JP2016098587A - 建設計画支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クレーンを搬入対象物の搬入に使用する使用量を計算でき、クレーンを用いた建設計画の効率的な作成を支援できるようにすること。
【解決手段】建築構造物および機器を含む搬入対象物の搬入にクレーンを使用する建築物の建設計画の作成を支援する建設計画支援装置１は、各クレーンが搬入対象物を搬入可能な作業領域を示すクレーン作業領域を生成し（１１１）、各クレーンで搬入可能な搬入対象物を抽出して各クレーンのうちいずれかのクレーンに対応付け（１１２）、対応付けられたクレーンを用いて搬入対象物を搬入すべき搬入時期を搬入対象物ごとに計算し（１１３）、各クレーンを搬入対象物の搬入に使用する使用量を計算する（１１４）。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設計画支援装置に関する。

発電プラントや化学プラント等の建設においては、躯体の建築工事と設備機器の据付工事とが並行して進められるため、プロジェクトの遅延防止のためには、それら躯体建築工事と設備機器の据え付け工事とが協力して行われる必要がある。特に、壁や床などの建築構造物の搬入作業と、各種設備機器の搬入作業とは、クレーンを共同使用して行われることが多いため、クレーンをいかに効率よく使用するかが重要となる。

躯体建築工事の業者と設備機器の据え付け工事の業者とがそれぞれ自分の都合で勝手にクレーンを使用すると、結果的にクレーンの稼働効率が低下し、建設計画の遅れを生じる可能性がある。そこで、クレーンの配置計画や使用計画を精度良く立案することが重要となる。このために特許文献１では、クレーン、躯体、設備の三次元データと建設工程とに基づき、時系列に沿って建設途中の状態を三次元表示する技術を開示する。

特開２００２−２６６４９８号公報

上述の従来技術では、クレーンの設置場所と設置時期がわかるだけで、クレーンの使用量、例えば一日のうちどの程度搬入作業に用いられるかという情報まではわからない。従って、躯体建築工事の業者でのクレーン使用と設備機器の据え付け工事の業者でのクレーン使用とが重なって、全体として実行不能な使用計画が立案される可能性がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、クレーンを搬入対象物の搬入に使用する使用量を計算することができ、クレーンを用いた建設計画の効率的な作成を支援できるようにした建設計画支援装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明に従う建設計画支援装置は、建築構造物および機器を含む搬入対象物の搬入にクレーンを使用する建築物の建設計画の作成を支援する建設計画支援装置であって、搬入対象物についての三次元モデルおよび建築物における位置に関する三次元モデルデータを管理する三次元モデルデータ管理部と、建築構造物を用いる建築の時期に関する建築工程データを管理する建築工程データ管理部と、建築物の建設領域に配置される複数のクレーンの作業半径を含む仕様情報および設置位置に関するクレーン仕様データを管理するクレーン仕様データ管理部と、クレーン仕様データに基づいて各クレーンが搬入対象物を搬入可能な作業領域を示すクレーン作業領域を生成するクレーン作業領域生成部と、各クレーン作業領域と各三次元モデルデータとに基づいて、各クレーンで搬入可能な搬入対象物を抽出して各クレーンのうちいずれかのクレーンに対応付けるクレーン搬入物対応付け部と、搬入対象物に含まれる建築構造物および機器の位置関係と建築工程データとに基づいて、対応付けられたクレーンを用いて搬入対象物を搬入すべき搬入時期を搬入対象物ごとに計算する搬入時期計算部と、各クレーンで搬入可能な搬入対象物と当該搬入対象物の搬入時期とに基づいて、各クレーンを搬入対象物の搬入に使用する使用量を計算するクレーン使用量計算部と、を備える。

本発明によれば、クレーンを搬入対象物の搬入に使用する使用量を計算できる。従って、クレーンを過度に使用したりする無理な計画が立案されるのを抑制して、適切な建設計画の作成を支援することができる。

建設計画支援装置の全体構成図。 プラント３Ｄモデルデータベースの構成図。 建築工程データベースの構成図。 クレーン仕様データベースの構成図。 クレーン作業領域モデルを生成する処理を示すフローチャート。 クレーンの配置と建築物の関係、およびクレーンの構成を示す説明図。 クレーン作業領域と搬入対象物の関係を示す説明図。 クレーン搬入物マッピング処理を示すフローチャート。 クレーン作業領域と搬入対象物の関係を示す他の説明図。 軸平行境界ボックスを模式的に示す説明図。 軸平行境界ボックスの干渉判定を模式的に示す説明図。 搬入期間を計算する処理を示すフローチャート。 躯体としての壁と天井の作り方の例を示す説明図。 壁および天井の建築工程と機器の搬入工程の関係を示す説明図。 クレーン使用時間を計算する処理を示すフローチャート。 クレーン使用時間の計算例を示す説明図。 提供画面の例を示す説明図。 提供画面の他の例を示す説明図。 提供画面のさらに別の例を示す説明図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、後述のように、各クレーンの設置場所および設置時期だけでなく、各搬入対象物はどのクレーンを用いて搬入するのか、各クレーンが所定期間内で使用される量はどのくらいか、を計算することができる。従って、ユーザは、この計算結果を利用することで、クレーンの使用計画が適切であるかを判定でき、効率的に建設計画を作成することができる。

