JP2002288250A - Automatic routing method for piping - Google Patents

Automatic routing method for piping

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JP2002288250A
JP2002288250A JP2001089135A JP2001089135A JP2002288250A JP 2002288250 A JP2002288250 A JP 2002288250A JP 2001089135 A JP2001089135 A JP 2001089135A JP 2001089135 A JP2001089135 A JP 2001089135A JP 2002288250 A JP2002288250 A JP 2002288250A
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route
piping
routing
cell
workability
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JP2001089135A
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Kazuhiro Yamazaki
和宏 山崎
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Publication date
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
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    • G06F30/18Network design, e.g. design based on topological or interconnect aspects of utility systems, piping, heating ventilation air conditioning [HVAC] or cabling
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00Details relating to the application field
    • G06F2113/14Pipes

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic routing method for piping, where a route which is highly improved in ability to be constructed, can be selected with quantitative considerations and a multiple number of route patterns that are practical, when constructing the piping can be produced. SOLUTION: In the automatic routing method for piping, where a piping route can be selected quantitatively, taking into account the workability of installation of the piping by accumulating special information of cells constituting each route, by imparting the spacial information (distance to the floor, distance to a steel beam and occupancy rate of peripheral space by instruments, etc.), as attribute data to each cell constituting the piping route and by selecting one with the highest points (high in ability of being conducted) among the multiple number of route patterns. Furthermore, by wetting a priority routing for each rank and varying the setting of routing priority for each rank, a multiple number of route pattern where the number of curves of the piping can be kept down can be produced. The combinations of routing priority for each rank can be deemed as being genetic codes, and the quasi-optimal combination of routing priority (route pattern) can b searched by applying hereditary algorithm to it.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、産業プラント向け配管
CADシステムの配管自動ルーティング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic piping method for a piping CAD system for an industrial plant.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業プラントにおける配管ライン設計業
務は機能保証、配置調整、強度保証、保守性など多岐に
亘り、多大な設計時間と熟練技術が必要な状況となって
いる。CADメーカ、プラントメーカが配管設計の自動
化をめざし、配管の自動ルーティングシステムの開発を
行っている。現在、配管の自動ルーティング手法は、ル
ート探索アルゴリズムをベースに設計制約条件を付加し
た手法が多く適用されている。ルート最適決定問題にお
いて考えられるアルゴリズムのひとつとして、LSI
(大規模集積回路)、プリント基板等における配線処理
用に開発された迷路法を挙げることができる。迷路法
は、さまざまな障害物(機器、鉄骨等)を避けて始点と
終点を最短距離で結ぶ経路探索手法である。
2. Description of the Related Art Piping line design work in industrial plants involves a wide variety of functions such as function assurance, arrangement adjustment, strength assurance, and maintainability, and requires a great deal of design time and skill. CAD manufacturers and plant manufacturers are developing automatic piping routing systems with the aim of automating piping design. At present, as a method of automatically routing piping, a method in which design constraints are added based on a route search algorithm is often applied. One of the possible algorithms for the route optimization problem is LSI
(Large scale integrated circuit), a maze method developed for wiring processing on printed circuit boards and the like. The maze method is a route search method that connects the start point and the end point with the shortest distance while avoiding various obstacles (e.g., equipment and steel frames).

【0003】図14(a)、図14(b)、図14
(c)に迷路法によるルート探索アルゴリズムを示す。
先ず、ルーティング領域をメッシュ分割し、各メッシュ
に対して障害物判定を行う。いずれかのメッシュの位置
に障害物が存在する場合、黒く塗りつぶし、始点および
終点座標に該当する位置にS(スタート)、T(ターミ
ナル)を割付ける(以後、分割した個々のメッシュをセ
ルと称する)。
FIG. 14 (a), FIG. 14 (b), FIG.
(C) shows a route search algorithm based on the maze method.
First, the routing area is divided into meshes, and obstacle determination is performed for each mesh. If an obstacle exists at any mesh position, it is painted black, and S (start) and T (terminal) are assigned to positions corresponding to the start point and end point coordinates (hereinafter, each divided mesh is referred to as a cell). ).

【0004】次に、前記Sに隣接した上下左右方向の空
白セルに対し、「1」を書き込む。「1」を書込まれた
セルは、自分の位置を中心に隣接した上下左右の空白セ
ルに対し「2」を書き込む。この手順を前記Tに到達す
るまで繰り返す。図14(c)の例では、書き込み値
「24」でTに到達していることがわかる。ルートはT
からSに戻る経路をトレースする。Tのセル位置から見
て隣接したセルの中から、Tのセルに割付けられた「2
4」より1小さい値(「23」)が書込まれたセルを選
択する。
Next, "1" is written into a blank cell in the vertical and horizontal directions adjacent to S. The cell into which "1" has been written writes "2" into the upper, lower, left and right blank cells adjacent to the own position. This procedure is repeated until T is reached. In the example of FIG. 14C, it can be seen that the write value “24” has reached T. The route is T
Trace the path back from S to S. “2” assigned to the T cell from the adjacent cells when viewed from the T cell position.
A cell in which a value (“23”) smaller than “4” (“23”) is written is selected.

【0005】更に、選択されたセルは隣接したセルの中
で「23」より1小さい値(「22」)が書込まれたセ
ルを選択する。この手順をSに到達するまで繰り返す。
選択したセルをTからSまでを繋げた経路がルートとな
る。迷路法は始点と終点間を結ぶセルの数が最小となる
ルートを選択するアルゴリズムを有しており、最短路探
索アルゴリズムといえる。電子回路の配線では、電子部
品を避け、できるだけ短く、できるだけ多くの配線を結
線することが重要であり、ルート探索手法としての迷路
法は有効であり、適用実績も多い。図14(a)、図1
4(b)、図14(c)の例は2次元で示しているが、
3次元でも同様に行うことができる。
Further, the selected cell selects a cell in which a value smaller than "23"("22") is written among adjacent cells. This procedure is repeated until S is reached.
A route connecting the selected cells from T to S is a route. The maze method has an algorithm for selecting a route that minimizes the number of cells connecting the start point and the end point, and can be said to be a shortest path search algorithm. In wiring of an electronic circuit, it is important to connect as many wirings as possible and as short as possible, avoiding electronic components, and the maze method as a route search method is effective and has been applied in many cases. FIG. 14 (a), FIG.
4 (b) and FIG. 14 (c) show two dimensions,
The same can be done in three dimensions.

【0006】図15に迷路法を3次元空間で適用する例
を示す。空間を高さ方向に複数の階層にスライスし、各
階層をメッシュ状に分割し、隣接したセルを選択して経
路を構築する。3次元で考える場合、同一階層の隣接セ
ルに、上下階層の隣接セルが加わることになる。鉄骨、
機器等の障害物は、予めセルに障害物情報として与えて
おき、ルート探索する際には、障害物の無いセルを選択
してルートを形成していく。
FIG. 15 shows an example in which the maze method is applied in a three-dimensional space. The space is sliced into a plurality of layers in the height direction, each layer is divided into meshes, and adjacent cells are selected to construct a route. When three-dimensionally considered, adjacent cells in the upper and lower layers are added to adjacent cells in the same layer. Steel frame,
Obstacles such as devices are given to cells in advance as obstacle information, and when searching for a route, cells without obstacles are selected to form a route.

【0007】ルート探索手法としての迷路法を配管ルー
ティングに適用する例を以下に示す。図6に示すよう
に、先ずルーティングする領域を直方体で定義し、高さ
方向にスライスし、スライスした平面をメッシュ状に分
割する。スライスする高さは配管のルーティングレベル
に相当する。セルの位置は3次元配列Cell(i、
j、k)で表すことができ、セル範囲内に障害物(機
器、鉄骨等)が含まれると判定した場合、各セルの障害
物情報とする。なお、ここではCell(i、j、k)
に障害物があれば、Cell(i、j、k).障害=
1、無ければCell(i、j、k).障害=0で表す
こととする。
An example in which the maze method as a route search technique is applied to piping routing will be described below. As shown in FIG. 6, first, a region to be routed is defined by a rectangular parallelepiped, sliced in the height direction, and the sliced plane is divided into meshes. The slicing height corresponds to the routing level of the pipe. The position of the cell is represented by a three-dimensional array Cell (i,
j, k), and when it is determined that an obstacle (equipment, steel frame, etc.) is included in the cell range, the obstacle information is set as the obstacle information of each cell. Here, Cell (i, j, k)
If there is an obstacle at Cell (i, j, k). Obstacle =
1, Cell (i, j, k) if none. It is assumed that failure = 0.

