(57)【要約】【課題】プラントなどに敷設される配管の物量を精度よく、短時間で算出するための手法及びそれを用いるための手段を提供する。【解決手段】本発明はその実施態様の１つに次のようなシステムを含む。このシステムは、配管ラックが設置されるプラントに敷設される配管の物量を算出するシステムであって、前記配管の始点から前記配管ラックのうち該始点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第１手段と、前記配管の終点から前記配管ラックのうち該終点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第２手段と、前記始点に近接する配管ラックから前記終点に近接する配管ラックまでの配管長を前記配管の前記配管ラック上の経路を探索することにより計算する第３手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管ラックが設置されるプラントに敷設される配管の物量を算出する方法であって、
・    前記配管の始点から、前記配管ラックのうち該始点に近接する配管ラックまでの配管長を、コンピュータに計算させる第１ステップと、
・    前記配管の終点から、前記配管ラックのうち該終点に近接する配管ラックまでの配管長を、コンピュータに計算させる第２ステップと、
・    前記始点に近接する配管ラックから前記終点に近接する配管ラックまでの配管長を、前記配管の前記配管ラック上の経路を探索させることにより、コンピュータに計算させる第３ステップと、
を備えることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記第３ステップは、前記配管ラックの中点若しくは交点を表す複数の特徴点情報、及び／又は、壁開口若しくは床開口を表す開口部情報を用いて前記配管ラック上の経路を探索することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特徴点情報は、該特徴点の識別子，該特徴点の位置、該特徴点が前記配管ラックの中点であるか交点であるかを示す情報，該特徴点に隣接する他の前記特徴点の識別子，該特徴点が属する前記配管ラックの識別子，該特徴点が属する前記配管ラックの方向，のいずれか１つ以上の情報を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
・    前記第１ステップは、前記複数の特徴点のうち前記配管の始点に最も近い特徴点である第１の特徴点と、前記始点から前記第１の特徴点までのマンハッタン距離とを求めることを含み、
・    前記第２ステップは、前記複数の特徴点のうち前記配管の終点に最も近い特徴点である第２の特徴点と、前記終点から前記第２の特徴点までのマンハッタン距離とを求めることを含む、
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の特徴点が前記第２の特徴点と同じ前記特徴点である場合は、前記第１の特徴点が属する前記配管ラックの長手方向の配管長を、前記配管の始点と前記配管の終点との間の距離によって定めることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第３ステップは、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点との間の経路を、ラベリングの対象を前記複数の特徴点及び／又は前記開口部とした迷路法を用いて求めることを含む、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項７】
前記始点と前記終点のフロアが異なる場合は、前記第３ステップにおいて、床開口を示す前記開口部情報を経路上に含むように、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点との間の経路を計算する、請求項４から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記始点と前記終点との間に壁が存在する場合は、前記第３ステップにおいて、壁開口を示す前記開口部情報を経路上に含むように、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点との間の経路を計算する、請求項４から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
配管ラックが設置されるプラントに敷設される配管の物量を算出するコンピュータ・プログラムであって、コンピュータを、
