日本船舶海洋工学会春季講演会 2013年5月27〜28日 広島国際会議場

配管工事におけるパイプ配材計画の自動生成に関する研究

九州大学 工学府 海洋システム工学専攻
修士１年 進藤 翔平
九州大学大学院工学研究院海洋システム工学部門
木村 元
1

研究背景
•
•

先行艤装において、艤装工数のかなりを配管工事が占める
装
装
効率的に取り付けたい！

•

エンジンルームデッキ裏のパイプだ
デプ
けでも約1000本取り付けなければな
らない
取り付け順序は熟練技術者の判断
パイプ取り付けは６～７日間ほどで行われる
すべてのパイプが一度に運ばれてくると…

•••－
・ それらを置く広いスペースが必要

・ 目的のパイプを探すのに時間が－
かかる
2

研究目的
•

従来の（熟練技術者の）パイプ取り付け順序をもとに、取り付け順序を自動生成•

先行艤装における、エンジンルームデッキ裏のパイプの配材を４等分する

①

②

③

④

取り付け作業場•

１～２日間で使うパイプのみが作業場へ配材

作業者の負担を減らす
作業スペースの削減、作業効率の向上
3研究に使用するデータ•大島造船所で使われているMATES（造船設計システム）から出力されたパイプ
デ タを使用データを使用・・・

PipeN = 48
YD027 2 40 5.5 2 11950.00 -5800.00 9141.17 バカ穴貫通着目点
KeiroN = 1, TenQt = 311568 60 -5800.00
11568.60-5800 00 9154
9154.30
30 40
親管11799.90 -5800.00 9154.30
12550.60 -5800.00 9088.63 40
KeiroN = 2, TenQt = 311679 90 -5800.00
11679.90
5800 00 9154
9154.3030
枝管11679.90 -5800.00 9277.41
11480.24 -5800.00 9289.02 40
KeiroN = 3

•

•
•
•

１本のパイプは「親管」と「枝管」で表現される
パイプ経路の始点終点とパイプが曲がる点の座標値が与えられる
呼径（パイプの外径）は、他のパイプと接続する可能性のある、親管の両端、枝経路の終点のみ表現される
デ キに貫通する場合は 貫通する位置の座標値とその種類が与えられるデッキに貫通する場合は、貫通する位置の座標値とその種類が与えられる4

研究に使用するデータ•

大島造船で使われているMATES（造船設計システム）から出力されたパイプ
デ タを使用データを使用・・・

PipeN = 48
YD027 2 40 5.5 2 11950.00 -5800.00 9141.17 バカ穴貫通着目点
KeiroN = 1, TenQt = 311568 60 -5800.00
11568.60
5800 00 9154
9154.3030 4011799.90 -5800.00 9154.30
12550.60 -5800.00 9088.63 40
KeiroN = 2, TenQt = 311679 90 -5800.00
11679.90
5800 00 91549154.30
3011679.90 -5800.00 9277.41
11480.24 -5800.00 9289.02 40
KeiroN = 3••••１本のパイプは「親管」と「枝管」で表現される
パイプ経路の始点終点とパイプが曲がる点の座標値が与えられる
呼径（パイプの外径）は、他のパイプと接続する可能性のある、親管の両端、枝経路の終点のみ表現される
デデッキに貫通する場合は、貫通する位置の座標値とその種類が与えられる
座 値が5研究に使用するデータ•

大島造船で使われているMATES（造船設計システム）から出力されたパイプ
デ タを使用データを使用・・・

PipeN = 48
YD027 2 40 5.5 2 11950.00 -5800.00 9141.17 バカ穴貫通着目点
KeiroN = 1, TenQt = 311568 60 -5800.00
11568.60-5800 00 9154
9154.30
30 4011799.90 -5800.00 9154.30
12550.60 -5800.00 9088.63 40
KeiroN = 2, TenQt = 311679 90 -5800.00
11679.90
5800 00 9154
9154.303011679.90 -5800.00 9277.41
11480.24 -5800.00 9289.02 40
KeiroN = 3••••

１本のパイプは「親管」と「枝管」で表現される
パイプ経路の始点終点とパイプが曲がる点の座標値が与えられる
呼径（パイプの外径）は、他のパイプと接続する可能性のある、親管の両端、枝経路の終点のみ表現される
デ キに貫通する場合は 貫通する位置の座標値とその種類が与えられるデッキに貫通する場合は、貫通する位置の座標値とその種類が与えられる
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研究に使用するデータ•

大島造船で使われているMATES（造船設計システム）から出力されたパイプ
デ タを使用データを使用・・・

PipeN = 48
YD027 2 40 5.5 2 11950.00 -5800.00 9141.17 バカ穴貫通着目点
KeiroN = 1, TenQt = 311568 60 -5800.00
11568.60-5800 00 9154
9154.3030 4011799.90 -5800.00 9154.30
12550.60 -5800.00 9088.63 40
KeiroN = 2, TenQt = 311679 90 -5800.00
11679.90
5800 00 9154
9154.303011679.90 -5800.00 9277.41
11480.24 -5800.00 9289.02 40
KeiroN = 3

