイからケーブルが溢れたことを意味する。本実施の形態では、トレイ余裕値がマイナスの値になった場合に、その絶対値に大きな値（例えば１０）を乗算したトレイ溢れ値を求め、該トレイ溢れ値によって特定のケーブルトレイにケーブルが過度に集中し、非常に偏ったケーブル配置がなされたという判断を行う。また、ケーブルが全く通過しないケーブルトレイに関しては、無駄なケーブルトレイであると評価して該ケーブルトレイのトレイ余裕値を０とする。
【００３０】
ケーブルトレイネットワークを構成する全ケーブルトレイについてトレイ余裕値（マイナスの場合にはトレイ溢れ値）を乗算し、その乗算値を許容占積誤差として、当該プラント全体のケーブルトレイ網におけるケーブル配置状態を示す指標とした。ただし、トレイ余裕値が０のものは、乗算の対象から除外するものとする。
【００３１】
こうして求めた許容占積誤差が小さければ、ケーブルトレイネットワークを構成するケーブルトレイにケーブルが溢れることなく配置され、しかも使用されるケーブルトレイには配線が集中していることを意味し、該値が大きければケーブルがケーブルトレイから溢れ、特定のケーブルトレイにケーブルが過度に集中した偏ったケーブル配置がなされたことを示す。
【００３２】
図８〜図１０には、許容占積誤差の計算例の一部が示されている。
先ず、ケーブルトレイ１０とケーブルトレイ１９に着目すると、この２つのトレイを通るケーブルルートは、ケーブル１，２，３，４，７の計５本である。この中でケーブル７は既に説明したようにケーブルトレイ１９を通過することが確定されており、ケーブルトレイ１９の許容占積も図６で示したようにケーブル７の太さは既に減じられているので、計算の対象から除外する。
【００３３】
図８に示すように、ある染色体において、ケーブルトレイ１０を通るケーブルがケーブル番号１，２，３であり、ケーブルトレイ１９を通るケーブルがケーブル番号４であった場合には、ケーブルトレイ１０のトレイ余裕値は４０−（５＋１０＋２０）＝５であり、ケーブルトレイ１９のトレイ余裕値は１０−５＝５である。従って、この２つのケーブルトレイに関する両者の積（＝許容占積誤差）は２５となる。
【００３４】
また、別のケースとして、図９に示すように、ある染色体において、ケーブルトレイ１０を通るケーブルがケーブル番号１，２であり、ケーブルトレイ１９を通るケーブルがケーブル番号３，４であった場合には、ケーブルトレイ１０のトレイ余裕値は４０−（５＋１０）＝２５であり、ケーブルトレイ１９のトレイ余裕値は１０−（２０＋５）＝−１５と計算される。このとき、ケーブルトレイ１９については、マイマスの値となるので、上述の規則に従い、ケーブルトレイ１９のトレイ余裕値は｜−１５｜×１０＝１５０となる。従って、両者の積（＝許容占積誤差）は３７５０となる。
【００３５】
更に、別のケースとして、図１０に示すように、ある染色体において、ケーブルトレイ１０を通るケーブルがケーブル番号１，３，４であり、ケーブルトレイ１９を通るケーブルがケーブル番号２であった場合には、ケーブルトレイ１０のトレイ余裕値は４０−（５＋２０＋５）＝１０であり、ケーブルトレイ１９のトレイ余裕値は１０−１０＝０である。トレイ余裕値がゼロの場合は、上述の規則によって乗算の対象から除外するので、許容占積誤差は１０となる。
【００３６】
したがって、図８〜図１０に示した３つのケースでは、図１０に示したルート配置が最も良い状態であることを示している。図８〜図１０では、ケーブルトレイ１０とケーブルトレイ１９に限って説明したが、ルート上の全てのケーブルトレイを対象として許容占積誤差を求める。
こうして求めた総ケーブル延線長、総ケーブル曲がり回数、許容占積誤差を加算して遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）の評価方法とした。即ち、これらの加算値が小さいものほど良好な染色体（文字列）として評価する。そして、良い文字列を複数抽出して（選択、淘汰）、その文字列を途中で分断して他の文字列と入れ替えたり（交叉）、文字列中の文字（遺伝子）を他の文字に書き換えたりしながら（突然変異）、新しい文字列を作成し、その新しい文字列を再評価することを繰り返しながら、さらによい文字列を作成していくことによって、帰納的に評価値が最小の文字列を見つける。
【００３７】
なお、遺伝的アルゴリズムの処理に用いられるＧＡオペレータに関しては、一般的な  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ（選択、淘汰），Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ（交叉），  Ｍｕｔａｔｉｏｎ（突然変異）を利用した。即ち、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  （選択、淘汰）処理では、世代の最小値が１  つ保存され、残りはルーレットルールが採用される。Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ  （交叉）処理では、遺伝子数が固定であり、遺伝子座による差別は生じないため、通常の一点交叉が行われる。また、Ｍｕｔａｔｉｏｎ（突然変異）処理では、その世代で選択されている遺伝子以外の遺伝子を確率的に発生させるようにしている。