図１〜図４を用いて第１実施例を説明する。図１は、建設計画支援装置１の全体構成を示す。建設計画支援装置１は、例えば１つまたは複数のコンピュータから構成することができる。ここでは、一つのコンピュータから構成する場合を説明する。

［システム構成］

建設計画支援装置１は、クレーン配置計画の立案を支援するための装置であり、例えばパーソナルコンピュータなどのコンピュータを用いて構成される。建設計画支援装置１は、例えば、マイクロプロセッサ（図中、ＣＰＵ：Central Processing Unit）１０、記憶装置１１、メモリ１２、入力装置１３、出力装置１４、通信装置１５を備えており、これら各装置１０〜１５はバス１６で接続されている。また、建設計画支援装置１は、通信装置１５および通信ネットワーク１５を介して、プラント３Ｄモデルデータベース２と建築工程データベース３およびクレーン仕様データベース４に通信可能に接続されている。

記憶装置１１は、例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリデバイスのような比較的記憶容量の大きい不揮発性記憶装置として構成されており、それぞれ後述するように、情報管理部１１０、クレーン作業領域モデル生成部１１１、クレーン搬入物マッピング部１１２、搬入期間計算部１１３、クレーン使用時間計算部１１４、計算結果記憶部１１５、情報提示画面生成部１１６を実現するためのコンピュータプログラムを記憶している。なお、図１では、オペレーティングシステムやデバイスドライバなどは図示を省略している。

メモリ１２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）である。メモリ１２はマイクロプロセッサ１０に使用され、マイクロプロセッサ１０に作業領域を提供したりする。

入力装置１３は、ユーザが建設計画支援装置１へ情報を入力するための装置であり、例えば、キーボード、タッチパネル、マウスなどのポインティングデバイス、視線検出装置、音声指示装置、動作検出装置などを含んで構成することができる。出力装置１４は、建設計画支援装置１から情報を出力するための装置であり、例えば、ディスプレイ、プリンタ、音声合成装置などを含んで構成することができる。なお、例えば携帯電話や携帯情報端末などの外部装置を建設計画支援装置１に接続して、情報を入出力できるように構成してもよい。

通信装置１５は、通信ネットワークＣＮを介してデータベース２〜４に接続されており、これらデータベース２〜４と通信するための装置である。なお、各データベース２〜４を建設計画支援装置１内に設けてもよいし、各データベース２〜４のデータのうち必要なデータのみを建設計画支援装置１内にコピーして使用してもよい。または、建設計画支援装置１が必要とするデータを、ユーザが入力装置１３を介して手動で建設計画支援装置１へ入力してもよい。または、建設計画支援装置１の必要とするデータを記憶媒体に記憶させておき、その記憶媒体を建設計画支援装置１に接続してデータを読み込ませる構成でもよい。

情報管理部１１０は、各データベース２〜４からデータを読み出したり、各データベース２〜４へデータを書き込んだりする機能である。情報管理部１１０は、プラント３Ｄモデルデータベース２に接続することで、「三次元モデルデータ管理部」を実現する。情報管理部１１０は、建築工程データベース３に接続することで、「建築工程データ管理部」を実現する。情報管理部１１０は、クレーン仕様データベース４に接続することで、「クレーン仕様データ管理部」を構成する。

クレーン作業領域モデル生成部１１１は、建設現場に配置される各クレーン５（図６参照）について、その作業領域の３Ｄモデルを生成する機能である。クレーン作業領域モデル生成部１１１の処理は、図５で後述する。

クレーン搬入物マッピング部１１２は、各クレーンで搬入すべき搬入対象物（建築構造物、機器）を決定し、対応付ける機能である。クレーン搬入物マッピング部１１２は「クレーン搬入物対応付部」に該当する。

搬入期間計算部１１３は、各クレーンに対応付けられた搬入対象物を搬入すべき期間を計算する機能である。例えば、大型の設備装置や配管スプールなどは、設置予定場所の天井を組み立てる前に搬入する必要があるため、搬入時期を計算する。

クレーン使用時間計算部１１４は、クレーンを搬入対象物の搬入に使用した量（クレーン使用量）をクレーン使用時間として算出する機能である。クレーン使用時間計算部１１４は「クレーン使用量計算部」に該当する。

