JP2012150642A - 設計変更支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラントを構成する機器の運転に必要な電気計装設備の設計変更を効率的に実施できるように支援する設計変更支援装置を得る。
【解決手段】設計支援データベース群１に、プラント機器の設計情報を有する機器データベースＤ１と、機器データベースＤ１の各機器に関連付けられた電気計装設備の設計情報を有する電気計装設備データベースＤ２と、電気計装設備に適用可能な容量段階を有する適用容量データベースＤ３と、工事設計情報を有する工事設計データベースＤ４とが設けられ、機器の設計情報が変更された場合、この変更に応じて設計支援機能２のうちの１つ以上の設計支援処理が選択されて、設計支援処理が行われ、処理結果に応じて、適用容量データベースＤ３に基づいて電気計装設備に適用可能な容量を選定する処理を行い、これらの処理後に、処理前との変更部分を抽出するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、プラントを構成する機器の運転に必要な電気計装設備の設計変更を支援する設計変更支援装置に関するものである。

従来の設計支援システムにおいては、特定のシステムの設計を支援することを目的に、対象となる機器をデータベース化し、機器データの更新あるいは変更を行った場合に、関連するリストの自動更新と関連先への自動配信を行っている。
例えば、特許文献１では、制御システムの設計を支援するに際して、制御対象の機器リストをデータベース化し、機器の種類に応じた選択登録を行うために、機器データベースの更新を、変更の内容に応じて必要な担当（者又は組織）のみへ自動配信し、担当の関係リスト類を自動更新するものが記載されている。
一方、製品の設計支援システムにおいては、各部品の設計データをデータベース化し、更新された設計データを作業用ファイルへ自動配信している。
例えば、特許文献２では、設計データ自動登録更新機能により更新された最新の設計データを各作業ファイルへ配信し、作業ファイル内で参照している関連部品の設計データを最新のものに更新するものが記載されている。

特開２００２−２８８２４６号公報（第３〜４頁、図１） 特開２００２−３６６５８９号公報（第４〜６頁、図１）

従来の設計支援システムでは、機器リストをベースにした制御システムのインターフェイス設計のように、比較的パターン化が可能な作業にデータベースを活用して効率化を進めている。
しかしながら、発電プラントのような、大規模なプラントの電気計装設備のエンジニアリングにおいては、このようなシステムで効率化される業務範囲は限定的であり、例えば機器電源の配電系統設計に必要な遮断器の容量決定や、変圧器の容量決定、ケーブルサイズ選定等の業務は、それぞれの担当部門が伝達された情報を基に実施する必要があった。
また、大規模プラントにおける従来の電気計装設備エンジニアリング業務においては、機器の設計変更が発生した場合に、基本設計担当部門が必要な情報を抽出して検証した上で、該当する詳細設計部門に情報を伝達する必要があるため、検証内容の不備や情報伝達漏れに気づかないまま、制御盤等の製品が出荷され、これに基づいて現地での電気工事が進行する場合があり、現地での改造作業や工事のやり直し等のロスコストが発生するという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、プラントを構成する機器の運転に必要な電気計装設備の設計変更を効率的に実施できるように支援する設計変更支援装置を得ることを目的にしている。

この発明に係わる設計変更支援装置においては、プラントを構成する機器の運転に必要な電気計装設備の設計変更を支援する設計変更支援装置であって、記憶装置に形成され、機器の設計情報を有する機器データベース、記憶装置に形成され、機器データベースの各
機器に関連付けられた電気計装設備の設計情報を有する電気計装設備データベース、記憶装置に形成され、電気計装設備に適用可能な容量段階を有する適用容量データベース、機器データベースの機器の設計情報が変更された場合に、それぞれ電気計装設備データベースの設計情報の変更を支援する処理を行う複数の設計支援手段、機器データベースの機器の設計情報が変更された場合に、この変更に応じて複数の設計支援手段のうちの１つ以上を選択する設計支援手段選択手段、この設計支援手段選択手段によって選択された設計支援手段による処理結果に応じ、適用容量データベースに基づいて電気計装設備に適用可能な容量を選定する処理を行う容量選定手段、設計支援手段及び容量選定手段による処理後に、処理によって変更された変更情報を抽出する変更情報抽出手段を備えたものである。