【0008】ルート探索する場合、配管の始点、終点座
標間を隣接したセルを障害物を回避しながら連続的に選
択してルートを構成する。なお、隣接したセルとは、平
面上のみならず、垂直方向もある。ルートは障害物を回
避する必要があるが、図16に示すように、階層間に障
害物がある場合も考えられる。例えば、座標点Aと座標
点Bのセルは垂直方向に隣接しており、かつ両セルに含
まれる属性データとして障害物が無いからといって、セ
ル間をルートとして接続できない。それは階層間にある
障害物に衝突するからである。この状態を回避するため
に、各セルには、該当セルから見た上方向、下方向にあ
る障害物までの距離(複数の障害物があれば最も短い距
離)を持つことで対処する。
When searching for a route, adjacent cells between the coordinates of the starting point and the ending point of the pipe are continuously selected while avoiding obstacles to form a route. Note that adjacent cells include not only a plane but also a vertical direction. The route needs to avoid obstacles. However, as shown in FIG. 16, there may be obstacles between layers. For example, the cells at the coordinate points A and B are vertically adjacent to each other, and the cells cannot be connected as a route just because there is no obstacle as attribute data included in both cells. Because it collides with obstacles between the levels. In order to avoid this state, each cell is dealt with by having a distance to an obstacle located upward and downward from the corresponding cell (the shortest distance when there are a plurality of obstacles).

【0009】図17及び図18は、隣接セルに接続可能
かどうかを判定するサブルーチンである。ここで、ルー
ト探索セルの現在位置をCell(i、j、k)とす
る。Cell(i、j、k)から見た上方向の障害物ま
での距離を「Cell(i、j、k).上障害」、下方
向の障害物までの距離を「Cell(i、j、k).下
障害」で表す。図17及び図18の処理フローは、Ce
ll(i、j、k)を中心に、隣接する6方向に接続可
能か判定する。
FIGS. 17 and 18 show a subroutine for judging whether or not connection to an adjacent cell is possible. Here, the current position of the route search cell is defined as Cell (i, j, k). The distance from the cell (i, j, k) to the obstacle in the upward direction is “Cell (i, j, k). Upper obstacle”, and the distance to the obstacle in the downward direction is “Cell (i, j, k)”. k). Lower disorder ". The processing flow of FIG. 17 and FIG.
It is determined whether connection is possible in six adjacent directions centering on ll (i, j, k).

【0010】まずCell(i+1、j、k)方向に移
動可能か判定する。Cell(i+1、j、k).障害
=0ならば、Cell(i+1、j、k)方向に障害物
がないため口径サイズの判定に移る(配管半径のセル数
換算した値=αとする)。Cell(i+1、j、k)
方向は配管の通り芯方向を表しており、Cell(i+
1、j、k−α).障害からCell(i+1、j、k
+α).障害の全セルが0ならば、口径分を考慮してC
ell(i+1、j、k)方向に接続可能であると判別
できる。同様な判別方法を水平方向の隣接セル(Cel
l(i−1、j、k)、Cell(i、j、k+1)、
Cell(i、j、k−1)方向)で実施できる。
First, it is determined whether or not it is possible to move in the Cell (i + 1, j, k) direction. Cell (i + 1, j, k). If the obstacle = 0, there is no obstacle in the Cell (i + 1, j, k) direction, so that the process proceeds to the determination of the bore size (the value obtained by converting the pipe radius into the number of cells = α). Cell (i + 1, j, k)
The direction represents the core direction of the pipe, and Cell (i +
1, j, k-α). Cell (i + 1, j, k)
+ Α). If all the faulty cells are 0, C
It can be determined that connection is possible in the ell (i + 1, j, k) direction. A similar discrimination method is applied to a horizontally adjacent cell (Cel).
l (i-1, j, k), Cell (i, j, k + 1),
Cell (i, j, k-1) direction).

【0011】垂直方向の判別方法は若干異なる。先ず、
Cell(i、j+1、k)方向について、Cell
(i、j+1、k).障害=0および配管口径を考慮し
てCell(i、j+1、k)の周辺セルに障害物がな
いことを確認することにより、上方向に隣接するセルに
は障害物が無いことを判定する。次に、上方向の階層間
に障害物が存在しないことを判定する。各階層レベルは
既知の値であるため、隣接する上の階層間距離(L=階
層(j+1)レベル−階層(j)レベル)は算出でき
る。
The method of determining the vertical direction is slightly different. First,
In the Cell (i, j + 1, k) direction, Cell
(I, j + 1, k). It is determined that there is no obstacle in the cell adjacent to Cell (i, j + 1, k) in consideration of the obstacle = 0 and the pipe diameter, thereby determining that there is no obstacle in the cell adjacent in the upward direction. Next, it is determined that there is no obstacle between the upper layers. Since each layer level is a known value, the distance between adjacent upper layers (L = layer (j + 1) level-layer (j) level) can be calculated.

【0012】Cell(i、j、k).上障害>Lなら
ば、Cell(i、j、k)の上方向の階層間に障害物
が無いことを意味し、上方向に隣接したセルに接続可能
であると判定できる。Cell(i、j−1、k)方向
についても同様な処理で判定できる。以上、図17及び
図18に示す処理フローを実行することで、Cell
(i、j、k)から隣接6方向に接続可能判定ができ
る。ルート探索する場合、接続可能な隣接セルを選択し
てルートを構成する。
Cell (i, j, k). If upper failure> L, it means that there is no obstacle between the upper layers of Cell (i, j, k), and it can be determined that it is possible to connect to the cell adjacent in the upward direction. For the Cell (i, j-1, k) direction, it can be determined by the same processing. As described above, by executing the processing flow shown in FIGS.
From (i, j, k), it is possible to determine the connection possibility in six adjacent directions. When searching for a route, a connectable adjacent cell is selected to form a route.

【0013】図19(a)、図19(b)に、座標点
A、座標点B間のルート探索例を示す。図17及び図1
8の隣接セルへの移動可能判定処理フローからも分かる
ように、個々のセルで見た場合、移動可能な隣接セル方
向は複数存在するため、選択したセルにより多様なルー
トが形成される。図19は迷路法をベースにしたルート
探索を行っており、各パターンともにルート長は同じ最
短経路の3つのルートパターン(ルート1、ルート2、
ルート3)を例として出力した。配管の性質上、セル毎
に曲がるようなルートは存在しないため、ある程度、同
一方向を連続的に選択し、直線性を確保する必要がある
が、接続可能なルートパターンは図19に示した経路以
外にも多く存在する。各パターンともにルート長は同じ
であり、その他の設計制約条件を満たしていれば、どれ
かのルートパターンを選択することになる。
FIGS. 19A and 19B show an example of a route search between coordinate points A and B. FIG. FIG. 17 and FIG.
As can be seen from the flow of the process of determining whether the cell can be moved to the adjacent cell of No. 8, when viewed from an individual cell, there are a plurality of directions of adjacent cells that can be moved, and thus various routes are formed by the selected cell. FIG. 19 shows a route search based on the maze method, in which three route patterns (route 1, route 2,
Route 3) was output as an example. Due to the nature of the piping, there is no route that bends for each cell, so it is necessary to select the same direction continuously to some extent to ensure linearity, but the route pattern that can be connected is the route shown in FIG. There are many others. Each pattern has the same route length, and if other design constraints are satisfied, one of the route patterns is selected.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記従来技術
により生成したルートパターンの第1の問題点について
述べる。図20(a)、図20(b)に配管据付け作業
状況のイメージを示す。配管の据付け作業者は、基本的
には配管下部にある床の上で作業する。床が無いかか、
あるいは床までの位置が遠ければ足場の設置が必要とな
り、配管据付け工数の増加を招く。また、配管は配管ル
ート上方の鉄骨または床面から吊下げるため、配管ルー
ト上方に吊下げ用の部材があることが望ましい。また、
配管ルート近傍に機器が存在しないほうが作業が行い易
い傾向にある。このように、配管の場合、配管ルートに
より作業条件が大きく変動するため、極力作業条件の良
いルートにすることが施工性向上(据付け工数低減)の
面で要求されるが、上記作業性を定量的に考慮してルー
トが選択されていない問題がある。
Here, the first problem of the route pattern generated by the above-mentioned conventional technique will be described. 20 (a) and 20 (b) show an image of a pipe installation work situation. The worker who installs the pipe basically works on the floor below the pipe. Whether there is no floor,
Alternatively, if the position to the floor is far away, it is necessary to install a scaffold, which leads to an increase in piping installation man-hours. In addition, since the pipe is suspended from a steel frame or a floor above the pipe route, it is desirable that a suspending member be provided above the pipe route. Also,
The work tends to be easier when there is no equipment near the piping route. As described above, in the case of piping, the working conditions vary greatly depending on the piping route. Therefore, it is required to improve the workability (reduce the number of installation steps) in order to improve the workability. There is a problem that the route is not selected in consideration of the situation.

