JP2013054685A

JP2013054685A - プラント作業支援装置およびプラント作業支援方法

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Publication number: JP2013054685A
Application number: JP2011194169A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Takada; 将年高田; Norito Watanabe; 範人渡辺; Kazuaki Yamagata; 和明山形
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-06
Also published as: JP5525497B2

Abstract

【課題】プラント内における作業対象箇所の探索を支援すること。
【解決手段】プラント作業支援装置は、作業箇所リスト２２から特定作業の選択を受け付けると、その特定作業に対応づけられているプラント部品をプラント作業情報１３から検索し、検索されたプラント部品を３次元レイアウト情報１２から検索することで、検索されたプラント部品の３次元空間内での位置情報を取得し、取得した位置情報を作業対象箇所として３次元レイアウト表示２３にて他のプラント部品と区別して表示する。同様に、３次元レイアウト表示２３から選択された特定プラント部品に対応する作業箇所リスト２２の作業を他の作業と区別して表示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、プラント作業支援装置およびプラント作業支援方法の技術に関する。

プラント内の作業をする作業員が、膨大かつ複雑に配置された構成部品の中から、作業対象箇所を目視で発見することは、困難である。作業対象箇所を探索する手間が多いことで、作業の効率低下や、間違いによる不良、また修正のための手戻り作業が発生してしまう。
プラントの構成部品としては、配管、機器、サポート、架台などが挙げられる。さらに、プラントの建屋がコンクリート床、壁により仕切られた部屋構造となっていると、視界が狭くなってしまう。

そこで、特許文献１に記載された技術では、プラントを３次元モデルとして表現し、その３次元の仮想空間をさまざまな視点から表示することにより、プラントの内部構成やそのうちの作業対象箇所の把握を支援する。

特開２００１−３５６８１３号公報

なお、特許文献１に記載された３次元モデルでは、プラントの３次元の空間把握にとどまるものであり、そのプラント内で実際に行われる作業の位置や順序については、依然として把握が困難である。例えば、作業リストにおける作業対象箇所は、その作業対象である部品の識別番号などによりテキスト表記されているが、その部品がプラントのどの位置に存在するかについては、作業員が特定することは、困難である。

そこで、本発明は、前記した問題を解決し、プラント内における作業対象箇所の探索を支援することを、主な目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、プラント内の作業対象箇所を３次元の仮想空間として表示することで、プラントの作業員を支援するプラント作業支援装置であって、
前記プラント作業支援装置が、表示制御部を構成するための制御装置と、前記表示制御部の処理対象であるデータが格納される記憶装置とを有しており、
前記記憶装置には、プラントの構成要素である個々のプラント部品についての形状および位置を示す３次元レイアウト情報と、前記作業対象箇所としてのプラント部品と、そのプラント部品に対する作業内容とを対応づけるプラント作業情報とは、それぞれあらかじめ格納されており、
前記制御装置における表示制御部が、
前記プラント作業情報を読み取って取得した作業をリスト形式で表示する作業箇所リストの表示と、前記３次元レイアウト情報を読み取って取得した個々のプラント部品を３次元空間に配置して表示する３次元レイアウト表示とを、前記プラント作業支援装置に接続されている表示装置に対して並べて表示する手段と、
前記プラント作業支援装置に接続されている入力装置を介して、前記作業箇所リストから特定作業の選択の受け付け処理と、その選択にかかる特定作業に対応づけられているプラント部品を前記プラント作業情報から検索し、検索されたプラント部品を前記３次元レイアウト情報から検索することで、検索されたプラント部品の３次元空間内での位置情報の取得処理と、取得した位置情報を前記作業対象箇所として前記３次元レイアウト表示にて他のプラント部品と区別して表示する処理と、を実行する手段と、
前記入力装置を介して、前記３次元レイアウト表示から特定プラント部品の選択を受け付けると、その選択にかかる特定プラント部品に対応づけられている部品識別情報を前記３次元レイアウト情報から検索し、検索された部品識別情報を前記プラント作業情報から検索することで、検索された部品識別情報が示すプラント部品を作業対象とする作業の取得処理と、取得した作業について前記作業箇所リストで他の作業と区別して表示する処理と、を実行する手段とを有することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。