計算結果記憶部１１５は、各機能１１１〜１１４で計算した結果を記憶する。情報提示画面生成部１１６は「情報提供部」に該当し、出力装置１４を介してユーザへ提供する画面を生成する機能である。

［データ構造］

図２〜図４を用いてデータベース２〜４の構成例を説明する。まず最初に図２を用いてプラント３Ｄモデルデータベース２の構成を説明し、続いて図３を用いて建築工程データベース３の構成を説明し、最後に図４を用いてクレーン仕様データベース４の構成を説明する。各データベース２〜４は、図示した項目以外の他の項目を含んでもよい。また、各データベース２〜４は、複数のデータベースを連携させることで構成してもよい。

［プラント３Ｄモデルデータベース］

図２に示すように、プラント３Ｄモデルデータベース２には、「建築物」としてのプラントを構成する個々の部品毎にレコードが登録される。プラントを構成する各部品のうちクレーンを用いて搬入するものは「搬入対象物」に該当する。各レコードには、例えばプロジェクトＩＤ２０、部品ＩＤ２１、形状情報２２、座標情報２３、構造物種類２４、属性２５などが格納される。レコードは、これら以外の情報を含んでも良い。ＩＤとは、IDentification（識別子）の略である。

プロジェクトＩＤ２０とは、プラントを建設するプロジェクトを識別するための情報であり、例えばプラント名称を表す文字列である。部品ＩＤ２１とは、個々の部品を一意に識別するための情報であり、例えば文字列などから構成される。形状情報２２とは、部品の形状を示す情報であり、形状の例としては、直管、エルボー、直方体などがある。

座標情報２３とは、プラント建設作業領域内における部品の空間的な位置を示す情報である。例えば、形状が直管やエルボーであれば、その２つの端面（例えば、上面と底面）を形成する円の中心座標およびその半径で、定義できる。形状が直方体であれば、その１２本の線分の情報で定義できる。個々の線分の情報は、その両端の２点の座標で定義することができる。

構造物種類２４とは、３ＤＣＡＤの部品が表す構造物の種類を示す情報である。搬入対象物としての部品には、「建築構造物」と「機器」とが含まれる。ここでは、「機器」の中に配管を含めて説明する場合がある。「建築構造物」には、例えば、基礎、床、天井、壁などの躯体を含む。「機器」には、例えば、制御盤、空調装置、空調ダクト、大型表示装置、電気ケーブルトレイ、配管などがある。

属性２５とは、３ＤＣＡＤにおけるオブジェクトごとに付与される製品情報である。例えば機器や配管であれば、その系統名と施工図の番号とが属性値として設定される。系統名とは、プラント運転時の機能別にグループ化された単位である。また例えば躯体であれば、「床」「壁」「フロア」等が属性値として設定される。

［建築工程データベース］

図３に示すように、建築工程データベース３には、概略の建設工程計画に含まれる個々の概略工程を単位として複数のレコードが登録されている。各レコードには、例えばプロジェクトＩＤ３０、作業工程ＩＤ３１、構造物種類３２、作業名３３、作業開始日３４、作業完了日３５、属性１＿３６、属性２＿３７が格納される。

プロジェクトＩＤ３０とは、当該建築工程が属するプラント建設プロジェクトを識別するための情報であり、例えば、プラントを識別する情報（名称等）が設定される。これにより、過去の建設プロジェクトと現在の建設プロジェクトを区別することができる。

作業工程ＩＤ３１とは、工程表を構成している各作業工程を一意に識別するために付与される識別子である。構造物種類３２とは、作業工程ＩＤで特定される作業工程で扱う構造物の種類を示す情報である。作業名３２とは、工程表などに記載される作業を識別するための情報であり、例えば、「１Ｆ−壁建築」「１Ｆ−天井建築」などのような文字列が設定される。

作業開始日３４とは、当該作業工程の作業を開始する日付である。作業完了日３５とは、当該作業工程の作業を完了する日付である。日付は例えば、「2013/02/01」（年/月/日）などのように設定される。属性１＿３６および属性２＿３７とは、各作業工程と作業対象の部品とを対応づけるための情報であり、例えば各作業の作業フロアの名称や、作業対象の躯体が床または壁のどちらであるかを区別する文字列などが設定される。

［クレーン仕様データベース］

図４に示すように、クレーン仕様データベース４には、クレーンごとのレコードが登録されている。各レコードには、例えば、プロジェクトＩＤ４０、クレーン名４１、座標４２、ブーム長さ４３、つり上げ荷重４４、作業半径４５、オペレータ熟練度４６が格納される。

プロジェクトＩＤ４０は、プラント建設プロジェクトを識別する情報である。クレーン名４１は、そのプロジェクトで使用されるクレーンを識別するための情報である。座標４２は、そのクレーンの作業現場における設置場所を特定するための情報である。ブーム長さ４３は、クレーンのブーム５４（図６参照）の長さを示す。作業半径４５は、クレーンの作業可能な領域を円として定義する場合の半径である。

