JP2007094865A - プラント工事費見積支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プラントの工事において、設計の初期段階であっても、精度よく建設費を推計する。
【解決手段】 配置図入力手段１は、複数の配置図を入力する。機器３Ｄ情報生成手段３は、配置図入力手段１によって入力された配置図から、機器３Ｄ情報を生成する。配管計装線図入力手段２は、配管と機器、および、配管相互の接続および分岐を図示する配管計装線図を入力する。配管機器接続情報生成手段４は、配管計装線図入力手段２によって入力された配管計装線図から、配管機器接続情報を生成する。３Ｄ配管レイアウト生成手段７は、機器３Ｄ情報生成手段３によって生成された機器３Ｄ情報および配管機器接続情報生成手段４によって生成された配管機器接続情報を用いて、３Ｄ配管レイアウトを生成する。見積評価手段１０は、３Ｄ配管レイアウト生成手段７によって生成された３Ｄ配管レイアウトの結果をもとに、配管工事費の見積評価を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラントの工事費の見積を支援する装置に関する。

プラントの建設費や機器の組み立て費用を評価する方法として、３Ｄ−ＣＡＤ（3 Dimensional - Computer Aided Design）で作成したデータを用いる方法が提案されている。例えば、非特許文献１によれば、３Ｄ−ＣＡＤに入力されたデータをもとに、機器、配管の物量を集計する手段は広く用いられている。また、特許文献１および特許文献２にみられるように、３Ｄ−ＣＡＤで定義した構造物の形状をもとに製作工程や作業時間を推計する方法も提案されている。
特開２００４−２５９０７６号公報 特開平９−２４５０７１号公報 "火力発電プラントエンジニアリングのＩＴ化"、東芝レビュー、vol.50、No.1、2003.

しかしながら、例えば、特許文献１、特許文献２や非特許文献１に示したような、入力された３Ｄデータをもとに物量集計をする方法では、３Ｄ−ＣＡＤデータを作成するのに長い時間がかかる場合もあり、設計の初期段階における建設費用の評価には、必ずしも向いていないという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題に鑑み、プラントの工事において、設計の初期段階であっても、精度よく建設費を推計する手段を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、プラント工事費見積支援装置であって、機器の平面図および側面図からなる複数の配置図を入力する配置図入力手段と、配置図入力手段によって入力された配置図から、機器の３次元配置に関する情報を読み取って、機器３次元配置情報を生成する機器３次元配置情報生成手段と、配管と機器、および、配管相互の接続および分岐を図示する配管計装線図を入力する配管計装線図入力手段と、配管計装線図入力手段によって入力された配管計装線図から、配管と機器、および、配管相互の接続および分岐に関する情報を読み取って、配管機器接続情報を生成する配管機器接続情報生成手段と、機器３次元配置情報生成手段によって生成された機器３次元配置情報および配管機器接続情報生成手段によって生成された配管機器接続情報を用いて、３次元配管レイアウトを生成する３次元配管レイアウト生成手段とを備えることを主な特徴とする。

本発明によれば、プラントの工事において、設計の初期段階であっても、配置図および配管計装線図の２次元データから３次元配管レイアウトを生成することができるので、精度よく建設費を推計することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

≪装置の構成と概要≫
図１は、本発明の実施の形態に係るプラント工事費見積支援装置の機能に基づく全体構成を示すブロック図である。プラント工事費見積支援装置１００は、配置図入力手段１、配管計装線図入力手段２、機器３Ｄ情報生成手段（機器３次元配置情報生成手段）３、配管機器接続情報生成手段４、機器３Ｄ情報記憶手段５、配管機器接続情報記憶手段６、３Ｄ配管レイアウト生成手段（３次元配管レイアウト生成手段）７、３Ｄレイアウト記憶手段８、３Ｄレイアウト確認・修正手段（３次元配管レイアウト評価確認手段）９、見積評価手段１０、３Ｄレイアウト表示手段１１、見積結果記憶手段１２、見積結果表示手段（見積結果出力手段）１３、統合インタフェース手段１４、配置図記憶手段１５および配管計装線図記憶手段１６を含んで構成される。

配置図入力手段１は、ラスタ（イメージ）形式またはベクタ形式の配置図面（平面図、立面図など）を入力する。ラスタ形式としては、ＢＭＰ（Bit MaP）形式、ｔｉｆｆ形式などがある。また、ベクタ形式としては、ＤＸＦ（Drawing Interchange File）形式、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）メタファイル形式など、文字と図形とを区別してその位置座標とともに登録できるフォーマットがある。配置図入力手段１は、これらのデータを平面図、立面図の種別、図面番号やフロアレベルの情報とともに、配置図記憶手段１５に格納する。機器３Ｄ情報生成手段３は、配置図記憶手段１５に格納された配置図情報を用いて、各機器の３Ｄ座標を生成し、機器３Ｄ情報記憶手段５に記憶する。なお、配置図入力手段１によって入力された機器の平面および立面の配置情報を確認または修正するための配置図確認修正手段（図示せず）を備えるようにしてもよい。

