(57)【要約】【課題】本発明の目的は、メンテナンス時の点検巡回を考慮したプラント設計を自動的に実施し、配置計画立案時間を短縮し、メンテナンス作業も効率化することである。【解決手段】上記目的を達成するために本発明は、複数階層の建物からなるプラントのレイアウト設計支援方法において、配置される機器の種類や位置の情報を入力する機能と、前記機器の点検すべき箇所や点検項目の情報を入力する機能と、前記建物の床や階段の配置に関する情報を入力する機能と、前記情報を元にプラント内を巡回する適切な経路を計算する機能と、計算により得られた経路を元に、前記機器、前記床のデータの配置を更新する機能とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2007026085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数階層の建物からなるプラントのレイアウト設計支援方法において、
配置される機器の種類や位置の情報を入力する機能と、前記機器の点検すべき箇所や点検項目の情報を入力する機能と、前記建物の床や階段の配置に関する情報を入力する機能と、前記情報を元にプラント内を巡回する適切な経路を計算する機能と、計算により得られた経路を元に、前記機器、前記床のデータの配置を更新する機能とを有することを特徴とするプラントのレイアウト設計支援方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたプラントのレイアウト設計支援方法において、
計算により得られた経路を元に、巡回経路の位置、巡回および点検手順、巡回距離、予想時間に関する情報を出力する機能を有することを特徴とするプラントのレイアウト設計支援方法。
【請求項３】
請求項１に記載されたプラントのレイアウト設計支援方法において、
適切な巡回経路の計算は、全パターン検索、または遺伝的アルゴリズム法を用いることを特徴とするプラントのレイアウト設計支援方法。
【請求項４】
複数階層の建物からなるプラントのメンテナンス方法において、
前記建物内に配置される機器の種類や位置の情報を入力する機能と、前記機器の点検すべき箇所や点検項目の情報を入力する機能と、前記建物の床や階段の配置に関する情報を入力する機能と、前記情報を元にプラント内を巡回する適切な経路を計算する機能と、計算により得られた経路を元に、前記機器、前記床のデータの配置を更新する機能と、計算により得られた経路を元に、巡回経路の位置、巡回および点検手順、巡回距離、予想時間に関する情報を出力する機能とを有し、出力された巡回および点検手順を利用することを特徴としたプラントのメンテナンス方法。
【請求項５】
プラントのレイアウト設計支援手法で設計される複数階層の建物からなるプラントにおいて、
配置される機器の種類や位置の情報を入力する機能と、前記機器の点検すべき箇所や点検項目の情報を入力する機能と、前記建物の床や階段の配置に関する情報を入力する機能と、前記情報を元にプラント内を巡回する適切な経路を計算する機能と、計算により得られた経路を元に、前記機器、前記床のデータの配置を更新する機能とを用いて、機器、床が設計されたことを特徴とするプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント設計時の、３Ｄ−ＣＡＤによる事前検討を支援する設計作成システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラント機器配置計画では、対象とするプラント仕様に類似した先行プラント計画情報を、顧客要求を満足する状態に、修正を繰り返す作業が伴う。その際、水平方向の配置・接続計画だけでなく、上下方向の機器配置・接続を考慮する必要があるため、現状では、３Ｄ−ＣＡＤ上での手動による調整が実施されている。また、機器や配管だけでなく、人が作業するスペースや、歩行するための床の配置など、配置計画には膨大な作業を必要としている。
【０００３】
このようなＣＡＤによる設計の支援方法として、例えば、特許文献１では、プラントの運転を機能的にするためのプラント設計方法が記載されている。また、特許文献２では、プラントの製造し易さを考慮した設計システムについて記載されている。また、特許文献３では、プラントの製造コストを抑えるための設計システムについて記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１４３１０号公報「プラント設計支援システム」
【特許文献２】特開平１０−１４３２３６号公報「プラントの製造方法およびプラントの製造設計システム」
