オフィスビルにおけるトイレ設計のための衛生機器自動配置システムの開発
Development of Automatic Layout System of Sanitary Equipment
for Office Restroom Planning○前田 隆成 *1，大西 康伸 *2
Ryusei MAEDA*1 and Yasunobu ONISHI*2*1 熊本大学大学院自然科学教育部 大学院生
Graduate Student, Graduate School of Science and Technology, Kumamoto Univ.
*2 熊本大学大学院先端科学研究部 准教授 博士（学術）
Associate Prof., Faculty of Advanced Science and Technology, Kumamoto Univ., Ph. D.
キーワード: オフィスビル; BIM; 便所; 衛生機器; ビジュアルプログラミング; 自動配置
Keywords: Office; BIM; restroom; sanitary equipment; visual programing; automatic layout planning.

1. 研究の背景と目的プログラムを開発した。しかし、住宅のプランニングは近年、建築分野において BIM が普及しつつあり、設計室の隣接関係以外に多くのことを考慮する必要があり、段階でも効率化を目指してその導入が進んでいる。しか自動化できたのはプランニングの一部であると言える。

し、単に BIM ソフトを用いるだけでは、設計の効率化に一方、本研究で対象とするオフィスビルのトイレはあるは限界がある。BIM ソフトで稼働する設計作業の自動化程度共通化されたルールに従ってプランニングが制御さシステムを導入することで、人が行っている煩雑な作業れており、基本設計段階でのプランニングの大部分の自を効率化し、設計案作成におけるルーティン作業にかか動作成が可能である。また、BIM データ内に自動的にモる手間を削減することができると考える。

デルが生成されるため、BIM を使って設計を行う中で任一方、トイレの設計における大便器ブース、洗面台、小便器（以下、衛生機器）の配置計画には身体寸法を基意のタイミングで開発プログラムを利用することができる。にした様々なルールが存在しており、それらを考慮した施工計画作業で自動化を行った研究として、松尾ら 3）配置計画を行う必要がある。トイレの衛生機器の配置には RC の構造設計モデルを対象に、せき板を自動的に割関するルールを明らかにし、それに基づき BIM データ内付るシステムを開発した。BIM モデルの形状情報に基づに自動的に設計案を提示できるプログラムを作成すれば、 きオブジェクトを自動で配置する点で参考になる。しか手作業だと手間がかかる衛生機器の配置パターンを検討し、本研究はより複雑な配置ルールを考慮している点、する作業や、配置個数を計算する作業を短時間で行うこ配置パターンを複数の条件分岐から決定している点でことができるため、意匠設計者がプロポーザルや基本設計の研究とは異なる。などにおいて活用できると考える。
そこで本研究では、BIM ツールで稼働する、トイレの設計における衛生機器の自動配置プログラム（以下、自動配置プログラム）の開発を目的とする。なお、本研究3. オフィスビルにおけるトイレの衛生機器配置ルールと配置パターンの作成
3.1. 配置ルールの作成

では対象をオフィスビルのトイレとする。理由として、システムを開発する手順として、まず、コンパクト建オフィスビルは他の用途に比べ事例数が多く機能重視で築設計資料集成 4）及び SHASE-S206-2019 給排水衛生設あり、トイレの配置ルールの特徴が分析しやすいと考え備規準・同解説 5）をもとに、トイレの衛生機器基本配置たためである。

ルールの整理を行った。次に、整理したルールと建築雑誌である「新建築」より収集したオフィスビルにおける2. 既往研究
設計の自動化を行った研究として、川窪ら 1）、桑川 2）

自動配置プログラムに実装するオフィスビルのトイレのは、住宅における所要室の隣接関係を入力することで、衛生機器配置ルールを作成した（表 1）。

トイレの図面 注 1）（以下、実在案）との比較分析を行い、その条件を満たした室配置を簡易的な図として提示する作成した 33 項目の配置ルールの中から、単純な条件分

日本建築学会情報システム技術委員会
第 44 回情報･システム･利用･技術シンポジウム論文集， 295-298 ， 2021 年 12 月，京都
Proceedings of the 44th Symposium on Computer Technology of Information ，Systems and Applications ， AIJ ， 295-298 ， Dec. ， 2021 ， Kyoto－ 295 －

岐では一意に配置位置を決定できない SK に関するルー縦型（廊下にサブエリアの短辺が接しているもの）に分ル等を除いた 27 項目のルールを本研究の自動配置プロ類できた。配置パターンは実在案 178 事例の分析により、グラムに実装する配置ルールとした。また、プログラム