・    前記配管の始点から、前記配管ラックのうち該始点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第１手段、
・    前記配管の終点から、前記配管ラックのうち該終点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第２手段、
・    前記始点に近接する配管ラックから前記終点に近接する配管ラックまでの配管長を、前記配管の前記配管ラック上の経路を探索することにより計算する第３手段、
として動作させることを特徴とする、プログラム。
【請求項１０】
前記配管ラックが前記配管ラックの中点又は交点を表す複数の特徴点を含んで表現され、
・    前記第１手段は、前記始点の位置情報と前記複数の特徴点の位置情報とを用いて、前記複数の特徴点のうち前記始点に最も近い特徴点である第１の特徴点を求めると共に、前記始点から前記第１の特徴点までのマンハッタン距離を求め、
・    前記第２手段は、前記終点の位置情報と前記複数の特徴点の位置情報とを用いて、前記複数の特徴点のうち前記終点に最も近い特徴点である第２の特徴点を求めると共に、前記終点から前記第２の特徴点までのマンハッタン距離を求め、
・    前記第３手段は、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点との間の経路を、ラベリングの対象として前記複数の特徴点を用いる迷路法によって求める
ことを特徴とする、請求項９に記載のプログラム。
【請求項１１】
（システム）
配管ラックが設置されるプラントに敷設される配管の物量を算出するシステムであって、
・    前記配管の始点から、前記配管ラックのうち該始点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第１手段と、
・    前記配管の終点から、前記配管ラックのうち該終点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第２手段と、
・    前記始点に近接する配管ラックから前記終点に近接する配管ラックまでの配管長を、前記配管の前記配管ラック上の経路を探索することにより計算する第３手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
（請求項１１の機能をより具体的に記載したもの）
前記配管ラックが前記配管ラックの中点又は交点を表す複数の特徴点を含んで表現され、
・    前記第１手段は、前記始点の位置情報と前記複数の特徴点の位置情報とを用いて、前記複数の特徴点のうち前記始点に最も近い特徴点である第１の特徴点を求めると共に、前記始点から前記第１の特徴点までのマンハッタン距離を求め、
・    前記第２手段は、前記終点の位置情報と前記複数の特徴点の位置情報とを用いて、前記複数の特徴点のうち前記終点に最も近い特徴点である第２の特徴点を求めると共に、前記終点から前記第２の特徴点までのマンハッタン距離を求め、
・    前記第３手段は、前記第１の特徴点と前記第２の特徴点との間の経路を、ラベリングの対象として前記複数の特徴点を用いる迷路法によって求める
ことを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントなどに敷設される配管設備の配置設計を自動的に行う技術に関し、特に、必要な配管の物量の算出を容易としうる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などのプラント設備を建設するにおいて、機器群の論理的接続上の制約条件を満たすような適切な配管ルーティングを短時間で精度よく行うことは、非常に重要である。ところが、このような配管ルーティングや配管物量の積算は手作業に依る部分が大きく、その精度や作業時間が作業者の熟練性や能力に依存するため、作業時間の削減や作業品質の均一化が望まれている。特に半導体業界のように工期が非常に短い場合には、配管の設計段階だけでなく、詳細な系統図や図面のない見積段階においても、非常に短時間の間に精度よく配管の物量を積算することが切望されている。
【０００３】
そのような背景から、短時間で最適あるいは準最適な配管が自動的に行えるような自動配管システムの開発が活発に行われている。その成果として、利用できるデータが多い場合には、エキスパートシステム、遺伝的アルゴリズム等を用いた自動配管法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
これらの技術は、配管の「詳細設計」を支援するものであり、配管同士の干渉を考慮したり、配管ルーティングに関する設計基準を入力しておけば、ダクトやラックに載せる位置を考慮するなど、高性能ではあるが、「詳細設計段階」の情報を基に配管ルーティングを行うため、多くの情報をユーザーに要求する。