オペレータ熟練度４６とは、そのクレーンを操作するオペレータの熟練度を示す情報である。複数のオペレータが同一のクレーンを交替で操作するような場合、各オペレータの熟練度が設定される。以降では、図１に示す各機能１１１〜１１４の処理内容の詳細を説明する。

［クレーン作業領域モデル生成部１１１］

図５は、クレーン作業領域モデル生成部１１１が実行する処理を示すフローチャートである。クレーン作業領域モデル生成部１１１は、処理対象のクレーンの名前、作業半径、座標をクレーン仕様データベース４から取得する（Ｓ１０）。データベース４からクレーン名などを読み込むのではなく、ユーザが手動で入力してもよい。

クレーン作業領域モデル生成部１１１は、クレーンの座標を中心とし、作業半径を半径とする円柱形状をクレーン作業領域モデルとして生成し、そのクレーン作業領域モデルを記憶する（Ｓ１１）。円柱形状の高さは、事前に特定の値を定めておいても良いし、入力装置２でユーザが指定した値を読み込んでも良い。

クレーン作業領域モデル生成部１１１は、処理対象の全てのクレーンについて作業領域モデルを生成したか判定する（Ｓ１２）。未処理のクレーンが存在する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、すなわち、クレーン作業領域モデルを作成していないクレーンが存在する場合は、ステップＳ１１へ戻る。

図６は、上述のクレーン作業領域モデル生成処理を実行した結果を上面図として示す説明図である。図６の例では、建築物６（図９参照）の建設領域６０およびその周囲に、複数のクレーン５が配置されている。クレーン５の旋回中心５０を当該クレーンの設置位置として示す。各クレーンの符号を５（１）〜５（６）として表すならば、各クレーン５（１）〜５（６）の設置位置（旋回中心）の符号は５０（１）〜５０（６）となる。

各クレーン５のクレーン作業領域ＷＺは、そのクレーンの設置位置５０を中心とし、作業半径ＷＤを半径とする円柱状オブジェクトとして定義される。円柱の高さは適宜決定することができる。例えば、クレーン５の仕様情報４に含まれるブーム長さと作業時のブーム角度などに基づいて、円柱の高さを決定することができる。図６では、建設領域６０のほぼ全ては、各クレーン５の作業領域ＷＺ１〜ＷＺ６の少なくともいずれかにより覆われている。なお、図６に示すクレーン配置は一例であり、２台以上６台未満のクレーンを配置してもよいし、または７台以上のクレーンを配置してもよい。

クレーン５の構成例を説明する。クレーン５は、例えば下部走行体５１、上部旋回体５２、運転室５３、ブーム５４、ワイヤ５５およびフック５６を備える。下部走行体５１は、クローラやホイールなどの走行機構により走行する。上部旋回体５２は、下部走行体５１に旋回可能に設けられており、油圧モータなどの駆動力に応じて回動する。上部旋回体５２の回転中心を旋回中心５０として示す。

運転室５３にはオペレータが乗車して、図示せぬ操作レバーを操作する。ブーム５４は、上部旋回体５２の前方に回動可能に設けられており、その先端にはフック５６がワイヤ５５を介して取り付けられている。フック５６には、建築構造物や機器が着脱可能に取り付けられる。オペレータは、上部旋回体５２を所望の方向に向けて、ブーム５４を所望の角度に回動し、ワイヤ５５を介してフック５６を上下動させる。これにより、オペレータは、クレーン５により建築構造物や機器といった搬入対象物を所定の高さの所定の場所に搬入することができる。

図７は、クレーンの作業領域ＷＺと搬入対象物７との関係を示す。どのクレーンにどの搬入対象物７を割り当てるかは、図８以降で後述する。ここでは簡単に、クレーン作業領域ＷＺと搬入対象物７との関係を説明する。なお、図６におけるかっこ付き数字と図７におけるかっこ付き数字とは直接の関係はない。他の図でも同様であり、かっこ付き数字はその図での説明のために使用されている。なお、図７では、クレーンは直接登場しないが、旋回中心５０（１）を持つクレーンをクレーン５（１）と、他の旋回中心５０（２）を持つクレーンをクレーン５（２）と呼ぶ。

ある搬入対象物７（１）は、あるクレーン５（１）の作業領域ＷＺ１のみに位置しているため、その搬入対象物７（１）はそのクレーン５（１）でしか建築物６へ搬入することはできない。同様に、他の搬入対象物７（２）は、他のクレーン５（２）の作業領域ＷＺ２のみに位置するため、その搬入対象物７（２）は他のクレーン５（２）でしか建築物６へ搬入することはできない。