【特許文献３】特開平１０−１２４５６６号公報「プラントレイアウト設計方法及び装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラントの設計においては上記発明のような目的だけでなく、プラント運用後のメンテナンスについても考慮する必要がある。メンテナンスに要する費用を抑えるには、設計時においてこれを効率的にする設計が重要であるが、上記特許文献１〜３にはメンテナンスに関しては記載されていない。これまでにプラントのメンテナンス時における巡回経路を考慮した設計支援システムは存在していない。
【０００６】
本発明の目的は、メンテナンス時の点検巡回を考慮したプラント設計を自動的に実施し、配置計画立案時間を短縮し、メンテナンス作業も効率化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、複数階層の建物からなるプラントのレイアウト設計支援方法において、配置される機器の種類や位置の情報を入力する機能と、前記機器の点検すべき箇所や点検項目の情報を入力する機能と、前記建物の床や階段の配置に関する情報を入力する機能と、前記情報を元にプラント内を巡回する適切な経路を計算する機能と、計算により得られた経路を元に、前記機器、前記床のデータの配置を更新する機能とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、上述した本発明において、計算により得られた経路を元に、巡回経路の位置情報、巡回および点検手順、巡回距離、予想時間を出力する機能を有することを特徴としている。
【０００９】
また、上述した本発明において、適切な巡回経路の計算は、全パターン検索、遺伝的アルゴリズム法を用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、人が設計、あるいは、ある配置ルールを元に配置されたプラントの配置データに対して、メンテナンスのための巡回経路を考慮し、機器、壁、床などの配置を自動的に再配置することができる。また、適切な巡回経路および手順を提示することで、メンテナンス作業を効率化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の処理概要図であって、以下に本実施例での処理の流れを説明する。
【００１２】
本発明を実施するシステムを計算機上で実行すると、基本プラットフォーム１が起動する。基本プラットフォーム１では、各種の情報を入力するところの機器データ入力機能２、建物データ入力機能３、点検データ入力機能４、評価関数設定機能５、位置認識機能１０１を選択、起動することができる。また、実施した手順とその結果を表示する機能を有する。
【００１３】
図２に基本プラットフォーム１の例を示す。機器データ入力機能１１は機器データ入力画面２０を起動する。建物データ入力機能１２は建物データ入力画面３０を起動する。点検データ入力機能１３は点検データ入力画面４０を起動する。
【００１４】
評価関数設定機能１４は評価関数設定画面５０を起動する。最適化実行機能１５は最適化を実行するために位置認識機能１０１を起動する。
【００１５】
なお、上記実施例に記述する最適とは、現実的に考えられる範囲での適切な状態を意味し、最良の状態だけでなく、２番目以下の状態でもよい。表示画面１６には各データの入力結果および巡回経路の最適化結果を表示する。
【００１６】
機器データ入力機能１１を実行すると、機器データ入力画面２０が起動する。図３に機器データ入力画面２０の例を示す。画面にはプラント内に配置される機器のＩＤ番号、機器の種類番号、機器の配置される座標、機器の大きさを表す幅などのデータが表示される。機器データ入力欄２１から、機器データを編集あるいは追加入力することができる。
【００１７】
建物データ入力機能１２を実行すると、建物データ入力画面３０が起動する。図４に建物データ入力画面３０の例を示す。建物データはプラント内に配置される建物のデータである壁、床、階段などで構成される。
【００１８】
画面には建物データのＩＤ番号、種類、配置される座標、大きさを表す幅などのデータが表示される。建物データ入力欄３１から、建物データを編集あるいは追加入力することができる。
【００１９】
点検データ入力機能１３を実行すると、点検データ入力画面４０が起動する。図５に点検データ入力画面４０の例を示す。点検データはプラントのメンテナンスで対象となる点検項目を表す。
【００２０】
画面には、点検対象となる機器あるいは建物の名称、点検すべき箇所、点検の内容、所要時間などが表示される。点検データ入力欄４１から、点検データを編集あるいは追加入力することができる。
【００２１】
評価関数設定機能１４を実行すると、評価関数設定画面５０が起動する。図６に評価関数設定画面５０の例を示す。画面には、プラント内のメンテナンスにおける巡回経路について、最適化に要する条件が表示される。
【００２２】
機器移動の項目は、巡回経路を最適化するために、配置された機器の移動を許可するか否かを設定する。床配置の項目は、巡回経路を最適化するために、初期に配置された床以外に、床を配置するか否かを設定する。
【００２３】