【0015】次に第2の問題点を挙げる。前記第1の問
題点を解決するために、複数のルートパターンの空間情
報を数値化し、最も施工性の良い空間情報を有したルー
トを選択することが考えられる。この場合、メッシュサ
イズが小さいと2点間を結ぶルートパターンは膨大な数
となる。全てのルートパターンで、ルートの空間情報算
出を実行すると、多大な計算時間が必要となる。これら
のルートパターンの中には、セルごとに配管の中心線の
向きが変わるパターンなど、配管としてありえないルー
トパターンも含まれており、これらは除去する必要があ
る。実用性のあるルートパターンを複数生成する手法が
必要となる。
Next, a second problem will be described. In order to solve the first problem, it is conceivable to digitize spatial information of a plurality of route patterns and select a route having spatial information with the best workability. In this case, if the mesh size is small, the number of route patterns connecting two points becomes enormous. Executing route spatial information calculation for all route patterns requires a great deal of calculation time. Among these route patterns, there are route patterns that cannot be used as piping, such as a pattern in which the direction of the center line of piping changes for each cell, and these must be removed. A method for generating a plurality of practical route patterns is required.

【0016】本発明の第一の課題は、配管施工性の高い
ルートを定量的に考慮して選択することができる配管自
動ルーティング方法を提供することである。本発明の第
二の課題は、配管施工時の実用性のあるルートパターン
を複数生成することができる配管自動ルーティング方法
を提供することである。
A first object of the present invention is to provide a piping automatic routing method capable of quantitatively selecting a route having high pipe workability. A second object of the present invention is to provide a piping automatic routing method capable of generating a plurality of practical route patterns at the time of piping construction.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記本発明の第1の課題
は、配管ルートを構成する各セルに属性データとして空
間情報(床までの距離、鉄骨までの距離、周辺空間の機
器占有率等)を持たせることで、各ルートを構成するセ
ルの空間情報を積算し、複数のルートパターンの中で最
も得点の良い(施工性の良い)ものを選択することによ
り、配管の据付け作業性を考慮した配管ルートを定量的
に選択する配管自動ルーティング方法で解決できる。
SUMMARY OF THE INVENTION The first object of the present invention is to provide spatial information (distance to floor, distance to steel frame, equipment occupancy rate of peripheral space, etc.) as attribute data in each cell constituting a piping route. ), The spatial information of the cells that make up each route is integrated, and the best scoring (with good workability) is selected from a plurality of route patterns to improve pipe installation workability. The problem can be solved by a piping automatic routing method that quantitatively selects the piping route considered.

【0018】上記第2の課題は、各階層毎にルーティン
グ優先度を設定し、階層毎のルーティング優先度の設定
を変更することにより、配管の曲り点数を抑えたルート
パターンを複数生成することができる。階層毎のルーテ
ィング優先度の組合せを遺伝子コードとみなし、遺伝的
アルゴリズムを適用することにより、準最適なルーティ
ング優先度の組合せ(ルートパターン)を探索する配管
自動ルーティング方法で解決できる。
The second problem is to generate a plurality of route patterns in which the number of pipe bending points is suppressed by setting the routing priority for each layer and changing the setting of the routing priority for each layer. it can. By considering a combination of routing priorities for each hierarchy as a genetic code and applying a genetic algorithm, the problem can be solved by a piping automatic routing method that searches for a sub-optimal combination of routing priorities (route pattern).

【0019】[0019]

【作用】(第1の課題を解決するための働き)配管ルー
トは隣接したセルを連続的に選択したものである。各セ
ルは属性データとして空間情報を有し、各セルの空間情
報を積算することにより、ルートトータルで施工性を表
す空間情報を数値化できる。
(Function to solve the first problem) The piping route is one in which adjacent cells are continuously selected. Each cell has spatial information as attribute data, and by integrating the spatial information of each cell, it is possible to digitize spatial information representing the workability of the entire route.

【0020】上記従来技術において、Cell(i、
j、k)が持つ属性データとして、該当するセルの障害
物の有無「Cell(i、j、k).障害」、上方向の
障害物までの距離「Cell(i、j、k).上障
害」、下方向の障害物までの距離「Cell(i、j、
k).下障害」がある。これら属性データ以外に、下方
向床面までの距離、上方向床面までの距離、周囲の障害
物の混雑度を空間情報データとして追加する。これらの
空間情報データをそれぞれを「Cell(i、j、
k).下床面」、「Cell(i、j、k).上床
面」、「Cell(i、j、k).混雑度」で表す。
In the above prior art, Cell (i,
j, k) have attribute data “Cell (i, j, k). Obstacle”, and the distance to the obstacle in the upward direction “Cell (i, j, k). Obstacle ", distance to the obstacle in the downward direction" Cell (i, j,
k). There is a lower obstacle. In addition to these attribute data, the distance to the downward floor, the distance to the upward floor, and the degree of congestion of surrounding obstacles are added as spatial information data. Each of these spatial information data is referred to as “Cell (i, j,
k). Lower floor surface "," Cell (i, j, k). Upper floor surface ", and" Cell (i, j, k). Congestion degree ".

【0021】なお、「Cell(i、j、k).混雑
度」は以下の手順で求める。該当するセルCell
(i、j、k)から見た作業領域内の混雑度算出方法を
図7に示す。ここでは、Cell(i、j、k)を中心
に、4点座標「Cell(i−a、j、k−a)、Ce
ll(i−a、j、k+a)、Cell(i+a、j、
k−a)、Cell(i+a、j、k+a)」の範囲内
の障害物占有率を算出する。
Note that "Cell (i, j, k). Congestion degree" is obtained by the following procedure. Corresponding cell Cell
FIG. 7 shows a method of calculating the congestion degree in the work area viewed from (i, j, k). Here, four-point coordinates “Cell (ia, j, ka), Ce, centering on Cell (i, j, k)”
11 (ia, j, k + a), Cell (i + a, j,
(ka), Cell (i + a, j, k + a) ".

【0022】作業領域を2m四方、1つのセルサイズが
20cm角とした場合、a=5とな。4点で囲まれた
座標内の全121個((2×a+1))のセル中の障
害物占有率は、図7に示す場合には、0.231(28
/121)となる。このように個々のセルを中心に障害
物占有率を算出し、Cell(i、j、k).混雑度に
格納しておく。
[0022] The work area 2m square, if one cell size was 20cm angle, that Do and a = 5. The obstacle occupancy in all 121 ((2 × a + 1) 2 ) cells in the coordinates surrounded by four points is 0.231 (28
/ 121). In this way, the obstacle occupancy is calculated centering on each cell, and the cell (i, j, k). Store it in the degree of congestion.