【０００５】
一方、装置の見積段階や基本計画段階のように、利用できるデータが少ない場合の経路探索手法としては、迷路法が知られている（特許文献２参照）。これは、図１ａに示すように、ある開始点から終了点に対して、２次元のマトリックスを設定し、水の波紋が広がるように開始点からの距離を逐次算出した後（ラベリング）、終了点から４方向を検索して最も小さな方向に進み開始点まで戻ってくる（バックトレース）方法であり、必ず最短経路を探索することができるという利点がある。しかしながら、迷路法は、プラント空間を網目状に仕切り、その網目ごとに逐次計算を進めるため、プラント規模に比例して、処理時間、及び、使用メモリ量が増加する。また、プラント空間内には、壁面や床面のような障害物が存在するため、それらの位置、大きさ等も入力する必要がある。
【０００６】
また、ある程度の規模のプラントになると、配管は、原則としてラック上に設置されるため、配管ルートはラック位置の制約を受ける。つまり、図１ｂに示すように、実際には、配管は、ラックに沿って実線で示されたルートを通る。しかし、迷路法では、最短経路を探索するために、点線で示されたルートを選択してしまい、配管物量を精度よく求めることができない。これらは、給水装置程度の小規模の設備の場合には大きな問題にはならないが、純水製造設備や排水処理設備のような中〜大規模の設備になると大きな問題となる。そして、設備の規模が大きくなるほど、人手では、短時間で配管物量を算出することが困難であり、自動で精度よく配管物量を算出することが求められている。
【０００７】
さらに、自動配管システムを利用する際には、どの機器とどの機器が配管で接続されるかを表す「配管接続情報」を作成する必要があるが、従来の自動配管システムは、配管の干渉をも考慮するため、詳細な情報をユーザーに要求する。つまり、図２に示すような、機器Ａ、機器Ｂ、機器Ｃからなる設備について配管接続情報を作成する場合、従来は、図３に示すように、分岐点や合流点等も考慮して配管接続情報を作成する必要があった。そのため、詳細なフローシートが完成していない見積段階や基本計画段階では、自動配管システムで使用する配管接続情報を作成することすら困難であった。
【特許文献１】特開平２−７１３７３号公報
【特許文献２】特開平７−２３４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、配管の物量を精度よく、短時間で求めることができる配管量算出手法及びそれを用いるための手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、配管の物量を算出するために、配管の始点から該始点に近接する配管ラックまでの配管長と、配管の終点から該終点に近接する配管ラックまでの配管長と、
配管ラック及び／又は開口部に敷設される配管の配管長と、に分けて計算を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、必要とされる配管の長さの計算において、主に配管ラック上の経路において行うため、必要な計算時間やメモリ使用量を、迷路法などの従来技術に比して劇的に減少させることができる。特に、配管が敷設されるべき配管ラックの個数は、プラントが建設される面積に直接的に比例する訳ではないので、本発明によれば、設備の規模が大きくなっても、計算回数・メモリ使用量の増加を抑えることができる。従って本発明に依れば、設備の規模が大きくなっても、必要な配管の物量を、精度良く短時間で求めることができる。
【００１１】
また本発明は、配管ラックや開口部など、「配管が敷設されるべき部分」についてのみ配管経路の探索を行なうため、従来技術に比して配管物量を精度良く求めることができる。プラント空間内には、配管ラックや開口部など、たとえ遠回りになったとしても配管を設置すべき部分や、逆に、エリアを仕切る壁や床などの障害物により、配管を設置できない部分が存在する。しかし、従来技術ではこのような事情を考慮できなかった。本発明は、これらの事情を考慮して必要な配管の物量を計算できるため、従来技術よりも推定精度を向上させることができる。
【００１２】
さらに本発明は、配管の始点・終点から配管ラックまでの配管経路と、配管ラック上の経路とに分けて配管量の計算を行うため、配管接続情報は、配管の始点と終点のみを考慮すればよく、配管の始点・終点と、配管の分岐・合流との関係を考慮する必要がない。このため配管接続情報を作成することが従来技術に比べて簡単になり、作業量・計算量の減少に資する。さらに、プラントの詳細なフローシートが完成していない見積段階や基本計画段階においても配管量の自動見積もりが可能であるという、従来技術では得られなかった効果を有する。
