JP2010108321A - 建設状況可視化システム - Google Patents

Abstract

【課題】
プラントやビル設備など大規模で複雑な建設工程を可視化するにおいて、足場などＣＡＤモデルに存在しない仮設構造物も含めて、建設作業の流れ，作業間の干渉，作業進捗を、把握することが困難であった。
【解決手段】
建設対象の３次元ＣＡＤモデルを保持するＣＡＤモデル格納部と、建設の工程データを保持する建設工程格納部と、建設作業に必要となる足場の領域形状を、上記ＣＡＤモデルと建設工程データから作成する足場モデル作成処理部と、上記建設工程格納部の建設工程データから、足場に関する工程を抽出する足場工程抽出処理部と、可視化対象日における足場の完成度を、対象日と上記足場工程の関係から決定し、足場の表現形式を求める足場表現形式決定処理部と、上記足場モデルを、求めた足場の表現形式に従い、上記ＣＡＤモデルと同時に表示する表示処理部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント設備やビル設備建設など、足場を必要とする建設，据付状態の可視化システムに関わる。特に、構造，手順が複雑となる建設工程を３次元モデル上で検証，進捗確認をする技術に関わる。

従来の建設状況，工程の可視化方法としては、４Ｄシミュレーションと呼ばれるシステムやツールがある。これは、建設対象となる３次元モデルと、建設工程のデータを対応付け、建設工程が進むにつれ、３次元モデルを順次表示することで工程をアニメーション化するものである。

ここで検証するものは、作業の手順や作業間の干渉などである。従来は、据付時に据付対象モデルを移動アニメーションにより表現したり、可視性（透明性）をコントロールして表現したりする方法が取られる。また、溶接作業や検査作業など、モデルに動きの伴わないものは、対象モデルの表示色を変化させることで作業内容を表現することが一般的である。

一方、作業の干渉を可視化する方法としては、特許文献１に示すような手法が考案されている。ここでは、作業者に対応する人型のモデルを据付対象モデルと同時に表現し、人型モデルの込み具合などで評価を行っている。

一方、建設には据付対象のモデルだけでなく、建設の際に必要となる足場など仮設構造物の物量，組立，解体作業も検討する必要がある。足場の設計の手法としては、特許文献２や特許文献３に示すようなものがある。これら手法は、建設作業にあたり、最適な足場配置を設計するものである。

特許３５６４７４９号公報 特開平１０−８７０６号公報 特許３５２４３８９号公報

上記４Ｄシミュレーションとして知られる従来技術では、建設の手順，流れは確認できるが、ＣＡＤシステムによりモデリングされていない足場など仮設構造物に関しての作業の進捗を表示することができない。

足場の最適化設計をする従来例もあるが、据付の詳細を下請けの業者などに依頼する場合、詳細な足場設計をすることは無い。依頼する側としては、全体の概要物量と、作業の流れ，進捗度がわかれば良く、最適設計，足場の詳細モデリングは無駄な作業となる。

また、作業の干渉の確認として、従来例のように人型を表示する方法では、人が一定の場所にとどまって作業する場合は良いが、移動しながら作業する場合など作業領域を持つ場合には、分かりづらいという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、ＣＡＤモデルに存在しない仮設構造物である足場の設置作業も含めて、建設作業の流れ，作業間の干渉，作業進捗を、４Ｄシミュレーションで確認することである。

本発明では、
建設対象の３次元ＣＡＤモデルを保持するＣＡＤモデル格納部と、
建設の工程データを保持する建設工程格納部と、
建設作業に必要となる足場の領域形状を、上記ＣＡＤモデルと建設工程データから作成する足場モデル作成ステップと、
上記建設工程格納部の建設工程データから、足場に関する工程データを抽出する足場工程抽出ステップと、
可視化対象日における足場の完成度を、対象日と上記足場工程データの関係から決定し、足場の表現形式を求める足場表現形式決定ステップと、
上記足場モデルを、求めた足場の表現形式に従い、上記ＣＡＤモデルと同時に表示する表示ステップを有することを特徴とする。

本発明の建設状況可視化システムによれば、建設対象のＣＡＤモデルと建設工程から、足場などの仮設構造物の概略物量，建設進捗を３次元空間上で把握することが可能となる。

本発明の実施例を説明する。なお実施例はこれに限るものでない。

図１は、本発明の一実施形態を適用した建設状況可視化システムの概略構成図である。

建設対象のＣＡＤモデルは、ＣＡＤモデル格納部１０１に記録されている。また、建設の工程データは、建設工程格納部１０２に記録されている。ＣＡＤ−工程マッピング処理部１０３は、上記ＣＡＤモデルと建設工程データの対応関係を求め、おのおのの関係の対応テーブルをＣＡＤ−工程マップテーブル格納部１０４に格納する。ＣＡＤ−工程マッピング処理部１０３の実行と、ＣＡＤ−工程マップテーブル格納部１０４へのテーブルの格納は、シミュレーションを実施する前処理として事前に実施しておくことが可能である。

可視化システムを利用するユーザは、シミュレーション表示を行いたい日を指定するために、シミュレーション表示指定日格納部１０５に、表示指示日データを格納する。以降、可視化システムは、表示ＣＡＤモデル作成処理部１０６，足場工程抽出処理部１０８，足場解体時ＣＡＤモデル作成処理部１１０，仮想足場生成処理部１１２，足場表現色決定処理部１１４，表示処理部１１７の各処理を順次実行することで、シミュレーション画像を表示する。