【0023】下方向床面までの距離を指標とした配管ル
ートの施工性評価値(DF)は、式(1)で算出する。
ここで算出する値は、配管ルート全体の下方向床面まで
の平均距離である。複数のルートパターンを式(1)を
用いて評価し、最もDF値の小さなルートが床面までの
距離が短く、施工性が良いルートとして選択する。
The workability evaluation value (DF) of the piping route using the distance to the downward floor as an index is calculated by equation (1).
The value calculated here is the average distance to the downward floor surface of the entire piping route. A plurality of route patterns are evaluated using equation (1), and the route with the smallest DF value is selected as the route with the shortest distance to the floor and good workability.

【0024】[0024]

【数1】 DF:下方向床面までの距離を評価パラメータとした配
管ルート施工性評価値 m :配管ルートを構成するセル数
(Equation 1) DF: Piping route workability evaluation value using the distance to the downward floor as an evaluation parameter m: Number of cells constituting the piping route

【0025】下方向床面までの距離と同様に上方向床面
までの距離を指標とした配管ルートの施工性評価値(U
F)は、式(2)で算出する。ここで算出する値は、配
管ルート全体の上方向床面までの平均距離である。複数
のルートパターンを式(2)を用いて評価し、最もUF
値の小さなルートが床面からの配管吊下げ条件が良いル
ートとして選択する。
The workability evaluation value (U) of the piping route using the distance to the upward floor as an index similarly to the distance to the downward floor
F) is calculated by equation (2). The value calculated here is the average distance to the upper floor of the entire piping route. Evaluate a plurality of route patterns using equation (2), and
A route with a small value is selected as a route with good conditions for hanging pipes from the floor.

【0026】[0026]

【数2】 UF:上方向床面までの距離を評価パラメータとした配
管ルート施工性評価値 m :配管ルートを構成するセル数
(Equation 2) UF: Piping route workability evaluation value using the distance to the upward floor as an evaluation parameter m: Number of cells constituting the piping route

【0027】混雑度を指標とした配管ルートの施工性評
価値(CR)は、式(3)で算出する。式(3)で算出
される値は、配管ルート全体の混雑度である。複数のル
ートパターンを式(3)を用いて評価し、最もCR値の
小さなルートを作業領域の混雑度が少なく施工性が良い
ルートとして選択する。
The workability evaluation value (CR) of the piping route using the degree of congestion as an index is calculated by equation (3). The value calculated by Expression (3) is the congestion degree of the entire piping route. A plurality of route patterns are evaluated using Expression (3), and a route with the smallest CR value is selected as a route with a low congestion degree in the work area and good workability.

【0028】[0028]

【数3】 CR:配管回りの機器混雑度を評価パラメータとした配
管ルート施工性評価値 m :配管ルートを構成するセル数 個別の施工性評価指標で比較する場合、上記評価式を用
いて、算出値の大小関係から最も施工性の良いルートを
定量的に選択できる。
[Equation 3] CR: Piping route workability evaluation value using the degree of equipment congestion around the pipe as an evaluation parameter m: Number of cells constituting the piping route When comparing with individual workability evaluation indexes, use the above evaluation formula to calculate the magnitude of the calculated value. The route with the best workability can be quantitatively selected from the relationship.

【0029】次に、複数条件(3条件)を総合的に評価
する手順を以下に示す。上記(1)、(2)、(3)式
により算出した各評価値は単位が異なるため相互比較し
やすいようにデータの規格化を行う。複数のルートパタ
ーンを各評価式(式(1)、(2)、(3))で算出し
た評価結果の中で、それぞれの最大値(施工性が悪い)
を0、最小値(施工性が良い)を10に変換する(各評
価式の出力結果を10点満点で表す)。式(4)、
(5)、(6)に変換式を示す。
Next, a procedure for comprehensively evaluating a plurality of conditions (three conditions) will be described below. Since the evaluation values calculated by the above equations (1), (2) and (3) have different units, the data is normalized so that they can be easily compared with each other. Among the evaluation results obtained by calculating a plurality of route patterns using the respective evaluation expressions (expressions (1), (2), and (3)), the respective maximum values (poor workability).
Is converted to 0 and the minimum value (the workability is good) to 10. (The output result of each evaluation formula is expressed by a maximum of 10 points.) Equation (4),
(5) and (6) show conversion equations.

【0030】[0030]

【数4】 DFstd:下方向床面距離を評価指標とした配管ルー
ト施工性評価値の規格化 DFmin:下方向床面距離を評価指標とした配管ルー
ト施工性評価値の最小値 DFmax:下方向床面距離を評価指標とした配管ルー
ト施工性評価値の最大値
(Equation 4) DFstd: Standardization of the pipe route workability evaluation value using the downward floor distance as the evaluation index DFmin: Minimum value of the pipe route workability evaluation value using the downward floor distance as the evaluation index DFmax: The lower floor distance Maximum value of pipe route workability evaluation value as evaluation index

【0031】[0031]

【数5】 UFstd:上方向床面距離を評価指標とした配管ルー
ト施工性評価値の規格化 UFmin:上方向床面距離を評価指標とした配管ルー
ト施工性評価値の最小値 UFmax:上方向床面距離を評価指標とした配管ルー
ト施工性評価値の最大値
(Equation 5) UFstd: Standardization of the pipe route workability evaluation value using the upward floor distance as the evaluation index UFmin: Minimum value of the pipe route workability evaluation value using the upward floor distance as the evaluation index UFmax: The upper floor distance Maximum value of pipe route workability evaluation value as evaluation index

【0032】[0032]

【数6】 CRstd:混雑度を評価指標とした配管ルート施工性
評価値の規格化 CRmin:混雑度を評価指標とした配管ルート施工性
評価値の最小値 CRmax:混雑度を評価指標とした配管ルート施工性
評価値の最大値
(Equation 6) CRstd: Standardization of evaluation value of pipe route workability using congestion degree as evaluation index CRmin: Minimum value of pipe route workability evaluation value using congestion degree as evaluation index CRmax: Evaluation of pipe route workability using congestion degree as evaluation index Maximum value

【0033】上記3式(式(4)、(5)、(6))に
よる算出結果を総合評価するレーダーチャート出力例を
図13に示す。比較する配管ルートパターン数を4つと
し(ルート1、2、3、4)、最も面積の大きいデータ
系統(図13の例ではルート1)が、総合的にみて最も
施工性を考慮したルートと判断する。
FIG. 13 shows an example of a radar chart output for comprehensively evaluating the calculation results by the above three equations (Equations (4), (5) and (6)). The number of piping route patterns to be compared is assumed to be four (routes 1, 2, 3, 4), and the data system having the largest area (route 1 in the example of FIG. 13) is considered to be the route that takes the workability into consideration as a whole. to decide.

【0034】(第2の課題を解決するための働き)複数
のルートパターン生成方法を図4に示す。先ず、各ルー
ティング階層にルート条件(配管方向優先度)を設定す
る。例えば、階層(n)にルート条件「1」が設定され
た場合、階層(n)での配管ルートは、x軸方向を優先
し、以下y軸方向、z軸方向と優先度を下げる。配管ル
ートの優先度を設定することで、同一階層上では特定方
向のルートが選択されやすくなり、セルごとに配管の向
きが変わるパターンなど、配管としてありえないルート
パターンの生成を回避できる。
FIG. 4 shows a method for generating a plurality of route patterns. First, a route condition (pipe direction priority) is set for each routing hierarchy. For example, when the route condition “1” is set in the hierarchy (n), the piping route in the hierarchy (n) gives priority to the x-axis direction, and then lowers the priority in the y-axis direction and the z-axis direction. By setting the priority of the piping route, it is easy to select a route in a specific direction on the same hierarchy, and it is possible to avoid generation of a route pattern that is impossible as piping, such as a pattern in which the direction of the piping changes for each cell.