【００１３】
本発明のある実施態様において、配管ラックは、ラックの中点や端点、ラック同士の交点などの特徴点で表すことができる。ラックを特徴点で表現することで、計算量を大幅に減らすことができると共に、入力すべき事項が少なくなり、ユーザーの作業量をさらに軽減することができる。特徴点には、上記のほか、床開口や壁開口を含むことができる。ラックの中点と交点の位置情報が同一である場合には、ラックの交点として１つにまとめることが好ましい。
【００１４】
本発明のある実施態様において、配管の始点・終点から近接ラックまでの配管長を、配管の始点・終点から近接ラックの特徴点までの、マンハッタン距離で近似することができる。これにより、配管の始点・終点から近接ラックまでの配管長の計算量を抑えることができる。通常、エリア内を斜行するように配管を施工することはないので、「始点、または、終点から配管ラック等までの距離」はマンハッタン距離で表現することができ、始点、終点が同一であれば、その距離は、図９に示すように、ルートによらず同一である。本発明の目的は、配管ルートを求めることではなく、配管物量を求めることであるから、「始点、または、終点から配管ラック等までの距離」をマンハッタン距離を用いて表すことができれば十分であり、これらの距離を算出するために正確な経路を探索する必要はない。
【００１５】
ただし、「始点の近接特徴点」と「終点の近接特徴点」が同一の場合、図１０に示すように、配管長を長く見積もってしまうことが考えられるので、このような場合には、ラックの長手方向の長さを始点−終点間の当該方向の長さを代用することで、より適切な配管長を算出するようにしてもよい。さらに、「始点→近接特徴点の方向」と「始点→次の特徴点の方向」を比較し、両者が一致しない場合にも、図１１に示すように配管長を長く見積もってしまうことが考えられるので、このような場合には、始点から次の特徴点までのマンハッタン距離をもって、当該始点からラックまでの配管長を算出するようにしてもよい。
【００１６】
本発明のある実施態様において、配管ラック上の配管長を、配管ラック上の経路を迷路法など公知の経路探索手法を用いて算出することで求めることができる。このとき、ラベリングの対象を上記の特徴点に限定することで、計算量を従来技術に比べて劇的に減らすことができる。また、始点と終点のフロアが異なる場合には、経路に床開口が含まれるように経路を求めるようにすることができる。さらに、建屋の内外を連絡する配管を敷設する場合など、始点と終点のエリアが異なる場合には、経路に壁開口が含まれるように経路を求めるようにすることができる。
【００１７】
本発明のある実施態様において、配管ルート探索の出力結果、及び、始点・終点・配管内を流れる流体の種類等から、配管の分岐や合流の有無を判断するようにすることができる。
【００１８】
本発明は、その実施態様の１つに、次のような方法を含む。この方法は、配管ラックが設置されるプラントに敷設される配管の物量を算出する方法であって、
・    前記配管の始点から、前記配管ラックのうち該始点に近接する配管ラックまでの配管長を、コンピュータに計算させる第１ステップと、
・    前記配管の終点から、前記配管ラックのうち該終点に近接する配管ラックまでの配管長を、コンピュータに計算させる第２ステップと、
・    前記始点に近接する配管ラックから前記終点に近接する配管ラックまでの配管長を、前記配管の前記配管ラック上の経路を探索させることにより、コンピュータに計算させる第３ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明は、その実施態様の１つに、次のようなプログラムを含む。このプログラムは、配管ラックが設置されるプラントに敷設される配管の物量を算出するコンピュータ・プログラムであって、コンピュータを、
・    前記配管の始点から、前記配管ラックのうち該始点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第１手段、
・    前記配管の終点から、前記配管ラックのうち該終点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第２手段、
・    前記始点に近接する配管ラックから前記終点に近接する配管ラックまでの配管長を、前記配管の前記配管ラック上の経路を探索することにより計算する第３手段、
として動作させることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、その実施態様の１つに、次のようなシステムを含む。このシステムは、配管ラックが設置されるプラントに敷設される配管の物量を算出するシステムであって、