本発明によれば、プラント内における作業対象箇所の探索を支援することができる。

本発明の一実施形態に関するプラント作業支援システムおよびその動作を示す説明図である。本発明の一実施形態に関する３次元レイアウト情報の構成要素である個々の基本図形を示す立体図である。本発明の一実施形態に関する３種類の作業対応形状の例を示す立体図である。本発明の一実施形態に関する作業箇所リストと３次元レイアウト表示との連動表示画面を示す画面図である。本発明の一実施形態に関する作業箇所リストの表示順序の決定処理を示す説明図である。本発明の一実施形態に関する３次元レイアウト表示のカメラ視点移動処理の説明図である。本発明の一実施形態に関する３次元レイアウト表示のカメラ視点移動処理の適用結果を示す画面図である。本発明の一実施形態に関する３次元レイアウト表示のカメラ視点移動処理の適用結果を示す別の画面図である。

以下、本発明の一実施形態を、各図面を参照して詳細に説明する。

図１（ａ）は、プラント作業支援システムを示す構成図である。プラント作業支援システムは、プラント作業支援装置１が、入力装置１１と、表示装置１５と接続されて構成される。
プラント作業支援装置１は、制御装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとハードディスク（記憶手段）とネットワークインタフェースを有するコンピュータとして構成され、このコンピュータは、ＣＰＵが、メモリ上に読み込んだプログラムを実行することにより、各処理部を動作させる。
入力装置１１は、キーボードやマウスなどで構成され、プラント作業支援装置１への操作データなどの入力に使用される。
表示装置１５は、液晶ディスプレイなどで構成され、プラント作業支援装置１からの画面出力を表示する。
なお、プラント作業支援装置１と入力装置１１と表示装置１５とは、別々の装置として構成されていてもよいし、同一の筐体内に収容してもよい。例えば、入力装置１１と表示装置１５とを同じ筐体に収容するタッチパネル型のディスプレイを用いてもよいし、プラント作業支援装置１が入力装置１１と表示装置１５とを収容する一体型コンピュータ（ノートパソコン、タブレットＰＣ、スレートＰＣ、スマートフォンなど）として構成してもよい。
そして、プラント作業支援システムは、プラント作業員が実際に作業を行うためにプラント内を歩行するときに携帯させてもよいし、プラント作業の計画者や管理者に対して、作業前に作業内容を事前確認するために、管理室などで使用させてもよい。

プラント作業支援装置１は、表示制御部１４と、記憶装置１６とを有する。
記憶装置１６には、３次元レイアウト情報１２と、プラント作業情報１３とが、あらかじめ格納されている。
３次元レイアウト情報１２は、プラント内部の３次元空間における構成部品のレイアウト情報を格納する（詳細は、図２，表１で後記）。プラント内部の構成部品とは、例えば、配管３１（図３）、機器、サポート、および、躯体（建築物の骨組み）が挙げられる。
プラント作業情報１３は、プラント内での作業（建設作業や保全作業など）ごとの対象箇所の情報を格納する（詳細は、表２で後記）。
これらの格納される情報の入手方法として、入力装置１１を介して管理者から入力されるデータをもとに作成してもよいし、外部のネットワークを介してダウンロードしたデータとしてもよいし、プラント作業支援装置１に挿入された記憶媒体から読み取ったデータとしてもよい。

表示制御部１４は、表示装置１５に出力する画面の表示内容を制御するとともに、入力装置１１を介して受け付ける操作データをもとに、その表示内容を適宜変更する。例えば、表示制御部１４は、３次元レイアウト情報１２とプラント作業情報１３とを読み取り、３次元レイアウト情報１２が示すプラント内部の３次元空間における、プラント作業情報１３が示す作業リストの対象となる個々の作業箇所を、ユーザにわかりやすく表示する（詳細は、図４で後記）。

図１（ｂ）は、表示制御部１４が実行するプラント作業支援処理を示すフローチャートである。以下、図１（ｂ）の処理概要を一通り説明する。このフローチャートを構成する個々の処理の詳細については、図２以下で説明する。

Ｓ１１として、３次元レイアウト情報１２と、プラント作業情報１３との照合を行い、作業対応形状を作成する。照合処理とは、プラント作業情報１３で示される作業について、その作業対象である部品を３次元レイアウト情報１２から特定する処理である。そして、特定された部品における作業対象箇所を視覚的にわかりやすく表示するための作業対応形状を作成する。

Ｓ１２として、プラント作業情報１３に含まれているプラント作業のリストについて、その作業の表示順序を決定する。例えば、表示順序を作業順序と同じようにすることで、作業員は作業順序を把握することができる。

Ｓ１３として、Ｓ１２で決定された表示順序で整列された作業箇所リスト２２（図４参照）と、Ｓ１１で作成された作業対応形状を含む３次元レイアウト表示２３（図４参照）とを、連動して表示装置１５に表示する。なお、「連動」とは、作業箇所リスト２２と３次元レイアウト表示２３とで、作業対象箇所（作業対応形状）を互いの表示で対応させて表示することを指す。