【0035】また、2点間をルーティングする場合、階
層が持つルート条件設定値を変更することで、異なるル
ートパターンを生成することができる。ルート条件設定
値とルート優先方向との関係を図4の右枠内に示してい
る。
In the case of routing between two points, different route patterns can be generated by changing the route condition set value of the hierarchy. The relationship between the route condition setting value and the route priority direction is shown in the right frame of FIG.

【0036】図8、図9に、複数のルートパターン生成
例を示す。座標点Aと座標点Bの間を3階層でルーティ
ングする場合を考える。各ルートの階層毎のルート条件
を図9の下表に示す。本条件を基に生成したルートパタ
ーンを図9に示している。図9に示すように階層毎のル
ート優先方向の設定を変更することにより複数のルート
パターンを生成できる。
FIGS. 8 and 9 show examples of generating a plurality of route patterns. Consider a case where routing is performed between coordinate points A and B in three layers. The lower table in FIG. 9 shows the route conditions for each hierarchy of each route. FIG. 9 shows a route pattern generated based on this condition. By changing the setting of the route priority direction for each layer as shown in FIG. 9, a plurality of route patterns can be generated.

【0037】図9下表に示すように各階層のルート優先
度の組合せ数は6のn(階層数)乗で表され、階層数
(n)が増加するほど組合せ数は爆発的に増加する。少
ない階層数では全組合せを確認可能であるが、階層数が
多くなると全組合せを確認するには膨大な計算時間を要
する。膨大な組合せの中から最適とまではいかないまで
も準最適な組合せを効率的に探索する手法として遺伝的
アルゴリズムを適用する。
As shown in the lower table of FIG. 9, the number of combinations of the root priority of each layer is represented by 6 raised to the power of n (the number of layers), and the number of combinations increases explosively as the number of layers (n) increases. . Although all combinations can be confirmed with a small number of layers, an enormous amount of calculation time is required to confirm all combinations with a large number of layers. A genetic algorithm is applied as a method for efficiently searching for a suboptimal, if not optimal, combination from a large number of combinations.

【0038】ここで、図9の見方を説明する。ルート条
件は図10に示されているが、図9下表によるとルート
1は階層(1)のルート条件が6、階層(2)のルート
条件が1、階層(3)のルート条件が2として与えられ
たことを示している。また、ルート2は階層(1)のル
ート条件が2、階層(2)のルート条件が4、階層
(3)のルート条件が6として与えられ、ルート3は階
層(1)のルート条件が3、階層(2)のルート条件が
3、階層(3)のルート条件が5として与えられたこと
を図9下表は示している。
Here, how to look at FIG. 9 will be described. The route conditions are shown in FIG. 10. According to the table shown in FIG. 9, route 1 has a route condition of hierarchy (1) of 6, route condition of hierarchy (2) of 1, and route condition of hierarchy (3) of 2 Indicates that it was given. Also, the route 2 is given the route condition of the layer (1) as 2, the route condition of the layer (2) as 4, and the route condition of the layer (3) as 6, and the route 3 is the route condition of the layer (1) as 3 The lower table in FIG. 9 shows that the root condition of the hierarchy (2) is given as 3 and the root condition of the hierarchy (3) is given as 5.

【0039】ルート条件の設定値と、優先方向は図4に
示している。座標点Aから座標点Bを結ぶルート探索を
ルート条件と合わせて考える。例えば、ルート1とする
と、座標点AからBを結ぶルートはx、y、z全ての方
向で考えられる。階層(1)は優先条件が6(z>y>
x)が設定されているため、障害物にぶつかるまでz方
向に直線的にルーティングする。障害物があるため、移
動可能な方向はx、y方向であり、階層(1)の優先度
から、y方向にルーティングする。階層2にルートは下
がり、この地点での移動可能な方向はx、y方向であ
る。階層(2)のルート条件は1(x>y>z)が割付
けられているため、x方向にルートを伸ばす。次に移動
可能な方向は、y、z方向が考えられるが、階層(2)
の優先条件からy方向に下がる。階層(3)の移動可能
方向はz方向であり、座標点Bまで接続する。ルート
2、ルート3も同様な手順でルーティングする。ルート
条件を替えることで、異なるルートパターンを作成でき
る点がポイントとなる。
FIG. 4 shows the set values of the route conditions and the priority directions. A route search connecting the coordinate point A to the coordinate point B is considered together with a route condition. For example, if the route is 1, a route connecting the coordinate points A to B can be considered in all directions of x, y, and z. Hierarchy (1) has a priority condition of 6 (z>y>
Since x) is set, routing is performed linearly in the z direction until an obstacle is hit. Since there is an obstacle, the directions in which movement is possible are the x and y directions, and routing is performed in the y direction based on the priority of the hierarchy (1). The route descends to the second level, and the directions in which movement is possible at this point are the x and y directions. Since 1 (x>y> z) is assigned to the route condition of the hierarchy (2), the route is extended in the x direction. The next movable direction may be the y and z directions.
From the priority condition in the y direction. The movable direction of the layer (3) is the z direction, and the layer (3) is connected to the coordinate point B. Routes 2 and 3 are routed in a similar procedure. The point is that different route patterns can be created by changing the route conditions.

【0040】図10に各階層に割付けたルート条件を遺
伝子コード配列とする例を示す。図11に遺伝的アルゴ
リズムを付加したルート探索処理フローを示す。先ず図
10に示すような遺伝子コードを乱数発生器を用いて複
数生成する(初期世代遺伝子コードの設定)。次いで遺
伝子コードを基にルートパターンを生成し、各ルートの
評価値算出を行う(ルートパターンの評価)。ルートパ
ターンを評価に基づき評価値の低い遺伝子コードを淘汰
し、評価値の高い遺伝子コードに置きかえる(再生)。
次に遺伝子コードの一部組替え(交叉)、突然変異を経
て得た遺伝子コードを基にルートパターンを生成し、各
ルートの評価値算出を行う。これら再生、交叉、突然変
異、評価の処理フローを1世代とし、終了条件を満たす
まで世代を重ね、準最適な遺伝子コードを求める。
FIG. 10 shows an example in which a root condition assigned to each hierarchy is a gene code sequence. FIG. 11 shows a flow of a route search process to which a genetic algorithm is added. First, a plurality of gene codes as shown in FIG. 10 are generated using a random number generator (setting of an initial generation gene code). Next, a route pattern is generated based on the gene code, and an evaluation value of each route is calculated (evaluation of the route pattern). Based on the evaluation of the route pattern, a gene code having a low evaluation value is selected and replaced with a gene code having a high evaluation value (reproduction).
Next, a route pattern is generated based on the gene codes obtained through partial rearrangement (crossover) and mutation of the gene codes, and the evaluation value of each route is calculated. The processing flow of the reproduction, crossover, mutation, and evaluation is set to one generation, and the generations are repeated until the termination condition is satisfied, thereby obtaining a sub-optimal gene code.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面と共に
説明する。図1に示す実施の形態の配管の自動ルーティ
ングシステムは、プラントの鉄骨、床、機器、階段等を
入力し、入力結果を3次元表示する3D−CAD1−1
と、配管の接続情報(座標、口径、材質、肉厚等)を有
する配管系統DB(データベース)1−2と、配管自動
ルータ1−3で構成される。3D−CAD1−1のシス
テムから機器の形状を抽出し、配管ルーティングする際
の機器障害物情報とする。配管系統DB1−2から配管
座標、口径等の情報を抽出し、障害物情報と組合せ、配
管自動ルータ1−3にてルート探索し、ルート探索結果
を3D−CAD1−1にて表示するシステム構成であ
る。配管自動ルータが本特許の主要部位に相当する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The 3D-CAD 1-1 which inputs the steel frame, floor, equipment, stairs, and the like of the plant and displays the input result in three dimensions is provided by the automatic piping routing system according to the embodiment shown in FIG.
And a piping system DB (database) 1-2 having piping connection information (coordinates, diameter, material, wall thickness, etc.) and an automatic piping router 1-3. The shape of the equipment is extracted from the 3D-CAD 1-1 system and used as equipment obstacle information when piping and routing are performed. A system configuration that extracts information such as pipe coordinates and diameter from the piping system DB1-2, combines it with obstacle information, searches for a route with the automatic piping router 1-3, and displays the route search result on the 3D-CAD1-1. It is. The automatic piping router corresponds to the main part of this patent.