サブエリアの短辺が大きくなるにつれて、1.横並び（男子に実装する配置ルールのうち、No.24「ドアを設けない場14 事例、女子 47 事例）、2.向かい合い（男子 51 事例、女合は視線制御トラップを設ける」については、本研究で

子 6 事例）、3.アイランド（男子 7 事例、女子 6 事例）のは視線制御トラップを用いた出入口の方が好ましいため、 大きく分けて 3 つの配置パターンへと順に変化し、サブエリアの長辺が大きくなるにつれて、衛生機器の配置個ドアを設ける方法を採用しないこととする。

数が増加していることが明らかになった（図 1）。
表 1 抽出した衛生機器配置ルールとプログラムの実装
No.

ルール

実装

900〜1100mm、奥行き 1350mm 以上とす
1 ブースの大きさは、間口る○※

2 ドアの幅は 550〜600mm とする
3 ライニングの奥行きを 200mm〜300mm 設ける
大便器 4 器具端 430mm〜550mm 設ける
5 器具ピッチは 900mm〜1000mm とする
6 通路に対して、垂直・平行の 2 つのタイプがある
便器
7 大便器の最小器具数は、男子は労働者数/60、女子は労働者数/20 とする
8 小便器は奥行き 400〜500mm とする
9 ライニングの奥行きを 100〜300mm 設ける
小便器 10 器具端は 380〜700mm とする
11 器具ピッチは 750〜900mm とする
12 小便器の最小個数は、労働者数/30 とする
13 洗面カウンターの奥行きは 400～650mm とする
14 器具端は 380〜700mm とする
15 器具ピッチは 750mm〜900mm とする
洗面台
16 入り口付近に配置する
17 鏡に便器類が写らないようにする
18 洗面台の個数は大便器の個数と同数か±1 個とする
19 大便器ブースに面した通路幅は 600mm 以上とする
20 大便器ブースが向かい合う場合の通路幅は 1000mm 以上とする
800mm 以上とする
21 小便器に面した通路幅は通路幅＊動作必要寸法を含める1000mm 以上とする
22 洗面ブースの通路幅は＊動作必要寸法を含める
23 前室通路幅は 900mm 以上とする
24 ドアを設けない場合は視線制御トラップを設ける
25 出入口の幅は 800mm 以上とする
出入口
26 通路の進行方向から見て男子トイレを手前、女子トイレを奥に配置する
27 男女の出入口はなるべく離すは 1.男女それぞれに設置、2.ニュートラルゾーンに設置、3.男
28 SK
性用のみに設置の優先順位で設ける
SKのブースの大きさは、間口 800〜1400mm、奥行き 600〜
29 1400mmとする
30 多目的トイレは入口付近に設けることが望ましい
その他
31 オフィスの利用人員＝執務面積×0.1（人員密度）
32 多目的トイレのブースの大きさは、男女トイレと隣接して配置される
場合は間口 2000～2600mm、奥行き 2000～2600mm とする33 多目的トイレのブースの大きさは、男女トイレとそれぞれに配置される場合は間口 1400～2200mm、奥行き 1200〜2600mm 以上とする

○○
○
○
○
×
○
○
○
○※
×○○
○
○
○
○
○
○

横型の便所（男）
奥行きが大きくなるにつれて配置パターンが変化

カテゴリ

W

幅が大きくなるにつれて配置個数が増加

W

1. 横並びD ・・

2. 向かい合い

洗面台 1 個増加

大便器 1 個小便器 1 個増加

・・・
3. アイランドD

大便器 1 個小便器 1 個増加

洗面台 1 個増加

・・・
洗面台 1 個増加

大便器 1 個小便器 1 個
洗面台 1 個増加

図 1 プログラムの方針○○

4. トイレの衛生機器自動配置プログラムの開発○○○※

4.1. 開発環境

×

開発にあたり、BIM ソフトとして Revit2021（以下、○Revit）、Revit のプラグインとしてとしてビジュアルプロ

××○×

グラミング言語が実装できる Dynamo2.0.3（以下、Dynamo）を使用した。BIM パーツとして大便器ブース 2 種類（ト○イレ内通路に対して垂直に配置される場合と並行に配置○される場合）、小便器 1 種類、小便器ライニング 1 種類、※○：実装する配置ルール、○ ：実装する配置ルール（設計者が手動で設定）
×：実装しない配置ルール

