JP2002351935A

JP2002351935A - 配管装置および配管設計法

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Publication number: JP2002351935A
Application number: JP2001162886A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Tobi; 敏和鳶; Makoto Nakamura; 真中村; Takeshi Inoue; 武士井上; Takeshi Furuhashi; 武古橋
Original assignee: Dai Dan Co Ltd
Current assignee: Dai Dan Co Ltd
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、機器群の論理的接続上の制約
条件を反映した適切な配管ルーティングを、対話的にか
つ短時間で作成することができる配管装置を提供するこ
とにある。【解決手段】本発明は、所定の配置空間上に機器属性情
報を含む機器配置データを設定する機器配置部１と、前
記機器間の配管ルーティングに関する制約条件を入力す
る制約条件入力部２と、前記機器配置データに基づいて
配管ルートの候補となる配管基準点及び配管基準線を前
記配置空間上に生成する配管基準データ生成部５と、前
記配管ルーティングに関する制約条件並びに前記配管基
準点及び配管基準線に基づいて前記機器間を連結する配
管ルートを決定して配管ルーティング案を生成する配管
処理部６とを具備し、前記配置空間上に配置された機器
間を連結する配管のルート候補を出力することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、所定の配
置空間上に機器群が配置された機器配置データを入力す
ることによって、配管を自動的に行う技術にかかわり、
特に配管ルーティングに関する制約条件に基づいて、機
器間を連結する配管のルートを求めるにあたり、ユーザ
の経験的知識や判断能力を反映するように機器間を連結
する配管ができるようにした配管装置および配管設計法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、対話的にかつ短時
間で与えることは非常に重要な点である。ところが、こ
のような配管ルーティングは手作業に頼っており、手作
業による配管ルーティングは最適配管を実現するもの
の、それには熟練と多くの作業時間を必要としていた。

【０００３】そこで、近年になって、短時間で最適ある
いは準最適な配管ルーティングが自動的に行えるように
自動配管システムの研究開発が活発に行われている。そ
の成果として、迷路法やＡスターアルゴリズムやエキス
パートシステムや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。

【０００４】例えば、迷路法とＡスターアルゴリズムを
併用した自動配管の手順は『特開平２−７１３７３号公
報：配置設計支援装置』において開示されており、エキ
スパートシステムを用いた自動配管の手順は『特公平７
−９７３７９号公報：配管ルート探索装置』において開
示されており、遺伝的アルゴリズムを用いた自動配管の
手順は『特開平１１−２８２８９３号公報：配管ルート
と機器レイアウトの同時最適化方法』において開示され
ている。

【０００５】特開平２−７１３７３号公報に記載されて
いる配置設計支援装置は、オペレータが配置環境、配置
基準をインプットしてスタートさせると、周囲環境デー
タ、配置対象物仕様データおよび設計基準データが読み
出され、これらの読み出されたデータと迷路法およびＡ
スターアルゴリズム等を用いて個々の配置対象物の最適
接続経路を決定し、さらに配置基準に基づいて配置対象
物間の干渉を無くし、すべての配置対象物について接続
経路を決定するものである。

【０００６】特公平７−９７３７９号公報に記載されて
いる配管ルート探索装置は、配管ルートの始点と終点が
指示されると、配管ルートの系統図情報に基づき、フレ
ーム形式の知識やｉｆ−ｔｈｅｎ形式の知識を用いた推
論・探索部によって対象の整合性を推論し、その結果が
制約条件を満たさない場合は探索を中止し他の対象から
探索を続行することによって最適な配管ルートを決定す
るものである。

【０００７】特開平１１−２８２８９３号公報に記載さ
れている配管ルートと機器レイアウトの同時最適化方法
は、複数の機器を人手であらかじめ適当に配置し、配管
長、総曲り数および配管の干渉が最小になるまで、遺伝
的アルゴリズムによる機器の移動と回転を繰り返すこと
によって、すべての機器間の配管ルートを決定するもの
である。

【０００８】しかし、配管は、多くの機器の論理的接続
に関する厳しい制約のもとで、配管長、総曲り数および
配管の干渉を最小にするという、問題本来が持つ難しさ
ゆえに、上記手法を含む従来手法は計算時間や配管結果
の質に関して、まだまだ多くの課題を残している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、機器群
の論理的接続上の制約条件を反映した適切な配管ルーテ
ィングを、対話的にかつ短時間で与えるための自動配管
法として、従来手法は、計算時間や配管結果の質に関し
て多くの課題を残している。

【００１０】例えば、特開平２−７１３７３号公報に記
載されている配置設計支援装置や特公平７−９７３７９
号公報に記載されている配管ルート探索装置では、配管
ルート図作成の場面でユーザが機器間を連結して配管す
る際に注目する箇所等が考慮されていないので、初期配
管ルート候補の数は膨大となり、それに伴って探索に要
する計算時間も膨大になるという問題があり、また探索
手段による配置対象物間の干渉および配管間の干渉を無
くす操作を繰り返す際に、配管を束ねる度合いが考慮さ
れていないので、配管結果の質が低いという問題があっ
た。

【００１１】また、遺伝的アルゴリズムを応用した自動
配管法があるが、このアルゴリズムを応用した従来の自
動配管法においては、ユーザとシステムが協調して作業
を行うことがあまり考慮されておらず、ほとんどの処理
をシステムに任せて評価値が最良となったものを配管結
果として得るので、計算時間や配管結果の質などの点で
多くの問題を有する。

【００１２】例えば、特開平１１−２８２８９３号公報
に記載されている配管ルートと機器レイアウトの同時最
適化方法では、複数の機器を人手であらかじめ適当に配
置しなければならないので、熟練と多くの時間を要する
という問題があり、機器の移動と回転を繰り返す際に、
配管長、総曲り数および配管の干渉を最小にするような
考慮はされているが、配管取り付け具の経済性や配管の
見栄えなどが考慮されていないので、配管結果の質が低
いという問題があった。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、機器群の論理的接続上の制約条件を反映した適
切な配管ルーティングを、対話的にかつ短時間で作成す
ることができる配管装置および配管設計法を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の配置空
間上に配置された機器間を連結する配管のルート候補を
出力する配管装置において、配管ルートの候補となる配
管基準点や配置基準線を配置空間上に生成する過程や、
クラスタ分析法の実行による配管ルーティング過程にお
いて、ユーザが対話的に介入することにより、ユーザの
経験的知識や判断能力を作用させることができるように
した配管装置および配管設計法を提供し、短時間で質の
高い配管結果が得られるようにする。

【００１５】クラスタ分析法について概説する。クラス
タ分析法は、データの集合を、類似度を手掛かりにして
逐次適切と思われるクラスタに分類していく手法であ
る。

【００１６】クラスタ分析は、以下の手順を踏む。

【００１７】データ間の類似度（距離）の定義クラスタ間の類似度（距離）の定義類似度の高いデータ間またはクラスタ間のクラスタ
化説明のために、簡単な例を図１に示す。

【００１８】図１は５人の身長と体重のデータである。
データ間の類似度の計算は、ユークリッド距離を用い
る。クラスタ間の類似度はクラスタ内の要素データで最
も類似度が近いものとする。人ｐ_iとｐ_jの類似度ｓ_ijは
式（１）で与えられる。ここで、ｈ_iはｐ_iの身長、ｗ_i
はｐ_iの体重を表す。また，図２は図１の類似度を示
す。