・    前記配管の始点から、前記配管ラックのうち該始点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第１手段と、
・    前記配管の終点から、前記配管ラックのうち該終点に近接する配管ラックまでの配管長を計算する第２手段と、
・    前記始点に近接する配管ラックから前記終点に近接する配管ラックまでの配管長を、前記配管の前記配管ラック上の経路を探索することにより計算する第３手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、規模の大きな設備に対しても、短時間で、精度よく配管物量を算出することができるようになる。また、メモリの使用量、及び、計算量が大幅に減少するため、安価なシステムを構築することができる。さらに、本発明により、ユーザーは、少ない情報を基に自動配管システムを利用することができるため、自動配管システムを利用するための準備に必要な時間を大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施形態を説明する。図４は本発明による配管支援システム４０１の概略を示すブロック図である。配管支援システム４０１は、コンピュータ４０３，ディスプレイ４０５，キーボードやマウスなどの入力装置４０７，プリンタ４０９，ネットワーク接続装置４１１などを備える。これらのハードウエアは良く知られたものであり、いずれも市販品を用いることができる。コンピュータ４０３は、ＣＰＵ４２１，ＲＡＭ４２３，記憶装置４２５，バス４２７等を備える。これらも一般的に知られたものであり、例えば記憶装置４２５として良く知られたハードディスク等を用いることができる。記憶装置４２５には、コンピュータ４０３の基本ソフトウエアであるオペレーティングシステム４３０と、本発明による配管設計支援ソフトウエア４５０とが格納されている。ディスプレイ４０５，入力装置４０７，プリンタ４０９，ネットワーク接続装置４１１は、バス４２７を通じてＣＰＵ４２１に接続される。
【００２３】
配管設計支援ソフトウエア４５０は、直接に、又はオペレーティングシステム４３０を通じてＣＰＵ４２１に指示を与え、ＣＰＵ４２１に本発明による配管設計支援機能を遂行するように動作させる。以下、特に断りのない限り、以下に説明される配管支援システム４０１の機能は、配管設計支援ソフトウエア４５０とＣＰＵ４２１との協働によって実現される。
【００２４】
配管設計支援ソフトウエア４５０は、記憶装置４２５上に、本発明による配管設計支援に必要な、機器配置情報データベース４５１，配管接続情報データベース４５２，制約条件データベース４５３，注意喚起情報データベース４５４，ルート情報データベース４５５，配管長データベース４５６を構築する。これらのデータベースについては後に詳説する。
【００２５】
次に、本発明による配管支援システム４０１の動作を、図５ａ〜図５ｄのフローチャートに基づいて説明する。なお、以下の例では、半導体製造工場の水処理設備を対象として説明する。また、配管ルートの検索手法としては、始点から検索する、終点から検索する、始点及び終点から検索する、３通りの手法があるが、説明の便宜上、始点から検索する場合を対象として説明する。
【００２６】
ステップ５０２〜ステップ５０４はデータの入力ステップである。これらのステップでは、ユーザーが入力装置４０７を通じて入力する様々なデータを、配管設計支援ソフトウエア４５０が記憶装置４２５上に構築された所定のデータベースに格納していく。機器配置情報（機器の代表点の位置情報、エリア情報）、配管接続情報（始点、終点、流体の種類、流体圧力、流体の流量、単独で配管する必要性等）、及び、制約条件（ラック、開口部、取り合い点等の位置情報）などが、それぞれ機器配置情報データベース４５１、配管接続情報データベース４５２、制約条件データベース４５３に格納される。
【００２７】
配管接続情報データベース４５２に格納される配管接続情報の例を図６に示す。図６の配管接続情報と、従来技術で用いられる配管接続情報を比べると、配管支援システム４０１で用いられる配管接続情報が、従来技術で用いられるものよりも情報量が少ないことが分かる。これにより、ユーザー入力作業の軽減や、計算時間の短縮がもたらされる。
【００２８】
（条件整理ステップ１：制約条件の整理）