【００３８】
かかる方法を用いて遺伝的アルゴリズムを動作させた結果、評価値の最小の一つの文字列を求めることができ、その文字列をケーブルルートに置き換えることにより、最適なケーブル配置を行うことができる。
これにより、ケーブルトレイ設計者とケーブルルート設計者が異なる場合や、定期点検工事等での機器の配置変更を行う場合のように、ケーブルトレイがケーブルルートより先に設計（又は設置）されている場合に、最適かつ理論的なケーブル配置を短時間で自動的に設計することができる。
【００３９】
上記実施の形態では、文字列の評価を総ケーブル延線長、総ケーブル曲がり回数、許容占積誤差に基づいて行ったか、これらに加え、例えばケーブルの長さに太さを乗算した材料コスト値など他の評価値を考慮してもよい。
上記実施の形態では、ケーブルルートの候補を作成する場合、全ての場合について試行したが、制約条件を基に作成することにより、その候補数を減じてもよい。この場合、計算速度の向上が見られるが、その候補の中に最適ルートとなりうるルートが含まれるか否かの検証が困難となるというデメリットもある。
【００４０】
上記実施の形態では、図１に示したように、２次元平面上に配置されたケーブルトレイのネットワークを利用して、ケーブルを配置する場合を例に説明したが、これに限らず、３次元空間に形成されるケーブルトレイのネットワークについても適用することができる。
上記実施の形態では、ケーブル収納部材としてケーブルトレイを例に説明したが、これに限らず、電線管、ケーブルダクトについても同様に適用が可能である。また、ケーブルの配線に限らず、配管の経路設計にも応用するこができる。
【００４１】
上記実施の形態では、既設のケーブルトレイネットワークに基づいてネットワーク図を作成したが、与えられた空間内部を格子上に自動分割し、機器等障害物間の開いている空間を許容占積としてもよい。この場合、ケーブル配置の設計以外に、ケーブルトレイ自体の設計や配管ルートの設計にも利用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る配線経路設計支援方法及び装置によれば、与えられたケーブル敷設網の構成を示すネットワークデータと、配置すべきケーブルの始点と終点及び各ケーブルの太さを示すケーブルデータとに基づいてルート候補を抽出し、該ルート候補の組み合わせを文字列で表現し、その文字列を総延線長、曲がり回数、収納状況値に着目して評価し、帰納的に文字列を最適化するようにしたので、最適なケーブルルートの組み合わせを短時間で効率的に導き出すことができる。
【００４３】
これにより、特に、プラント建築物の電装系設備の設計において、ケーブル収納部材のネットワークが予め与えられている場合に、最適なケーブル配置を容易に設計することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る配線経路設計支援方法が適用された配線経路設計支援装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、ケーブルトレイの配置例を示すケーブルトレイネットワーク図である。
【図３】図３は、トレイ長及び各トレイの許容占積を示す図表である。
【図４】図４は、ケーブルの開始点及び終了点、並びにケーブル径を示す図表である。
【図５】図５は、ケーブル１に対して抽出されたルート候補例を示す図表である。
【図６】図６は、配置の確定したケーブルを除いた新たなトレイ許容占積を示す図表である。
【図７】図７は、ケーブルルート候補を文字列化するデータ構造を説明する為に用いた説明図である。
【図８】図８は、許容占積誤差の計算例を示す図である。
【図９】図９は、許容占積誤差の計算例を示す図である。
【図１０】図１０は、許容占積誤差の計算例を示す図である。
【符号の説明】
１０…配線経路設計支援装置
１２…ネットワークデータ記憶装置
１４…ケーブルデータ記憶装置
１６…演算処理装置（ＣＰＵ）
１８…記憶装置
２０…入力装置
２２…表示装置
３２…ケーブルトレイ（ケーブル収納部材に相当）
３４…トレイ接続点
【図１】
0003562678.tif 000002
【図２】
0003562678.tif 000003
【図３】
0003562678.tif 000004
【図４】
0003562678.tif 000005
【図５】
0003562678.tif 000006
【図６】
0003562678.tif 000007
【図７】
0003562678.tif 000008
【図８】
0003562678.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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