•

•
•
•

１本のパイプは「親管」と「枝管」で表現される
パイプ経路の始点終点とパイプが曲がる点の座標値が与えられる
呼径（パイプの外径）は、他のパイプと接続する可能性のある、親管の両端、枝経路の終点のみ表現される
デ キに貫通する場合は 貫通する位置の座標値とその種類が与えられるデッキに貫通する場合は、貫通する位置の座標値とその種類が与えられる
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研究に使用するデータ• 貫通の種類• 大きくは、デッキ等に溶接されるタイト貫通と、溶接されないバカ穴貫通に分けられる。

・貫通スリーブ
貫通スリ ブ・通しスリーブ
・内ネジ付きソケット・スカッパー
・測深デッキピース・ダブリングプレート
ダブリングプレ ト・高圧配管貫通ピース
・タイト貫通着目点
・バカ穴貫通着目点
バカ穴貫通着目点
8

パイプ全部の３Ｄ表示•

パイプの情報（形・位置・取り付け順序）を視覚的に把握•読み込んだデータを、Ｘ３Ｄ（グラフィック言語）に変換して表示するツールをJavaで作成
無料の３Ｄビ
無料の３Ｄビューア（「Fluxア（「Fl Player」「OctagaPl」「O tPlPlayer」など）で見ることができる」など）で見ることができる

•

船首船尾
Z

YX

※先行艤装でのパイプ取り付け作業は上下反転させて行うので、現場でパイプを取り付けるときは・・・

9

パイプ全部の３Ｄ表示
機能：パイプをクリックすると、そのパイプ情報が表示される現場では反転させた、この向きでパイプを向き パイプを取り付ける

YZX

10

パイプ取り付け順序

取り付け順序は作業者によって異なり、正確な順序決定は難しいな順序決定は難しい…

②80mm以上

１．貫通している イプから１．貫通しているパイプから２．下から（ｚ座標の大きい順）
65mm以下ｚ座標が同じ場合・・・
３．呼径80~200mm
４ 呼径65mm以下
４．呼径65mm以下

デッキ

後から通しづらい場合があるので 先に下にがあるので、先に下にあるものから取り付ける① デッキ等に固定するパイプ
デ キ等に固定するパイプ → 順に伸ばしていく③ 80mm以上のパイプはクレーンを使って取り付ける④ 65mm以下のパイプは手でそのまま取り付ける
11

配材計画（モデル船Ａ）• 呼径２５０ｍｍ以上（赤）250mm以上のパイプは後回し（バラストライン等）→上方にあるので、基本的には最後に取り付ける→上方にあるので基本的には最後に取り付ける
後からでは他のパイプが邪魔で取り付けられない場合を考えて、いつでも取り付けられるように、別スペースに配置しておく

12パイプの分析• モデル船Ａ

呼径ごとのパイプ数
184180160
14099986426254232152045513134125122536873002541250

41

貫通パイプ数

200546040

パイプ数(貫通含む）

7880

15010052600500

4003501251008065504032

2520015（本本）120

呼径(mm)

呼径250mm以上のパイプ：22本（全パイプ数の2.7%)
呼径80~200mmのパイプ：218本（全パイプ数の26.9%)
呼径65mm以下のパイプ：569本（全パイプ数の70.3%)
貫通パイプ累計：225本（全パイプ数の27.8%)13配材計画（モデル船Ａ）• 配材：１/４