この発明は、以上説明したように、プラントを構成する機器の運転に必要な電気計装設備の設計変更を支援する設計変更支援装置であって、記憶装置に形成され、機器の設計情報を有する機器データベース、記憶装置に形成され、機器データベースの各機器に関連付けられた電気計装設備の設計情報を有する電気計装設備データベース、記憶装置に形成され、電気計装設備に適用可能な容量段階を有する適用容量データベース、機器データベースの機器の設計情報が変更された場合に、それぞれ電気計装設備データベースの設計情報の変更を支援する処理を行う複数の設計支援手段、機器データベースの機器の設計情報が変更された場合に、この変更に応じて複数の設計支援手段のうちの１つ以上を選択する設計支援手段選択手段、この設計支援手段選択手段によって選択された設計支援手段による処理結果に応じ、適用容量データベースに基づいて電気計装設備に適用可能な容量を選定する処理を行う容量選定手段、設計支援手段及び容量選定手段による処理後に、処理によって変更された変更情報を抽出する変更情報抽出手段を備えたので、設計変更時の処理を自動的に行うことにより、負担の大きい変更管理業務が省力化でき、設計者による品質のばらつきを少なくすることができる。

この発明の実施の形態１による設計変更支援装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による設計変更支援装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態１による設計変更支援装置の具体例を説明するデータ構成図である。 この発明の実施の形態２による設計変更支援装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による設計変更支援装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態３による設計変更支援装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による設計変更支援装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態４による設計変更支援装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による設計変更支援装置の動作を示すフロー図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による設計変更支援装置を示す構成図である。
図１において、設計変更支援装置１０は、設計支援データベース群１と、設計支援機能２（設計支援手段）と、容量選定機能３（容量選定手段）とを有し、基本設計部門が、マンマシンインタフェースである機器設計変更手段１１を用いて、機器設計変更作業を実施し、プラントを構成する機器の設計情報を変更された場合に、図２で後述する処理を行っ
て、設計変更情報４を出力するようになっている。
設計支援データベース群１は、プラント電気計装設備エンジニアリングに必要な設計データ類を管理する。この設計支援データベース群１は、プラントを構成する機器の設計情報を集約した機器データベースＤ１と、機器の運転に必要な電気設備や計装設備について、電気設備の配電系統や計装設備のＩ／Ｏ盤割付規則等の詳細情報を集約した電気計装設備データベースＤ２と、遮断器や変圧器等のように段階的な適用容量が定義されている製品の情報を集約した適用容量データベースＤ３と、配電盤と機器間の動力ケーブル長や制御ケーブルの多芯化情報等の工事設計情報を集約した工事設計データベースＤ４とを有する。
なお、機器データベースＤ１と電気計装設備データベースＤ２とは、機器をキーにして関連付けられ、適用容量データベースＤ３及び工事設計データベースＤ４は、他のデータベースと、機器または容量設備をキーにして関連付けられている。

機器設計変更手段１１により、基本設計部門が、機器設計変更作業を実施したことで、設計支援データベース群１の機器データベースＤ１の情報が更新された際に、設計支援機能２、容量選定機能３が動作する。これらの機能は、中間ファイルを作成しながら設計変更情報４を自動生成することができるものである。
設計支援機能２は、詳細設計情報を自動生成するために必要となる計算式等の処理を実行する複数の機能を有し、例えば変圧器容量計算、定格電流値計算、主幹電流計算、電圧降下計算、Ｉ／Ｏ点数計算などを行う機能（処理）を有する。この設計支援機能２は、機器データベースＤ１の変更内容に応じて、電気計装設備データベースＤ２を参照して、必要な機能が選択され、機能の実行結果により、電気計装設備データベースＤ２を更新するようになっている。
容量選定機能３は、必要な設備容量を自動的に選定する複数の機能を有し、例えば開閉器選定、遮断機選定、Ｉ／Ｏモジュール選定、動力ケーブル選定、制御ケーブル選定などを行う機能（処理）を有する。
なお、設計変更支援装置は、記憶装置を有する計算機により構成され、設計支援データベース群１は、記憶装置上に形成され、設計支援機能２及び容量選定機能３は、計算機上で動作するソフトウェアによって形成されている。