別の搬入対象物７（３）は、クレーン５（１）の作業領域ＷＺ１およびクレーン５（２）の作業領域ＷＺ２の重なった領域に位置している。従って、その搬入対象物７（３）は、クレーン５（１）またはクレーン５（２）のいずれでも搬入可能である。搬入対象物７（３）は、複数のオブジェクト７０（１），７０（２）から構成されている。そこで、論理的には、搬入対象物７（３）を構成する一方のオブジェクト７０（１）を一方のクレーン５（１）で搬入することとし、搬入対象物７（３）を構成する他方のオブジェクト７０（２）を他方のクレーン５（２）で搬入するという計画を立てることもできる。ただし、実際には、搬入対象物７（３）は物理的にひとかたまりの物体であるため、オブジェクト単位で分けて搬入することはなく、搬入対象物７（３）の全体としていずれかのクレーン５で建築物６へ搬入する。搬入する物量を論理的に計算する段階では、オブジェクトごとに割り当て、最終的な割り当て（搬入物マッピング）の際には、特定のクレーンに過大な負荷がかからないように調整することができる。

［クレーン搬入物マッピング部１１２］

図８は、クレーン搬入物マッピング部１１２が実行する処理を示すフローチャートである。クレーン搬入物マッピング部１１２は、各クレーンが搬入可能な搬入対象物（機器、建築構造物）を計算する。各搬入対象物がどのクレーンの作業領域内に含まれるかを、干渉チェックなどにより判定する。

各搬入対象物とクレーンの作業半径との関係は、図６，図７でも説明したが、さらに図９を用いて説明する。図９は、建築物６の縦断面を模式的に示す。建築物６は一般的に周囲の４つの面にそれぞれ壁が設けられるが、説明の便宜上、図９では左右一つずつの壁６２について説明する。

１階の床６１（１）の両側に壁６２（１），６２（２）が垂直に設けられている。１階の壁６２（１），６２（２）の上端には、１階の天井（または２階の床）６１（２）が設けられている。そして、２階の床６１（２）の両側には壁６２（３），６２（４）が設けられている。２階の壁６２（３），６２（４）の上端には、２階の天井（または３階の床）６１（３）が設けられている。３階の床６１（３）の両側には壁６２（５），６２（６）が設けられている。以下同様にして、建築物６については、建築構造物としての床（または天井）と壁を交互に建設していく。

そして、建築物６の建設に合わせて、所定の階床の所定位置に機器７（１）〜７（３）が搬入され、取り付けられる。図９の例では、１階の床６１（１）に機器７（１）が、２階の床６１（２）に機器７（２）が、３階の床６１（３）に機器７（３）が、それぞれ設置される。

ここで図９に示すクレーン５のブーム５４が届く範囲が、そのクレーン５の作業領域ＷＺである。機器７（１）および７（３）はクレーン５の作業領域ＷＺ内に位置するため、そのクレーン５で搬入する計画を立てることができる。２階の機器７（２）はクレーン５の作業領域ＷＺから外れているため、図外の他のクレーンで搬入する。

図８に戻る。クレーン搬入物マッピング部１１２は、クレーン作業領域モデル生成部１１１で作成された各クレーン作業領域ＷＺのモデルの中から任意の１つを、処理対象のクレーン作業領域モデルとして選択する（Ｓ２０）。

クレーン搬入物マッピング部１１２は、ステップＳ２０で選択したクレーン作業領域モデルとプラント３Ｄモデルとの干渉をチェックする（Ｓ２１）。干渉チェックについては、一般の３ＤＣＡＤが有する機能を利用しても良いし、あるいは、一般的に簡易な干渉チェック手法として用いられている、軸平行境界ボックスを用いても良い。

図１０に示すように、軸平行境界ボックス７１は、３Ｄオブジェクト７０を覆う最小の直方体であって、かつ、各辺がＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のいずれかに平行となる。この特徴を用いることで、図１１に示すように簡単に干渉をチェックできる。

例えば、図１１（ａ）に示すように、２つの軸平行境界ボックス７１（１）と７１（２）とが物理的に干渉している。図１１では、軸平行境界ボックス７１（１）をＢＯＸ１と、軸平行境界ボックス７１（２）をＢＯＸ２と、示している。

軸平行境界ボックス同士の干渉を検出するために、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に示すように、ＸＹ平面およびＸＺ平面において、２つの軸平行境界ボックスの端点座標の大小を比較する。

ここで、一方の軸平行境界ボックス７１（１）のＸ軸の両端座標をＸ１１，Ｘ１２と、他方の軸平行境界ボックス７１（２）のＸ軸の両端座標をＸ２１，Ｘ２２とする。一方の軸平行境界ボックス７１（１）のＹ軸の両端座標をＹ１１，Ｙ１２と、他方の軸平行境界ボックス７１（２）のＹ軸の両端座標をＹ２１，Ｙ２２とする。一方の軸平行境界ボックス７１（１）のＺ軸の両端座標をＺ１１，Ｚ１２と、他方の軸平行境界ボックス７１（２）のＺ軸の両端座標をＺ２１，Ｚ２２とする。