Ｓ１４として、Ｓ１３の作業箇所リスト２２と３次元レイアウト表示２３との連動表示において、選択された作業対象箇所を確認させるための、３次元レイアウト表示２３内でのカメラ視点移動処理（ズーム表示、回り込み表示）を実行する。これにより、作業員は、現在位置から作業対象箇所までの経路を３次元で視覚的に確認できるので、作業時間の短縮が期待できる。

図２は、３次元レイアウト情報１２の構成要素である個々の基本図形の例を３つ挙げる立体図である。プラント設備の３次元形状は、これらの基本図形の組み合わせにより定義される。これらの基本図形は、例えば、設計用の３次元ＣＡＤツールなどを利用して、入力装置１１を通して作成される。
図２（ａ）は、配管などに用いられるパイプ形状（ＰＩＰＥ）を示す。ＰＩＰＥを特定するパラメータとして、直径値ｄと、左端座標ｐ０と、右端座標ｐ１とが挙げられる。
図２（ｂ）は、配管をカーブさせるときなどに用いられるＬ型パイプ形状（ＰＥＬＢ）を示す。ＰＥＬＢを特定するパラメータとして、直径値ｄと、左端座標ｐ１と、交点座標ｐ０と、右端座標ｐ２とが挙げられる。
図２（ｃ）は、機器などに用いられる直方体形状（ＢＬ）を示す。ＢＬを特定するパラメータとして、４つの頂点座標ｐ０〜ｐ３が挙げられる。

表１は、３次元レイアウト情報１２のデータ格納形式を示す。個々の構成部品は、構成部品の「部品ＩＤ」と、構成部品の分類を示す「種別」と、構成部品の設計上の属性値である「属性」と、構成部品の「形状」とが対応づけられている。
例えば、１行目の部品ＩＤ「spIN1D-012A-58」は、図２（ａ）で示したパイプ形状（ＰＩＰＥ）の部品であり、直径値ｄ＝１００と、左端座標ｐ０(20000,15000,1000)と、右端座標ｐ１(20000,17000,1000)とで形状が特定される。なお、座標は、３次元の位置を示す（ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標）のベクトルとして表現されている。

表２は、プラント作業情報１３のデータ格納形式を示す。プラント作業情報１３は、作業ごとの作業対象箇所ＩＤと、作業種別と、作業対象の部品を示す部品ＩＤとが対応づけられている。プラント作業情報１３は、３次元レイアウト情報１２をもとにして、入力装置１１を通してユーザにより作成される。
なお、部品ＩＤは、３次元レイアウト情報１２とプラント作業情報１３とで同じ部品には同じＩＤが割り当てられている。これにより、プラント作業情報１３から部品ＩＤを検索キーとして３次元レイアウト情報１２を検索することで、作業ごとの作業対象の部品が、３次元レイアウト情報１２のどの部品を示すものかを特定する（対応づける）ことができる。
例えば、プラント作業情報１３の１行目の作業対象箇所ＩＤ「MS-6-1」の識別貼付（シールを配管に貼り付ける作業）は、部品ＩＤ「spIN1D-012A-58」を検索キーとすることで、３次元レイアウト情報１２の１行目の配管を対象とする作業であることがわかる。

さらに、３次元レイアウト情報１２とプラント作業情報１３とを対応づける検索キーとして、部品ＩＤを用いる代わりに、他のパラメータを用いてもよい。例えば、プラント作業情報１３において、プラント作業情報１３の「種別」に対応する列を新たに用意し、その「種別」を検索キーとすることで、１つの作業で同じ種別である複数の部品を対応づけることができる。
これにより、「すべての配管にシールを貼る」などの複数の作業対象箇所を一括指定する作業をプラント作業情報１３で記述することができる。

表示制御部１４は、３次元空間内の位置である作業対象箇所をユーザに把握させるために、作業対応形状を作成する（Ｓ１１）。作成された作業対応形状は、３次元レイアウト情報１２に部品ＩＤが割り当てられて追加情報として登録されるとともに、その割り当てられた部品ＩＤがプラント作業情報１３にも登録される。以下、図３を参照して、３種類の作業対応形状を例示する。