一方、配管計装線図入力手段２は、ラスタ形式またはベクタ形式の配管計装線図のファイルを入力し、図面番号などの付加情報とともに、配管計装線図記憶手段１６に格納する。配管計装線図には、機器と配管、およびその接続関係が記述されている。配管機器接続情報生成手段４は、この配管計装線図記憶手段１６に格納された配管計装線図の接続情報を解釈して、配管機器接続情報を生成し、配管機器接続情報記憶手段６に格納する。

３Ｄ配管レイアウト生成手段７は、機器３Ｄ情報記憶手段５に記憶された各機器の３Ｄ情報と、配管機器接続情報記憶手段６に記憶された各配管と機器との接続情報を用いて配管のレイアウトを生成し、３Ｄレイアウト記憶手段８に格納する。３Ｄレイアウト確認・修正手段９は、３Ｄレイアウト記憶手段８に記憶されたデータを用いてレイアウト結果を確認・修正する手段を与えるとともに、そのレイアウト結果を３Ｄレイアウト表示手段１１に送る。なお、３Ｄレイアウト確認・修正手段９の代わりに、レイアウト結果を評価または確認するための３次元配管レイアウト評価確認手段（図示せず）を備えてもよい。３Ｄレイアウト表示手段１１は、３Ｄレイアウト確認・修正手段９から受けたレイアウト結果を表示する。３Ｄレイアウト確認・修正手段９による修正結果は、３Ｄレイアウト記憶手段８に格納される。

最終的なレイアウトが定まれば、見積評価手段１０は、３Ｄレイアウト記憶手段８に記憶されたデータを読み込んで、配管長やエルボウ数などの見積評価結果を生成し、見積結果記憶手段１２に格納するともに、その見積評価結果を見積結果表示手段１３に送る。見積結果表示手段１３は、見積評価手段１０から受けた見積評価結果を表示する。また、統合インタフェース手段１４は、配置図入力手段１、配管計装線図入力手段２、機器３Ｄ情報生成手段３、配管機器接続情報生成手段４、３Ｄ配管レイアウト生成手段７、３Ｄレイアウト確認・修正手段９および見積評価手段１０の起動と、それらの起動時の条件設定を行う。

なお、プラント工事費見積支援装置１００は、ＰＣ（Personal Computer）などによって実現される。また、配置図入力手段１などの各手段は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現されるが、手段によってはさらなるハードウェアが用いられる。例えば、機器３Ｄ情報記憶手段５などの各記憶手段には、メモリやハードディスク装置などの記憶装置が用いられる。また、３Ｄレイアウト表示手段１１などの各表示手段には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイが用いられる。

≪装置の処理≫
図２は、本発明の実施の形態に係るプラント工事費見積支援装置の典型的な処理の流れの概要を示す図である。プラント工事費見積支援装置１００は、ステップＳ２００において、まず、対象となる配置図を配置図入力手段１で読み込み、配置図記憶手段１５に格納した後、その格納した配置図から主要機器の３Ｄ座標（機器３Ｄ情報）を機器３Ｄ情報生成手段３により生成し、機器３Ｄ情報記憶手段５に格納する。

一方、これと並行して、ステップＳ２０１では、配管計装線図を配管計装線図入力手段２で入力し、配管計装線図格納手段１６に格納した後、その格納した配管計装線図から配管／機器の接続情報を配管機器接続情報生成手段４により生成し、配管機器接続情報記憶手段６に格納する。

次に、プラント工事費見積支援装置１００は、格納された機器３Ｄ情報および配管機器接続情報を入力として、配管の３Ｄレイアウトを３Ｄ配管レイアウト生成手段７で生成し（ステップＳ２０２）、３Ｄレイアウト記憶手段８に格納する。そして、格納した３Ｄレイアウトを３Ｄレイアウト確認・修正手段９で確認・修正（表示・編集）し（ステップＳ２０３）、その結果を３Ｄレイアウト記憶手段８に格納する。さらに、格納された３Ｄレイアウトの確認・修正結果を見積評価手段１０で評価し、その見積結果を出力する（ステップＳ２０４）。以下、順次、（１）配置図からの機器３Ｄ情報の生成方法、（２）配管計装線図からの配管機器接続情報の生成方法、（３）機器３Ｄ情報と配管機器接続情報からの３Ｄ配管レイアウトの生成方法について説明する。