【００１９】ｓ_ij＝｛（ｈ_i−ｈ_j）^２＋（ｗ_i−ｗ_j）^２｝^１／２（１）ユークリッド距離が最も近いのは類似度４．２でｐ_３と
ｐ₄である。まず、このｐ_３とｐ_４がクラスタ化され
る。続いて、類似度７．６でｐ_１とｐ_２がクラスタ化さ
れる。さらにクラスタ｛ｐ_１、ｐ_２｝と｛ｐ_３、ｐ_４｝
がクラスタ化されるが、この類似度は要素データ間で最
も近いｐ_２とｐ_３の類似度１３．４を用いる。最後にｐ
_５が類似度１７．５で統合される。図３は分類グラフで
ある。

【００２０】分岐までの垂直方向の高さがクラスタ内類
似度に対応付けられる。この分類グラフにおいて、適当
な類似度の値で水平方向に分類グラフを切断し、クラス
タが決定される。例えばａで切断すれば｛｛ｐ_１、
ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４｝、｛ｐ_５｝｝と分類され、ｂで切断
すれば｛｛ｐ_１、ｐ_２｝、｛ｐ_３、ｐ_４｝、｛ｐ_５｝｝
と分類される。

【００２１】以上、代表的なクラスタ分析法について述
べたが、データ間およびクラスタ間の類似度の定義方法
は例に示した方法以外にも多く存在する。

【００２２】具体的には、まず始めに配管ルート図作成
の場面でユーザが機器間を連結して配管する際に注目す
る箇所、すなわち配管基準点や配管基準線をシステムが
定め、続いて配管基準点や配管基準線をもとにクラスタ
分析法の実行により、良好な配管ルーティング案を画面
表示し、ユーザの判断で機器または機器群の相対的な位
置関係の一部変更を指示した後、再びクラスタ分析法を
実行することができることにより、ユーザとシステムの
協調が可能で、最終的に、短時間で質の高い配管結果が
得られるようにしている。

【００２３】さらに、配管ルーティングに関する制約条
件を画面上でマウスやタブレット等のポインティングデ
バイスを用いて入力し、必要に応じてそれらの配管ルー
ティングに関する制約条件を容易に変更できるようにし
ている。

【００２４】そのために、本発明は次のような手段を講
じた。すなわち、本発明の配管装置は、所定の配置空間
上に機器属性情報を含む機器配置データを設定する機器
配置手段と、前記機器間の配管ルーティングに関する制
約条件を入力する制約条件入力手段と、前記機器配置手
段によって設定された機器配置データに基づいて配管ル
ートの候補となる配管基準点および配管基準線を前記配
置空間上に生成する配管基準データ生成手段と、前記制
約条件入力手段によって入力された配管ルーティングに
関する制約条件ならびに前記配管基準データ生成手段に
よって生成された配管基準点および配管基準線に基づい
て前記機器間を連結する配管ルートを決定して配管ルー
ティング案を生成する配管処理手段とを具備し、前記配
置空間上に配置された機器間を連結する配管のルート候
補を出力することを特徴とするものである。

【００２５】また本発明は、前記配管装置において、前
記配管処理手段によって逐次生成された配管ルーティン
グ案のうち所定の良好な配管ルーティング案に対して、
機器配置データ中の機器もしくは機器群の相対的な位置
関係または配管ルーティングに関する制約条件を変更し
て前記機器間を連結する配管ルート決定操作を実行する
配管案調整手段を具備することを特徴とするものであ
る。

【００２６】また本発明は、前記配管装置において、前
記配管基準データ生成手段は、配置空間の角部または配
置空間の部分空間の角部または機器の配管接続点または
機器の配管接続点間の中点を配管基準点とする第一の基
準点生成手段と、前記第一の基準点生成手段によって生
成された配管基準点に基づいて設けられる配管基準線の
交点を配管基準点とする第二の基準点生成手段とを備
え、さらに前記基準線のうち第一および第二の基準点生
成手段によって生成された配管基準点を端点とするよう
な線分を配管要素として生成することを特徴とするもの
である。

【００２７】また本発明は、前記配管装置において、前
記配管処理手段は、前記配管基準データ生成手段によっ
て生成された配管基準点および配管基準線を用いて配管
要素を抽出する配管要素抽出部と、前記配管要素抽出部
によって抽出された配管要素のうち任意の２つを選びそ
れらの配置データから相互の類似度を演算する配管要素
類似度演算部と、前記配管要素類似度演算部によって演
算された配管要素の類似度を用いて全ての配管要素をク
ラスタに分類する配管クラスタ生成部と、前記配管クラ
スタ生成部によって生成されたクラスタのうち同一クラ
スタに分類される配管要素を束ねて配管束を生成する配
管束生成部とを備えることを特徴とするものである。

【００２８】また本発明の配管設計法は、所定の配置空
間上に機器属性情報を含む機器配置データを設定する機
器配置ステップと、前記機器間の配管ルーティングに関
する制約条件を入力する制約条件入力ステップと、前記
機器配置ステップによって設定された機器配置データに
基づいて配管ルートの候補となる配管基準点および配管
基準線を前記配置空間上に生成する配管基準データ生成
ステップと、前記制約条件入力ステップによって入力さ
れた配管ルーティングに関する制約条件ならびに前記配
管基準データ生成ステップによって生成された配管基準
点および配管基準線に基づいて前記機器間を連結する配
管ルートを決定して配管ルーティング案を生成する配管
処理ステップとを具備し、前記配置空間上に配置された
機器間を連結する配管のルート候補を出力することを特
徴とする。

【００２９】また本発明は、前記配管設計法において、
前記配管処理ステップによって逐次生成された配管ルー
ティング案のうち所定の良好な配管ルーティング案に対
して、機器配置データ中の機器もしくは機器群の相対的
な位置関係または配管ルーティングに関する制約条件を
変更して前記機器間を連結する配管ルート決定操作を実
行する配管案調整ステップを具備することを特徴とす
る。

【００３０】また本発明は、前記配管設計法において、
前記配管基準データ生成ステップは、配置空間の角部ま
たは配置空間の部分空間の角部または機器の配管接続点
または機器の配管接続点間の中点を配管基準点とする第
一の基準点生成ステップと、前記第一の基準点生成ステ
ップによって生成された配管基準点に基づいて設けられ
る配管基準線の交点を配管基準点とする第二の基準点生
成ステップとを備え、さらに前記基準線のうち第一およ
び第二の基準点生成ステップによって生成された配管基
準点を端点とするような線分を配管要素として生成する
ことを特徴とする。

【００３１】また本発明は、前記配管設計法において、
前記配管処理ステップは、前記配管基準データ生成ステ
ップによって生成された配管基準点および配管基準線を
用いて配管要素を抽出する配管要素抽出ステップと、前
記配管要素抽出ステップによって抽出された配管要素の
うち任意の２つを選びそれらの配置データから相互の類
似度を演算する配管要素類似度演算ステップと、前記配
管要素類似度演算ステップによって演算された配管要素
の類似度を用いて全ての配管要素をクラスタに分類する
配管クラスタ生成ステップと、前記配管クラスタ生成ス
テップによって生成されたクラスタのうち同一クラスタ
に分類される配管要素を束ねて配管束を生成する配管束
生成ステップとを備えることを特徴とする。

【００３２】このように本発明は、機器群の論理的接続
関係を反映させて、所定の配置空間上に配置された機器
間を連結する配管のルート候補を求める場合に、配管ル
ート図作成の場面でユーザが機器間を連結して配管する
際に注目する箇所、すなわち配管基準点や配管基準線を
初期生成した後、クラスタ分析法の実行によって配管ル
ーティング案を生成し、配管ルーティング案について人
為的に機器または機器群の相対的な位置関係や配管ルー
ティングに関する制約条件の変更を施し、修正してこれ
をもとにクラスタ分析法による配管ルーティング案を求
める処理を再度実行させるようにすることで、配管結果
が短時間で得られるようにした。そのために、本発明に
よれば、ユーザの経験的知識や判断能力を作用させ、よ
り短時間で、より質の高い配管結果が得られるようにな
る配管装置および配管設計法を提供することができる。