【0042】図2に前記図1の配管の自動ルーティング
システムの配管自動ルータの処理フローを示す。まず、
配管ルーティング領域を定義し、ルーティング階層レベ
ル、各階層のメッシュ分割数を設定する。障害物(鉄
骨、床、機器等)となる物の形状、座標情報からメッシ
ュ分割したセルに空間情報を割り当てる。各セルには、 1)障害物の有無、2)下方向障害物までの距離、3)
上方向障害物までの距離、4)下方向床面までの距離、
5)上方向床面までの距離、6)セル周辺の障害物混雑
度を属性データとして格納する。
FIG. 2 shows a processing flow of the automatic piping router of the automatic piping routing system of FIG. First,
Define the piping routing area and set the routing hierarchy level and the number of mesh divisions for each hierarchy. Spatial information is allocated to cells that are divided into meshes based on the shape and coordinate information of an obstacle (steel frame, floor, equipment, etc.). Each cell has 1) presence or absence of obstacles, 2) distance to the downward obstacle, 3)
Distance to the upper obstacle, 4) distance to the lower floor,
5) The distance to the floor above, and 6) the degree of obstacle congestion around the cell is stored as attribute data.

【0043】配管系統DB1−2の中でルーティング優
先度の高いものから配管情報(始点、終点座標等)を抽
出する。ルーティング優先度は配管の持つ各種要素から
決定する。例えば、後からルーティングする配管ほど障
害物を回避するための曲りが多くなるため、口径の太い
配管の優先度を高くし、また同径配管の場合は高級材
質、肉厚大であるほど優先度を高くする。
The piping information (start point, end point coordinates, etc.) is extracted from those having the highest routing priority in the piping system DB1-2. The routing priority is determined from various elements of the piping. For example, pipes routed later have more bends to avoid obstacles, so pipes with larger diameters have higher priority.In the case of pipes with the same diameter, higher quality materials and thicker pipes have higher priority. Higher.

【0044】次に、選択した配管の始点、終点座標をセ
ルに割付け、各階層のルーティング条件を設定した後、
迷路法をベースにした2点間のルート探索を行い、セル
上の経路を求める。所期のパターン数が生成されるま
で、各階層のルーティング条件の設定値を変更し、異な
る配管ルートパターンを生成する。全ルートパターンの
生成が完了すれば、その中で最も施工性評価値の良いル
ートパターンを配管ルートとして選択し、セル上の経路
を求める。
Next, the coordinates of the starting point and the ending point of the selected pipe are assigned to the cells, and the routing conditions of each layer are set.
A route search between two points based on the maze method is performed to obtain a route on the cell. Until the desired number of patterns is generated, the set values of the routing conditions of each layer are changed, and different piping route patterns are generated. When the generation of all the route patterns is completed, the route pattern having the best workability evaluation value is selected as the piping route, and the route on the cell is obtained.

【0045】最適なルートパターンが選択されると、セ
ル座標を実座標に変換し、ルーティング結果を格納す
る。選択した配管ルートは、以降のルーティングに対し
ては障害物として認識させる。この手順を全配管のルー
ト探索完了するまで繰り返す。図2は、本特許の処理フ
ローの概要を示しているが、本発明の具体的な処理内容
を以下に言及する。
When the optimum route pattern is selected, the cell coordinates are converted to real coordinates, and the routing result is stored. The selected piping route is recognized as an obstacle for the subsequent routing. This procedure is repeated until the route search for all pipes is completed. FIG. 2 shows an outline of the processing flow of the present invention, and specific processing contents of the present invention will be described below.

【0046】次に、ルーティング階層、セル作成の具体
的処理手順を述べる。図3にルーティング階層、メッシ
ュ分割条件の入力設定画面の構成例を示す。入力設定部
は、 1)ルーティング領域、2)メッシュ分割数、3)階層
定義に大別される。ルーティング領域では、領域を直方
体で定義する(直方体の対角座標を入力する)。メッシ
ュ分割数では、ルーティング領域内のx、y、z軸方向
のメッシュ分割数を設定する。階層定義では、y軸方向
(垂直方向)の各階層のレベル及びルーティング条件初
期値を設定する。以上、図3に示す画面の設定から図6
に示すようなメッシュ分割を行う。各セルのサイズ及び
位置、障害物(鉄骨、機器等)との位置関係から、個々
のセルの属性データとしての空間情報(障害物の有無、
上方向障害物までの距離、下方向障害物までの距離、上
方向床面までの距離、下方向床面までの距離、作業空間
の混雑度)を格納しておく。なお、作業空間の混雑度
は、図7に示すように、該当するセル(Cell(i、
j、k))を中心に、予め設定した作業範囲内にあるセ
ル数中の障害物定義されたセルの割合を算出する。
Next, a specific processing procedure of the routing hierarchy and cell creation will be described. FIG. 3 shows a configuration example of an input setting screen for a routing hierarchy and mesh division conditions. The input setting unit is roughly divided into 1) a routing area, 2) a mesh division number, and 3) a hierarchy definition. In the routing area, the area is defined as a rectangular parallelepiped (diagonal coordinates of the rectangular parallelepiped are input). In the number of mesh divisions, the number of mesh divisions in the x, y, and z-axis directions in the routing area is set. In the layer definition, the level of each layer in the y-axis direction (vertical direction) and the initial value of the routing condition are set. As described above, the screen settings shown in FIG.
The mesh is divided as shown in FIG. From the size and position of each cell and the positional relationship with obstacles (steel frame, equipment, etc.), spatial information (existence of obstacles,
The distance to the upward obstacle, the distance to the downward obstacle, the distance to the upward floor, the distance to the downward floor, and the degree of congestion in the work space are stored. As shown in FIG. 7, the congestion degree of the work space is determined by a corresponding cell (Cell (i,
j, k)) is calculated, and the ratio of the cell defined as the obstacle to the number of cells within the preset work range is calculated.

【0047】図4と図5に、図2に示すフローの中のル
ーティング条件設定方法について示す。先ず、各ルーテ
ィング階層にルート条件(配管方向優先度)を設定す
る。ルーティング条件は、乱数発生器にて1から6のう
ち、どれかが出力されるものとする。ここで、「1」は
配管優先方向がx>y>z、「2」は配管優先方向がx
>z>y、「3」は配管優先方向がy>x>z、「4」
は配管優先方向がy>z>x、「5」は配管優先方向が
z>x>y、「6」は配管優先方向がz>y>xの軸方
向に対する優先度を持たせる。全階層に乱数発生器によ
りルート条件を割付けた後、迷路法をベースとしたルー
ト探索を実行することで、2点間の座標を、配管の曲り
点数を抑えた複数の配管ルートパターンを生成すること
ができる。
FIGS. 4 and 5 show a routing condition setting method in the flow shown in FIG. First, a route condition (pipe direction priority) is set for each routing hierarchy. It is assumed that any one of 1 to 6 is output from the random number generator as the routing condition. Here, “1” indicates that the pipe priority direction is x>y> z, and “2” indicates that the pipe priority direction is x.
>Z> y, “3” means that the pipe priority direction is y>x> z, “4”
Indicates that the pipe priority direction is y>z> x, "5" indicates that the pipe priority direction is z>x> y, and "6" indicates that the pipe priority direction is z>y> x. After assigning route conditions to all layers by a random number generator, a route search based on a maze method is executed, thereby generating a plurality of piping route patterns in which the coordinates between two points are reduced and the number of pipe bending points is suppressed. be able to.

【0048】複数のルートパターンを生成した後、各ル
ートパターンの施工性を定量的に評価する。評価指標と
して、1)配管ルート全体の床面上での作業性、2)配
管ルート全体の上方向床面からの吊下げ性、3)配管ル
ート全体の作業スペース、4)1)〜3)の総合評価が
ある。
After generating a plurality of route patterns, the workability of each route pattern is quantitatively evaluated. As evaluation indexes, 1) workability of the entire piping route on the floor surface, 2) suspendability of the entire piping route from the upper floor, 3) working space of the entire piping route, 4) 1) to 3) There is a comprehensive evaluation of.