＜配置図から機器３Ｄ情報を生成する方法＞
図３は、配置図面の例を示す図である。図３を参照して、機器３Ｄ情報を生成するための元入力となる配置図面の例を簡略化して説明する。図面には、通常、右下に図面番号や、図面の種類、図面が示す系統名などが記されている。図３の例では、図面３１０が図面３２０、３３０のＡ−Ａを断面とする立面図であり、図面３２０がフロアレベルＬ２（２階）の平面図であり、図面３３０がフロアレベルＬ１（１階）の平面図である。

図４は、複数の配置図面群を用いて各機器の３Ｄ座標を取得する処理を示すフローチャートである。図４（ａ）は、各機器の３Ｄ座標を取得する処理概要を示すものである。機器３Ｄ情報生成手段３は、まず、各図面の種類、平面図のグランドレベル、基準点および縮尺値を設定する（ステップＳ４０１）。これによって、配置図面群共通の座標を定義することが可能となるので、すべての配置図面群の属性化および位置設定を実施する（ステップＳ４０２）。ここでは、各配置図面における各機器に属する線のＸ、Ｙ、Ｚ座標の最大値および最小値を取得する。その詳細は後記する。そして、配置図面ファイル群に共通の機器ＩＤデータの座標情報から、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の最大値および最小値を取得する（ステップＳ４０３）。これによって、各機器を、それぞれの機器に外接する直方体として３Ｄ座標上に定義することができる。

図４（ｂ）のフローチャートは、各図面に対する処理を示すものであり、図４（ａ）のステップＳ４０２を詳細化したものである。機器３Ｄ情報生成手段３は、まず、配置図面のファイルがラスタ形式であれば（ステップＳ４１１のＹｅｓ）、そのラスタ図面をベクトル化（線図化）する（ステップＳ４１２）。なお、このようなラスタデータのベクトル化に関する公知文献には、Image Processing−画像処理標準テキストブック（財団法人 画像情報処理教育振興会）がある。配置図面のファイルがラスタ形式でなければ（ステップＳ４１１のＮｏ）、ベクタ形式であるので、ベクトル化の必要はない。次に、ベクトルデータをグループ化、属性化（属性付与）する（ステップＳ４１３）。これによって、線がひとかたまりの機器の一部であることを定義することができる。そして、図面中での機器を表す線の座標値を、基準点位置、縮尺情報およびフロアレベル情報から計算して、機器に属する線のＸ、Ｙ、Ｚ座標の最大値および最小値を取得する（ステップＳ４１４）。これによって、各図面中での機器の最大値および最小値を取得することができる。

図５は、ベクトル化した図面に属性付与するためのインタフェースの一例を示す図である。この図面は、レベルＬ２とする（予めグランドレベルは３００に設定されているものとする）。ウインドウ５０１は、属性値を設定するためのサブウインドウであり、入力欄５０２は、機器ＩＤを入力するためのテキスト領域である。また、入力欄５０３は、機器の部位を指定するためのテキスト領域であり、例えば、本体であれば“Ｂ”と入力し、ノズルＮ１であれば“Ｎ１”と入力する。カーソル５０４は、機器属性を設定するためのポインタであり、マウスによって操作されるものとする。領域５０５は、カーソル５０４のポインタのマウス操作によって設定された矩形領域であり、この矩形領域に包含される機器Ｅ−００１を表す線がグループ化され、属性化される。

図６は、ベクトル化されたときの線のデータを示す図である。このデータは、線の番号、始点のＸ、Ｙ座標、終点のＸ、Ｙ座標からなる。図７は、グループ化された後の線の属性データを示す図である。例えば、線の番号の後にＥ−００２となっているものは、その番号の線は、機器Ｅ−００２の一部であることを示す。この座標値を基準値からの距離と縮尺で計算することにより、各図面における機器のＸ，Ｙ，Ｚ座標に最大値、最小値を求めることができる。

図８は、このような処理の中間結果を示す図である。図８（ａ）に示す中間結果８１０は、平面図に対する機器のＸ，Ｙ座標の最大値、最小値の縮尺計算後の値である。１行目および２行目は、初期設定された、フロアごとのグランドレベルを記述したもので、Floorの後にフロア名Ｌ１は、２００と設定され、Ｌ２は、３２００と設定されている。また、各機器の位置は、３行目以降のMainIns（Main Instrument）の後に機器ＩＤ、機器の部位名(“Ｂ”は本体を表す)、フロア名、Ｘ座標の最小値、最大値、Ｙ座標の最小値、最大値の順に並んでいる。