【００３３】また、本発明にかかわる配管装置におい
て、前記配管案調整手段における制約条件の変更は、制
約条件入力手段によって入力された入力データをもと
に、配管ルーティングに関する制約条件を設定し直すこ
とを特徴とする。

【００３４】このような本発明においては、前記配管案
調整手段における制約条件の変更は、ビジュアルな操作
を主体にした、しかもポインティングデバイスを用い
た、画面上の対象物への様々な操作をコンピュータ処理
に反映させるためのコンピュータ技術の一つであるグラ
フィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）機能を用いて
制約条件入力手段によって入力された入力データをもと
に、良好な配管ルーティング案を生成するための制約条
件を設定し直すことができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。

【００３６】図４は、本発明の具体例にかかわる配管装
置の概略構成を示すブロック図であり、概略的には、機
器配置部（機器配置手段）１、制約条件入力部（制約条
件入力手段）２、機器配置データベース３、制約条件フ
ァイル４、配管基準データ生成部（配管基準データ生成
手段）５、配管処理部（配管ルート決定操作、配管処理
手段）６、途中結果ファイル７、配管案調整部（配管案
調整手段）８とを備えて構成されている。

【００３７】これらのうち、機器配置部１は所定の配置
空間上に機器群が配置された機器配置データを設定また
は入力するＧＵＩである。機器配置データは、各機器の
機器属性情報、すなわち、物理的条件（基本性能値、形
状データ、配置データ、配管接続点データなど）および
論理的接続関係に関する情報や配置空間等の情報を含ん
でおり、ＧＵＩを通じてユーザが直接入力しても良い
し、機器配置装置（図示せず）によってあらかじめ演算
された機器配置データを読み込んでＧＵＩを通じて変更
可能に表示するようにしても良い。

【００３８】制約条件入力部２は、配管ルーティングに
関する制約条件の設定や変更を行うＧＵＩである。

【００３９】機器配置データベース３は、前記機器配置
部１から入力された機器群の物理的条件や論理的接続関
係や配置空間等の情報が収められたデータベースであ
る。制約条件ファイル４は、前記制約条件入力部２から
入力された配管ルーティングに関する制約条件の設定や
変更等の情報が収められたファイルである。また、配管
基準データ生成部５は前記機器配置データベース３から
得られる情報を入力データとして配管基準点や配管基準
線を自動生成するものであり、配管処理部６は前記機器
配置データベース３と前記制約条件ファイル４とから得
られる情報を入力データとしてクラスタ分析法を用いて
機器間を連結する配管ルート決定操作を行うとともに、
配管結果を表示するためのものである。配管処理部６は
図５に示すように構成される。すなわち、配管処理部６
は、前記配管基準データ生成部５によって生成された配
管基準点および配管基準線を用いて配管要素を抽出する
配管要素抽出部６−１と、前記配管要素抽出部６−１に
よって抽出された配管要素のうち任意の２つを選びそれ
らの配置データから相互の類似度を演算する配管要素類
似度演算部６−２と、前記配管要素類似度演算部６−２
によって演算された配管要素の類似度を用いて全ての配
管要素をクラスタに分類する配管クラスタ生成部６−３
と、前記配管クラスタ生成部６−３によって生成された
クラスタのうち同一クラスタに分類される配管要素を束
ねて配管束を生成する配管束生成部６−４とを備えて構
成される。途中結果ファイル７は前記配管処理部６が求
めたクラスタ分析法による途中結果（配管結果）を保存
するファイルである。

【００４０】配管案調整部８は、配管処理部６の途中結
果表示を参照し、必要に応じて、マウスやタブレット等
のポインティングデバイスを用いたオペレータの操作に
よる機器または機器群の相対的な位置関係の変更指示に
基づき、当該指示に従った当該位置関係の変更をすると
いった処理をするものである。このとき、制約条件入力
部２から、配管ルーティングに関する制約条件の変更を
することもできる。

【００４１】本発明の配管装置では、このような機能を
支援するために、ＧＵＩ機能を活用している。

【００４２】前記変更が終了した後、配管案調整部８
は、配管処理部６に対して前記クラスタ分析法の再開を
促す信号を送る。前記信号を受け取ると、配管処理部６
は、途中結果ファイル７に保存されている情報をもと
に、制約条件ファイル４に新しく書き込まれた情報を反
映させ、再度、前記クラスタ分析法を実行する。

【００４３】図４の配管装置の動作手順を図６のフロー
チャートを用いて説明する。図６は、動作手順を大きく
４つのステップＳ１００，Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０
３で表したフローチャートである。動作手順は，入力ス
テップＳ１００から始まる。

【００４４】［入力ステップＳ１００の処理］入力ステ
ップの動作手順を図７のフローチャートを用いて説明す
る。入力ステップＳ１００では、まず始めに機器配置デ
ータ（機器の相対的な位置関係や物理的条件、配置の対
象とする配置空間（ドア、シャフトなどを含む））およ
び配管ルーティングに関する制約条件などを、それぞれ
機器配置データベース３、制約条件ファイル４を介し
て、配管処理部６へ入力する（機器配置データの獲得Ｓ
１００−１）。なお、上述の機器配置データおよび配管
ルーティングに関する制約条件などは、あらかじめ機器
配置部１および制約条件入力部２から入力して、それぞ
れ機器配置データベース３、制約条件ファイル４に格納
しておくものとする。

【００４５】次に、配置の対象とする配置空間（ドア，
シャフトなどを含む）をもとに、配管ルート図作成の場
面でユーザが機器間を連結して配管する際に注目する箇
所、すなわち配管基準点が配管基準データ生成部５によ
って自動生成される（基本基準点の決定Ｓ１００−
２）。

【００４６】配置空間内で配管ルートをｍｍ単位の精度
で探索することは、計算上困難である。これを避けるた
めには、配管ルートをいくつかの点および線を基準とし
て、経路を決定することが望ましい。ここでは、これら
配管ルートを決定する際の基準となる点および線、すな
わち、配管基準点および配管基準線の決定法について述
べる。

【００４７】まず、配管基準点の基本として、基本基準
点を定める。基本基準点とは、配置空間の角部または配
置空間の部分空間の角部または機器の配管接続点または
機器の配管接続点間の中点をいう。これらを基本基準点
とするのは、人間が配管ルート図を作成する際に、真先
に注目する箇所がこれらの点であると考えられるからで
ある。

【００４８】配管の基本基準点の例を図８に示す。図８
において，Ｐａはメンテナンス通路、Ｗａは壁、Ｆｏは
基本基準点、Ａｍは機器自身のエリア、Ａｓは機器の保
守エリアを表す。

【００４９】配管ルートの候補は、図９に示すように、
各基本基準点から縦横に延ばした直線を引き（配管基準
線の抽出Ｓ１００−３）、そのうち配管がとおせる線分
である（配管ルートの候補格納Ｓ１００−４）。図９に
おいて、Ｐａはメンテナンス通路、Ｗａは壁、Ｆｏは基
本基準点、Ｒｏは配管基準線、Ｓｔは配管基準点、Ａｍ
は機器自身のエリア、Ａｓは機器の保守エリアを表す。