図３（ａ）に示す作業種別「フィットアップ」は、２つの配管３１を所定位置で付き合わせて仮固定する（換言すると、複数のプラント部品としての配管を一体化する）作業である。配管３１の接続部分である所定位置を示すために、仮想的な形状（円盤３２ｂまたは板形状３２ａ）を、作業対応形状として作成する。
なお、作業種別「フィットアップ」の作業対応形状は、実際の作業に使用される物理的な材料ではなく、あくまで作業対象箇所を示すためだけの画面表示される仮想的な形状である。よって、フィットアップの作業によって、円盤３２ｂまたは板形状３２ａが２つの配管３１の接続箇所に固定されるわけではない。

図３（ｂ）に示す作業種別「識別貼付」は、配管３１の表面上に、帯状の形状であるシール３２ｃを貼り付ける（巻き付ける）作業である。このシール３２ｃには、配管３１内を流れる流体や気体の流れ方向を示す矢印と、配管３１の識別Ｎｏ「100A-ES-001」とが印刷されている。なお、シール３２ｃは、円盤３２ｂや板形状３２ａと異なり、実際の作業に使用される物理的な材料であり、図３（ｂ）は、識別貼付が行われた後に配管３１に貼り付けられるシール３２ｃを示す。このシール３２ｃを作業員に示すことで、作業の効率化とミス防止をはかることができる。

ここで、流れ方向は、３次元レイアウト情報１２の形状情報の座標点の順序から取得できる。流れ方向を示す情報として矢印の代わりに、シール３２ｃの流れ方向の上流側と下流側とで、シール３２ｃの色を変えてもよい。

なお、配管３１の表面におけるシール３２ｃの配置位置は、シール３２ｃの視認性を考慮して決める必要があり、プラント内の歩行ルートより見易い点を探索することで行う。つまり、シール３２ｃの配置位置探索は、対象箇所と同一のエリア内の、種別が通路である部品を用いて、この通路上の特定位置を視点とし、そこからの配管３１の表面の各点が可視であるかの判定処理を、通路上の視点を移動させながら行い、最も多くの位置から可視である点を、作業対象箇所として判定することで行う。

図３（ｃ）に示す作業種別「保温」は、配管３１を外側から覆う配管被覆形状である保温材３２ｄを配置する作業である。保温材３２ｄの大きさは、例えば、次の式により計算される。
（保温材３２ｄの保温厚）＝（内部流体の温度）×（第１係数）＋（配管３１の肉厚）×（第２係数）＋（内部流体の系統から特定される値）
（保温材３２ｄの半径）＝（保温材３２ｄの保温厚）＋（配管３１の半径）

Ｓ１３として、Ｓ１２で決定された表示順序で整列された作業箇所リスト２２と、Ｓ１１で作成された作業対応形状を含む３次元レイアウト表示２３とを、連動して表示装置１５に表示する。なお、「連動」とは、作業箇所リスト２２と３次元レイアウト表示２３とで、作業対象箇所（作業対応形状）を互いの表示で対応させて表示することを指す。

図４は、Ｓ１３で表示される画面の一例を示す。この図４の表示画面では、メニュー表示２１と、作業箇所リスト２２と、３次元レイアウト表示２３とが１つの画面内に表示されている。

メニュー表示２１は、作業箇所リスト２２と３次元レイアウト表示２３との表示内容を指定するための操作用画面である。
「建屋」や「エリア」のプルダウンメニューから該当する項目を選択すると、作業箇所リスト２２や３次元レイアウト表示２３の表示対象データが、選択された項目のデータへと切り替わる。
「リスト」、「リスト＋３Ｄ」、「３Ｄ」のラジオボタンは、作業箇所リスト２２と３次元レイアウト表示２３とを表示するか否かを指定するためのボタンである。「リスト」や「リスト＋３Ｄ」が選択されると作業箇所リスト２２が表示対象となり、「リスト＋３Ｄ」や「３Ｄ」が選択されると３次元レイアウト表示２３が表示対象となる。
「全対象」、「未登録」、「登録済み」の各タブは、作業箇所リスト２２のレコードの数を示す。例えば、図４では、作業箇所リスト２２のレコードが５３件あり、そのうちの「シール貼付結果」列の「ＯＫ」または「除外」チェックが押された登録済みの件数が３７件あり、チェックが押されていない未登録の件数が１６件あることを示している。
「１，２，３，４，５」という表記は、現在表示している作業箇所リスト２２のページ数を示し、その右側の「リスト表示」ボタンは、そのボタンの押下により、作業箇所リスト２２を全画面表示する。