一方、図８（ｂ）に示す中間結果８２０は、立面図からとった座標を記述したものである。１行目は、Ａ−Ａ断面の位置（Ｙ座標が２００）を示す。２行目は、機器Ｔ−００１の本体（”Ｂ”は本体を表す）が、Ｘ座標の８００から１４００までの間にあり、Ｚ座標の２００から４１００までの間にあることを示す。

図９は、２つのファイル（図８（ａ）の中間結果８１０および図８（ｂ）の中間結果８２０）から、機器Ｔ−００１の本体の３Ｄデータが図のような矩形で抽出できることを示す。すなわち、中間結果８１０の４行目のデータ（フロア名Ｌ１における本体のＸ座標およびＹ座標の範囲）、中間結果８１０の１０行目のデータ（フロア名Ｌ２における本体のＸ座標およびＹ座標の範囲）および中間結果８２０の２行目のデータ（Ａ−Ａ断面における本体のＸ座標およびＺ座標の範囲）から、図９に示す３Ｄデータを抽出することができる。

図１０は、こうして合成された機器３Ｄ情報ファイルを示す図である。このファイルは、機器ＩＤ、機器の部位名（“Ｂ”は本体）、Ｘ座標の最小値および最大値、Ｙ座標の最小値および最大値、ならびに、Ｚ座標の最小値および最大値からなる。

＜配管計装線図から配管／機器の接続情報を生成する方法＞
次に、配管計装線図から配管／機器の接続情報を生成する方法を説明する。図１１は、配管計装線図の例を示す図である。配管計装線図の認識については、特許文献１に記述されているように、文字、記号、配管線を分離してそれぞれを認識した後、それらを合成することによって、配管と配管とを接続している機器を認識可能である。図１２は、このようにして認識された配管／機器の接続情報を示す図である。ここで、各行の１項目は、配管名であり、２項目および３項目は、当該配管と接続している機器ＩＤである。なお、３行目のように“ＢＲ（H2-50A-V13）”となっているのは、配管（H2-20A-V14）の端点の一つが他の配管（H2-50A-V13）からの分岐であることを示す。

＜配管の３Ｄレイアウトを生成する方法＞
図１３は、このように生成された機器３Ｄ情報と配管機器接続情報を入力として、配管の３Ｄレイアウトを生成する処理概要を示すフローチャートである。３Ｄ配管レイアウト生成手段７（図１参照）は、まず、機器の３Ｄ情報を用いて、レイアウトの最適化用ボクセルを生成する（ステップＳ１３００）。ここで、ボクセルとは、機器に外接する直方体のことをいう。次に、入力した配管機器接続情報と、生成したボクセルの幾何配置とを用いて、配管のルートに関する制約条件式を生成する（ステップＳ１３１０）とともに、配管長（配管の始めから終わりまでの距離）の目的関数を生成する（ステップＳ１３２０）。そして、この制約条件式および目的関数を、混合整数計画法（非特許文献８）を解くソルバ（プログラム）に入力して最適化を行う（ステップＳ１３３０）。さらに、その最適化の結果を３Ｄ出力する（ステップＳ１３４０）。

図１４は、最適化用ボクセルの生成処理を示すフローチャートである。これは、図１３のステップＳ１３００の処理を詳細化したものである。３Ｄ配管レイアウト生成手段７は、まず、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標のグリッドのリストを、それぞれ“０”と、図面中でのＸの最大値、Ｙの最大値、Ｚの最大値との２つの要素からなるリストとして生成する（ステップＳ１４００）。次に、機器３Ｄ情報をコピーし、機器リスト（Ｃｌｉｓｔ）として生成する（ステップＳ１４１０）。機器リスト（Ｃｌｉｓｔ）は、図１５に示すようなリスト構造のデータであり、その要素は、機器ＩＤ、機器部位、機器のＸ座標の最小値および最大値、Ｙ座標の最小値および最大値、Ｚ座標の最小値および最大値、ならびにリストの次要素へのポインタからなる。リストの最後尾では、リストの次要素へのポインタにはＮＵＬＬが設定される。

この機器リスト（Ｃｌｉｓｔ）の先頭の機器のＸ、Ｙ、Ｚ座標の最大値、最小値を抽出し、機器リスト（Ｃｌｉｓｔ）の先頭を削除する（ステップＳ１４２０）。次に、各座標のグリッドデータに既に同じ値が登録されていれば（ステップＳ１４３０のＹｅｓ）、重複して追加しない。同じ値が登録されていなければ（ステップＳ１４３０のＮｏ）、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標のグリッドリストに追加する（ステップＳ１４４０）。そして、機器リスト（Ｃｌｉｓｔ）が空リストでなければ（ステップＳ１４５０のＮｏ）、再度ステップＳ１４２０から次のリスト要素の処理を行う。