図２は、この発明の実施の形態１による設計変更支援装置の動作を示すフロー図である。

図３は、この発明の実施の形態１による設計変更支援装置の具体例を説明するデータ構成図である。
図３において、機器データベースＤ１のうちの機器リストＬ１及び負荷パターンマスタＭ１と、電気計装設備データベースＤ２のうちの変圧器リストＬ２と、適用容量データベースＤ３のうちの変圧器容量マスタＭ２とを例示している。
機器リストＬ１では、ＴＡＧＮＯごとに、名称、容量、電圧、負荷パターン、上位系統が収録され、負荷パターンマスタＭ１には、ＴＡＧＮＯごとに、負荷率、効率、力率、予備フラグが収録され、変圧器リストＬ２には、ＴＡＧＮＯごとに、名称、容量コード、上位系統が収録され、変圧器容量マスタＭ２には、ＴＡＧＮＯごとに、一次電圧、二次電圧、容量が収録されている。

次に、動作について、図２に基づいて説明する。
機器設計情報に変更が生じた場合に、本装置が有する機器設計変更手段（Ｓ１）を用いて、基本設計部門が、機器設計変更作業を実施し、機器データベースＤ１を更新する。この機器設計情報の変更には、例えば数量の変更、容量の変更や起動方法の変更などが含まれる。
次いで、機器データベース更新変更情報抽出処理（Ｓ２）により、機器データベースＤ
１の変更情報を抽出し、続いて、設計支援処理選択処理（Ｓ３、設計支援手段選択手段）により、その変更情報により必要な設計支援処理が、電気計装設備データベースＤ２を参照して、設計支援機能２から選択され、選択された設計支援処理による設計支援処理（Ｓ４）を実行する。
設計支援処理選択処理（Ｓ３）で、設計支援処理が選択されなければ、設計変更情報抽出処理（Ｓ７）を行う。

設計支援処理（Ｓ４）の処理結果に基づき、電気計装設備データベースＤ２を更新するとともに、容量選定機能３の容量選定処理（Ｓ５）により、適用容量データベースＤ３に登録された適切な設備容量が選択される。
次いで、再処理要否判断処理（Ｓ６）で、設計支援処理（Ｓ４）及び容量選定処理（Ｓ５）がさらに必要かどうかを判断し、処理が不要と判断されるまで、設計支援処理選択処理（Ｓ３）に戻る処理を繰り返し、再処理が不要と判断された時点で、設計変更情報抽出処理（Ｓ７、変更情報抽出手段）を行い、各処理を実施する前からの変更情報のみを抽出し、設計変更情報４を出力する。

次に、具体例を用いて、実施の形態１の動作をさらに詳しく説明する。
今、機器データベースＤ１に、図３の機器リストＬ１が登録されており、先頭の装置Ａの情報が変更入力されたものとする。この際、機器データベース更新変更情報抽出処理（Ｓ２）において、例えば、名称の変更のみが抽出されれば、設計支援処理選択処理（Ｓ３）において、設計支援処理は選択されず、設計変更情報４として、装置Ａの名称が変更された各種設計資料が出力されるのみとなる。

しかし、機器データベース更新変更情報抽出処理（Ｓ２）で、容量の変更が抽出された場合は、設計支援処理選択処理（Ｓ３）において、設計支援機能２のうちから複数の設計支援処理が選択され、設計支援処理（Ｓ４）が順次実行されることとなる。
一例として、変圧器容量計算機能について説明する。
装置Ａの容量が変更されたことにより、機器リストＬ１において、上位系統がＴ１である機器が全て抽出され、負荷パターンマスタＭ１のパラメータを参照して、Ｔ１の必要容量が計算される。
また、変圧器リストＬ２に登録されているＴ１の容量コードＴＫ１から、変圧器容量マスタＭ２に登録されている容量を参照して、計算結果との比較を実施し、計算結果の方が小さければ、変圧器リストＬ２は、更新されることなく、再処理要否判断処理（Ｓ６）において、再処理は不要と判断され、設計変更情報４として、装置Ａの容量が変更された各種設計資料が出力される。

上記において、変圧器容量の計算結果の方が大きくなった場合は、容量選定処理（Ｓ５）において、変圧器容量マスタＭ２から、一次電圧および二次電圧がＴＫ１と同一であり、容量が１段階上となるＴＫ２を抽出し、この容量との比較を実施し、計算結果の方が小さければ、変圧器リストＬ２に登録されているＴ１の容量コードが、ＴＫ２に更新される。

変圧器リストＬ２中の容量コードが更新された場合、再処理要否判断処理（Ｓ６）において、再処理が必要と判断され、上記の場合、Ｔ１の上位系統Ｔ５に対して、同様に設計支援処理（Ｓ４）および容量選定処理（Ｓ５）を実施する。
このように、再処理要否判断処理（Ｓ６）において、処理が不要と判断されるまで、繰り返し処理を実施し、再処理が不要と判断された時点で設計変更情報抽出処理（Ｓ７）を実施し、各処理が反映された設計変更情報４が出力される。