洗面台 1 種類、多目的トイレ 2 種類（男女トイレ間に隣接して配置される場合と、男女トイレ内それぞれに配置3.2. 配置パターンと配置個数の作成される場合）を作成した。

自動配置プログラムに実装するトイレの配置パターンを決定するため、収集した実在案 178 事例を男女トイレの位置関係（隣接しているかどうか）、男女トイレを合わ

4.2. プログラムの概要
自動配置プログラムは、多目的トイレの配置パターンせたトイレ全体（以下、トータルエリア）の形状、多目によって「多目的トイレ男女間隣接」、「多目的トイレそ的トイレの配置位置で分類を行った。分類した結果、178

れぞれ/配置なし」の 2 つのプログラムを設計者が目的に事例中 79 事例が男女トイレが隣接しており、かつトータ応じて選択する。設計者はトイレの出入口を作成する壁ルエリア形状が矩形であった。研究の第一歩として、こを指定するだけで、プログラムはトータルエリアの寸法れらを本プログラムで支援する対象とした。に基づき配置パターンを選択するとともに、器具寸法等

多目的トイレの配置位置は、本研究で対象とする 79 事のパラメータ値に基づき衛生機器の配置数を決定し、配例の分類により決定した。分類した結果、本プログラム置ルールに従った案が BIM データ内に作成される。なお、に実装する多目的トイレの配置パターンは、1.多目的ト廊下側から見て男子が右側、女子が左側に作成される仕イレ男女間隣接配置（79 事例中 14 事例）、2.多目的トイ様とする。プログラムで扱うパラメータを図 2 に示す。

レ男女それぞれ配置（79 事例中 8 事例）、3.多目的トイレ

自動配置プログラムの処理の流れを図 3 に示す。Step1

配置なし（79 事例中 46 事例）の 3 パターンとした。

〜4 において、設計者が選択した多目的トイレ配置位置

次に衛生機器の配置パターンの分類を行った。その結や、トータルエリアの寸法、設計者が設定したパラメー

果、トータルエリアの形状は横型（廊下に男子または女タ情報を取得し、男子トイレと女子トイレのサブエリア子トイレ（以下、サブエリア）の長辺が接しているもの）、に分割する。Step5 以降は男女トイレそれぞれで同様の流報告 H05－ 296 －

・・UP

BD・・・

表 2 プログラム案と実在案の相違点

P2・・= 600mm）

UD

L-+0※1

BD：大便器ブース奥行き（ブース外面）
BW ：大便器ブース間口（壁芯の距離）※1
UD：小便器奥行き
SD：洗面台奥行き
E1 ：出入口幅（有効寸法）※1
E2 ：出入口通路幅（有効寸法）※1
UP：小便器器具ピッチ※1・・・

1・・・・・・・
SD

E1・・B ・ P・・WP3事例
相1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 計
違点P4E2a ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 32
b○ ○○○○○ ○○○○○○○○○○○○○○○○
○○○○
26c○
○
○
○○○
○○
○ ○ ○ ○ ○ ○ 14
d○ ○
○
○
○
5e○
○
○
3f○
○
2

P1 ：大便器に面した通路幅（P1minP2 ：小便器に面した通路幅（P2min = 800mm）※2
P3 ：洗面台に面した通路幅（P3min = 1000mm）
P4 ：大便器ブースが向かい合う時の通路幅（P4min= 1000mm）
L：男女エリア境界線位置（壁芯）※1 男女別で設定可能※2 小便器と大便器ブースが向かい合う場合も小便器に面した通路幅とする：相違点 a、b、c のみに当てはまる 25 事例