機器リスト（Ｃｌｉｓｔ）が空リストであれば（ステップＳ１４５０のＹｅｓ）、機器リスト（Ｃｌｉｓｔ）のすべてのリスト要素の処理が終了したことを意味するので、Ｘ，Ｙ，Ｚの各座標のグリッドリストからボクセルを生成し、最適化用ボクセルとする（ステップＳ１４６０）。具体的には、このグリッドリストのＸ，Ｙ，Ｚの各座標を切断平面として空間を分割することによって形成される、それぞれの直方体を用いたボクセルとする。

図１６は、生成されたボクセルをもとに、配管機器接続リストを用いて、配管のルートに関する制約条件式を生成する処理を示すフローチャートである。これは、図１３のステップＳ１３１０を詳細化したものである。３Ｄ配管レイアウト生成手段７は、まず、配管機器接続情報をもとに、配管機器接続リスト（Ｈｌｉｓｔ）を生成する（ステップＳ１６００）。このデータは、機器３Ｄ情報から機器リスト（Ｃｌｉｓｔ）を作成したのと同じ要領で作成するが、配管の端点に分岐配管があるものは、リストの最後尾に来るように並べ替える。こうしてできたリストの構造を図１７（ａ）の構造１７０１に示し、図１２に対して生成したものを図１７（ｂ）の構造１７０２に示す。図１７（ｂ）に示すように、端点に分岐配管（H2-50A-V13）のある配管（H2-20A-V14）のデータは、リストの最後尾につながっている。

次に、生成されたボクセルについて、境界面のＸ，Ｙ，Ｚの最大値および最小値の座標と、そのボクセルに固有の番号とからなるボクセルリスト（Ｂｌｉｓｔ）を生成する（ステップＳ１６１０）。次に、生成されたボクセルリスト（Ｂｌｉｓｔ）に対して、Ｘのプラス方向、Ｘのマイナス方向、Ｙのプラス方向、Ｙのマイナス方向、Ｚのプラス方向およびＺのマイナス方向の６方向の隣接関係をボクセルの境界面の座標から求め、ボクセルｉ（ボクセルリストの要素ｉ）に対する隣接ボクセルのリストを生成する（ステップＳ１６２０）。隣接するボクセルの特定には、ボクセルリスト（Ｂｌｉｓｔ）生成のときの番号を用いる。ここで、変数番号の初期値として１を設定する（ステップＳ１６３０）。

次に、配管機器接続リスト（Ｈｌｉｓｔ）の先頭から要素（配管）を取り出し、そのリストから配管を削除するとともに、その配管の端点となる接続機器または分岐配管をＴ１、Ｔ２とする（ステップＳ１６４０）。変数は、この配管機器接続リストのそれぞれに対して、ボクセルとその隣接関係から生成される。そこで、まず、配管機器接続リストから取り出した配管がボクセルを通るか、通らないかを示す０１変数（０または１の値をとる変数。以下、ボクセル変数という）を生成するために、ボクセルリスト（Ｂｌｉｓｔ）をコピーしてＣＢＬｉｓｔとする（ステップＳ１６５０）。このボクセルリスト（ＣＢＬｉｓｔ）に対して、変数番号をインクリメントしながら、順次ボクセル変数を設定する（ステップＳ１６６０）。ここで、ボクセル変数は、配管が当該ボクセルを通る場合には１となり、通らない場合には０となる。

続いて、ボクセルリスト（ＣＢＬｉｓｔ）に対して、変数番号をインクリメントしながら、順次ボクセルリンク変数を設定する（ステップＳ１６７０）。このボクセルリンク変数は、配管リストから取り出した現在の配管が、そのボクセルと、隣接するボクセルとの間でつながっているかどうかを示す複数の０１変数である。すなわち、ボクセルリンク変数は、配管がボクセルと隣接ボクセルをつないでいる場合には１であり、そうでない場合には０である。さらに、ＣＢＬｉｓｔに対して、端点Ｔ１の制約条件を設定する（ステップＳ１６８０）。また、ＣＢＬｉｓｔに対して、端点Ｔ２の制約条件を設定する（ステップＳ１６９０）。そして、ＣＢＬｉｓｔに対して、配管の連続性の制約条件を設定する（ステップＳ１７００）。これで、３Ｄ配管レイアウト生成手段７は、制約条件式を生成する処理を終了する。

図１８は、ボクセル変数を設定する処理を示すフローチャートである。これは、図１６のステップＳ１６６０の処理を詳細化したものである。まず、ＣＢＬｉｓｔの先頭のボクセルに対して、変数番号を割り当て、ＣＢＬｉｓｔの先頭を削除する（ステップＳ１８０１）。次に、後で最適化結果をもとに３Ｄデータを生成するために、割り当てられた変数の番号および該当するボクセルの座標を変数定義ファイルに出力する（ステップＳ１８０２）。次に、変数番号に１を加える（ステップＳ１８０３）。そして、ＣＢＬｉｓｔが空リストになる（ステップＳ１８０４のＹｅｓ）まで、ステップＳ１８０１ないしＳ１８０３の処理を繰り返す。