ステップ５０５では、ＣＰＵ４２１が配管設計支援ソフトウエア４５０の指示に従って、制約条件（ラック等の位置情報）から、ラックの中点や端点・ラック同士の交点・床開口・壁開口などの「特徴点」の位置情報を取得し、これらを制約条件データベース４５３に格納する。特徴点の一例を図７に示す。このように配管が敷設されるべき部分を特徴点で表現することで、「配管が敷設されるべき部分」を網目状に区切って計算するよりも、計算量が少なくなるという効果がある。制約条件として、これらの特徴点の情報が入力されている場合には、それらの情報を直接使用することもできる。ここで、ラック位置を表現するための「特徴点」としては、ラックの中点、ラック同士の交点を用いることが好ましい。また、ラックの中点と交点の位置情報が同一である場合には、ラックの交点として１つにまとめることが好ましい。
【００２９】
ラックの中点や端点はｘあるいはｙ方向の属性を持った特徴点、床開口はｚ方向の属性を持った特徴点、壁開口及びラックの交点はｘｙ方向の属性を持った特徴点、ととらえることができる。また、後述の例外処理ステップに備えて、ラックの属性を制約条件データベースに格納する。
【００３０】
またＣＰＵ４２１は、配管設計支援ソフトウエア４５０の指示に従って、後述の経路検索ステップに備えて、各特徴点毎に、隣接する特徴点、及び、隣接する特徴点とのマンハッタン距離を算出し、制約条件データベースに格納する。隣接する特徴点の算出は、特徴点のラック番号、特徴点の方向属性をキーとして並べ替えるなどの手法を用いることができる。整理された制約条件の一例を図８に示す。
【００３１】
（条件整理ステップ２：配管接続情報の整理）
ステップ５０６では、後述の経路検索ステップにおける計算量を削減するために、配管接続情報の並べ替えを行う。つまり、始点と終点の（機器番号）を比較し、終点の機器番号が小さい場合には、始点と終点の機器番号を入れ替える。このとき、入れ替えたことがわかるようにしておく。次に、始点の機器番号をキーとして、配管接続情報を並び替え、これらの情報を配管接続情報データベースに格納する。このように配管接続情報を整理することで、特に、後述の経路検索ステップ時におけるラベリング作業量を削減することができる。
【００３２】
このとき、機器配置情報及び上述の特徴点の位置情報から、各機器に最も近い特徴点を算出し、その特徴点及び両者のマンハッタン距離を機器配置情報データベースに格納しておくことが好ましい。このように配管接続情報を整理することで、後述の経路検索ステップ時の計算量を削減することができる。マンハッタン距離の概念を図９において示す。
【００３３】
また、本ステップにおいては、入力された機器配置情報と配管接続情報を比較して、入力漏れ等の有無を検討することが好ましい。
【００３４】
（経路探索ステップ１：始点・終点からラックまでの距離）
ステップ５０７以降では配管の経路・距離の計算が行なわれる。まずは始点・終点からラックまでの距離が求められる。ステップ５０８では、配管接続情報データベース４５２を参照して、配管の始点と終点が設定される。続いてステップ５０９では、機器配置情報データベース４５１及び配管接続情報データベース４５２を参照して、始点あるいは終点から最も近いラック上の特徴点を算出し、その特徴点をルート情報データベース４５５に格納する。さらに、当該特徴点と、始点あるいは終点とのマンハッタン距離が求められる。ステップ５０６において近接する特徴点を算出している場合には、その情報を利用することができる。
【００３５】
（経路探索ステップ２：ラック上での経路探索）
ステップ５１０以降では、配管ラック上、及び、開口部を通る配管の経路探索が行なわれる。ステップ５１０では、始点と終点のフロア（ｚ座標）が異なるか否かが判断される。同じである場合はステップ５１８に進み、始点と終点のエリアが異なるか否かが判断される。同じである場合は、ステップ５２５に進み、始点に最も近い「ラック上の特徴点」と終点に最も近い「ラック上の特徴点」の間の経路が、迷路法など公知の経路探索手法を用いて算出される。算出された経路はルート情報データベース４５５に格納される。但しステップ５２５の前に、「始点−終点間の距離」と「始点−始点に最も近い特徴点間の距離」を比較して、前者のほうが小さい場合には、当該始点と終点の間の配管はラック上の特徴点を通らないものとして、ルート情報データベースにその旨を格納する（ステップ５２４）。
【００３６】
ステップ５１０において、始点と終点のフロア（ｚ座標）が異なると判断された場合は、床が障害物となるため、配管は床開口を通るように設計される。そのため、始点と終点が同一フロア、同一エリア内にある場合には、『（始点）→（ラック上の特徴点→  …  →ラック上の特徴点）→（終点）』の順に経路を探索するが、始点と終点のフロア（ｚ座標）が異なる場合には、『（始点）→（ラック上の特徴点→  …  →ラック上の特徴点）→（開口部）→（ラック上の特徴点→  …  →ラック上の特徴点）→（終点）』の順に経路を探索する。この探索は次のように行なわれる。
【００３７】