【００５０】そして、これらの線分の交点を配管基準点
とし（配管基準点の格納Ｓ１００−５）、さらに、基本
基準点および配管基準点を端点とするような配管基準線
上の線分を配管要素データとして生成する（配管要素デ
ータの格納Ｓ１００−６）。配管が交差する場合、交差
する配管の仕上がり径分の厚みが生じるので、交差可能
な配管数の上限を設定する必要がある。ただし、配管が
平行して横に並んでいる場合は、重なりが生じないもの
とする。以上が入力ステップＳ１００の処理である。

【００５１】［配管ステップＳ１０１の処理］次に、配
管ステップＳ１０１に移り、配管処理部６に対して、入
力ステップＳ１００での入力データをもとにしてクラス
タ分析法を起動させる（クラスタ分析法Ｓ１０１−
１）。この起動により配管処理部６は、このクラスタ分
析法による配管ルート決定処理を進め、そして、配管ル
ーティング案等の情報を途中結果ファイル７に格納する
（途中結果ファイルへ格納Ｓ１０１−２）。

【００５２】配管ステップＳ１０１では、機器間を連結
する配管ルートを、各配管基準点から縦横に延ばした配
管基準線のうち、配管がとおせる線分として表現するこ
とによって演算の高速化を実現している。ここで、クラ
スタ分析法を用いた配管束の選定法（束ねる配管の組合
せの選定）の動作手順を図１０のフローチャートを用い
て説明する。説明のために、簡単な例を図１１に示す。

【００５３】クラスタ分析で用いるデータは、配管がと
おせる線分として抽出された各配管（各配管要素デー
タ）の始点と終点にあたる配管接続点の座標である。ま
ず、各配管経路の配管接続点間の中点の計算を行う（配
管要素の抽出Ｓ１０１−１−１、各配管経路の配管接続
点間の中点の計算Ｓ１０１−１−２）。図１２は各配管
の始点と終点にあたる配管接続点の座標と、中点の座標
を表す。配管ｉとｊの類似度ｄ_ijは、式（２）、
（３）、（４）から求められる（各配管経路の配管接続
点間の角度の計算Ｓ１０１−１−３、配管同士の類似度
の計算Ｓ１０１−１−４）。

【００５４】ｄ_ij＝δ・ｄｍ_ij＋（１−δ）・ｄｓ_ij （２）ｄｍ_ij＝１／｛１＋（ｘｍ_i−ｘｍ_j）^２＋（ｙｍ_i−ｙｍ_j）^２｝（３）

【数１】

【００５５】ここで、δは調整変数（０≦δ≦１）、ｄ
ｍは配管スペース内の配管同士の距離，ｄｓは配管同士
の平行度と配管長の比、｛ｘｍ、ｙｍ｝は配管接続点間
を結んだ線分（配管要素）の中点の座標、

【数２】は配管の始点と終点間の方向ベクトル（配管ベクト
ル）、θは配管ベクトル間の相対角度を表す。

【００５６】図１３は配管ｉとｊとの距離ｄｍ_ijを示
し、図１４は配管ｉとｊの平行度と配管長の比ｄｓ_ijを
示す。さらに、調整変数δを０．５としたときの配管ｉ
とｊの類似度ｄ_ijを図１５に示す。

【００５７】図１５をもとに、クラスタ化を行う（クラ
スタ化Ｓ１０１−１−５）。前述したように、クラスタ
間の類似度は、クラスタ内の要素データ間で類似度の最
も近い値とする。図１５を見ると、類似度の最も近いの
は配管１と配管２、および配管３と配管４である。ま
ず、類似度０．６６で配管１と配管２、および配管３と
配管４がクラスタ化される。続いて、類似度０．５でク
ラスタ｛配管１、配管２｝と｛配管３、配管４｝がクラ
スタ化される。類似度とクラスタの関係を図１６に示
す。ユーザから与えられた粒度［０，１］をもとに、こ
の図を参照することによって、束ねる配管の組み合わせ
が決定される（配管クラスタの粒度読込Ｓ１０１−１−
６）。すなわち、粒度［１、０．６６）ではすべてがば
らばらに配管され、粒度［０．６６、０．５）では配管
１と配管２、配管３と配管４がそれぞれ束ねられ、粒度
［０．５、０］ではすべての配管は束ねられる。本発明
では、図１７のように類似度による分類グラフの切断面
を上下させることで、配管クラスタの粒度を調節するこ
とができるようにする。

【００５８】同一クラスタ内に分類された配管であって
も、現実にはスペースの制約、配管径の制約等で束ねる
ことが難しい場合もある。これらの配管は優先度を設定
することで最短経路や壁伝いに変更する。

【００５９】ここで、配管束のルート決定について述べ
る。同じクラスタに分類された配管を、一度一箇所に集
めてルーティングを行った後、各接続先に分岐させる。

【００６０】配管の集散の基準点としては、配管接続点
間の中点の重心を用いることにした。

【００６１】機器配管接続点と重心間の横方向距離をｄ
ｘ、縦方向距離をｄｙとしたとき、機器配管接続点と重
心間の配管は、｜ｄｘ｜≧｜ｄｙ｜ならば図１８に示す
ように機器から重心へ向かって縦から横へ、また｜ｄｘ
｜＜｜ｄｙ｜ならば図１９に示すように機器から重心へ
向かって横から縦へ行う。ただし、実際には重心に最も
近い配管基準点を用いる。

【００６２】したがって、図１１の配管クラスタのルー
トは、粒度［０．６６、０．５）では図２０のようにな
り、粒度［０．５、０］では図２１のようになる（配管
経路の決定Ｓ１０１−１−７）。

【００６３】ここで、本発明による配管クラスタリング
と配管ルーティングの流れを次にまとめる。

【００６４】各配管経路の配管接続点間の中点と配
管接続点間の角度の計算クラスタ分析法による配管の分類各クラスタ内で束ねられない配管の分類配管経路の決定さらに、途中結果ファイル７の情報をもとに、配管処理
部６の途中結果の配管ルーティング案を画面上に表示す
る（配管案を画面表示Ｓ１０１−３）。以上が配管ステ
ップＳ１０１の処理である。

【００６５】［配管案調整ステップＳ１０２の処理］配
管ステップＳ１０１の処理が終わると、次に配管案調整
ステップＳ１０２（配置・制約条件の変更Ｓ１０２−
１、配置・制約条件の反映Ｓ１０２−２）の処理に移
る。

【００６６】ユーザは、配管計算画面上に表示される配
管ルーティング案を見て、ユーザ自身の判断で、配管案
調整部８の機能を用いて、機器または機器群の相対的な
位置関係を所要の入力操作を経ることより変更する、あ
るいは制約条件入力部２の機能を用いて、配管ルーティ
ングに関する制約条件を所要の入力操作を経ることより
変更する。機器または機器群の相対的な位置関係や配管
ルーティングに関する制約条件を変更しない場合は、こ
の配管案調整ステップＳ１０２は処理されないで飛ばさ
れる。また、クラスタ分析法の実行を終了したい場合
は、図６における出力ステップＳ１０３の処理に進む。

【００６７】配管ルーティングに関する制約条件を変更
する場合は、制約条件入力部２の画面上の操作レバー
を、ポインティングデバイスの操作によりスライドさせ
るなどして、実施する。

【００６８】さらに、配管処理部６の配管計算画面上で
は、ポインティングデバイスを用いて、機器または機器
群を指定して、ポインティングデバイスのドラッグ操作
などにより、位置を移動したり、回転させたりすること
ができるようなソフトウエア構成としている。