実施の形態１によれば、このように、従来、基本設計部門の担当者が経験的に判断して
いた設計変更時の処理を自動的に行うことにより、プラントエンジニアリングにおいて、大きな負担となる変更管理業務を省力化することができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による設計変更支援装置を示す構成図である。
図４において、１〜４、Ｄ１〜Ｄ４は図１におけるものと同一のものである。設計変更支援装置１０に設けられた影響設備抽出機能５（影響設備抽出手段）は、容量が変更となった設備が影響を与える他の設備および工事を抽出する。

図５は、この発明の実施の形態２による設計変更支援装置の動作を示すフロー図である。

実施の形態１では、機器データベースＤ１の更新がトリガとなって、必要な設計支援処理を選択する場合について説明したが、実施の形態２は、図４に示す影響設備抽出機能５を設け、関連設計情報を付加した電気計装設備データベースＤ２および工事設計データベースＤ４により、設計情報が変更された機器が、影響を与える他の設備（電気計装設備）および工事に対する設計支援処理を再度実行するようにした。

次に、図５を用いて、実施の形態２の動作について説明する。
図５のＳ１〜Ｓ７は、図２における処理とそれぞれ同一の処理であり、その説明を省略する。図５では、Ｓ５とＳ６の間に、影響設備抽出処理（Ｓ９）を行うようになっている。
図５は、影響設備抽出処理（Ｓ９）により、容量が変更となった設備などの設計情報が変更された機器が、影響を与える電気計装設備および工事を抽出し、この抽出した電気計装設備および工事に対して、設計支援処理（Ｓ４）及び容量選定処理（Ｓ５）を繰り返し実行するようになっている。

実施の形態２によれば、設計情報が変更となった機器に関連する電気計装設備に対し、設計支援処理及び容量選定処理を繰り返し実行することで、設計展開漏れや情報伝達漏れなどの人為的ミスを無くすことができる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による設計変更支援装置を示す構成図である。
図６において、１〜５、Ｄ１〜Ｄ４は図４におけるものと同一のものである。図６では、設計変更支援装置１０に最適手段抽出機能６を設けるとともに、設計支援データベース群１に工程管理データベースＤ５を設けている。最適手段抽出機能６（実現手段選択手段）は、工程管理データベースＤ５を参照して、工程進捗状況に応じた、容量変更の実現の仕方を選択する。

図７は、この発明の実施の形態３による設計変更支援装置の動作を示すフロー図である。

実施の形態１及び実施の形態２では、設計変更支援装置を実行する時期は考慮していないが、実施の形態３は、図６に示す工程管理データベースＤ５と最適手段抽出機能６により、工程進捗状況に応じた、容量変更の実現の仕方を選択するようにした。
設計変更が実施された時点の該当設備の製作状況や現地工事状況により、容量変更の実現の仕方は異なり、計画中の電気設備の容量をアップさせることが容易である場合もあれば、新たに電気設備を追加せざるを得ない場合もある。これらを考慮して、容量変更のための最適な実現の仕方を選択し、抽出するのが最適手段抽出機能６である。

次に、図７を用いて、実施の形態３の動作について説明する。
図７のＳ１〜Ｓ７、Ｓ９は図５における処理と同一の処理であり、その説明を省略する。図７では、Ｓ４とＳ５の間に、最適手段抽出処理（Ｓ１０）を行うようになっている。
最適手段抽出処理（Ｓ１０）は、設計変更が実施された時点の該当設備の製作状況や現地工事状況により、設計支援処理（Ｓ４）の処理結果に基づいて、容量変更の実現の仕方を選択する。

実施の形態３によれば、最適手段抽出処理を実行することで、容量変更時に、設計者の経験による判断の差が生じないため、品質が向上できるとともに追加コストが抑制できる。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４による設計変更支援装置を示す構成図である。
図８において、１〜６、Ｄ１〜Ｄ５は図６におけるものと同一のものである。図８では、設計変更情報４を自動的に配信する自動配信機能７（配信手段）を設け、設計支援データベース群１に配置された担当部署データベースＤ６を参照して、各関連部署ごとに必要な設計変更情報４ａ〜４ｃを配信する。担当部署データベースＤ６には、各詳細設計部門ごとに必要とする設計変更情報が示されている。