この場合、Ｙ１１＜Ｙ２２＜Ｙ１２、かつ、Ｚ２１＜Ｚ１１＜Ｚ２２が成り立つことにより、２つの軸平行境界ボックス７１（１），７１（２）の間に干渉領域が存在することが分かる。

上述の干渉チェックに代えて、クレーンの座標と各搬入対象物７のオブジェクト７０の中心座標との距離が作業半径ＷＤ以下であるかどうかを、干渉の有無を調べるための判定基準として用いてもよい。

図８に戻る。クレーン搬入物マッピング部１１２は、ステップＳ２１の干渉チェックの結果に基づいて、干渉の有無を確認する（Ｓ２２）。干渉が存在すると判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、干渉しているオブジェクト同士（クレーン作業領域ＷＺのオブジェクトとプラント３Ｄモデル内の搬入対象物７のオブジェクト）のオブジェクトＩＤの組合せを計算結果記憶部１１５へ保存する（Ｓ２３）。

そして、クレーン搬入物マッピング部１１２は、全てのクレーン作業領域モデルについて干渉の有無を検査したか判定する（Ｓ２４）。クレーン搬入物マッピング部１１２は、干渉の有無を検査していないクレーン作業領域モデルがある場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、つまり、ステップＳ２０〜Ｓ２２を実行していない未処理のクレーン作業モデルがあると判定した場合、ステップＳ２０へ戻る。

［搬入期間計算部１１３］

図１２は、搬入期間計算部１１３が実行する処理を示すフローチャートである。搬入期間計算部１１３は、各搬入対象物７をいつ搬入するかを計算する。大規模プラントでは、機器や配管が大型で、躯体建築後に搬入口から搬入することが困難な場合がある。この場合、各フロアの天井を建築する前に、クレーン５で大型の搬入対象物７を上部から吊り込むという工法を取る場合がある。この場合には、各搬入対象物７と天井との位置関係が重要となるため、搬入期間計算部１１３は、搬入対象物と天井の位置関係を計算する。

搬入期間計算部１１３は、プラント３Ｄモデルに含まれる搬入対象物７の３Ｄオブジェクトごとに、そのオブジェクトの直上に存在する天井の３Ｄオブジェクトを判定する（図９オブジェクト６１（１）〜６１（３）参照。以下、天井オブジェクト６１と呼ぶ場合がある）。

搬入対象物のオブジェクトの直上に天井オブジェクトが存在するか否かの判定は、クレーン搬入物マッピング部１１２で述べたと同様に、３Ｄオブジェクトの軸平行境界ボックスのＸＹＺ座標の大小比較により計算可能である。

具体的には、天井オブジェクトと搬入対象物オブジェクトのそれぞれの軸平行境界ボックスがＸＹ平面上で干渉しており、かつ、搬入対象物オブジェクトの軸平行境界ボックスの上端のＺ座標が天井オブジェクトの軸平行境界ボックスの下端のＺ座標より下で距離が最も近いものが、搬入対象物オブジェクトの直上にある天井オブジェクトとなる。

搬入対象物オブジェクトの直上にある天井オブジェクトを抽出することにより、それぞれの天井が建築される前にどの搬入対象物を搬入する必要があるかを判定できる。すなわち、各搬入対象物の搬入完了日を導出可能となる。この判定結果として、搬入期間計算部１１３は、搬入対象物オブジェクトのオブジェクトＩＤと天井オブジェクトのオブジェクトＩＤとの組合せを、計算結果記憶部１１５に格納する。

搬入期間計算部１１３は、躯体の３Ｄオブジェクトのうち、天井と壁のオブジェクトの接続関係を計算して、計算結果記憶部１０５に格納する（Ｓ３１）。搬入工程の開始日を決定するためである。上述のとおり搬入対象物の搬入作業は、壁の建築後であって天井の建築前である必要がある。従って、壁の作業工程と天井の作業工程との順序関係が重要となる。なお、壁建築の作業工程と天井建築の作業工程とが、ネットワーク工程のように先行後続の関係で接続されていない場合、３Ｄオブジェクトの配置関係を用いて接続関係を計算する。

接続関係の計算には、ステップＳ３０で述べたと同様に、軸平行境界ボックスを利用することができる。ただし、天井オブジェクト（床オブジェクト）の作り方によって、図１３に示すように２パターンの判定方法が考えられる。

第１パターンは、図１３（ａ）に示すように、壁オブジェクト６２（１），６２（２）の上に天井オブジェクト６１（１）が載る。第２パターンは、図１３（ｂ）に示すように、壁オブジェクト６２（３），６２（４）の上部側方に天井オブジェクト６１（２）が接続される。