以下、全体の処理の概要を示す。データの詳細や、各処理部内のロジック詳細は後述する。

まず、建設対象のＣＡＤモデルの表示を行うために、表示ＣＡＤモデル作成処理部１０６は、シミュレーション表示指定日格納部１０５のデータと、ＣＡＤモデル格納部１０１，ＣＡＤ−工程マップテーブル格納部１０４，建設工程格納部１０２を参照することで、表示指定日に据え付けられているＣＡＤモデルと据付状態を抽出し、指定日の表示ＣＡＤモデル格納部１０７に格納する。

一方、足場の表示モデルを作成するために、まず、足場工程抽出処理部１０８で建設工程格納部１０２から、シミュレーション表示指定日格納部１０５の日を含む足場工程データを抽出し、足場工程格納部１０９に格納する。その後、足場解体時ＣＡＤモデル作成処理部１１０で足場工程格納部１０９から足場解体開始日を求め、その日の建設対象のＣＡＤモデルを、ＣＡＤモデル格納部１０１，ＣＡＤ−工程マップテーブル格納部１０４，建設工程格納部１０２を参照し求め、結果を足場解体時ＣＡＤモデル格納部１１１に格納する。仮想足場生成処理部１１２では、格納された足場解体時ＣＡＤモデルを参照し、足場解体時ＣＡＤモデルを建設するのに必要となる足場領域を求め、仮想足場モデルとして仮想足場モデル格納部１１３に格納する。

仮想足場モデル格納部１１３に格納された仮想足場モデルの表現色を求めるために、足場表現色決定処理部１１４では、シミュレーション表示指定日と、足場工程格納部１０９の関係から、足場の完成度を求め、完成度に対応した足場の表現色を決定し、足場表現色格納部１１５に保持する。

表示処理部１１７では、指定日の表示ＣＡＤモデル格納部１０７と、各ＣＡＤモデルの据付状態に対応した据付作業表現色テーブル格納部１１６を参照し、表示を行う。さらに、仮想足場モデル格納部１１３に格納された仮想足場モデルを、足場表現色格納部１１５に格納された足場表現色に従い表示を行う。

これらの処理により、ユーザが指示した表示指定日に対応する建設状態のＣＡＤモデルと、ＣＡＤモデルから想定した足場の建設作業状態を３次元上で合成して表示することが可能となる。

図２，図３は、ＣＡＤモデル格納部１０１内の格納情報を示している。図２は、据付対象物テーブル２０１である。このテーブルは、据付単位（機器や配管など）毎の情報を保持するテーブルである。格納情報としては、据付対象物毎の、据付対象を識別するＵＩＤ（Unit ＩＤ），対象物の機器種別情報，機器種別毎に対象を識別する機器ＩＤ，据え付ける工事エリアを示するエリアＮo.，据付位置を示す配置位置，配置回転情報を持つ。

機器種別情報としては、図４に示すような機器種別テーブル４０１を参照し、対応データを据付対象物テーブル２０１の対応フィールドに格納する。機器種別としては、具体的には、機器，モジュール，大径配管，小径配管，大径サポート，小径サポート，ダクト，トレイ，躯体などがある。

図３は、表示を行うために必要となる図形要素テーブル３０１である。このテーブルは、据付対象物テーブル２０１の各据付単位を表示する図形要素を保持している。格納情報としては、要素を識別するＥＩＤ（Element ＩＤ），据付対象を示すＵＩＤ，基本図形種別情報，基本図形の配置位置，回転，拡大率，基本図形の寸法情報からなる。

基本図形としては、図６に示す種類のものを用意する。

図３の例では、図５に示すようなモデルを表現している。ここでは、ＥＩＤ１，ＥＩＤ２の２つの直方体から構成する機器ＥＱ１（ＵＩＤ１）と、ＥＩＤ３の円柱、ＥＩＤ４のトーラス（の一部）から構成する大径配管ＬＰ１（ＵＩＤ２）と、ＥＩＤ５の円柱，ＥＩＤ６の円錐（の一部）から構成する大径配管ＬＰ２（ＵＩＤ３）と、ＥＩＤ７，８の直方体などから構成する躯体（ＵＩＤ４）が定義されていることを示している。なお、ここでは、モデルは単純化し、配置情報の詳細は省略している。

図７は、建設工程格納部１０２に格納されている建設工程テーブル７０１を示している。建設工程テーブル７０１には、各建設作業（アクティビティ）を識別するＡＩＤ（Activity ＩＤ），建設作業を行う工事エリアを示すエリアＮo.，作業の区分を示す工事区分情報，作業対象を示す作業項目名，具体的な作業対象を識別する対象情報，個々の作業内容を示す作業名，作業の開始終了日を示す，開始日，終了日情報などを格納している。対象情報フィールドには、ＣＡＤモデルを識別するＩＤ（ＵＩＤ）を格納する。ただし、足場などＣＡＤで作成しないモデルに関しては、対象情報フィールドには情報は格納されない。この建設工程テーブル７０１をガントチャートに表現した例を図８に示す。工程表８０１の情報は、作業項目（作業対象）を縦軸に、時間を横軸にとり、各作業の発生する時期を、作業の開始日，終了日の情報を元にガントチャート８０２，８０３の形式で表現している。