１．貫通しているパイプから２．下から（ｚ座標の大きい順）

赤：この配材に含まれるパイプ
透明：後の配材に含まれるパイプ
緑の球 貫通位置
緑の球：貫通位置

ｚ座標が同じ場合・・・
３．呼径80~200mm
４ 呼径65mm以下
４．呼径65mm以下

14

配材計画（モデル船Ａ）• 配材：２/４

１．貫通しているパイプから２．下から（ｚ座標の大きい順）

赤：この配材に含まれるパイプ
青：前の配材に含まれるパイプ
透明 後の配材に含まれるパイプ
透明：後の配材に含まれるパイプ
緑の球：貫通位置

ｚ座標が同じ場合・・・
３．呼径80~200mm
４ 呼径65mm以下
４．呼径65mm以下

15

配材計画（モデル船Ａ ）• 配材：３/４

１．貫通しているパイプから２．下から（ｚ座標の大きい順）

赤：この配材に含まれるパイプ
青：前の配材に含まれるパイプ
透明 後の配材に含まれるパイプ
透明：後の配材に含まれるパイプ
緑の球：貫通位置

ｚ座標が同じ場合・・・
３．呼径80~200mm
４ 呼径65mm以下
４．呼径65mm以下

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配材計画（モデル船Ａ ）• 配材：４/４

１．貫通しているパイプから２．下から（ｚ座標の大きい順）

赤：この配材に含まれるパイプ
青：前の配材に含まれるパイプ
透明 後の配材に含まれるパイプ
透明：後の配材に含まれるパイプ
緑の球：貫通位置

ｚ座標が同じ場合・・・
３．呼径80~200mm
４ 呼径65mm以下
４．呼径65mm以下

17

モデル船Ａ・拡大図

配材 １/４
配材：１/４18

モデル船Ａ・拡大図

配材 ２/４
配材：２/４19

モデル船Ａ ・拡大図

配材 /配材：３/４20

モデル船Ａ ・拡大図

配材 ４/４
配材：４/４21

モデル船Ａ・拡大図

配材：１/４22

モデル船Ａ・拡大図

配材：２/４23

モデル船Ａ ・拡大図

配材：３/４24モデル船Ａ ・拡大図

配材 ４/４
配材：４/４25

配材計画（モデル船Ｂ ）• 配材：1/4
赤：この配材に含まれるパイプ
透明：後の配材に含まれるパイプ
緑の球 貫通位置
緑の球：貫通位置26

配材計画（モデル船Ｂ）• 配材：2/4
赤：この配材に含まれるパイプ
青：前の配材に含まれるパイプ
透明 後の配材に含まれるパイプ
透明：後の配材に含まれるパイプ
緑の球：貫通位置27

配材計画（モデル船Ｂ ）• 配材：3/4
赤：この配材に含まれるパイプ
青：前の配材に含まれるパイプ
透明 後の配材に含まれるパイプ
透明：後の配材に含まれるパイプ
緑の球：貫通位置28

配材計画（モデル船Ｂ ）• 配材：4/4
赤：この配材に含まれるパイプ
青：前の配材に含まれるパイプ
透明 後の配材に含まれるパイプ
透明：後の配材に含まれるパイプ
緑の球：貫通位置29

配材計画（モデル船Ｂ）• 呼径２５０ｍｍ以上
赤：この配材に含まれるパイプ
青：前の配材に含まれるパイプ
緑の球 貫通位置
緑の球：貫通位置30

研究の評価•••パイプのテキストデータを読み込む
パイプのテキストデタを読み込む
取り付け順序に従ってソート
１／４ずつ表示するX3Dファイルの生成ず 表示する
ァイ成

わずか１秒

 結果を造船所の現場担当者の方に見て頂いた• かなり実用レベル• 無料で使えるツール• 「実際に使って効果を確認してみよう」との評価

・Javaがインストールされていない環境でも実行可能なexeファイル
・出力ファイルをMATESに取り込んで使用
出力イ をSに取り込ん 使用
31

考察1．取り付け順序の問題
配材2/4における取り付け図
青：配材1/4に含まれるパイプ
赤：配材2/4に含まれるパイプ
透明
透明：配材3/4以降に含まれるパイプ材
降 含まれるパイプ••

このパイプ1本だけが配材3/4に含まれる
実際の現場では続けて一気に取り付けたい•

残り１本といった場合は、一気に取り付けるようなソートにする必要がある
うす
要 あ32

考察2．作業性の問題

④
①③
②②
①③

取り付け順序① ② ③ ④①→②→③→④

先に②を取り付けてしまうと、③がクレーンで取り付けられない33

考察2．作業性の問題④③②②①①③

取り付け順序①→②→③→④

先に②を取り付けてしまうと、③がクレーンで取り付けられない現場で②と③の取り付け順序を変更できるようにしたい34

考察2．作業性の問題
・・・

・・・

配材1/4

①②

①②
③

配材1/4

③
④

配材2/4

配材2/4・・・

・・・②と③の取り付け順序が変えられない④②と③の取り付け順序が変えられる•

後からでは取り付けづらいパイプは、邪魔になっているパイプと同じ配材グループに含まれるようにしなければならない
う•

作業性の評価 が必要
35

考察３． エリア分割•

エンジンルームデッキ裏を４～６分割して、１エリアに作業者１人を割り当てて、並列に作業を行う

36

考察３． 区画割り•

分割位置は隔壁の位置等で決まる•

ユーザーの選択で分割数・分割位置を指定できるように船ごとに異なる

37

まとめ
本研究の成果・現場の取り付け順序にしたがって、順序を自動生成
・配材を４等分し、X3Dを使ってその様子を３Ｄ表示
一度に１０００本近く配材されていたものを、１／４ずつ配材されるように減らす

今後の課題
・パイプ取り付け作業性の評価
・より詳細な取り付け順序の決定
・区画割り・運用による問題点の発見・改善38