作業箇所リスト２２は、プラント作業情報１３の各エントリを表示するものであり、作業ごとの識別子である「Ｎｏ」と、その作業を行ったか否かを示す「シール貼付結果」と、その作業対象である（シール３２ｃが貼られる）配管３１の口径と、シール３２ｃの印刷内容である表示内容（系統略称、配管番号）とその表示フォント（文字寸法）とを、表形式で対応づけている。
なお、「シール貼付結果」列の「ＯＫ」または「除外」チェックが押されたエントリは、今後の作業対象ではないので、それらのエントリを作業箇所リスト２２の表示から除外（非表示）とすることで、今後の作業を作業員に把握させることができる。

３次元レイアウト表示２３は、３次元レイアウト情報１２を３次元空間として表示したものである。３次元レイアウト表示２３は、現場内での実際の見え方に対応したウォークスルー表示（図４で図示）と、全体を見渡すためのアイソメトリック表示（図示省略）を切替えることができる。
ウォークスルー表示では、カメラの視点が作業員の目線の位置であるため、現在の位置からの対象の探索を容易にする。アイソメトリック表示では、カメラの視点が天井に備え付けられる監視カメラのようにプラント全体を俯瞰する視点であるので、全体の作業箇所の配置を把握することができる。

表示制御部１４は、作業箇所リスト２２と３次元レイアウト表示２３とを作業対応形状を用いて連動表示させる。以下、連動表示の詳細を説明する。
まず、作業箇所リスト２２内の所定行が選択行６１としてユーザから選択（クリック）されると、その選択行６１が示す作業の作業対応形状の部品ＩＤをプラント作業情報１３から特定し、特定した部品ＩＤに対応する３次元レイアウト情報１２の作業対応形状をハイライト表示６３する。
さらに、ハイライト表示６３されたシール３２ｃが貼られる配管３１も、ハイライト表示６２してもよい。なお、作業箇所リスト２２の選択行６１ではないエントリが示す作業の作業対応形状も、併せてハイライト表示６４，６５してもよい。なお、ユーザから選択されている作業対応形状のハイライト表示６３と、ユーザから選択されていない作業対応形状のハイライト表示６４，６５とを区別して（色やハイライトパターンを互いに異なるものにするなどして）表示してもよい。
一方、３次元レイアウト表示２３からハイライト表示６３〜６５のいずれかがユーザから選択（クリック）されると、その選択された作業対応形状の部品ＩＤを３次元レイアウト情報１２から特定し、その特定した部品ＩＤをキーとして、プラント作業情報１３から該当する作業を特定する。そして、表示制御部１４は、特定した作業を作業箇所リスト２２の選択行６１とする。

このように、作業箇所リスト２２と３次元レイアウト表示２３とを連動表示することによって、作業箇所リスト２２による作業内容の把握と、３次元レイアウト表示２３による作業位置の把握とを一度に行うことができる。

さらに、プラント作業支援装置１に位置特定手段を持たせることにより、作業箇所リスト２２や３次元レイアウト表示２３の表示内容に、位置特定手段で特定された現在位置を反映してもよい。
位置特定手段とは、例えば、無線ＬＡＮやＺｉｇｂｅｅタグを利用した通信基地局の判定や、屋内ＧＰＳ、またはゲートタイプのＲＦＩＤなどによって自動的に取得するか、または直接位置情報の入力を受け付けることで実現できる。
作業箇所リスト２２については、特定された現在位置の付近に存在する作業対応形状に対応する作業を示す行を、選択行６１として指定することで、現在位置を反映する方法が挙げられる。これにより、選択行６１以降の作業を、今後実施する作業として容易に把握させることができる。
３次元レイアウト表示２３については、３次元レイアウト表示２３のカメラ視点やカメラの向きを、位置特定手段で特定された現在位置に基づいて更新することで、現在位置を反映する方法が挙げられる。

Ｓ１２では、作業箇所リスト２２を図４の画面に表示するときの作業箇所リスト２２を構成する個々の作業の表示順序を決定する。決定された適切な表示順序により、作業員に効率的に作業を行わせることができる。以下、表示順序の決定処理の一例を３通り例示する。
１つめの決定処理の例は、プラント作業情報１３内の作業対象箇所ＩＤを参照して、その作業対象箇所ＩＤを昇順または降順に整列させて表示順序とする例である。