図９は、ＣＡＤモデル格納部１０１の情報と、建設工程格納部１０２の情報から、ＣＡＤモデルと作業内容を関係づけるＣＡＤ−工程マップテーブル格納部１０４を作成する処理を示している。

まず、建設工程テーブル７０１の各作業項目データに関して以下を繰り返す（ステップ９０１）。建設工程テーブル７０１の作業項目フィールドに格納されている情報をもとに、対応するＣＡＤデータを、据付対象物テーブル２０１から検索する（ステップ９０２）。もし、ＣＡＤデータが存在したならば（ステップ９０３）、検索されたＣＡＤデータのＵＩＤに、処理中の建設工程データのＡＩＤが対応づくものとして、ＣＡＤ−工程マップテーブル格納部１０４に登録する（ステップ９０４）。

ＣＡＤ−工程マップテーブル格納部１０４の内容の具体例を、図１１に示す。ＣＡＤ−工程マップテーブル１１０１は、ＣＡＤデータを識別するＵＩＤと、建設工程データを識別するＡＩＤのペアが各レコードになったテーブルである。

本実施例の建設状況可視化システムによれば、建設対象のＣＡＤモデルと建設工程から、足場などの仮設構造物の概略物量，建設進捗を３次元空間上で把握することが可能となる。

次に、図１における表示ＣＡＤモデル作成処理部１０６の詳細に関して、図１０を用いて説明する。この処理は、ＣＡＤモデル格納部１０１の情報と、建設工程格納部１０２の情報と、ＣＡＤ−工程マップテーブル格納部１０４の情報を利用し、シミュレーション表示指定日格納部１０５で示された日の建設据付されている状態をＣＡＤモデルから抽出し指定日のＣＡＤモデルを作成するものである。

まず、各ＣＡＤモデルに関して以下の処理を繰り返す（ステップ１００１）。なお、処理対象のＣＡＤモデルの識別子をＵＩＤとする。

繰り返し処理では、まず、ＣＡＤ−工程マップテーブル１１０１を参照し、対象としているＵＩＤに関連する建設工程データのＡＩＤ（複数）を検索する（ステップ１００２）。建設工程データが存在しない場合（ステップ１０１３）、静的な建造物であるとして、ＵＩＤに対応した基本形状を、図形要素テーブル３０１から抽出し指定日の表示ＣＡＤモデル格納部１０７に格納する（ステップ１０１４）。その後、次のＵＩＤのループ処理に移行するため、以降の処理をスキップする（ステップ１０１５）。

次に、作業用変数として、作業ＡＩＤと完成度を設け、作業ＡＩＤをＮＵＬＬ、完成度を１００％とし（ステップ１００３）、ステップ１００２で検索された各ＡＩＤに対して以下を繰り返す（ステップ１００４）。

ＡＩＤに対応する建設工程データと、指定日との関係を求める（ステップ１００５）。結果として、既にその作業が完了している場合（つまり、指定日が、作業終了日よりも後の日である）、さらに、作業ＡＩＤがＮＵＬＬまたは、作業ＡＩＤよりも現在の対象ＡＩＤの方が後作業であれば（ステップ１００６）、現在の対象ＡＩＤの値を、作業ＡＩＤに代入する（ステップ１００７）。対象ＡＩＤと指定日との関係として、現在作業中（開始日と終了日の間）ならば、現在のＡＩＤを、作業ＡＩＤに代入し（ステップ１００８）、対象ＡＩＤの持つ開始，終了日と、指定日の関係から、完成度を求め代入する。完成度は、開始日から指定日までの日数を、開始日から終了日までの全日数で割った値から求めることが出来る（１００９）。その後、ＡＩＤに関して処理しているループを終了する（ステップ１０１０）。

全てのＡＩＤに関して処理を実行したならば、作業ＡＩＤの値をチェックし、ＮＵＬＬでない場合、つまり、建設作業が着手済みの場合（ステップ１０１１）、対象としているＵＩＤに関連した基本形状を、図形要素テーブル３０１から抽出し、指定日の表示ＣＡＤモデル格納部１０７に格納する。表示ＣＡＤモデル格納部１０７の内容は、図１２に示すような表示図形要素テーブル１１０２から構成している。表示図形要素テーブル１１０２には、図形要素毎に、作業名と完成度のフィールドがあり、ステップ１０１２において、作業名フィールドに作業ＡＩＤの値を格納し、完成度フィールドにこれまでの処理で保持している完成度データを格納する。

以上の処理の結果、図１４の例に示すようなＣＡＤモデルと、図１５（ａ）に示すような工程を仮定し、表示指定日として、１５０１に示す日を指定した場合、図１２に示すような結果を得ることが出来る。図１４では、躯体１４０１と、配管１：１４０３と、配管２：１４０４、機器１４０２がＣＡＤモデルとして登録されている。据付対象物テーブルは２０１のようになる。建設工程テーブルは７０１のような情報となっているものとする。指示日１５０１は、機器の搬入の中間を指示しているので、表示ＣＡＤモデル作成処理部１０６により、表示図形要素テーブル１１０２は、機器を構成する直方体２つと、躯体を表現する複数の直方体が登録されることになる。また、機器を構成する直方体に関しては、搬入作業を示す作業名と、その時点の完成度５０％が記録されている。この状態で、表示処理を行った例を図１５（ｂ）に示す。躯体の形状は静的なモデルなので、そのまま表示を行い、機器に関する形状は、完成度５０％を示す半透明で、搬入中の状態を示す色により表示される。なお、各作業に対する表現色は、据付状態に対応する据付作業表現色テーブル格納部１１６内に、図１３に示すような、作業表現色テーブル１１０３で指定されるものとする。この例では、搬入色は青に指定されている。