経路最短化の項目は、巡回経路を最短にする要素を評価関数に取り入れるか否かを設定し、これにより短い経路を優先的に選択することができる。コスト最小化の項目は、たとえば床の配置などを最小限にすることで、建設におけるコストを最小にする要素を評価関数に取り入れるか否かを設定し、これによりコストの低い経路を優先的に選択することができる。
【００２４】
また、経路最短化とコスト最小化の項目両方を選択すれば、巡回経路短縮によるメンテナンス時のコスト低減と建設時の床配置のコスト低減の両方を評価し、トータルコストの低減を考慮した配置にすることになる。
【００２５】
経路幅、ヘッドクリアランス幅の項目は巡回経路の幅、ヘッドクリアランス幅を指定する。評価関数設定欄５１から、データを編集あるいは追加入力することができる。これらの設定項目により機器、床、壁および巡回経路の配置に対する評価関数が決定される。
【００２６】
例えば、経路最短化を選んだ場合には評価関数は巡回距離として定義でき、コスト最小化を選んだ場合には評価関数は床設置のコストとして定義できる。
【００２７】
最適化実行機能１５を実行すると、巡回経路を最適化する機能が実行される。まず、位置認識機能１０１が起動する。位置認識機能１０１では、機器データ入力機能１１、建物データ入力機能１２、点検データ入力機能１３で入力されたデータを３次元空間内に配置する。配置した結果は表示画面１６に表示される。
【００２８】
次に、巡回経路設定機能１０２では、与えられた機器、建物、点検データを元に、設定可能な巡回経路を計算し、ある巡回経路を候補として配置する。巡回経路評価機能１０３では、候補として配置された巡回経路について、評価関数を用いて評価値を計算し、特定の条件を満たす場合には結果を結果出力１０４へ出力する。
【００２９】
条件を満たさない場合には巡回経路設定機能１０２に戻り、他の巡回経路のパターンを要求する。
【００３０】
位置認識機能１０１、巡回経路設定機能１０２および巡回経路評価機能１０３により、考えられる巡回経路のうち最適解、あるいは比較的良い解を得ることができる。
【００３１】
図７に、この巡回経路最適化の詳細なフローチャートを示す。
【００３２】
まず、ステップ２０１では、建物データ入力によって入力された床および壁を３次元空間上に配置する。ステップ２０２では、建物データ入力によって入力された階段を３次元空間上に配置する。
【００３３】
ステップ２０３では、機器データ入力によって入力された機器を３次元空間上に配置する。ステップ２０４では、点検データ入力によって入力された点検位置を３次元空間上に配置する。以上で巡回経路を決定するのに必要なデータが３次元空間上に配置される。
【００３４】
次に、ステップ２０５では、各点検箇所を巡回可能な経路を候補として提示する。
【００３５】
全パターン検索を用いる場合を例にすると、点検位置を通るパターンについて、考えられる順序の組み合わせを順に提示すればよい。ただし、ステップ２０８で戻り機器を移動させたパターンについて試す場合には前回と同じ経路を提示してもよい。
【００３６】
巡回経路は複数階からなる空間内を通る経路であるが、実際の巡回の際の手順としては、下の階あるいは上の階から順に巡回するのが普通である。
【００３７】
したがって、巡回経路は各階ごとに最適経路を求めれば実用上は十分である。その場合、複数階について組み合わせを考える場合よりもパターンが少ないので計算量も抑えることができる。
【００３８】
ここでは図８を例に、ある階における巡回経路を求める手順について説明する。
【００３９】
図８は、ある階における機器、床、階段配置を上から見た例である。この階の点検対象は機器１〜３であるので、階段Ａから機器１〜３を経由して階段Ｂまでの経路を求めればよい。ステップ２０５では、例えば、階段Ａから近い順に機器１、機器２、機器３の順に巡回する経路（図中矢印）を配置する。
【００４０】
ステップ２０６では、配置した経路と機器、床、壁との干渉の有無を判定する。ここでは、経路と機器との干渉とは、機器と機器とを結ぶ経路上に他の機器が配置されてふさがれている場合を意味し、経路と床との干渉とは、機器と機器とを結ぶ経路が床の上にある場合を意味する。
【００４１】
一般的には、経路と機器との干渉は、通行可能な経路が確保できないので望ましくなく、経路と床との干渉は、経路上を歩行できるので望ましい。
【００４２】
巡回経路と機器とが干渉している場合（ステップ２０７）には、ステップ２０８で干渉した機器を移動させる。例えば、干渉した経路と垂直方向に一定距離移動させる。移動させた条件に対し、再び経路を設定するためにステップ２０３へ戻る。機器を移動させないことを選択している場合、あるいは、移動させても再び干渉した場合にはステップ２０３へ戻る。
【００４３】
巡回経路と床とが干渉していない場合（ステップ２０９）には、ステップ２１０で床のない巡回経路上に床を仮配置する。
【００４４】