図 2 自動配置プログラムで扱うパラメータ
Step6 サブエリア縦横寸法から配置パターンの決定

Step1
多目的トイレの配置位置選択

D（奥行き）

Ww（幅）

Wm（幅）

便所（女）

便所（男）

女子トイレ

Step2
トータルエリアの形状情報取得

Step6-1
Ww≧D

Step3
Dynamo プレーヤで入力されたパラメータ
情報取得

Step6-2

トータルエリアの分割
男女トイレそれぞれで以下の処理を行う

Step5

Step6-1

NO（縦型）

Step6-2 以降の D をWw に置き換え、同 様の処理で配置する。

YES（横型）
NO配置されず

W1:横並び（大便器平行） Step6-3

D≧BD+ P1min

NO

D≧2BD +P4min

サブエリアの縦横寸法を取得

B≧A

Step6

D≧BW+UD+P2min

YES
M3:向かい合い（大便器平行）

Step6-5
D≧BD+UD+P2min

Step7

Step6-6
D≧BD+SD+P1min+P3min

視線制御型の出入口の作成

W4:向かい合い（洗面台長辺）

Step6-7
NO

NO

NO

YES
Step6-6

B≧A

M4:向かい合い（大便器垂直）A

Step6-7
NO

YES

YES

M2:横並び（大便器垂直）NO
A
W3:横並び（洗面台短辺）
B

サブエリア縦横寸法から配置パターンの決定

M1:横並び（大便器平行）NO

Step6-4

NO

YES

YES

配置されず

YES

W2:横並び（大便器垂直）Step6-5

Step6-4

NO

YES

D≧BD+P1min

YES

Step6-2 以降の D をWm に置き換え、同様の処理で配置する。

YES（横型）

D≧BW+P1min

YESNO

NO（縦型）Wm≧D

Step6-2D≧BW+P1min

Step6-3

Step4

男子トイレ

廊下

D≧BD+SD+P1min+P3min

B≧ANOA

Step8

W5:向かい合い（洗面台短辺）

YES M5:向かい合い（洗面台短辺）

YES

衛生機器の個数を算出
B

B

Step9
大便器ブース（小便器、ライニング）を配置

Step6-9

Step6-8W6 の配置での男女トイレの各 YES
器具数が W4 又は W5の配置以上

NO

Step10隙間がある場合
洗面台ファミリの幅を変更
Step11
洗面台を配置Step12
終了

D≧2BD+SD+P3min+P4min

W6:アイランドNO
D≧BD+SD+UD+P2min+P3min

W7:アイランド
Step6-10（大便器向かい合い）
M7 の配置での男女トイレの各器具数が M4 又は M5の配置以上

Step6-10W7 の配置YESでの男女トイレの各器具数が W4 又は W5の配置以上

Step8 衛生機器の個数を算出

Step7-1

Step8-1

Step7-2

Step8-4

大便器ブース
洗面台を追加NOYESNO

余りが 800以上

廊下を通る人の視線を考慮したトラップが作成される

Step8-8800m

Step10-1
幅 800mm の洗面台個数の算出

YES Step8-5

余りがｂ＋800以上

余りがｂ以上Step7-3
Step7-2 で算出した交点までの視線制御トラップを作成

Step8-2

Step8-3

Step10 隙間がある場合洗面台ファミリの幅を変更

b

大便器ブース、洗面台、小便器が同数となる個数を算出

Step7-1 の線分と視線制御トラップを配置する線分との交点を算出

YES

M4 又は M5

Step7 視線制御型の出入口の作成

・

M7:アイランド（小便器向かい合い）NONO
W4 又は W5

出入口と便器類の端を結ぶ線を作成

M6:アイランド（小便器短辺）
M6 の配置YESでの男女トイレの各器具数が M4 又は M5の配置以上

NO
M4 又は M5YES

NO
W4 又は W5YES

Step6-9

Step6-8

Step8-3 へ

Step10-2
隙間の長さを算出

そのまま配置すると隙間ができてしまう

Step8-6
大便器ブースを追加

Step8-4 へ

Step8-7
YES
洗面台を追加

Step8-8 へNO

余り分ライニング幅増加

Step10-3
隙間の長さを個数で割り、洗面ファミリに割り振る
Step10-4
幅が変更された洗面台ファミリを配置ファミリの幅を変更させることで隙間の出ない案が提示される

図 3 プログラムの処理の流れ

報告 H05－ 297 －れで処理を行う。

ペースがない」は、配置パターンに影響はなく洗面台前

Step6 の男子トイレと女子トイレの配置パターンは、サの余剰スペースに適宜手動で化粧・歯磨きスペースを設

ブエリアの縦横長さから、W≧D である横型と、W＜D でけることで対処できる。相違点 d「便器類と洗面台が向ある縦型に分類し、そこから短辺の長さで各配置パターかい合う配置になっていない」は、鏡に便器類が写ってンが決定される。以下は男子トイレ横型の配置パターンしまうため、本研究ではルール上対応していない配置パの判定について説明する。配置パターンは、サブエリアターンである。器具数を確保したい場合に配置されるパの短辺が大きくなるにつれて横並び、向かい合い、アイターンとして導入する必要がある。相違点 e「男女トイレランドの順に判定し、トイレ内の通路幅の最小値が確保それぞれの多目的トイレが出入口側に配置されない」は、できるように決定される。M6、M7 の配置より、M4、M5