第１パターンの場合、壁オブジェクト６２（１），６２（２）の軸平行境界ボックスと天井オブジェクト６１（１）の軸平行境界ボックスとに関して、Ｘ座標およびＹ座標上での干渉と、Ｚ座標上での接触とを判定する。端点座標が一致する場合、または端点座標の差が微小な場合に、接触していると判定できる。

第２パターンの場合、壁オブジェクトの軸平行境界ボックスと天井オブジェクトの軸平行境界ボックスとに関して、Ｘ座標およびＹ座標上での接触と、Ｚ座標上での干渉をチェックする。この計算結果として、壁オブジェクトのオブジェクトＩＤと天井オブジェクトのオブジェクトＩＤの組合せを計算結果記憶部１１５に格納する。

図１２に戻る。搬入期間計算部１１３は、建築工程データベース３からそれぞれの天井および壁の作業開始日および作業完了日を読み込む（Ｓ３２）。そして、搬入期間計算部１１３は、搬入対象物オブジェクトと天井オブジェクトとの関係と、壁オブジェクトと天井オブジェクトの接続関係や作業開始日および作業完了日とを用いて、各搬入対象物の搬入可能な期間を計算する（Ｓ３３）。搬入対象物を搬入可能な期間を、搬入期間と呼ぶ場合がある。

図１４（ａ）に示すように、搬入対象物７が壁６２（１），壁６１（２）、天井６１（２）という躯体オブジェクトに囲まれている状態を考える。この場合、壁６２（１）及び壁６２（２）の建設が完了した後で、かつ、天井６１（２）の建設が開始される前に、搬入対象物７を搬入する必要がある。そこで、搬入対象物７を搬入可能な期間は、図１４（ｂ）に示すように、壁６２（２）の建設完了日から天井６１（２）の建設開始日までの期間として作成することができる。搬入可能な期間は上述のように始期と終期をそれぞれ指定することで定義してもよいし、これに代えて、例えば壁６２（２）の建設完了日から一定期間後に搬入対象物７を搬入開始すること、または、天井６１（２）の建設開始日の一定期間前までに搬入対象物７を搬入完了すること、のように定義してもよい。

図１２のステップＳ３３では、搬入期間計算部１１３は、全ての搬入対象物について搬入開始日および搬入完了日を計算し、その結果を計算結果記憶部１１５に格納する。

［クレーン使用時間計算部１１４］

図７は、クレーン使用時間計算部１１４の実行する処理のフローチャートである。クレーン使用時間計算部１１４は、搬入対象物のオブジェクトに対する搬入物量を計算する（Ｓ４０）建築構造物や機器等の搬入対象物オブジェクトは、必ずしも搬入単位に生成されているとは限らないためである。

１つの機器を１回の搬入作業で搬入する場合を説明する。一般に１つの機器は複数の（Ｎ個の）オブジェクトから構成されるため、Ｎ個のオブジェクトを１回の搬入作業で搬入することになる。従って、その機器を構成する１つのオブジェクトが相当する搬入物量は１未満（例えば１／Ｎ）であると考えるか、または、Ｎ個のオブジェクトのうちの１つを搬入物量１とし、他の（Ｎ−1）個のオブジェクトの搬入物量をゼロとして搬入物量を計算する必要がある。

配管の場合も同様に、製造工場で配管スプールと呼ばれる単位で溶接されて建設現場に輸送され、搬入される。配管オブジェクトが配管スプールより細かい単位で生成されている場合、複数の配管オブジェクトで１つの配管スプールを構成するため、１つの配管オブジェクトが相当する搬入物量は１未満となる。例えば、５つの配管オブジェクトで１つの配管スプールを構成する場合、１つの配管オブジェクトに相当する搬入物量は１／５＝０．２となる。配管オブジェクトと配管スプールの対応関係が存在する場合は、それに従って、各配管スプールを構成するＮ個の配管オブジェクトのそれぞれに対して、搬入物量を１／Ｎとすれば良い。一方、プロジェクト早期段階で設計が十分に進んでおらず、配管オブジェクトと配管スプールの対応関係が存在しない場合には、過去のプロジェクトの実績などに基づいて平均スプール長を定義しておき、各配管オブジェクトの長さを平均スプール長で割ることで搬入物量を計算可能である。

クレーン使用時間計算部１１４は、搬入期間計算部１１３で計算した搬入対象物オブジェクトごとの搬入開始日および搬入完了日を計算結果記憶部１１５から読込み（Ｓ４１）、搬入対象物オブジェクト毎に単位時間当たりの搬入物量を計算する（Ｓ４２）。

例えばある配管オブジェクトの搬入物量が１．５本で、搬入開始日が４月１日、搬入完了日が４月５日、搬入日数が５日間とした場合を説明する。単位時間を日とすれば１．５本を５日間で割ることで。１日当り０．３本搬入する計算となる。クレーン使用時間計算部１１４は、計算結果を計算結果記憶部１１５に格納する。