図１９は、ボクセルリンク変数の設定処理を示すフローチャートである。これは、図１６のステップＳ１６７０の処理を詳細化したものである。まず、ボクセルリスト（ＣＢＬｉｓｔ）をコピーしてＣＮＬｉｓｔとする（ステップＳ１９００）。ここで、ＣＮＬｉｓｔが空リストであるかどうかをチェックする（ステップＳ１９０１）。空リストであれば（ステップＳ１９０１のＹｅｓ）、ボクセルリンク変数の設定処理を終了する。空リストでなければ（ステップＳ１９０１のＮｏ）、ＣＮＬｉｓｔから取り出したボクセルｉに対して隣接しているボクセルのリストＮＢＬｉｓｔ（ｉ）を用いて、順次ボクセル間のリンク変数を生成していく。

まず、ＣＮＬｉｓｔの先頭のボクセルに隣接するボクセルのリストＮＢＬｉｓｔ（ｉ）を抽出し、ｔＮＢＬｉｓｔにコピーするとともに、ＣＮＬｉｓｔの先頭のボクセルを削除する（ステップＳ１９０２）。ここで、ｔＮＢＬｉｓｔが空リストであるかどうかをチェックする（ステップＳ１９０３）。空リストであれば（ステップＳ１９０３のＹｅｓ）、ステップＳ１９０１のチェックに戻る。空リストでなければ（ステップＳ１９０３のＮｏ）、ＮＢＬｉｓｔの先頭のリンクに対して、変数番号を割り当て、ｔＮＢＬｉｓｔの先頭のリンクを削除する（ステップＳ１９０４）。このとき、後で変数の意味がわかるように、リンクの変数番号と、その変数番号がつなぐ２つのボクセルの座標値を変数定義ファイルに出力する（ステップＳ１９０５）。そして、変数番号に１を加えて（ステップＳ１９０６）、Ｓ１９０３のチェックに戻る。

図２０は、配管のルートに関する制約条件式を生成する処理を示すフローチャートである。この処理は、図１６のステップＳ１６８０ないしＳ１７００の処理を詳細化したものであり、配管の端点ごとに行われる。３Ｄ配管レイアウト生成手段７は、まず、ボクセルリストをコピーし、ＣＢＢＬｉｓｔとする（ステップＳ２０００）。ここで、配管の端点は分岐配管であるかどうかをチェックする（ステップＳ２００１）。配管の端点が分岐配管でない場合、すなわち、配管の端点が機器である場合には（ステップＳ２００１のＮｏ）、機器のある位置は予め機器３Ｄ情報によって分かっており、その機器のあるボクセルには配管が通ることになる。そこで、端点の機器のある位置のボクセルを取り出し、そのボクセルに割り当てられたボクセル変数を１とする（ステップＳ２００２）。そして、制約条件式“Ｘｉ＝１（ｉはボクセル番号）”を制約条件ファイルに出力する（ステップＳ２００３）。

ここで、ＣＢＢＬｉｓｔは空リストであるかどうかをチェックする（ステップＳ２００４）。空リストであれば（ステップＳ２００４のＹｅｓ）、制約条件の設定処理を終了する。空リストでなければ（ステップＳ２００４のＮｏ）、ＣＢＢＬｉｓｔの先頭のボクセル変数Ｘｊ、および、そのボクセルの隣接ボクセルのリストＮＢＬｉｓｔ（ｉ）を取り出す（ステップＳ２００５）。そして、ＣＢＢＬｉｓｔの先頭のボクセルは、端点機器のある位置かどうかをチェックする（ステップＳ２００６）。

端点機器のある位置であれば（ステップＳ２００６のＹｅｓ）、出口または入口が必ず１箇所あるので、ボクセルリンク変数のいずれか１個が１であり、それ以外は０であるため、ボクセルリンク変数の和は１となる。そこで、“Ｘｊ１＋・・・＋Ｘｊｎ＝１（ｎは隣接ボクセルの個数）”の制約式を制約条件ファイルに書き出し、ＣＢＢＬｉｓｔの先頭のボクセルを削除する（ステップＳ２００７）。端点機器の位置でなければ（ステップＳ２００６のＮｏ）、ボクセルに配管があれば、出口と入口がボクセルリンク変数によってつながっているはずである。ボクセルに配管がなければ、ボクセルリンク変数のいずれもが０である。従って、ボクセルリンク変数の和がボクセル変数を２倍したものと等しくなる。そこで、“Ｘｊ１＋・・・＋Ｘｊｎ−２．０＊Ｘｊ＝０”の制約式を制約条件ファイルに書き出し、ＣＢＢＬｉｓｔの先頭のボクセルを削除する（ステップＳ２００８）。