上記処理によれば、足場解体開始の時点で未着手のＣＡＤモデルを足場生成の対象から外すことができ、搬入用足場から共通足場の切り替えなど、建設途中での足場の組み換えを考慮した評価を行うことが可能となる。

次に、足場の表現方法に関して説明する。

建設作業を行う際には、建設対象の周囲に足場を組み立て、建設作業の作業性を確保する必要がある。一般に、足場の大きさや高さは規格化されている。本実施例のシステムは、このサイズを基準に概略の足場領域を求め、建設工程にあわせた足場の概略と、進捗状態を提示することを目的とする。

図１６に足場を求める処理の概要を示す。まず、建設エリアを高さ方向に足場の基準高さを元に分割し、それぞれを足場のレイヤ１６０１，１６０２，１６０３とする。次に、各レイヤ１６０１，１６０２，１６０３を足場のサイズ（幅，長さ）を基準にメッシュ分割する。機器１６０５を搬入する場合は、搬入のための足場を機器の周りに搬入前に組み立てる必要がある。図１６では、１６０４が搬入用の足場である。これを求めるために、据付対象となる機器と、各レイヤ上のメッシュの位置を比較し、機器の周囲（作業範囲内）に存在するメッシュを抽出する。これにより、足場位置となるメッシュを選択する。このように、足場領域を求めるためには、表示したい日の機器の据付状態ではなく、建設作業中は、足場の変更が無いものとして、機器の据付が終了した状態を想定して設定する。この足場の領域（仮想足場領域）を求める処理が、図１における足場工程抽出処理部１０８，足場解体時ＣＡＤモデル作成処理部１１０，仮想足場生成処理部１１２である。

足場工程抽出処理部１０８では、建設工程格納部１０２内の建設工程テーブル７０１に登録されている建設作業の中から、表示指定日を含む足場工程を抽出する。図７の例で、表示指定日が図１５の１５０１の場合、ＡＩＤ１とＡＩＤ２が抽出される。その工程データを足場工程格納部１０９に格納する。

足場解体時ＣＡＤモデル作成処理部１１０では、足場工程格納部に格納された足場の解体開始日を求め、求めた解体開始日の時点の据付状態のＣＡＤモデルを作成し、足場解体時ＣＡＤモデル格納部１１１に格納する。なお、足場解体開始日のＣＡＤモデルを抽出する方法は、図１に示した処理１００６と同じアルゴリズムにより実現できる。この時、解体開始日が指定日となる。また、得られる結果は表示図形要素テーブル１１０２と同様であるが、格納先が足場解体時ＣＡＤモデル格納部１１１となる。

次に、仮想足場生成処理部１１２により、足場領域を足場解体時ＣＡＤモデル格納部のデータから求める。詳細のフローを図２１に示す。まず、据付対象ＣＡＤモデル（ここでは、足場解体時ＣＡＤモデル格納部に保持されたＣＡＤモデル）から工事エリアの床形状と高さを取得する（ステップ２１０１）。ここでは、躯体のモデルを抽出し、その形状から床形状と高さを取得することが出来る。次に、高さ方向を、足場組立の基準高さに分割し、レイヤを作成し、さらに、各レイヤを足場の基準サイズに従いメッシュ分割する（ステップ２１０２）。次に、各レイヤ上のメッシュ毎に以下の処理を繰り返す（ステップ２１０３）。

処理中のメッシュの上部、近傍（作業範囲）内にＣＡＤモデルが存在し、かつ、そのメッシュの下部にＣＡＤモデルが存在しないか判定する（ステップ２１０４）。判定がＹｅｓならば、その処理対象メッシュを足場候補とする（ステップ２１０５）。さらに、対象メッシュの真下に位置する下部レイヤのメッシュも足場候補とする。これにより、機器の真上に足場を組むことなく、機器の据付作業を行う場所に足場を組むことが可能となる。また、足場を、単独で中空に置くことなく、足場の概略構造を作成することが可能となる。

以上の処理により、足場候補として求めたメッシュに対し、足場基準形状を割り当てて、足場形状モデルを作成する（ステップ２１０７）。

図２０の（ａ）（ｂ）（ｃ）に、図１４のＣＡＤモデルに対して、完成時を想定した足場候補メッシュの例を各レイヤ（この例では３層）について示す。図１４（ａ）は最上層を示しており、配管１（１４０３）に対応するモデル２００１が選択され、近傍メッシュ２００６が足場候補として選択されている。この時、メッシュ２００６の下部に位置するメッシュ２００７，２００８も足場候補として選択される。図１４（ｂ）は第２層を示している。ここでは、配管２（１４０４）に対応するモデル２００２とその近傍メッシュ２００９が選択され、機器１４０２に対応するモデル２００３とその近傍メッシュ２０１２が選択されている。メッシュ２０１０も機器２００３の近傍ではあるが、２０１０の下部メッシュにあたるメッシュ２０１１に機器モデル２００５が存在するため、足場候補としていない。同様に、図１４（ｃ）は最下層を示している。