多目的トイレの位置は全体の配置に影響を与える要素での配置の方が器具数を多く確保できる場合があるため、あるため、プログラムが対応する必要がある。相違点 f

Step6-9、Step6-10 で M6、M7 の各器具数を M4、M5 と比「出入口が両側にある場合に対応できない」は、本研究で較し、多い方が採用される。縦型も横型と同様の判定がは考慮していないパターンであり、全体の配置も大きくされる。配置パターンは、多目的トイレの配置位置 3 パ異なるため、プログラムを大幅に改変して対応する必要ターンに対して、それぞれ 14 の衛生機器配置パターンががある。以上の結果から、相違点 a、b、c のみに当ては存在するため、男女トイレ各 42 パターンが存在する。

まる 34 事例中 25 事例は、手動での配置や、衛生機器のStep8 では、横型の場合サブエリアの長辺の大きさから移動により容易に対処でき、実在案と同様の配置パター衛生機器の配置個数が決定される。洗面台、大便器ブーンを作成することができたと言える。一方、相違点 d、e、スの個数は、表 1 の No.18「洗面台の個数は大便器ブーf に当てはまる 9 事例は実在案の配置パターンとは根本スの個数と同数か±1 個とする」のルールに基づき最大的に異なるため、プログラムを改善する必要がある。

数が配置され、小便器は設定した器具配置間隔で最大数が配置される。また、アイランド型の配置は異なった衛6. 本研究の成果と課題

生機器が横に並ぶことがなく配置個数の関係を考慮する

本研究の成果として、1）実在案の分析によるオフィス必要がないため、各衛生機器が最大数で配置される。

ビルのトイレの配置ルールの作成と配置パターンの分類、
2）作成した配置ルールと配置パターンに基づく衛生機器

5. 自動配置プログラムの評価

自動配置プログラムの開発、3）実在案との比較評価によ5.1. 評価方法

る自動配置プログラムの評価があげられる。

本プログラムが実在案と近い配置案を提示できるか評

課題と展望として、1）余剰スペースの解消、多目的ト価するため、自動配置案と実在案の「器具数、通路幅、イレの配置や出入口のバリエーションに対応したプログ

洗面台大きさ、出入口位置、余白面積、配置パターンのラムの開発、2）配置ルールやパターン以外の条件の加味違い」について比較した。開発プログラムが対象とした（配管設備など）があげられる。

79 事例を、多目的トイレの位置、トイレ面積の規模、エリアの縦横比に基づき分類し、各分類において 4 事例以下しかないものは全ての事例を対象とし、4 事例より多い項目は無作為に抽出した 3 事例を対象とした。その結果、計 34 事例を比較対象とした。なお、比較評価では実注釈
注 1） 新建築社編、「新建築 2001 年 1 月号」、新建築社、2001〜新建築社編、「新建築 2020 年 5 月号」、新建築社、2020に掲載されたオフィスビルのうち、トイレの図面が確認できる全 178 事例。

在案と同じトイレエリア形状とパラメータ値を設定した。
5.2. 評価結果
評価の結果、全 34 事例中 33 事例は各器具数が同程度（自動配置案の器具数−実在案の器具数≧−1）の配置案が作成されたが、以下のような相違点が見られた（表 2）。
相違点 a「SK や PS がない」は、配置パターンに大きく影響はなく配置パターン決定後に手動でも対処できる要素である。相違点 b「出入口の位置や視線制御トラップの入り方が異なる」は、配置パターンは同じであっても出入口の位置が異なることで洗面台の配置に影響を与えている。そのため、プログラムで出入口の位置を変更できる仕様とする必要がある。相違点 c「化粧・歯磨きス

報告 H05

参考文献1）
川窪広明、辻正矩、「2 階建て住宅平面プラン作成方法について ユーザーフレンドリーな知的 CAD システムの開発（その 4）」、日本建築学会第 22 回情報・システム・利用・情報シンポジウム論文集、pp.205-208、1999
2）
桑川栄一、「室配置方角と室接続関係の図式化を用いた平面プラン作成支援方法の提案」、日本建築学会計画系
論文集、pp.13-20、2004
3）
松尾賢史、大西康伸、「BIM を利用した構造設計モデルに基づく型枠データの自動生成に関する研究」、日本建築学会第 42 回情報・システム・利用・情報シンポジウム
論文集、pp.58-63、20194）
日本建築学会編、「コンパクト建築設計資料集成」、丸善
出版、2005.3
5）
空気調和・衛生工学会、「SHASE-S206-2019 給排水衛生設備規準・同解説」、空気調和・衛生工学会、2020.07－ 298 －