一方、配管の端点が他の分岐配管の場合には（ステップＳ２００１のＹｅｓ）、ＣＢＢＬｉｓｔは空リストであるかどうかをチェックする（ステップＳ２０１１）。空リストであれば（ステップＳ２０１１のＹｅｓ）、制約条件の設定処理を終了する。空リストでなければ（ステップＳ２０１１のＮｏ）、分岐点の位置を決める変数が必要となる。そこで、ＣＢＢＬｉｓｔの先頭のボクセルに対して分岐変数番号を割り当て、ＣＢＢＬｉｓｔの先頭のボクセルを削除する（ステップＳ２０１２）。そして、割り当てられた変数のグリッド座標を分岐変数Ｘｉとして変数定義ファイルに出力する（ステップＳ２０１３）。

分岐点には必ず元の配管が存在しなければならないので、元の配管（分岐元配管）は既に定義されていることになる（分岐のある配管の制約式は最後に処理されるため）。そこで、その定義されている分岐元配管における同じ位置のボクセル変数（元の配管のボクセル変数）Ｘｊを変数定義ファイルから検索し、このボクセルの隣接ボクセルのリストＮＢＬｉｓｔ（ｊ）を取り出す。そして、制約条件ファイルに、制約条件式“Ｘｊ−Ｘｉ（ｉは変数番号）≧０”を書き出す（ステップＳ２０１４）。ここで、ｉは、分岐変数の変数番号、Ｘｊは、分岐元配管における分岐変数と同じ位置のボクセル変数である。この制約条件式は、分岐変数Ｘｉが１であれば、分岐元配管のボクセル変数Ｘｊが１になり、分岐変数Ｘｉが０であれば、分岐元配管のボクセル変数Ｘｊが０または１になることを示す。さらに、分岐点では、分岐点のほかには、１箇所しか出口がないため、配管の連続性の制約条件としては、ボクセルリンク変数の総和−２．０＊ボクセル変数＋分岐変数＝０となる。分岐点でなければ、最後の項は０であるため、通常の配管の連続性の制約条件となる。そこで、“Ｘｊ１＋・・・＋Ｘｊｎ−２．０＊Ｘｊ＋Ｘｉ＝０”の制約式を制約条件ファイルに書き出し、ＣＢＢＬｉｓｔの先頭のボクセルを削除する（ステップＳ２０１５）。そして、変数番号に１を加えて（ステップＳ２０１６）、ステップＳ２０１１のチェックに戻る。

図２１は、このように生成される変数定義ファイルの例を示す図である。先頭が＃マークの行は、可読性のためのコメントである。実際には、２行目がボクセル変数のデータであり、４行目がボクセルリンク変数のデータである。”，”で区切られた１番目のパラメータは、変数の種類を示す。１がボクセル変数であり、２がボクセルリンク変数であり、３が分岐変数となる。２番目のパラメータは、変数の番号であり、３番目の＜・・・＞−＜・・・＞の中に、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の最大値、最小値が記述されている。そして、最後のパラメータが変数を生成した配管名である。２行目の例では、Ｘ１＝１（番号１のボクセル変数が１であることを示す式）が成立すれば、座標に書かれたボクセルの位置に配管Ｈ１−２０Ａ−ｖ１が存在することを示す。

図２２は、配管長の目的関数を生成する処理を示す図であり、図１３のステップＳ１３２０を詳細化したものである。この処理では、各配管のボクセル変数の総和を目的関数とする。すなわち、３Ｄ配管レイアウト生成手段７は、まず、定義されたボクセル変数のリストをＢＸＬｉｓｔとする（ステップＳ２２０１）。そして、“Ｘｊ１＋・・・＋Ｘｊｎ”の目的関数を目的関数ファイルに出力する（ステップＳ２２０２）。先に設定した制約条件式を満足させながら、この目的関数の値が最小になるようにボクセルリンク変数を設定することによって、配管長が最小となるルートを特定することができる。

図２３は、こうして生成された３Ｄ配管レイアウトを３次元的に示す図である。このような３Ｄのデータがあれば、その結果の確認、編集は、既存の３Ｄ−ＣＡＤを用いて行うことができる。

図２４は、こうして生成された結果をもとにした配管物量の総計結果の例を示す図である。配管長（Length）やエルボウ数などが集計されて出力される。

以上本発明の実施の形態について説明したが、図１に示すプラント工事費見積支援装置１００の各手段で実行されるプログラムをコンピュータによる読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本発明の実施の形態に係るプラント工事費見積支援装置が実現されるものとする。なお、プログラムをインターネットなどのネットワーク経由でコンピュータシステムに提供するようにしてもよい。