これにより、図１８に示すような足場領域の概略形状１８０１を作成することができる。なお、図１８と図２０の説明対象モデルは同じであるが、説明図の作画の関係からメッシュの詳細度が異なっている。

図２１のステップ２１０７での足場形状の作成方法例を、図２２に示す。図２２（ａ）では、足場メッシュそのものを足場形状２２０１とするものである。一方、足場の形状は一般に規格化されており、これを利用して形状を展開することも可能である。例えば、図２２（ｂ）のような足場の基本形状２２０２を用意しておき、（ａ）に示すような足場領域が与えられた際には、その領域を基本形状で埋めつくすように配置することで概略の足場構造を表現することが可能となる。図２２（ｃ）の２２０３にその例を示す。このようにして、図１８の足場概略形状１８０１に対応して、足場基本形状を利用して表示した例を図２３に示す。ここでは、２３０１が足場形状となっている。

本実施例の建設状況可視化システムによれば、足場サイズを考慮した概略の足場領域形状を把握することが可能となる。

次に、足場設置作業の進捗度を表現する方法に関して説明する。

足場そのものは、詳細に設計し、組立工程を立てるものではない。このため、本実施例のシステムでは、概略の足場設置作業の作業量を把握することを目的とする。従来の建設進捗の可視化システムでは、個々の建設要素（機器や配管など）の据付計画（スケジュール）が作業開始日，終了日により定義されており、このデータに従って、対象の要素が建設進捗に従って、どのような状態（仮置き状態，溶接作業中など）にあるかを個々の要素毎に表現している。一方、足場の場合、足場の設置作業状態が変化するわけではなく、また、個々の足場ごとに計画を行っているわけでもない。さらに、一度設置した足場も、建設進捗に伴い、一度撤去し組みなおしたり、追加して足場を設置したりする作業（盛り替え作業）が必要となり、単純に最終形の形状を表現しても概要をつかみづらいものとなる。そこで、足場設置作業の概略の作業量を把握するために、本実施例では、足場設置に関する概略の作業量，進捗度を、足場が実際に設置されている状態を表現し、さらに、足場全体の表現形式を変化させることで可視化する。これにより、足場に関する作業物量と、進捗量を解りやすく表現することができる。足場の作業物量は、これまでに説明した方法により足場形状を作成することで可能となる。一方、足場作業の進捗度に関しては、以下に述べる方法により求めることが出来る。この処理は、図１における、足場表現色決定処理部１１４により実現する。詳細の処理を図１９に示す。

まず、シミュレーション表示指定日格納部１０５から表示指定日を取得する（ステップ１９０１）。次に、取得した表示指定日が、足場工程のどの期間かを足場工程格納部１０９を参照し求める（ステップ１９０２）。足場工程の期間により、以下の各処理を実行する（ステップ１９０３）。もし、足場がまだ設定されていない期間の場合、足場完成度を０％とする（ステップ１９０４）。もし、足場組立期間もしくは、足場の盛り替え期間の場合、完成度は、指定日までに完成した足場の組み立てに必要であった日数と現在作業中の日数を足した日数を、全組立に必要な日数で割った値とする（ステップ１９０５）。もし、足場設置中（足場は設置されているが、足場組立作業が無い）の場合、完成度は、それまでに完成した足場の組み立てに必要であった日数を、全組立に必要な日数で割った値とする（ステップ１９０６）。もし、足場解体期間の場合、完成度は、指定日から解体終了までの日数を、全解体期間の日数で割った値とする（ステップ１９０７）。

なお、上記の処理で、複数の足場工程が、先入れ搬入用足場と共通足場のように解体を伴って連続する場合は、別々の作業完成度の扱いとして処理する。一方、共通足場での盛り替えといった一部改修を行うような場合は、一連の盛り替え作業が終了した時点で作業量が１００％終了したと考えるものとする。

また、解体時は、足場の完成度を、開始日に１００％、解体終了時に０％になるように解体作業日毎に計算することにする。

通常の建設作業（仮置き，溶接など）の可視化では、個々の作業工程に対して、０％で始まり１００％で終了するという作業量の計算を行っている。しかしながら、足場の作業は、個々の作業工程（足場設置，盛り替え，解体作業）間で関連して見積もる必要がある。上記の処理により、全体の足場作業の進捗度を直感的に把握することが可能となる。

次に、以上の処理で求めた完成度に対応して、表示を行う形式を決定し、結果を足場表現色格納部１１５に格納する（ステップ１９０８）。具体的には、表示の不透明度を完成度に関連づけて決定することが可能である。これにより、足場作業の進捗に伴い、足場形状が透明から半透明、不透明へと表現されるようになる。また、解体されるに従って、不透明から透明に順次移行するようになる。これにより、直感的に作業の進捗を把握することが可能となる。また、透明度だけでなく、表示色を変化させることで表現することも可能である。さらに、先入れ足場と、共通足場で表示色を異なったものとし、状態を解りやすく表現することも可能である。