２つめの決定処理の例は、図５（ａ）に示すように、作業対象箇所間の近傍度を参照して、表示順序を決定する例である。
例えば、６つの作業対象箇所（Ｌ１〜Ｌ６）について、現在位置がＬ１であるとする。現在位置Ｌ１からみて、他の作業対象箇所（Ｌ２〜Ｌ６）との間の距離をそれぞれ計算し、その計算結果から最も短い距離である作業対象箇所Ｌ２を、Ｌ１からみて次の作業とする。なお、作業対象箇所間の距離の計算には、３次元レイアウト情報１２における空間座標（形状列に記載）が用いられる。
同様に、作業対象箇所Ｌ２からみて、他の作業対象箇所（Ｌ３〜Ｌ６）との間の距離をそれぞれ計算し、その計算結果から最も短い距離である作業対象箇所Ｌ３を、Ｌ２からみて次の作業とする。このようにして、作業箇所リスト２２の表示順序として、Ｌ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４→Ｌ５→Ｌ６の順序を決定する。

３つめの決定処理の例は、図５（ｂ）に示すように、作業対象箇所の発見容易度を参照して、表示順序を決定する例である。
例えば、８つの作業対象箇所（Ｍ１〜Ｍ８）について、現在位置がＭ１であるとする。現在位置Ｍ１からみて、次の作業対象箇所を選択するときに、現在位置Ｍ１が属する配管３１である配管Ｃ１に着目し、その同じ配管Ｃ１に属する他の作業対象箇所（Ｍ２〜Ｍ４）を、他の配管Ｃ２に属する作業対象箇所（Ｍ５〜Ｍ８）よりも先に（優先的に）選択する。
これにより、プラントの構造物の配置上の特徴から、配管３１であればルート順にたどることが容易であるため、現在の作業対象箇所から次の作業対象箇所への発見容易度を高めることができる。
さらに、配管Ｃ２に属する作業対象箇所（Ｍ５〜Ｍ８）について、上流または下流からの並び順（Ｍ５→Ｍ６→Ｍ７→Ｍ８）を表示順序とすることで、発見容易度を高めることができる。

以上説明した３通りの表示順序の決定処理について、いずれか１つだけを用いてもよいし、複数の決定処理を組み合わせてもよい。組み合わせて用いるときには、各決定処理で決定された順序に対して、決定処理ごとの重み値を乗算する重み付け加算によって、最終的な表示順序を決定する。
これにより、作業がしやすい順序に作業箇所リスト２２の表示順序が整列されるため、作業対象箇所を発見しやすくなるとともに、作業対象箇所間の移動距離を短縮化できるので、作業時間を短くすることができる。

以下、図６〜図８を参照して、Ｓ１４のカメラ視点移動処理の詳細を説明する。

図６（ａ）は、３次元レイアウト表示２３のカメラ視点移動処理を説明するために、２次元の表示（作業員などを天井から真下に見下ろす）での説明図である。
カメラ視点移動処理（ズーム表示、回り込み表示）は、カメラの現在位置を作業対象箇所（作業対象７９）に近づける処理である。カメラの現在位置は、始点７１から転換点７２を経由して終点７３まで移動する。

ズーム表示は、始点７１から転換点７２までの移動処理であり、現在位置と作業対象箇所との間を最短距離で直線移動（接近）する処理である。なお、一般的にデジタルカメラなどに搭載されている「ズーム機能」では、カメラの位置を変えずに、レンズの焦点距離を変更することにより対象物が拡大されて表示されるが、本明細書での「ズーム表示」とは、３次元レイアウト表示２３の仮想空間内でカメラの位置を前進させることにより対象物に近づく結果、対象物が拡大されて表示されることを指す。

回り込み表示（右側への回り込み）は、転換点７２から終点７３までの移動処理であり、現在位置と作業対象箇所との間に存在する遮蔽物７８にぶつからないように、遮蔽物７８を迂回するように円弧移動する処理である。図６（ａ）では、円弧移動の円の中心は、作業対象７９の中央としている。
そして、回り込み表示を終えた終点７３から視線を作業対象７９へ向ける（図では終点７３からの矢印）ことで、３次元レイアウト表示２３において、作業対象箇所が画面上に表示される。

なお、遮蔽物７８の有無の判定方法は、例えば、３次元レイアウト表示２３の作業対象箇所の位置を示す仮想的な点に対して、３次元空間上の奥行き値を計算する。そして、計算した奥行き値よりも手前に存在する点（遮蔽物７８の点）があるか否かを判定することで、実現される。遮蔽物７８が存在しないときには、ズーム表示だけで回り込み表示は不要である。

図６（ｂ）は、３次元レイアウト表示２３のカメラ視点移動処理を説明するために、３次元の表示（作業員などを天井からななめ下に見下ろす）での説明図である。図６（ａ）との違いとして、回り込み表示を右側への回り込みではなく、上側への回り込み（遮蔽物７８を飛び越えるように回り込む）を行っている点が、挙げられる。さらに、図６（ｂ）では、円弧移動の円の中心は、遮蔽物７８の中央としている。