まずステップ５１１において、始点・終点に最も近い床開口部が探索され、さらにステップ５１２で選択された床開口部に最も近いラック上の特徴点が探索される。ステップ５１３では、始点又は終点から床開口部までの距離が、始点又は終点からこれらに最も近い特徴点までの距離より小さいか否かが判断される。小さい場合には、始点又は終点から床開口部までの経路の長さは始点又は終点から床開口部までの距離であるとして、その旨をルート情報データベース４５５に格納する。大きい場合は、始点又は終点から最も近いラック上の特徴点と、床開口部に最も近いラック上の特徴点との経路を迷路法によって探索する（ステップ５１４）。ステップ５１５では、フロアレベルを変更して、床開口部を新たな始点又は終点に設定し、ステップ５０９に戻る。
【００３８】
ステップ５１８において、始点と終点のエリアが異なると判断された場合は、建屋の内外を連絡する配管を敷設する場合のように、始点と終点のエリアが異なる場合には、壁が障害物となるため、配管は壁開口を通るように設計される。そのため、始点と終点のフロア（ｚ座標）が異なる場合にも、『  （始点）  →  （ラック上の特徴点→  …  →ラック上の特徴点）  →  （開口部）  →  （ラック上の特徴点→  …  →ラック上の特徴点）  →  （終点）  』の順に経路を探索する。この探索は次のように行なわれる。
【００３９】
まずステップ５１９において、始点・終点に最も近い壁開口部が探索され、さらにステップ５２０で選択された壁開口部に最も近いラック上の特徴点が探索される。ステップ５２１では、始点又は終点から壁開口部までの距離が、始点又は終点からこれらに最も近い特徴点までの距離より小さいか否かが判断される。小さい場合には、始点又は終点から壁開口部までの経路の長さは始点又は終点から壁開口部までの距離であるとして、その旨をルート情報データベース４５５に格納する。大きい場合は、始点又は終点から最も近いラック上の特徴点と、壁開口部に最も近いラック上の特徴点との経路を迷路法によって探索する（ステップ５２２）。ステップ５２３では、フロアレベルを変更して、壁開口部を新たな始点又は終点に設定し、ステップ５１８に戻る。
【００４０】
ステップ５２６では、全ての始点−終点の組み合わせについてルートの探索が行なわれたか否かが判断され、否である場合はステップ５０７に戻り、全ての組み合わせについてルートの探索が終わるまで、上記のステップを繰り返す。
【００４１】
（配管長算出ステップ）
ステップ５２７では、上記のステップによって求められたルート情報に基づき、始点・終点・特徴点間の距離を加算することで、各ルートの長さを算出し、配管長データベース４５６に格納する。前述の条件整理ステップ５０５および５０６において、始点−特徴点間距離、特徴点−特徴点間距離、終点−特徴点間距離を算出している場合には、その情報を利用することができる。
【００４２】
配管設計支援ソフトウエア４５０は、ステップ５２７において、ルート情報データベース４５５の配管経路情報及び配管接続情報データベース４５２に格納される流体の種類・流体圧力・単独で配管する必要性等の情報を基に、配管の合流や分岐を判断し、配管長を算出するようにプログラムされてもよい。また、算出した配管長を配管長データベース４５６に格納するとともに、従来法の入力に要求されていたような、配管の合流・分岐を考慮した配管接続情報を作成し、配管接続情報データベースに格納することができるようにしてもよい。
【００４３】
上述の配管長算出法では、「始点の近接特徴点」と「終点の近接特徴点」が同一の場合、図１０（ａ）に示すように、配管長を長く見積もってしまう。そこで、このような場合には、図１０（ｂ）に示すように、ラックの属性方向の長さは、始点−終点間の当該方向の長さを代用することで、より適切な配管長を算出することができる。
【００４４】
また、図１１（ａ）に示すような場合にも、配管長を長く見積もってしまう。そこで、このような場合には、「始点→近接特徴点の方向」と「始点→次の特徴点の方向」を比較し、両者が一致しない場合には、図１１（ｂ）に示すように、「始点→次の特徴点→  …  →特徴点→終点」を正規のルートとして配管長を再計算し、配管長データベース４５６に格納する。
【００４５】
配管設計支援ソフトウエア４５０は、始点−終点間距離と比較して始点／終点−開口部間距離がある範囲よりも長い場合や、始点−終点間距離と比較して算出した配管長がある範囲よりも長い場合には、ステップ５１１，５１４，５１９，５２２，５２７において、その旨を注意喚起情報データベース４５４に格納する。ユーザーは、注意喚起情報データベース４５４の情報に基づき、特徴点や開口部を追加するなどして、より妥当な配管長を得ることができるよう、再試行することができる。