具体的な完成度の表現例を図１７に示す。

この例では、足場は先入れ足場組立をＴ１日、先入れ足場解体をＴ２日で実施する。次に、建設作業用に、共通足場組立をＴ３日、共通足場盛り替えをＴ４日、共通足場解体をＴ５日で実施する計画としている。この時の足場作業の完成度推移は１７０１のようになる。足場が存在しない時点では０％、先行足場は盛り替え作業が無いので、先行足場組立作業で０％から１００％に遷移する。完成してから解体までの期間は１００％。先入れ足場解体で、Ｔ２日の間に１００％から０％に遷移する。さらに、共通足場に関しては、組立期間で、０％からＴ３／（Ｔ３＋Ｔ４）％の値になる。これは、盛り替え作業の部分が残っているためである。その後、盛り替え期間のＴ４日で、Ｔ３／（Ｔ３＋Ｔ４）％から１００％に遷移し、その後、解体まで１００％となる。さらに、解体のＴ５日をかけて、１００％から０％に遷移する。

このような完成度の遷移に対応し、足場形状の表示を１７０２のように遷移させる。ここで、白は透明、灰色は半透明、黒は不透明を表現している。

最後に、図１の表示処理部１１７により、据付対象のＣＡＤモデルと足場の形状の表示を行う。処理の詳細を図２４に示す。まず、指定日の表示ＣＡＤモデル格納部１０７内の表示図形要素テーブル１１０２を参照し、表示ＣＡＤモデル毎に以下を繰り返す（ステップ２４０１）。まず、表示図形要素テーブル１１０２から、そのモデルがその時点で実施中の作業を作業名フィールドから求め、その作業名に対応する表現方法を、据付状態に対応する据付作業表現色テーブル格納部１１６内の、作業表現色テーブル１１０３から求める。求めた表現色で、モデルの表示を行う。なお、この時、作業名と作業の完成度の情報から、前後の作業の色を利用し中間の色を作成し表現しても良い（ステップ２４０２）。

その後、仮想足場モデル格納部１１３に保持した足場形状と、足場表現色格納部１１５に保持した表現色を利用し、足場形状の表示を行う（ステップ２４０３）。

以上の処理により、建設対象のＣＡＤモデルに対して、足場の概略形状を表現し、建設工程に従って、足場作業の完成度をわかりやすく表現することが可能となる。また、足場組立作業，解体作業量に対応した表示が可能となり、全体の進捗を把握することが可能となる。

次に、足場の表現に建設作業の状態を表現する実施例を説明する。

本実施例は、図１でこれまで示した実施例と同じ構成となる。本実施例では表示処理部１１７における表示処理が異なる。詳細の処理を図２５に示す。

ステップ２５０１，ステップ２５０２，ステップ２５０３は、図２４のステップ２４０１，ステップ２４０２，ステップ２４０３のそれぞれと同じである。次に、足場メッシュ毎に、以下の処理を繰り返す（ステップ２５０４）。

処理対象となるメッシュから見て、作業範囲内（手が届く範囲内）の近傍に建設対象のＣＡＤモデルがあるか検索を行う（ステップ２５０５）。検索された近傍のＣＡＤモデルに対して、表示指定日の作業状態を求める（ステップ２５０６）。もし、作業中のモデルの数が無ければ足場メッシュの表示はそのまま。１つの場合は、ＣＡＤモデルの作業内容に対応した表示色で、メッシュもしくは足場形状モデルを表示する（ステップ２５０９）。もし、作業中のモデルが複数存在する場合は、作業が干渉していることになるため、あらかじめ決めた警告色または、警告のシンボルをメッシュ上に表示する（ステップ２５０８）。

具体的な表示例を図２６，図２７に示す。

図２６（ａ）に示す建設工程で、建設状態の表示を行うことを考える。図２６（ｂ）が表示例を示す。図２６（ｂ）に示した３箇所のメッシュ位置の表現色の遷移を、図２６（ａ）の下部に示す。それぞれのメッシュは、近傍のＣＡＤモデルが作業中の場合、そのＣＡＤモデルの表現色でメッシュを表現している。表示指定日が２６０４の場合、図２６（ｂ）に示すような表示となる。配管２が開先合せ作業中なので、その近傍に当たるメッシュ（mesh２，１，２）の表現色が異なっている。ここでは、図１３の作業表現色テーブル１１０３を参照し、マゼンダで表現されることになる。また、単純に、作業の種類に係わらず１つの作業色で表現しても良い。

また、作業中の表示期間は、実際の工程上の作業日程に合わせてもよいが、各作業の前後に、準備作業期間，完了作業期間を設け、その期間を含めて表現色を変更することも出来る。例えば、図２６（ａ）の機器のＡＢ設定作業の表示期間２６０１を、ＡＢ設定の開始前の準備作業期間２６０２，終了後の完了作業期間２６０３を含めて表現することが出来る。これにより、工程上では表現できない作業エリアの占有状態を表現することが出来る。なお、準備作業や完了作業の日数は、作業毎に事前に定義しておく。この時、作業物量に応じて、日数を変化させることも可能である。

図２７では、作業が干渉している場合の表現方法例を示している。

図２７（ａ）の建設工程で、表示指定日２６０４を表現することを例にしている。ここで、機器の保温作業２７０１の作業期間２７０２と、配管２の開先合わせの作業期間２７０３が足場メッシュ（mesh２，３，３）で干渉している。干渉していることを示すシンボル２７０５をメッシュ上に表現し、警告を発している様子を示している。