このように、転換点７２から終点７３までの回り込み表示は、円弧移動の円の中心からその円周上の転換点７２までの円（正確には３次元空間なので「球」）を想定し、その球の表面（円周）を辿ることと、遮蔽物７８に衝突しないことを許容する限り、任意の軌道（上下左右など、どの方向でも）を選択してもよい。さらに、任意の軌道のうちの、円弧の長さ（カメラ視点の移動距離）が最も短くなるように、円の中心や、転換点７２の位置や、軌道の方向を選択してもよい。

図７は、回り込み表示（上側への回り込み）を行ったときのスクリーンショットを示す３次元レイアウト表示２３の一例である。
初期状態の図７（ａ）では、遮蔽物７８（２本の配管）だけが表示されており、その配管３１の奥に位置する作業対象７９を確認することは、困難である。
次に、図７（ｂ）において、表示制御部１４は、図７（ａ）の状態からズーム表示で前方にカメラ視点を移動させた後、上側への回り込み表示を開始することで、２本の配管３１の奥に位置する作業対象７９を確認させる。
さらに、図７（ｃ）において、表示制御部１４は、図７（ｂ）の状態から上側への回り込み表示を完了することで、カメラ視点が２つの遮蔽物７８を飛び越えて、作業対象７９を容易に確認させることができる。

図８は、回り込み表示（左側への回り込み）を行ったときのスクリーンショットを示す３次元レイアウト表示２３の一例である。
初期状態の図８（ａ）では、遮蔽物７８として、バルブ７６だけが表示されており、その奥に位置する作業対象７９を確認することは、困難である。
次に、図８（ｂ）において、表示制御部１４は、図８（ａ）の状態からズーム表示を行って柱７７に近づいた後、その柱７７を外側から迂回する左側への回り込み表示を行うことで、バルブ７６の奥に位置する作業対象７９を確認させる。
さらに、図８（ｃ）において、表示制御部１４は、図８（ｂ）の状態からズーム表示を行うことで、作業対象７９を容易に確認させることができる。
このように、ズーム表示や回り込み表示の回数は、１回に限定されず、複数回行ってもよい。例えば、遮蔽物７８が迷路のように入り組んでいるときには、ズーム表示→回り込み表示→ズーム表示→回り込み表示→ズーム表示→…と複数回のカメラ視点移動処理を行ってもよい。

以上説明したＳ１４のカメラ視点移動処理（ズーム表示および回り込み表示）により、３次元レイアウト表示２３から作業対象箇所を容易に発見させることができるので、作業の効率化（作業時間の短縮、作業品質の向上）を実現できる。
一方、３次元レイアウト表示２３から、手動で（例えば、前に移動したいときには「↑」キーを押すことで）カメラ視点移動を行う比較例では、視点位置、視線方向制御などのビューイング操作が複雑であるため、狭険で作業性の悪いプラントの現場内において、システム操作に不慣れな作業員が自在に操作を行うことは困難である。さらに、手動でのカメラ操作では、プラント内は構成部品が入り組んでいるため、作業対象箇所が手前の部品に遮られた死角にあり、画面上での判別が容易でない場合も多い。

１プラント作業支援装置
１１入力装置
１２３次元レイアウト情報
１３プラント作業情報
１４表示制御部
１５表示装置
１６記憶装置
２１メニュー表示
２２作業箇所リスト
２３３次元レイアウト表示
３１配管
３２ａ板形状
３２ｂ円盤
３２ｃシール
３２ｄ保温材
６１選択行
６２作業対象配管
６３〜６５作業対応形状
７１始点
７２転換点
７３終点
７８遮蔽物
７９作業対象