図９は、この発明の実施の形態４による設計変更支援装置の動作を示すフロー図である。

実施の形態１〜実施の形態３では、機器設計変更を実施した設計担当者が、設計変更支援装置１０から出力される設計変更情報４を得るものとしたが、実施の形態４は、図８に示す担当部署データベースＤ６および自動配信機能７により、各詳細設計部門ごとに必要な設計変更情報４ａ、４ｂ、４ｃのみを自動配信するようにしている。

次に、図９を用いて、実施の形態４の動作について説明する。
図９のＳ１〜Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０は図７におけるものと同一の処理であり、その説明を省略する。
図９では、設計変更情報抽出処理（Ｓ７）に次いで、自動配信処理（Ｓ１１）を実行する。この処理は、担当部署データベースＤ６を参照して、設計変更情報４から、各詳細設計部門ごとに必要な設計変更情報４ａ、４ｂ、４ｃのみを抽出して、自動配信するようにしている。

実施の形態４によれば、自動配信機能により、各詳細設計部門に必要な設計変更情報のみを配信するので、大量の情報送信による混乱を防止できる。

実施の形態５．
上述の実施の形態１〜実施の形態４では、プラント電気計装設備の設計変更業務について説明したが、この設計変更業務は、初回の設計業務であってもよく、同様の効果を奏する。

１ 設計支援データベース群
２ 設計支援機能
３ 容量選定機能
４ 設計変更情報
４ａ，４ｂ，４ｃ 詳細設計部門別に抽出された設計変更情報
５ 影響設備抽出機能
６ 最適手段抽出機能
７ 自動配信機能
１０ 設計変更支援装置
１１ 機器設計変更手段
Ｄ１ 機器データベース
Ｄ２ 電気計装設備データベース
Ｄ３ 適用容量データベース
Ｄ４ 工事設計データベース
Ｄ５ 工程管理データベース
Ｄ６ 担当部署データベース
Ｌ１ 機器リスト例
Ｌ２ 変圧器リスト例
Ｍ１ 負荷パターンマスタ例
Ｍ２ 変圧器容量マスタ例
Ｓ１ 機器設計変更情報登録・更新作業
Ｓ２ 機器ＤＢ更新・変更情報抽出処理
Ｓ３ 設計支援処理選択処理
Ｓ４ 設計支援処理
Ｓ５ 容量選定処理
Ｓ６ 再処理要否判断処理
Ｓ７ 設計変更情報抽出処理
Ｓ９ 影響設備抽出処理
Ｓ１０ 最適手段抽出処理
Ｓ１１ 自動配信処理

Claims (5)

1. プラントを構成する機器の運転に必要な電気計装設備の設計変更を支援する設計変更支援装置であって、
   記憶装置に形成され、上記機器の設計情報を有する機器データベース、
   上記記憶装置に形成され、上記機器データベースの各機器に関連付けられた上記電気計装設備の設計情報を有する電気計装設備データベース、
   上記記憶装置に形成され、上記電気計装設備に適用可能な容量段階を有する適用容量データベース、
   上記機器データベースの上記機器の設計情報が変更された場合に、それぞれ上記電気計装設備データベースの設計情報の変更を支援する処理を行う複数の設計支援手段、
   上記機器データベースの上記機器の設計情報が変更された場合に、この変更に応じて上記複数の設計支援手段のうちの１つ以上を選択する設計支援手段選択手段、
   この設計支援手段選択手段によって選択された上記設計支援手段による処理結果に応じ、上記適用容量データベースに基づいて上記電気計装設備に適用可能な容量を選定する処理を行う容量選定手段、
   上記設計支援手段及び上記容量選定手段による処理後に、処理によって変更された変更情報を抽出する変更情報抽出手段を備えたことを特徴とする設計変更支援装置。
2. 上記機器データベースの上記機器の設計情報が変更された場合に、この変更によって影響を受ける上記電気計装設備を抽出する影響設備抽出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の設計変更支援装置。
3. 上記容量選定手段による容量選定を実現するために、計画中の電気計装設備の容量の増減か、新たな電気計装設備の追加かを選択する実現手段選択手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の設計変更支援装置。
4. 上記変更情報抽出手段により抽出された変更情報のうちの必要情報を選別して、それぞれ該当する詳細設計部門に配信する配信手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の設計変更支援装置。
5. 上記設計変更支援装置による上記電気計装設備の設計変更は、上記電気計装設備の初期設計を含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の設計変更支援装置。

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