以上の処理により、足場モデルを利用した作業進捗の状況表現と、作業間の干渉チェックを行うことが可能となる。特に、ＣＡＤモデルの表現色を変えるだけでは、細かい対象物への作業が見落とされる可能性があるが、本実施例では、足場を介して作業状況を把握することができるので、見落としすることなく、作業状況を把握することが可能となる。

さらに前記実施例では、干渉しているメッシュやシンボルをキーボードやポインタなどの入力装置を用いて指定すると、前記干渉に関連するＣＡＤモデルが明示されるようにしてもよい。これにより、複数のＣＡＤモデルが存在する場合でも、どの作業が干渉しているか、ＣＡＤモデルを用いて把握することが可能となる。例えば、図２７で足場メッシュ（mesh２，３，３）又は干渉していることを示すシンボル２７０５を指定することにより、機器の保温作業２７０１と関連付けられたＣＡＤモデルと、配管２の作業期間２７０３と関連付けられたＣＡＤモデルを強調表示等行う。設定によっては干渉に関連するいずれかのＣＡＤモデルを強調表示等してもよい。

以上の実施例は、中央演算装置（ＣＰＵ）とメモリ，補助記憶装置，キーボードなどの入力装置，画面などの表示装置からなるコンピュータシステム上で構成される。各処理ステップはメモリ上にプログラムとして記述され、中央処理装置により実行される。また、表示指定日の指示や、表示対象の選択や条件入力などは、ユーザからキーボードなどの入力装置を介して入力され、結果は、メモリや補助記憶装置に格納される。また、３次元画像表示など画面を通してユーザに提示される。

また、実施に当たり、各処理系はネットワークを介した環境により実現することも可能である。

本実施例の建設状態可視化システムによれば、細かいＣＡＤモデルで表示が隠れる場合でも、近傍の足場の表示により作業状況を把握することが可能となる。また、異なった建設作業が同じ場所で計画されている場合に干渉することを警告することが可能となる。

本発明の一実施形態が適用された建設状態可視化システムの概略構成図である。 据付対象物テーブルの一例である。 図形要素テーブルの一例である。 機器種別の例である。 配管，機器の概略図である。 基本図形の種類と定義の例である。 建設工程テーブルの一例である。 建設工程のガントチャート表示例である。 ＣＡＤ−工程マッピング処理概要を示す図である。 ＣＡＤモデル作成処理概要を示す図である。 ＣＡＤ−工程マッピングテーブルの一例である。 表示図形要素テーブルの一例である。 作業表現色テーブルの一例である。 建設ＣＡＤモデルの一例である。 建設工程上での表示日指定と、その日の状態の表示例である。 仮想足場の表示例である。 足場工程と完成度の関係を示した図である。 ＣＡＤモデルと仮想足場を同時表示した例である。 足場表示色を求める処理概要を示す図である。 仮想足場領域を求める処理を説明する図である。 仮想足場領域を作成する処理概要を示す図である。 仮想足場から、足場形状を生成する例を示す図である。 ＣＡＤモデルと足場形状を同時表示した例である。 表示処理概要を示した図である。 表示処理の別実施例での処理概要を示した図である。 表示処理の別実施例での表示例である。 表示処理の別実施例での警告表示例である。

符号の説明

１０１ ＣＡＤモデル格納部
１０２ 建設工程格納部
１０３ ＣＡＤ−工程マッピング処理部
１０４ ＣＡＤ−工程マップテーブル格納部
１０５ シミュレーション表示指定日格納部
１０６ 表示ＣＡＤモデル作成処理部
１０７ 表示ＣＡＤモデル格納部
１０８ 足場工程抽出処理部
１０９ 足場工程格納部
１１０ 足場解体時ＣＡＤモデル作成処理部
１１１ 足場解体時ＣＡＤモデル格納部
１１２ 仮想足場生成処理部
１１３ 仮想足場モデル格納部
１１４ 足場表現色決定処理部
１１５ 足場表現色格納部
１１６ 据付作業表現色テーブル格納部
１１７ 表示処理部
２０１ 据付対象物テーブル
３０１ 図形要素テーブル
７０１ 建設工程テーブル
１１０１ ＣＡＤ−工程マップテーブル
１１０２ 表示図形要素テーブル
１１０３ 作業表現色テーブル

Claims (11)