Claims

プラント内の作業対象箇所を３次元の仮想空間として表示することで、プラントの作業員を支援するプラント作業支援装置であって、
前記プラント作業支援装置は、表示制御部を構成するための制御装置と、前記表示制御部の処理対象であるデータが格納される記憶装置とを有しており、
前記記憶装置には、プラントの構成要素である個々のプラント部品についての形状および位置を示す３次元レイアウト情報と、前記作業対象箇所としてのプラント部品と、そのプラント部品に対する作業内容とを対応づけるプラント作業情報とが、それぞれあらかじめ格納されており、
前記制御装置における表示制御部は、
前記プラント作業情報を読み取って取得した作業をリスト形式で表示する作業箇所リストの表示と、前記３次元レイアウト情報を読み取って取得した個々のプラント部品を３次元空間に配置して表示する３次元レイアウト表示とを、前記プラント作業支援装置に接続されている表示装置に対して並べて表示する手段と、
前記プラント作業支援装置に接続されている入力装置を介して、前記作業箇所リストから特定作業の選択の受け付け処理と、その選択にかかる特定作業に対応づけられているプラント部品を前記プラント作業情報から検索し、検索されたプラント部品を前記３次元レイアウト情報から検索することで、検索されたプラント部品の３次元空間内での位置情報の取得処理と、取得した位置情報を前記作業対象箇所として前記３次元レイアウト表示にて他のプラント部品と区別して表示する処理と、を実行する手段と、
前記入力装置を介して、前記３次元レイアウト表示から特定プラント部品の選択の受け付け処理と、その選択にかかる特定プラント部品に対応づけられている部品識別情報を前記３次元レイアウト情報から検索し、検索された部品識別情報を前記プラント作業情報から検索することで、検索された部品識別情報が示すプラント部品を作業対象とする作業の取得処理と、取得した作業について前記作業箇所リストで他の作業と区別して表示する処理と、を実行する手段とを有することを特徴とする
プラント作業支援装置。
前記表示制御部は、前記３次元レイアウト表示にて前記作業対象箇所を表示する処理において、前記作業箇所リストで指定されている作業内容が複数のプラント部品としての配管を一体化する作業であるフィットアップであるときには、そのフィットアップ対象である複数の配管の接続箇所に、プラント部品ではない目印としての板形状または円盤を表示することを特徴とする
請求項１に記載のプラント作業支援装置。
前記表示制御部は、前記作業箇所リストを表示するときの複数の作業の表示順序を決定する処理として、複数の作業それぞれの前記作業対象箇所の位置情報を前記３次元レイアウト情報から取得し、前記作業対象箇所間の距離が近い作業であるほど、表示順序を先にするように表示順序を決定することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のプラント作業支援装置。
前記表示制御部は、前記作業箇所リストを表示するときの複数の作業の表示順序を決定する処理として、複数の作業それぞれの前記作業対象箇所が属する配管の情報を前記３次元レイアウト情報から取得し、同じ配管に属する複数の前記作業対象箇所について、表示順序を先にするように表示順序を決定することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のプラント作業支援装置。
前記表示制御部は、前記３次元レイアウト表示にて前記作業対象箇所を表示する処理において、前記作業対象箇所のプラント部品が他のプラント部品で遮蔽されているときには、前記作業対象箇所または他のプラント部品を中心とする円の円弧軌道に従って、前記３次元レイアウト表示でのカメラ視点を移動させて表示することを特徴とする
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のプラント作業支援装置。
プラント内の作業対象箇所を３次元の仮想空間として表示することで、プラントの作業員を支援するプラント作業支援装置による作業支援方法であって、
前記プラント作業支援装置は、表示制御部を構成するための制御装置と、前記表示制御部の処理対象であるデータが格納される記憶装置とを有しており、
前記記憶装置には、プラントの構成要素である個々のプラント部品についての形状および位置を示す３次元レイアウト情報と、前記作業対象箇所としてのプラント部品と、そのプラント部品に対する作業内容とを対応づけるプラント作業情報とが、それぞれあらかじめ格納されており、
前記制御装置における表示制御部は、
前記プラント作業情報を読み取って取得した作業をリスト形式で表示する作業箇所リストの表示と、前記３次元レイアウト情報を読み取って取得した個々のプラント部品を３次元空間に配置して表示する３次元レイアウト表示とを、前記プラント作業支援装置に接続されている表示装置に対して並べて表示し、
前記プラント作業支援装置に接続されている入力装置を介して、前記作業箇所リストから特定作業の選択を受け付け、その選択にかかる特定作業に対応づけられているプラント部品を前記プラント作業情報から検索し、検索されたプラント部品を前記３次元レイアウト情報から検索することで、検索されたプラント部品の３次元空間内での位置情報を取得し、取得した位置情報を前記作業対象箇所として前記３次元レイアウト表示にて他のプラント部品と区別して表示し、
前記入力装置を介して、前記３次元レイアウト表示から特定プラント部品の選択を受け付け、その選択にかかる特定プラント部品に対応づけられている部品識別情報を前記３次元レイアウト情報から検索し、検索された部品識別情報を前記プラント作業情報から検索することで、検索された部品識別情報が示すプラント部品を作業対象とする作業を取得し、取得した作業について前記作業箇所リストで他の作業と区別して表示することを特徴とする
プラント作業支援方法。