以上本発明の好適な実施の形態について一例を示したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、前記実施の形態では、プラント工事費見積支援装置１００内の各手段が一連の処理を行うように記載したが、必ずしも１つの装置内で処理を行う必要はなく、ネットワークで接続された２以上の装置がプラント工事費見積支援システムを構成し、各装置が分担して処理を行うようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係るプラント工事費見積支援装置の機能構成を示す図である。 プラント工事費見積支援装置の処理概要を示すフローチャートである。 配置図面の例を示す図である。 機器の３Ｄ座標を取得する処理を示すフローチャートであり、（ａ）は、各機器の３Ｄ座標を取得する処理概要を示し、（ｂ）は、各配置図面の属性化と位置設定の処理を示す ベクトル化した図面に属性付与するためのインタフェースの一例を示す図である。 ベクトル化されたときの線のデータを示す図である。 グループ化された後の線の属性データを示す図である。 処理の中間結果を示す図であり、（ａ）は、平面図に対する機器のＸ，Ｙ座標の最大値、最小値を示し、（ｂ）は、Ａ−Ａ断面図に対する機器のＸ，Ｚ座標の最大値、最小値を示す。 機器の３Ｄデータの例を示す図である。 合成された機器３Ｄ情報ファイルを示す図である。 配管計装線図の例を示す図である。 配管機器接続情報を示す図である。 配管の３Ｄレイアウトを生成する処理概要を示すフローチャートである。 最適化用ボクセルの生成処理を示すフローチャートである。 機器リストの構造を示す図である。 制約条件式を生成する処理を示すフローチャートである。 配管機器接続リストを示す図であり、（ａ）は配管機器接続リストの構造を示し、（ｂ）は配管機器接続リストの例を示す。 ボクセル変数を設定する処理を示すフローチャートである。 ボクセルリンク変数の設定処理を示すフローチャートである。 配管のルートに関する制約条件式の生成処理を示すフローチャートである。 変数定義ファイルの例を示す図である。 配管長の目的関数の生成処理を示す図である。 ３Ｄ配管レイアウトを三次元的に示す図である。 配管物量の総計結果の例を示す図である。

符号の説明

１ 配置図入力手段
２ 配管計装線図入力手段
３ 機器３Ｄ情報生成手段（機器３次元配置情報生成手段）
４ 配管機器接続情報生成手段
７ ３Ｄ配管レイアウト生成手段（３次元配管レイアウト生成手段）
９ ３Ｄレイアウト確認・修正手段（３次元配管レイアウト評価確認手段）
１０ 見積評価手段
１３ 見積結果表示手段（見積結果出力手段）
１００ プラント工事費見積支援装置

Claims (5)

1. 機器の平面図および側面図からなる複数の配置図を入力する配置図入力手段と、
   前記配置図入力手段によって入力された配置図から、機器の３次元配置に関する情報を読み取って、機器３次元配置情報を生成する機器３次元配置情報生成手段と、
   配管と機器、および、配管相互の接続および分岐を図示する配管計装線図を入力する配管計装線図入力手段と、
   前記配管計装線図入力手段によって入力された配管計装線図から、配管と機器、および、配管相互の接続および分岐に関する情報を読み取って、配管機器接続情報を生成する配管機器接続情報生成手段と、
   前記機器３次元配置情報生成手段によって生成された機器３次元配置情報および前記配管機器接続情報生成手段によって生成された配管機器接続情報を用いて、３次元配管レイアウトを生成する３次元配管レイアウト生成手段と、
   を備えることを特徴とするプラント工事費見積支援装置。
2. 前記配置図入力手段によって入力された機器の平面および立面の配置情報を確認または修正するための配置図確認修正手段
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のプラント工事費見積支援装置。
3. 前記３次元配管レイアウト生成手段によって生成された３次元配管レイアウトの結果を評価または確認するための３次元配管レイアウト評価確認手段
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のプラント工事費見積支援装置。
4. 前記３次元配管レイアウト生成手段によって生成された３次元配管レイアウトの結果をもとに、配管工事費の見積評価を行う見積評価手段と、
   前記見積評価手段によって行われた見積評価の結果を出力する見積結果出力手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のプラント工事費見積支援装置。
5. 前記機器３次元配置情報生成手段は、
   前記配置図入力手段によって入力された配置図を線図化処理し、その線図のグループ化および属性付与の処理によって１以上の機器を定義して、各機器の３次元配置に関する情報を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のプラント工事費見積支援装置。

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