【００６９】配管処理部６の配管計算画面上では、機器
または機器群の相対的な位置関係の変更を行う。この変
更は、機器または機器群をポインティングデバイスを用
いて移動する、あるいは回転することによって行う。

【００７０】前述したように、これらの情報は配管処理
部６の配管計算画面上に表示された配管ルーティング案
の途中結果に対して一時的に行われるものである。

【００７１】そして本発明では、過去に表示された配管
ルーティングの途中結果、あるいはその変更済みの途中
結果の画面表示に戻り、前記過去に表示された配管ルー
ティングの途中結果あるいはその変更済みの途中結果を
見て、機器または機器群の相対的な位置関係、あるいは
配管ルーティングに関する制約条件をも変更することが
できる。

【００７２】すなわち、ユーザは、過去に表示された配
管ルーティングの途中結果、あるいはその変更済みの途
中結果の画面表示に戻り、前記過去に表示された配管ル
ーティングの途中結果あるいはその変更済みの途中結果
を見て、機器または機器群の相対的な位置関係、あるい
は配管ルーティングに関する制約条件をも変更すること
が可能である。これにより、制約条件ファイル４には、
変更された制約条件が書き込まれる。

【００７３】さらに、配管案調整部８では、前述の書き
込まれた制約条件ファイル４、および配管ステップＳ１
０１において、途中結果ファイル７に格納された前記ク
ラスタ分析法の途中結果等の情報をもとに、前記クラス
タ分析法の実行を再開する。

【００７４】次に、上記のように変更された前記途中結
果に対して、機器または機器群の相対的な位置関係の変
更を反映させる処理が行われる。以上が配管案調整ステ
ップＳ１０２の処理である。

【００７５】配管案調整ステップＳ１０２の処理の後
は、再び、配管ステップＳ１０１（Ｓ１０１−１、２、
３）での処理に戻り、以降、配管案調整ステップＳ１０
２の処理が必要回数だけ繰り返される。

【００７６】［出力ステップＳ１０３の処理］配管ステ
ップＳ１０１（Ｓ１０１−１、２、３）→配管案調整ス
テップＳ１０２の処理が必要回数だけ繰り返された段階
で、あるいは配管案調整ステップＳ１０２において操作
ボタンを操作して終了した場合に、この出力ステップＳ
１０３に入る。配管案調整ステップＳ１０２において操
作ボタンを操作して終了する場合というのは、例えば、
既に満足のいく配管ルーティング案が得られている場合
である。ユーザは、配管計算画面上に表示される配管ル
ーティング案を見て、満足のいく配管ルーティング案が
得られている場合は、配管処理部６のクラスタ分析法の
実行を操作ボタンを操作して終了する。

【００７７】この操作により、クラスタ分析法の実行が
終了すると、配管処理部６は配管ルーティング案の各機
器・配管の座標等のデータを出力する。出力結果は、例
えば、途中結果ファイル７に最終配管結果ファイルとし
て格納するようにしても良い。以上が出力ステップＳ１
０３の処理である。

【００７８】図２２に配管処理部６の配管計算画面を示
す。配管計算画面は、操作ボタン・コンボボックス・操
作レバー画面と配管画面とからなる。

【００７９】操作ボタン・コンボボックス・操作レバー
画面は、配管ルートの計算を開始するための操作ボタン
である“配管計算”ボタンと、配管を表示し選択されて
いる配管をハイライト表示するための操作ボタンである
“配管表示”ボタンと、配管を順に1本ずつハイライト
表示するための操作ボタンである“戻”・“次”ボタン
と、配管表示で選ばれてハイライト表示になっている配
管を1本ずつ移動するための操作ボタンである“単管移
動”ボタンと、配管を1本ずつではなく束ねられている
配管のすべてを移動するための操作ボタンである“配管
移動”ボタンと、機器の上部を配管が通過しないような
ルーティング案に変更するための操作ボタンである“自
動移動”ボタンと、束ねられた配管を配管仕様および配
管径に応じた配管間隔をとりながら1本ずつ配管を移動
させるための操作ボタンである“配管分離”ボタンと、
配管を束ねる度合いを決定するための操作レバーである
“配管ルート”レバーと、ポインティングデバイスのド
ラッグ操作などにより移動／回転させた機器または機器
群をもとに戻すための操作ボタンである“位置を戻す”
ボタンと、配管基準点を表示するための操作ボタンであ
る“配管基準点”ボタンとが設けられている。

【００８０】また、“ファイル”タグを選択すると、フ
ァイル操作画面が現れ、途中結果（配管結果）を保存す
るための操作ボタンである“候補保存”ボタンと、保存
された途中結果（配管結果）を画面表示するための操作
ボタンである“候補表示”ボタンと、クラスタ分析法お
よび途中結果表示を終了させるための操作ボタンである
“終了”ボタンとが設けられている。

【００８１】さらに、“配置計算”タグを選択すると、
配置計算画面が現れ、機器を回転させるための操作ボタ
ンである“機器の回転（“左”と“右”)”ボタンが設
けられている。

【００８２】これらは、ポインティングデバイスのカー
ソルなどを所望の操作ボタン上へ移動操作し、ポインテ
ィングデバイスの操作ボタンなどをクリックするといっ
た操作により押圧指示することができる。あるいは、ポ
インティングデバイスのカーソルなどを所望の操作レバ
ー上へ移動操作し、ポインティングデバイスのドラッグ
操作などにより指示することができる。

【００８３】そして、“配管計算”ボタンを押すと、配
管ルートの計算を開始し、計算終了後は、“配管表示”
ボタンの字が赤く表示され、“配管表示”モードとな
り、通し番号で１番の機器の１つ目の配管がハイライト
表示される。

【００８４】“配管表示”ボタンを押すと、配管を表示
し、選択されている配管をハイライト表示する。配管の
選択は、“配管表示”ボタンの右隣の“機器選択”コン
ボボックスと、“機器選択”コンボボックスの右隣の
“配管選択”コンボボックスの指定で選ぶことができ
る。“機器選択”コンボボックスで機器名を選択する
と、その機器に関連した配管が太く表示される。機器か
ら複数配管が出ている場合、“配管選択”コンボボック
スで系統（１や２）を選択することができる。また、次
の“戻”・“次”ボタンで、すべての機器の接続配管を
順番に選択・確認することもできる。さらに、配管画面
上の配管を直接クリックして選択することもできるが、
この方法では束ね配管で下に重なっていて、配管選択で
きない場合もある。

【００８５】“戻”・“次”ボタンを押すと、配管を順
に１本ずつハイライト表示する。“戻”ボタンで１つ前
の配管を、“次”ボタンで１つ後の配管を順番に選択す
る。

【００８６】“単管移動”ボタンを押すと、配管表示で
選ばれてハイライト表示になっている配管を１本ずつ移
動することができる。次のように操作する。

【００８７】 “単管移動”ボタンをクリックする
と、“単管移動”の字が赤く表示される。

【００８８】 “配管表示”ボタンの右隣の“機器選
択”コンボボックスと、その右隣の“配管選択”コンボ
ボックスで、どの配管を調整するかを選択する（太く表
示される）。

【００８９】移動させたい配管をマウスの左ボタン
でクリックしたままドラッグすると、配管のドラッグし
ている部分が移動し、さらに両端につながる配管が伸縮
して表示される。

【００９０】マウスの左ボタンを放すと、配管がそ
の位置で固定される。

【００９１】 “単管移動”ボタンの字が赤く表示さ
れていて、“単管移動”モードにある間はおよびの
繰り返しで、ハイライト表示されている配管を移動する
ことができるが、別の配管を移動させたい場合は、配管
表示に戻って、配管を選択し直す必要がある。