1. 建設の計画，進捗状況を可視化するコンピュータシステムにおいて、
   建設対象の３次元ＣＡＤモデルを保持するＣＡＤモデル格納部と、
   建設の工程データを保持する建設工程格納部と、
   建設作業に必要となる足場の領域と形状を、上記ＣＡＤモデルと建設工程データから作成する足場モデル作成処理部と、
   前記建設工程格納部の建設工程データから、足場に関する工程データを抽出する足場工程抽出処理部と、
   可視化対象日における足場の完成度を、対象日と上記足場工程データの関係から決定し、足場の表現形式を求める足場表現形式決定処理部と、
   前記足場領域を、求めた足場の表現形式に従い、上記ＣＡＤモデルと同時に表示する表示処理部とを保持することを特徴とする建設状況可視化システム。
2. 請求項１記載の建設状況可視化システムにおいて、
   該足場モデル作成処理部は、
   建設対象の空間を、足場基準高さを基準に、高さ方向に分割することでレイヤを作成し、さらに、各レイヤを、足場の幅サイズを基準にメッシュ分割する処理部と、
   上記メッシュ毎に、メッシュ上部近傍にＣＡＤモデルが存在し、かつ、メッシュ下部にＣＡＤモデルが存在しない場合、該メッシュと、該下部メッシュを足場領域とする処理部と、
   足場領域と決定したメッシュに対して、足場モデルを生成する処理部と、
   を保持することを特徴とする建設状況可視化システム。
3. 請求項２記載の建設状況可視化システムにおいて、
   足場モデルを作成するために参照するＣＡＤモデルを、可視化対象日が含まれる足場工程に示されている足場解体開始日の時点で建設されている状態のＣＡＤモデルとする処理部を保持することを特徴とする建設状態可視化システム。
4. 請求項１から３のいずれかの建設状況可視化システムにおいて、
   該足場表現形式決定処理部における足場完成度の演算は、
   足場解体までの状態では、足場組立作業日数，足場盛り替え作業日数の総計から、総組立作業日数を求め、これを１００％とし、可視化対象日までに終了している作業日数の割合を完成度として計算し、
   足場解体開始から終了までは、解体作業日数を総作業日数として求め、これを１００％とし、可視化対象日での残解体作業日数の割合を完成度として計算することを特徴とする建設状況可視化システム。
5. 請求項１から４のいずれかの建設状況可視化システムにおいて、
   該表示処理部は、さらに、
   足場領域メッシュ毎に、上方近傍に存在するＣＡＤモデルを検索する処理部と、
   検索したＣＡＤモデルに関する、表示対象日における作業状況を求める処理部と、
   該ＣＡＤモデルに関する作業が、作業中の場合、該メッシュを作業中であることを明示するよう表示を行う処理部と、
   検索した結果、作業中のＣＡＤモデルが複数である場合、作業が干渉していることをメッシュ上に明示する表示を行う処理部を保持することを特徴とする、建設状態可視化システム。
6. 建設の計画，進捗状況を可視化するコンピュータシステムが、
   建設作業に必要となる足場の領域と形状を、建設対象の３次元ＣＡＤモデルと建設工程データから作成し、
   前記建設工程データから、足場に関する工程データを抽出し、
   可視化対象日における足場の完成度を、対象日と上記足場に関する工程データの関係から決定し、足場の表現形式を求め、
   前記足場の領域を、求めた足場の表現形式に従い、上記ＣＡＤモデルと同時に表示することを特徴とする建設状況可視化システムの処理方法。
7. 請求項１記載の建設状況可視化システムの処理方法において、
   該足場の領域と形状の作成は、
   建設対象の空間を、足場基準高さを基準に、高さ方向に分割することでレイヤを作成し、さらに、各レイヤを、足場の幅サイズを基準にメッシュ分割し、
   上記メッシュ毎に、メッシュ上部近傍にＣＡＤモデルが存在し、かつ、メッシュ下部にＣＡＤモデルが存在しない場合、該メッシュと、該下部メッシュを足場領域とし、
   足場領域と決定したメッシュに対して、形状を生成することを特徴とする建設状況可視化システムの処理方法。
8. 請求項７記載の建設状況可視化システムの処理方法において、
   足場モデルを作成するために参照するＣＡＤモデルを、可視化対象日が含まれる足場工程に示されている足場解体開始日の時点で建設されている状態のＣＡＤモデルとすることを特徴とする建設状態可視化システムの処理方法。
9. 請求項６から８のいずれかの建設状況可視化システムの処理方法において、
   足場完成度の演算は、
   足場解体までの状態では、足場組立作業日数，足場盛替え作業日数の総計から、総組立作業日数を求め、これを１００％とし、可視化対象日までに終了している作業日数の割合を完成度として計算し、
   足場解体開始から終了までは、解体作業日数を総作業日数として求め、これを１００％とし、可視化対象日での残解体作業日数の割合を完成度として計算することを特徴とする建設状況可視化システムの処理方法。
10. 請求項６から９のいずれかの建設状況可視化システムの処理方法において、
    該表示は、さらに、
    足場領域メッシュ毎に、上方近傍に存在するＣＡＤモデルを検索し、
    検索したＣＡＤモデルに関する、表示対象日における作業状況を求め、
    該ＣＡＤモデルに関する作業が、作業中の場合、該メッシュを作業中であることを明示し、
    検索した結果、作業中のＣＡＤモデルが複数である場合、作業が干渉していることをメッシュ上に明示することを特徴とする建設状態可視化システム。
11. 建設の計画，進捗状況を可視化するコンピュータシステムが、
    建設対象の空間を、足場基準高さを基準に、高さ方向に分割したレイヤと、前記レイヤを足場の幅サイズを基準に分割したメッシュを有するデータベースと、
    前記メッシュ毎に、対応して存在するＣＡＤモデルを有するデータベースとを有し、
    作業が干渉しているメッシュ上を強調表示し、
    さらに前記メッシュを指定すると、前記メッシュに関するＣＡＤモデルを強調表示することを特徴とする建設状態可視化システムの処理方法。

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