ステップ２１１では、得られた巡回経路に対して、評価値を計算する。評価値は、評価関数設定機能１４によって決定された評価関数により計算する。評価関数としては、例えば、メンテナンスの巡回経路の長さを用いる。
【００４５】
この場合、評価値が最小となる経路が最適な経路である。また、評価関数として、巡回経路の床のない部分に床を張るコストを用いることもできる。巡回経路の床のない面積と、単位面積あたりの床配置コストとの積を評価値とし、これを最小とする経路が最適経路である。また、巡回経路の長さと、床配置コストとの和を評価関数としてもよい。
【００４６】
ステップ２１２では、評価値の最小値を更新する。ステップ２０５〜２１２の繰り返し回数があらかじめ決めた一定値より少ない場合にはステップ２０５に戻り同様の計算をする（ステップ２１３）。ステップ２１４では、この評価値の最小値があらかじめ決めた一定値以下の場合、最小評価値を与える機器と床の配置と巡回経路を解として終了する。
【００４７】
具体的に図８の場合では、巡回経路として、（１）Ａ→１→２→３→Ｂ、（２）Ａ→１→３→２→Ｂ、（３）Ａ→２→１→３→Ｂ、（４）Ａ→２→３→１→Ｂ、（５）Ａ→３→１→２→Ｂ、（６）Ａ→３→２→１→Ｂ、の６通りが考えられる。
【００４８】
ここでは、床のない経路も候補として考えておく。このうち、（３）〜（６）は（１）、（２）に比べて明らかに遠回りであるので、当然のように（１）または（２）を選ぶことになる。（１）の経路は初期に配置された床上にある経路であるので、コストが低い。（２）は巡回経路としては最短であるが、機器１と機器３の間の経路（図中破線矢印）に床を配置しなければならない。
【００４９】
したがって、評価関数設定機能１４で、床配置の項目を「する」にしていれば（２）を解として床を配置し、床配置の項目を「しない」あるいはコスト最小化の項目を「する」にした場合には（１）を解とする。
【００５０】
この例では点検箇所は３箇所で計算量は少ないので、全パターンを検索し、最適解を求めることができる。
【００５１】
一方、点検箇所が多い場合には、計算量が膨大になるので、巡回経路の計算回数を一定回数で終了して比較的よい解を求めてもよい。あるいは、ある条件から出発して遺伝的アルゴリズム法を用いた探索により、最適に近い巡回経路のパターンを解としてもよい。
【００５２】
以上の手順で得られた結果は、結果出力１０４により出力される。まず、機器、床、壁の配置および巡回経路は表示画面１６に表示し、ＣＡＤデータの形式でファイル出力する。また、得られた巡回経路のデータから、メンテナンスの巡回の際の経路と手順を出力する。
【００５３】
図９に巡回経路と手順の出力例を示す。
【００５４】
プラント内の巡回経路、点検機器、点検項目、所要時間などが出力され、実際の巡回に活用することができる。
【００５５】
以上の実施例により、プラントのレイアウト設計において、人が設計、あるいは、ある配置ルールを元に配置された配置データに対して、メンテナンスのための巡回経路を考慮し、機器、壁、床などの配置を自動的に最適化することができる。また、最適な巡回経路および手順を提示することで、メンテナンス作業を効率化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
プラント設計時での機器配置計画において、メンテナンスのための巡回経路を考慮し、機器、壁、床などの配置を自動的に最適化することができるので、設計作業を大幅に短縮することができる。また、最適な巡回経路および手順を提示することで、メンテナンス作業を効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例に係わるもので、処理概要を示した説明図である。
【図２】本発明の実施例に係わるもので、基本プラットフォームの例を示した説明図である。
【図３】本発明の実施例に係わるもので、機器データ入力画面の例を示した説明図である。
【図４】本発明の実施例に係わるもので、建物データ入力画面の例を示した説明図である。
【図５】本発明の実施例に係わるもので、点検データ入力画面の例を示した説明図である。
【図６】本発明の実施例に係わるもので、評価関数設定画面の例を示した説明図である。
【図７】本発明の実施例に係わるもので、巡回経路最適化のフローチャートである。
【図８】本発明の実施例に係わるもので、巡回経路最適化の説明図である。
【図９】本発明の実施例に係わるもので、巡回経路出力データの例である。
【符号の説明】
【００５８】
１…基本プラットフォーム、２…機器データ入力機能、３…建物データ入力機能、４…点検データ入力機能、５…評価関数入力機能、１０１…３Ｄ位置認識機能、１０２…巡回経路設定機能、１０３…巡回経路評価機能、１０４…結果出力機能。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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