【００９２】“配管移動”ボタンを押すと、配管を1本
ずつではなく、束ねられている配管のすべてを移動する
ことができる。次のように操作する。

【００９３】 “配管移動”ボタンをクリックする
と、“配管移動”の字が赤く表示される。

【００９４】 “配管表示”ボタン（これは押さな
い）の右隣の“機器選択”コンボボックスと、その右隣
の“配管選択”コンボボックスで、どの束ね配管を調整
するかを選択する（太く表示される）。

【００９５】移動させたい束ね配管を左クリックし
たままドラッグすると、束ね配管のドラッグしている部
分が移動し、さらに束ね配管の両端につながる配管が伸
縮して表示される。

【００９６】マウスの左ボタンを放すと、配管がそ
の位置で固定される。

【００９７】 “配管移動”ボタンの字が赤く表示さ
れていて、“配管移動”モードにある間はおよびの
繰り返しで、次々と配管の移動が行える。

【００９８】“配管計算”ボタンを押し、配管ルーティ
ングを決めた時点では、様々な配管が各機器の上部など
を通っているが、“自動移動”ボタンを押すと、機器の
上部を配管が通過しないようなルーティング案に変更す
ることができる。ただし、この自動移動だけでは、機器
を避けきれないことがある。このようなときは“配管移
動”ボタンおよび“単管移動”ボタンを使って、手動で
配管を移動させる。

【００９９】“配管ルート”レバーは、配管クラスタの
粒度を操作するインターフェイスであり、近隣の配管を
まとめてルーティングする度合いを示す（デフォルト値
は０．５）。単独（左側）に近いほど各配管はばらばら
にルーティングされる。すなわち、配管コストをより小
さくする。共通（右側）に近いほど各配管はまとめてル
ーティングされる。すなわち、見た目を良くし、取り付
け具および架台等のコストを小さくする。なお、“配管
ルート”レバーの設定を変更すると、再び、その設定に
応じた配管ルーティングを開始することができる。

【０１００】“配管計算”ボタンを押すと、配管ステッ
プＳ１０１のクラスタ分析法が起動され、このプログラ
ムの実行と途中結果表示の処理とにより、配管画面上に
配管ルーティング案が表示される。この状態において、
“候補保存”ボタンを押し名前を指定すると途中結果
（配管結果）が保存され、“候補表示”ボタンを押し名
前を指定すると保存された途中結果（配管結果）が配管
画面上に表示され、“機器の回転（“左”と“右”）”
ボタンを押すと機器が左あるいは右に回転され、“位置
を戻す”ボタンを押すと移動／回転させた機器または機
器群がもとに戻され、再度、“配管計算”ボタンを押す
と前記クラスタ分析法のプログラムの実行が再開されて
処理が実行される。また、“終了”ボタンを押すと、ク
ラスタ分析法の実行および途中結果の表示が終了され
る。

【０１０１】これらの操作ボタンを使用して、例えば、
ある配管画面上に表示されている機器または機器群の相
対的な位置関係を変更したい場合は、ポインティングデ
バイスのドラッグ操作などにより機器または機器群を移
動させる、あるいはポインティングデバイスの操作ボタ
ンなどをクリックし“機器の回転（“左”と“右”）”
ボタンを押し回転させる、ことによる前述した方法で機
器または機器群の相対的な位置関係を変更する。変更後
は、再度、“配管計算”ボタンを押すことによって、再
び、前記クラスタ分析法のプログラムが実行され、変更
された機器または機器群の相対的な位置関係をもとに、
次の処理へと進み、配管ルーティング案の各機器・配管
の座標等のデータを求めていくことになる。

【０１０２】また、例えば、ある配管画面上に表示され
ている配管ルーティング案を一時的に保存しておきたい
場合は、ポインティングデバイスの操作ボタンなどをク
リックし“候補保存”ボタンを押し名前を指定して保存
する。一時的に保存された配管ルーティング案は、“候
補表示”ボタンを押し名前を指定すると配管画面上に表
示され、次期配管ルーティング案作成のための情報とし
て利用することができる。この状態で、再度、“配管計
算”ボタンを押すことによって、再び、前記クラスタ分
析法のプログラムを実行させることができる。

【０１０３】すなわち、クラスタ分析法の実行を停止さ
せ、過去に既に表示された配管ルーティング案を再び表
示させてその配管ルーティング案について機器または機
器群の相対的な位置関係や配管ルーティングに関する制
約条件の変更を人為的に行い、その変更された内容を反
映させて当該過去に既に表示された配管ルーティング案
から、再度、クラスタ分析法を実行させることにより、
過去に既に表示された配管ルーティング案に戻り、その
配管ルーティング案について機器または機器群の相対的
な位置関係や配管ルーティングに関する制約条件の変更
を人為的に手直しして最適な配管ルーティング案が得ら
れるようにする。このように、次々に得られる複数の配
管ルーティング案のうち、評価が良好な配管ルーティン
グ案をもとにして新しい配管ルーティング案を得て状況
を観察しながら、最適な配管ルーティング案により早く
近付くことができる配管ルーティング案に戻って、これ
をさらに機器または機器群の相対的な位置関係や配管ル
ーティングに関する制約条件の変更を人為的に手直し
し、これをもとに新しい配管ルーティング案を得ていく
ようにした。

【０１０４】［具体的な使用例］次に、本発明の配管装
置および配管設計法の具体的な使用例を図２３〜図２８
に示す。

【０１０５】入力された機器配置データを図２３に示
す。

【０１０６】機器配置データを入力した後で、生成され
た配管基準点および配管基準線を図２４に示す。図２４
において、Ｗａは壁、Ｓｔは配管基準点、Ｐａはメンテ
ナンス通路を表す。

【０１０７】配管クラスタの粒度を変えたときの配管の
束ね度合いを図２５、図２６に示す。図２５、図２６に
おいて、Ｗａは壁、Ａｍは機器自身のエリア、Ｐａはメ
ンテナンス通路を表す。

【０１０８】図２５では、“配管ルート”レバーを単独
（左）側へ最も移動した結果を示しており、各配管はば
らばらにルーティングされ、配管コストを小さくしてい
る。図２６では、“配管ルート”レバーを共通（右）側
へ最も移動した結果を示しており、各配管はまとめてル
ーティングされ、見た目を良くし、取り付け具および架
台等のコストを小さくしている。

【０１０９】以上の結果から、クラスタの粒度の調節に
よって、配管の束ね度合いが変化していることが分か
る。なお、“配管ルート”レバーの設定を変更すると、
再び、その設定に応じた配管ルーティングを開始するこ
とができる。

【０１１０】図２７に示す使用例では、クラスタ分析法
のプログラムの実行および途中結果において、機器また
は機器群の相対的な位置関係を変更して、再度、クラス
タ分析法のプログラムの実行および途中結果の表示が再
開されて処理されている様子を示している。図２７にお
いて、Ｗａは壁、Ａｍは機器自身のエリア、Ｐａはメン
テナンス通路を表す。

【０１１１】図２７の束ねられた配管について、配管径
を考慮した配管結果を図２８に示す。図２８において、
Ｗａは壁、Ａｍは機器自身のエリア、Ｐａはメンテナン
ス通路を表す。

【０１１２】この使用例は、前記の例を簡略化して実現
したものであり、取り付け具および架台等が考慮されて
いないし、配管類の名称および配管径の表示もない。

【０１１３】このように簡略化されてはいるが、本具体
例の本質的な動作は実現されている。図２８の結果は、
配管の束ね具合い、配管の見栄えなどが考慮されている
ので、ほぼ良好な配管ルーティングを示している。