【0049】1)配管ルートの床面上での作業性評価式
を式(1)に示す。これは、ルートを構成する各セルの
属性データの中で、下方向の床面までの距離を積算し、
セル数で割った値であり、配管ルート全体から見た平均
的な下方向の床面までの距離を表している。小さいほど
施工性が良いため、複数のルートパターンを式(1)で
評価し、最小値を施工性が良いルートとして選択する。
1) Formula (1) for evaluating the workability of the piping route on the floor is shown below. This calculates the distance to the floor in the downward direction in the attribute data of each cell constituting the route,
The value is divided by the number of cells, and represents the average distance from the entire piping route to the floor in the downward direction. Since the smaller the value, the better the workability, a plurality of route patterns are evaluated by Expression (1), and the minimum value is selected as the route with the good workability.

【0050】2)配管ルートの床面からの吊下げ作業性
評価式を式(2)に示す。これは、ルートを構成する各
セルの属性データの中で、上方向の床面までの距離を積
算し、セル数で割った値であり、配管ルート全体から見
た平均的な上方向の床面までの距離を表している。小さ
いほど施工性が良いため、複数のルートパターンを式
(2)で評価し、最小値を施工性が良いルートとして選
択する。
2) The expression for evaluating the workability of suspending the piping route from the floor is shown in Expression (2). This is the value obtained by integrating the distance to the floor in the upward direction in the attribute data of each cell constituting the route and dividing by the number of cells. It represents the distance to the surface. Since the smaller the value, the better the workability, a plurality of route patterns are evaluated by Expression (2), and the minimum value is selected as the route with the good workability.

【0051】3)配管ルートの混雑度からみた作業性評
価式を式(3)に示す。これは、ルートを構成する各セ
ルの属性データの中で、各セルにおける混雑度を積算
し、セル数で割った値であり、配管ルート全体から見た
平均的なルート周辺の混雑度を表している。小さいほど
施工性が良いため、複数のルートパターンを式(3)で
評価し、最小値を施工性が良いルートとして選択する。
3) The workability evaluation formula based on the degree of congestion of the piping route is shown in formula (3). This is a value obtained by multiplying the congestion degree in each cell in the attribute data of each cell constituting the route and dividing by the number of cells, and represents the average congestion degree around the route as viewed from the entire piping route. ing. Since the smaller the value, the better the workability, a plurality of route patterns are evaluated by Expression (3), and the minimum value is selected as the route with the good workability.

【0052】4)上記3つの指標1)〜3)を用いて総
合的に評価する場合について述べる。上記3種類の評価
式(1)〜(3)は単位が異なるため、相互に比較し易
いように出力レンジを合わせる。各評価式(1)〜
(3)で算出した複数のルートパターンの結果の中で、
最大値(施工性悪い)を0、最小値(施工性良い)を1
0に変換する(各評価式を10点満点で表す)。各評価
式(1)〜(3)の変換式を式(4)、(5)、(6)
に示す。これら、複数の評価式(4)〜(6)の変換結
果をレーダーチャートで表し(図13)、最も内包面積
が大きいルートパターンが、総合的に最も施工性が良い
ルートと判断できる。
4) A case of comprehensive evaluation using the above three indices 1) to 3) will be described. Since the three types of evaluation formulas (1) to (3) have different units, the output ranges are adjusted so that they can be easily compared with each other. Each evaluation formula (1)-
Among the results of the multiple route patterns calculated in (3),
The maximum value (bad workability) is 0, and the minimum value (good workability) is 1.
Convert to 0 (each evaluation formula is represented by a maximum of 10 points). The conversion expressions of the evaluation expressions (1) to (3) are expressed by Expressions (4), (5), and (6).
Shown in The conversion results of the plurality of evaluation formulas (4) to (6) are represented by a radar chart (FIG. 13), and the route pattern having the largest included area can be determined to be the route having the best workability overall.

【0053】なお、上記1)〜4)までの施工性評価指
標は、設計者が用途に応じて選択することができる。ま
た、上記手法によるルート探索手法に遺伝的アルゴリズ
ムを加えることで、多大な組み合わせがある各ルーティ
ング階層のルート条件(配管方向優先度)の中から、よ
り少ない計算時間で準最適な解となる組み合わせを探索
することができる。
Note that the workability evaluation indexes 1) to 4) can be selected by a designer according to the application. In addition, by adding a genetic algorithm to the route search method according to the above method, a combination that provides a sub-optimal solution with less calculation time from among the route conditions (pipe direction priority) of each routing hierarchy having a large number of combinations. Can be searched.

【0054】遺伝的アルゴリズムを付加した探索手法を
以下に述べる。図10に各階層に割付けたルート条件を
遺伝子コード配列とする例を示す。また、図11に遺伝
的アルゴリズムを付加したルート探索処理フローを示
す。先ず図10に示すような遺伝子コードを乱数発生器
を用いて複数生成する(初期世代遺伝子コードの設
定)。遺伝子コードを基にルートパターンを生成し、各
ルートの評価値算出を行う(ルートパターンの評価)。
ルートパターンを評価した結果に基づき評価値の低い遺
伝子コードを淘汰し、評価値の高い遺伝子コードに置き
かえる(再生)。次に遺伝子コードの一部組替え(交
叉)、突然変異を経て得た遺伝子コードを基にルートパ
ターンを生成し、各ルートの評価値算出を行う。これら
再生、交叉、突然変異、評価の処理フローを1世代と
し、終了条件を満たすまで世代を重ね、準最適な遺伝子
コードを求める。
A search method to which a genetic algorithm is added will be described below. FIG. 10 shows an example in which a route condition assigned to each hierarchy is a gene code sequence. FIG. 11 shows a flow of a route search process to which a genetic algorithm is added. First, a plurality of gene codes as shown in FIG. 10 are generated using a random number generator (setting of an initial generation gene code). A route pattern is generated based on the genetic code, and an evaluation value of each route is calculated (evaluation of the route pattern).
Based on the result of the evaluation of the route pattern, a gene code having a low evaluation value is selected and replaced with a gene code having a high evaluation value (reproduction). Next, a route pattern is generated based on the gene codes obtained through partial rearrangement (crossover) and mutation of the gene codes, and the evaluation value of each route is calculated. The processing flow of the reproduction, crossover, mutation, and evaluation is set to one generation, and the generations are repeated until the termination condition is satisfied, thereby obtaining a sub-optimal gene code.

【0055】図12に具体的な遺伝子コードの進化の過
程を示す。初期世代においては、複数の異なるルート条
件を基にした遺伝子コードを設定する。遺伝子コードの
初期値は、乱数発生器にて与えられる。図12の例で
は、10個の遺伝子コード、10階層のルート探索条件
を想定している。遺伝子コードは各階層のルート優先条
件を表しており、各コードを基にしたルールで求めたル
ートパターンに対して、式(1)〜(6)の何れかの評
価式を用いて評価値の算出を行う。遺伝子コード下の括
弧内に、算出した評価値を記述している。評価値の低い
遺伝子コードを淘汰の対象とする。再生の過程におい
て、評価値の低い遺伝子コードを、最も評価値の高い遺
伝子コードに置き換える。次いで、交叉の過程におい
て、任意の遺伝子コード間の任意の位置で、遺伝子コー
ドの値を交叉させる。さらに、突然変異の過程で、任意
の遺伝子コードの任意の階層位置の優先条件を任意の値
に変換する。ここで言う任意とは、乱数発生器にて生成
した値を用いる。
FIG. 12 shows a specific process of evolution of a genetic code. In the initial generation, a gene code is set based on a plurality of different route conditions. The initial value of the genetic code is given by a random number generator. In the example of FIG. 12, 10 gene codes and 10 layers of route search conditions are assumed. The gene code represents a root priority condition of each hierarchy, and a root pattern obtained by a rule based on each code is used to calculate an evaluation value using any of the evaluation formulas (1) to (6). Perform the calculation. The calculated evaluation value is described in parentheses below the gene code. Gene codes with low evaluation values are selected. In the reproduction process, the gene code with the lowest evaluation value is replaced with the gene code with the highest evaluation value. Next, in the process of crossover, the value of the gene code is crossed at any position between any gene codes. Further, in the course of the mutation, the priority condition at an arbitrary hierarchical position of an arbitrary genetic code is converted into an arbitrary value. Here, “arbitrary” refers to a value generated by a random number generator.