【００４６】
（計算例）
本発明のある実施態様によって、以下に示す規模の排水処理設備の配管物量を算出した。
配置エリア    ：  ９０ｍ×８０ｍ×１フロア
機器個数      ：  １４４個
ラック本数    ：  １８本
特徴点        ：  ４０点（うち、壁開口２点）
配管接続情報  ：  ４８１件
通常の迷路法により探索した場合、１ｍ間隔でプラント空間を区切った場合でも、各配管接続情報について、ラベリングだけでも、９０×８０＝７２００回計算を行い、７２００件の結果を記憶しておく必要がある。
一方、本発明の上記の実施態様によれば、各機器について最短距離にあるラック上の特徴点を決定するために、最初の１回だけ、１４４×４０＝５７６０回計算し、１４４件の結果を記憶する。その後、ラック上の経路を探索するためには、各配管接続情報について、ラベリングだけなら、４０回の計算を行い、４０件の結果を記憶しておくだけでよい。
つまり、通常の迷路法により探索した場合には、ラベリングだけでも４８１×７２００＝３，４６３，２００回の計算が必要であり、一方、本発明に依れば、近接特徴点の探索とラベリングに要する計算回数は、１４４×４０＋４８１×４０＝２５，０００回の計算ですむ。つまり、約１４０分の１の時間で計算できることなり、これは、２時間３０分かかっていた計算が約１分でできることを意味する。このように本発明によれば、配管経路の探索時間を大幅に短縮することができ、必要なメモリ量も少なくて済み、従って、配管の物量の見積もりに必要な時間を従来技術に比べて劇的に短縮することができる。本発明による計算時間の短縮効果は、プラント設備が大きくなればなるほど、ますます大きな利益となる。
【００４７】
以上、本発明の理解を助けるために本発明を実施例を用いて説明したが、本発明は、上記の実施例によって制限されるものではなく、本発明の範囲を逸脱せずに様々な実施態様を取り得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１ａ】迷路法の概念を示す説明図である。
【図１ｂ】迷路法の問題点を示す説明図である。
【図２】「配管接続情報」の一例を示すための説明図である。
【図３】図２に対応する、従来技術で使用する「配管接続情報」の一例を示す説明図である。
【図４】本発明による配管支援システム４０１の概略を示すブロック図である。
【図５ａ】本発明による配管支援システム４０１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５ｂ】本発明による配管支援システム４０１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５ｃ】本発明による配管支援システム４０１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５ｄ】本発明による配管支援システム４０１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図２に対応する、配管支援システム４０１で使用する「配管接続情報」の一例を示す説明図である。
【図７】配管が敷設されるべき部分を表現する特徴点の一例を示す説明図である。
【図８】図６の特徴点に対応する制約条件を示す説明図である。
【図９】マンハッタン距離の概念を示す説明図である。
【図１０】例外処理の一例を示す説明図である。
【図１１】例外処理の別の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
４０１    配管支援システム
４０３    コンピュータ
４０５    ディスプレイ
４０７    入力装置
４０９    プリンタ
４１１    ネットワーク接続装置
４２１    ＣＰＵ
４２３    ＲＡＭ
４２５    記憶装置
４２７    バス
４３０    オペレーティングシステム
４５０    配管設計支援ソフトウエア
４５１    機器配置情報データベース
４５２    配管接続情報データベース
４５３    制約条件データベース
４５４    注意喚起情報データベース
４５５    ルート情報データベース
４５６    配管長データベース
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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【図８】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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