【０１１４】以上で述べてきたように、本発明の配管装
置および配管設計法の具体例では、まず始めに配管ルー
ト図作成の場面でユーザが機器間を連結して配管する際
に注目する箇所、すなわち配管基準点や配管基準線をシ
ステムが定め、クラスタ分析法の実行による配管過程に
おいて、配置ルーティング案を、ユーザが画面上で実際
に目で確かめながら、ユーザの経験的知識や判断能力に
応じて、配置の一部を変更して、再度、クラスタ分析法
を実行する。したがって、初期配管ルート候補を選定す
る際にユーザの経験的知識や判断能力が活かせるので、
「初期配管ルート候補の数は膨大となり、それに伴って
探索に要する計算時間も膨大になる」という問題を解決
することができる。また、クラスタ分析法の実行による
配管過程において、ユーザの介入が可能となり、さらに
そのユーザの介入の内容はその後のクラスタ分析法の実
行に反映されるので、ユーザの満足度のより高い配管結
果が効率良く求められる。

【０１１５】本発明にかかわる制約条件入力手段によれ
ば、画面上でポインティングデバイスを用いて、ユーザ
の判断で良好な配管ルーティング案を生成するための制
約条件を変更することができ、配管ルーティングに関す
る制約条件の設定を容易に変更することができる。した
がって、配管ルーティング案を生成する際にユーザの経
験的知識や判断能力が活かせるので、「機器間を連結す
る配管ルートを選定する際に、コストや見栄えの面で、
配管結果の質が低い」という問題を解決することができ
る。

【０１１６】ここで、本実施形態例で用いたフローチャ
ートに示される実施形態例に関する動作は一例であり、
適宜、修正することができる。

【０１１７】さらに、本発明は、上述した具体例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施することができる。例えば、クラスタ分
析法におけるデータ間およびクラスタ間の類似度の定義
方法の変更、あるいは配管基準点や配管基準線の決定法
の変更を行うこともできる。

【０１１８】以上、本発明について種々説明したが、要
するに本発明は、機器配置データ（機器の相対的な位置
関係や物理的条件、配置の対象とする配置空間（ドア、
シャフトなどを含む））、および配管ルーティングに関
する制約条件を与えると、これらの機器または機器群の
相対的な位置関係や、配管ルーティングに関する制約条
件を入力データとして配管処理手段により機器間を連結
する配管ルートを決定し、このとき、配管処理手段とし
ては前記入力データをもとに、配管ルート図作成の場面
でユーザが機器間を連結して配管する際に注目する箇
所、すなわち配管基準点や配管基準線を生成した後、配
管ルート決定操作を施すクラスタ分析法を用いて配管ル
ート決定操作を施すことにより、前記機器群を連結する
配管のとり得る配管ルートを決定し、このとき配管ルー
トはすべて、配管基準点や配管基準線のつながりで表現
し、これを配管ルーティング案として得るとともに、前
記クラスタ分析法によって得られる配管ルーティング案
を、画面上に表示することで途中結果表示するように
し、前記画面上に表示された配管ルーティング案を参照
して、ユーザの経験的知識や判断能力に応じて、制約条
件入力手段にて配管の束ね度合いを調整するクラスタ粒
度を入力し、配管案調整手段にて機器または機器群の相
対的な位置関係あるいは前記入力されたクラスタ粒度を
もとに配管ルーティングに関する制約条件を変更あるい
は確定し、この変更あるいは確定がなされると、当該変
更あるいは確定された機器または機器群の相対的な位置
関係および配管ルーティングに関する制約条件を反映さ
せ、再度、前記クラスタ分析法を実行させるようにした
システムである。

【０１１９】配管処理手段では、過去に表示した配管ル
ーティングの途中結果あるいはその変更済みの途中結果
の画面を再表示することができるようにしてあり、配管
案調整手段により、前記クラスタ分析法による配管ルー
ティングの実行の後、前記過去に表示された配管ルーテ
ィングの途中結果あるいはその変更済みの途中結果の画
面表示に戻り、前記過去に表示された配管ルーティング
の途中結果あるいはその変更済みの途中結果の一つある
いは複数の配管ルーティング案を見て、機器または機器
群の相対的な位置関係や配管ルーティングに関する制約
条件の変更を加えることができるようにしたこと、そし
て、この変更を加えると、前記過去の時点から、前記変
更内容を反映させ、再度、前記クラスタ分析法を実行さ
せることができるようにしたことにより、次々に得られ
る配管ルーティング案のうち、より早く最適解に近付く
ことができる配管ルーティング案に戻って、機器または
機器群の相対的な位置関係や配管ルーティングに関する
制約条件の変更を人為的に手直しし、これをもとに新し
い配管ルーティング案が得られるようになり、短時間で
しかも確実に良好な配管ルーティング案が得られるよう
になるものである。

【０１２０】また、本発明においては、配管ルーティン
グに関する制約条件の変更は、ＧＵＩ機能を用いて制約
条件入力手段によって入力された入力データをもとに、
配管ルーティングに関する制約条件を設定し直すことが
できるようにしてあり、配管ルーティングに関する制約
条件の入力操作はポインティングデバイスによる画面上
の簡単な操作で済むので、操作性が向上する。

【０１２１】以上、種々の例を説明したが、本発明はこ
れらの例に限定されるものではなく、種々変形して応用
することができる。また、発明の実施の形態に記載した
本発明の手法は、磁気ディスク（フロッピー（登録商
標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＤＶＤ）、半導体メモリなどの記録媒体に
格納して頒布することもできる。

【０１２２】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。本発明にかかわる配管装置および配管設計法によ
れば、配管ルート図作成の場面でユーザが機器間を連結
して配管する際に注目する箇所、すなわち配管基準点や
配管基準線をシステムが定め、クラスタ分析法の実行に
よる配管過程において、配置ルーティング案を、ユーザ
が画面上で実際に目で確かめながら、ユーザの経験的知
識や判断能力に応じて、配置の一部を変更して、再度、
クラスタ分析法を実行する。したがって、初期配管ルー
ト候補を選定する際にユーザの経験的知識や判断能力が
活かせるので、「初期配管ルート候補の数は膨大とな
り、それに伴って探索に要する計算時間も膨大になる」
という問題を解決することができる。また、クラスタ分
析法の実行による配管過程においてユーザの介入が可能
となり、さらにそのユーザの介入の内容はその後のクラ
スタ分析法の実行に反映されるので、ユーザの満足度の
より高い配管結果が効率良く求められる。

【０１２３】本発明にかかわる制約条件入力手段によれ
ば、画面上でポインティングデバイスを用いて、ユーザ
の判断で良好な配管ルーティング案を生成するための制
約条件を変更することができ、配管ルーティングに関す
る制約条件の設定を容易に変更することができる。した
がって、配管ルーティング案を生成する際にユーザの経
験的知識や判断能力が活かせるので、「機器間を連結す
る配管ルートを選定する際に配管結果の質が低い」とい
う問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いるクラスタ分析法を説明するため
の図である。

【図２】図１の類似度を説明するための図である。

【図３】本発明を説明するための分類グラフを示す説明
図である。

【図４】本発明の実施形態例に係る配管装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図５】図４の配管処理部の具体的構成を示すブロック
図である。