【0056】再生、交叉の過程を経ることで、評価値の
高かった遺伝子コードはそのまま残り、また、その遺伝
子コードに似通った遺伝子コードがいくつか作成される
ことで、評価値の高かった遺伝子コード近傍のコードを
探索可能となる。また、突然変異を起こすことで、局所
解に陥らないように考慮されている。個の手順を複数世
代繰り返すことで、より評価値の高い遺伝子コード(評
価値の高いルートパターン)を効率的に探索することが
できる。
Through the regeneration and crossover processes, the gene code with a high evaluation value remains as it is, and several gene codes similar to the gene code are created, so that the gene code with a high evaluation value is generated. It becomes possible to search for a nearby code. In addition, it is considered not to fall into a local solution by causing a mutation. By repeating this procedure for a plurality of generations, a gene code with a higher evaluation value (a root pattern with a higher evaluation value) can be efficiently searched.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、ルートの空間情報を基
に施工性評価値を算出できるため、施工性を定量的に評
価した配管ルートの探索を実現できる効果がある。
According to the present invention, the workability evaluation value can be calculated on the basis of the spatial information of the route, so that there is an effect that the search for the piping route that quantitatively evaluates the workability can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態の配管自動ルーティング
システムの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a piping automatic routing system according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態の配管自動ルータの処理
フローを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a processing flow of an automatic piping router according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態のルーティング階層、メ
ッシュ分割条件の入力画面である。
FIG. 3 is an input screen of a routing hierarchy and a mesh division condition according to the embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態の複数のルートパターン
生成方法を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of generating a plurality of route patterns according to an embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態の各階層へのルーティン
グ条件設定フローを示す図である
FIG. 5 is a diagram showing a flow of setting routing conditions to each layer according to the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態のメッシュ分割図であ
る。
FIG. 6 is a mesh division diagram according to the embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態のセル周辺混雑度算出方
法を説明する図である
FIG. 7 is a diagram illustrating a method for calculating a congestion degree around a cell according to an embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施例の複数のルートパターン生成
例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of generating a plurality of route patterns according to the embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施例の複数のルートパターン生成
例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of generating a plurality of route patterns according to the embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態の遺伝的アルゴリズム
を用いたルート探索処理フローを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a route search processing flow using a genetic algorithm according to the embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態の遺伝的アルゴリズム
を用いたルート探索処理フローを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a route search processing flow using a genetic algorithm according to the embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施の形態の遺伝的アルゴリズム
を用いたルート探索処理の実例を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a route search process using a genetic algorithm according to an embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施例の複数の評価指標によるレ
ーダーチャートを示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a radar chart based on a plurality of evaluation indices according to the embodiment of the present invention.

【図14】 迷路法アルゴリズムを説明するための図で
ある。
FIG. 14 is a diagram for explaining a maze algorithm.

【図15】 迷路法を3次元空間で適用する例を示す図
である。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which the maze method is applied in a three-dimensional space.

【図16】 階層間障害物の問題点を説明する図であ
る。
FIG. 16 is a diagram illustrating a problem of an inter-layer obstacle.

【図17】 接続可能隣接セル判定処理フローチャート
である。
FIG. 17 is a flowchart of a connectable adjacent cell determination process.

【図18】 接続可能隣接セル判定処理フローチャート
である。
FIG. 18 is a flowchart of a connectable adjacent cell determination process.

【図19】 複数のルートパターン生成状況を説明する
図である。
FIG. 19 is a diagram for explaining a plurality of route pattern generation situations.

【図20】 工事現場で配管据付け作業状況を説明する
図(配管据付け作業の基本形(図20(a))と配管据
付け作業の足場設置法(図20(b)))である。
FIG. 20 is a diagram for explaining the status of a pipe installation work at a construction site (basic form of the pipe installation work (FIG. 20 (a)) and a scaffold installation method for the pipe installation work (FIG. 20 (b)).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−1 3D−CAD 1−2 配管系統DB(データベース) 1−3 配管自動ルータ 1-1 3D-CAD 1-2 Piping system DB (database) 1-3 Automatic piping router

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラントの機器、鉄骨、床面等を入力
し、表示する3D−CADと、配管ルートの開始点、終
点、口径等の配管情報を保有する配管系統データベース
と、3D−CADから抽出する障害物情報を基に配管ル
ートを探索する配管自動ルータから構成される配管自動
ルーティングシステムにおいて、 配管ルーティング領域をメッシュ分割し、各メッシュに
上下床面までの距離及び前記各メッシュ周辺の混雑度を
属性情報として格納し、配管開始点から終点までの複数
の配管ルート候補の中から、各メッシュに含まれる前記
属性情報を用いた施工性の評価式により算出される算出
値を求め、該算出値の中で最も施工性が良いルートを選
択することで、施工性を定量的に評価することを特徴と
する配管自動ルーティング方法。
1. A 3D-CAD for inputting and displaying plant equipment, steel frame, floor surface, etc., a piping system database having piping information such as a starting point, an ending point, and a diameter of a piping route, and a 3D-CAD. In an automatic piping routing system configured with an automatic piping router that searches for a piping route based on obstacle information to be extracted, a mesh of a piping routing area is divided into meshes, and distances to upper and lower floors and congestion around each mesh. The degree is stored as attribute information, and among a plurality of pipe route candidates from the pipe start point to the end point, a calculation value calculated by an evaluation formula for workability using the attribute information included in each mesh is obtained. A piping automatic routing method characterized in that the workability is quantitatively evaluated by selecting a route having the best workability among the calculated values.
【請求項2】 メッシュ分割した階層毎に配管方向の優
先方向の設定を変更して階層の配管ルート優先方向の組
合せがそれぞれ異なる(複数のルート候補を生成させる
ことを特徴とする請求項1記載の配管自動ルーティング
方法。
2. The method according to claim 1, wherein the setting of the priority direction of the piping direction is changed for each of the mesh-divided hierarchies, and the combination of the piping route priority directions of the hierarchies is different (a plurality of route candidates are generated). Piping automatic routing method.
【請求項3】 メッシュ分割した階層の配管ルート優先
方向の組合せがそれぞれ異なるように、乱数発生器を用
いて、複数の配管ルート候補を生成させることを特徴と
する請求項2記載の配管自動ルーティング方法。
3. The automatic pipe routing according to claim 2, wherein a plurality of pipe route candidates are generated using a random number generator so that combinations of the pipe route priority directions of the mesh-divided layers are different from each other. Method.
【請求項4】 階層のルート優先方向の組合せを遺伝子
コードと見なし、生成した複数のコードに対応するルー
トの評価式算出値から、一定割合で評価点の高いコード
を保存し、評価点の低いコードを除去し、その他のコー
ドは交叉、突然変異によるコードの変換操作を行う遺伝
的アルゴリズム処理を複数世代繰り返すことにより、準
最適解である評価点の高い遺伝子コードを探索すること
を特徴とする請求項1記載の配管自動ルーティング方
法。
4. A combination of a hierarchy priority direction in a hierarchy is regarded as a gene code, and a code having a high evaluation score is stored at a fixed rate from a calculated evaluation expression of a route corresponding to a plurality of generated codes, and a code having a low evaluation score is stored. It is characterized by searching for a genetic code with a high evaluation score, which is a suboptimal solution, by removing the code and repeating the genetic algorithm processing for converting the code by crossover and mutation for multiple generations. The automatic piping method according to claim 1.
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