【図６】本発明の実施形態例に係る配管装置の動作手順
を示すフローチャートである。

【図７】図６の入力ステップの具体例を示すフローチャ
ートである。

【図８】本発明の実施形態例に係る配管の基本基準点を
示す説明図である。

【図９】本発明の実施形態例に係る配管基準線と配管基
準点を示す説明図である。

【図１０】図６のクラスタ分析法の具体例を示すフロー
チャートである。

【図１１】本発明の実施形態例に係るクラスタ分析法を
用いた配管束の選定法の動作手順を説明のための図であ
る。

【図１２】図１１の各配管の始点と終点にあたる配管接
続点の座標と、中点の座標を示す説明図である。

【図１３】図１１の配管同士の距離を示す説明図であ
る。

【図１４】図１１の配管同士の平行度と配管長の比を示
す説明図である。

【図１５】図１１の配管同士の類似度を示す説明図であ
る。

【図１６】図１１の類似度とクラスタの関係を示す説明
図である。

【図１７】本発明の実施形態例に係る配管クラスタの調
節を説明するための図である。

【図１８】本発明の実施形態例に係る横方向優先配管ル
ートを説明するための図である。

【図１９】本発明の実施形態例に係る縦方向優先配管ル
ートを説明するための図である。

【図２０】本発明の実施形態例に係る粒度を細かくした
束ね配管の一例を説明するための図である。

【図２１】本発明の実施形態例に係る粒度を粗くした束
ね配管の一例を説明するための図である。

【図２２】本発明の実施形態例に係る配管計算画面を説
明するためのディスプレイ上に表示した中間画像であ
る。

【図２３】本発明の使用例に係る機器配置データを示す
ディスプレイ上に表示した中間画像である。

【図２４】本発明の使用例に係る生成された配管基準点
を示すディスプレイ上に表示した中間画像である。

【図２５】本発明の使用例に係る配管の束ね度合い（粒
度細かい）を示すディスプレイ上に表示した中間画像で
ある。

【図２６】本発明の使用例に係る配管の束ね度合い（粒
度粗い）を示すディスプレイ上に表示した中間画像であ
る。

【図２７】本発明の使用例に係る機器の配置位置を変更
した配管結果を示すディスプレイ上に表示した中間画像
である。

【図２８】本発明の使用例に係る配管径を考慮した配管
結果を示すディスプレイ上に表示した中間画像である。

【符号の説明】

１機器配置部２制約条件入力部３機器配置データベース４制約条件ファイル５配管基準データ生成部６配管処理部７途中結果ファイル８配管案調整部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上武士愛知県名古屋市千種区不老町（番地なし) 名古屋大学大学院工学研究科内 (72)発明者古橋武三重県津市上浜町1515 三重大学工学部内Ｆターム(参考） 5B046 AA03 DA02 GA02 HA05 HA09 KA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の配置空間上に機器属性情報を含む
機器配置データを設定する機器配置手段と、前記機器間
の配管ルーティングに関する制約条件を入力する制約条
件入力手段と、前記機器配置手段によって設定された機
器配置データに基づいて配管ルートの候補となる配管基
準点および配管基準線を前記配置空間上に生成する配管
基準データ生成手段と、前記制約条件入力手段によって
入力された配管ルーティングに関する制約条件ならびに
前記配管基準データ生成手段によって生成された配管基
準点および配管基準線に基づいて前記機器間を連結する
配管ルートを決定して配管ルーティング案を生成する配
管処理手段とを具備し、前記配置空間上に配置された機
器間を連結する配管のルート候補を出力することを特徴
とする配管装置。
【請求項２】前記配管処理手段によって逐次生成され
た配管ルーティング案のうち所定の良好な配管ルーティ
ング案に対して、機器配置データ中の機器もしくは機器
群の相対的な位置関係または配管ルーティングに関する
制約条件を変更して前記機器間を連結する配管ルート決
定操作を実行する配管案調整手段を具備することを特徴
とする請求項１に記載の配管装置。
【請求項３】前記配管基準データ生成手段は、配置空
間の角部または配置空間の部分空間の角部または機器の
配管接続点または機器の配管接続点間の中点を配管基準
点とする第一の基準点生成手段と、前記第一の基準点生
成手段によって生成された配管基準点に基づいて設けら
れる配管基準線の交点を配管基準点とする第二の基準点
生成手段とを備え、さらに前記基準線のうち第一および
第二の基準点生成手段によって生成された配管基準点を
端点とするような線分を配管要素として生成することを
特徴とする請求項１または２に記載の配管装置。
【請求項４】前記配管処理手段は、前記配管基準デー
タ生成手段によって生成された配管基準点および配管基
準線を用いて配管要素を抽出する配管要素抽出部と、前
記配管要素抽出部によって抽出された配管要素のうち任
意の２つを選びそれらの配置データから相互の類似度を
演算する配管要素類似度演算部と、前記配管要素類似度
演算部によって演算された配管要素の類似度を用いて全
ての配管要素をクラスタに分類する配管クラスタ生成部
と、前記配管クラスタ生成部によって生成されたクラス
タのうち同一クラスタに分類される配管要素を束ねて配
管束を生成する配管束生成部とを備えることを特徴とす
る請求項１、２または３に記載の配管装置。
【請求項５】所定の配置空間上に機器属性情報を含む
機器配置データを設定する機器配置ステップと、前記機
器間の配管ルーティングに関する制約条件を入力する制
約条件入力ステップと、前記機器配置ステップによって
設定された機器配置データに基づいて配管ルートの候補
となる配管基準点および配管基準線を前記配置空間上に
生成する配管基準データ生成ステップと、前記制約条件
入力ステップによって入力された配管ルーティングに関
する制約条件ならびに前記配管基準データ生成ステップ
によって生成された配管基準点および配管基準線に基づ
いて前記機器間を連結する配管ルートを決定して配管ル
ーティング案を生成する配管処理ステップとを具備し、
前記配置空間上に配置された機器間を連結する配管のル
ート候補を出力することを特徴とする配管設計法。
【請求項６】前記配管処理ステップによって逐次生成
された配管ルーティング案のうち所定の良好な配管ルー
ティング案に対して、機器配置データ中の機器もしくは
機器群の相対的な位置関係または配管ルーティングに関
する制約条件を変更して前記機器間を連結する配管ルー
ト決定操作を実行する配管案調整ステップを具備するこ
とを特徴とする請求項５に記載の配管設計法。
【請求項７】前記配管基準データ生成ステップは、配
置空間の角部または配置空間の部分空間の角部または機
器の配管接続点または機器の配管接続点間の中点を配管
基準点とする第一の基準点生成ステップと、前記第一の
基準点生成ステップによって生成された配管基準点に基
づいて設けられる配管基準線の交点を配管基準点とする
第二の基準点生成ステップとを備え、さらに前記基準線
のうち第一および第二の基準点生成ステップによって生
成された配管基準点を端点とするような線分を配管要素
として生成することを特徴とする請求項５または６に記
載の配管設計法。
【請求項８】前記配管処理ステップは、前記配管基準
データ生成ステップによって生成された配管基準点およ
び配管基準線を用いて配管要素を抽出する配管要素抽出
ステップと、前記配管要素抽出ステップによって抽出さ
れた配管要素のうち任意の２つを選びそれらの配置デー
タから相互の類似度を演算する配管要素類似度演算ステ
ップと、前記配管要素類似度演算ステップによって演算
された配管要素の類似度を用いて全ての配管要素をクラ
スタに分類する配管クラスタ生成ステップと、前記配管
クラスタ生成ステップによって生成されたクラスタのう
ち同一クラスタに分類される配管要素を束ねて配管束を
生成する配管束生成ステップとを備えることを特徴とす
る請求項５、６または７に記載の配管設計法。