クレーン使用時間計算部１１４は、搬入対象物オブジェクト毎の単位時間当たりの搬入物量から、単位時間当たりのクレーン使用時間を計算する（Ｓ４３）。事前に機器の物量１点当りのクレーン使用時間を定義しておくことで、算出できる。クレーン使用時間計算部１１４は、単位時間当たりのクレーン使用時間の計算結果を計算結果記憶部１１５に格納する。なお、物量１点当りのクレーン使用時間が無い場合は、ステップＳ４３を実行しなくても良い。その場合、最終的な出力結果としては、クレーン毎の使用時間の山積みした値ではなく、クレーン毎の搬入物量を山積みした値となる。

クレーン使用時間計算部１１４は、クレーンごとに各単位時間帯での使用時間を計算する（Ｓ４４）。ステップＳ４４での計算には、ステップＳ４３での計算結果とクレーン搬入物マッピング部１１２での計算結果とを用いる。

例えば図１４（ａ）のテーブルＴ１０に示すように、搬入対象物オブジェクトＡの搬入開始日が４月２日、搬入完了日が４月４日、単位時間（ここでは日）当たりのクレーン使用時間が０．３時間／日、搬入可能なクレーンはクレーンＡであるとする。また、搬入対象物オブジェクトＢも同様に、その搬入開始日が４月３日、搬入完了日が４月５日、単位時間当たりのクレーン使用時間が１．０時間／日、搬入可能なクレーンはクレーンＡであるとする。

そして、図１４（ｂ）のテーブルＴ１１に示すように、クレーン使用時間の山積み値を更新する。まず、第１ステップのテーブルＴ１１（１）では、初期状態のクレーン使用時間山積みを示しており、全てのクレーンの全ての時間帯において使用時間はゼロの状態である。

第２ステップのテーブルＴ１１（２）では、オブジェクトＡのクレーン使用時間を追加した状態を表す。具体的には、オブジェクトＡの搬入開始日（４月２日）から搬入完了日（４月４日）までの各日に対して、単位時間当たりのクレーン使用時間（０．３時間／日）を加算する。

第３ステップのテーブルＴ１１（３）では、第２ステップと同様に、オブジェクトＢのクレーン使用時間を追加した状態を表す。４月３日および４月４日のクレーン使用時間は、オブジェクトＡについての０．３時間／日とオブジェクトＢについての１．０時間／日とを加算した、１．３時間／日となる。このようにして、全ての搬入対象物オブジェクトについてクレーン使用時間を追加する。

ただし、１つの搬入対象物オブジェクトが複数の（Ｎ個の）クレーンで搬入可能な場合には、各クレーンに対して均等に（１／Ｎずつ）クレーン使用時間を配分してもよい。あるいは、いずれか１つのクレーンを選択して使用時間を加算する方法が考えられる。後者の場合、オブジェクトＡに最も近いクレーンを選択してもよいし、計算時点での暫定的なクレーン使用時間山積みにおいて、オブジェクトＡの搬入期間内で最も使用時間が少ないクレーンを選択してもよい。いずれの方法を採用してもよい。

［表示画面］

図１７〜図１９を用いてユーザへ提供する画面の例を説明する。図１７〜図１９に示す画面は、情報提示画面生成部１１６により生成され、出力装置１４からディスプレイへ出力される。ユーザは、表示された画面上のボタンなどを操作することで、入力装置１３を通じて建設計画支援装置１へ情報を入力することができる。

図１５に示す画面Ｇ１０は、クレーン使用時間（山積み）を表示するクレーン使用時間表示部ＧＡ１１と、プラント３Ｄモデルおよびクレーン３Ｄモデルの鳥瞰図表示部ＧＡ１２および上面図表示部ＧＡ１３を含む。

クレーン使用時間表示部ＧＡ１１は、クレーン使用時間を山積みグラフとして表示しており、例えば各クレーンの名前を文字で表示し、かつ、単位時間当たり（例えば１ヶ月毎）のクレーン使用時間を棒グラフや折れ線グラフ、数値などで表示する。

図１７では図示を省略しているが、上述のように、クレーン使用時間表示部ＧＡ１１、鳥瞰図表示部ＧＡ１２および上面図表示部ＧＡ１２では、同一のクレーンに同一のクレーン名が対応付けられて表示されている。そして、各表示部ＧＡ１１〜ＧＡ１２の各クレーンは、クレーン名を通じて連携しており、ユーザがいずれかの表示部で所望のクレーンを選択すると、選択したクレーン名と同一のクレーン名が対応付けられているクレーンに関する情報が、他の全ての表示部において強調表示される。強調表示の方法は、例えば、ハイライト表示、点滅表示などでもよい。

図１８は、各クレーンの搬入する物量および機器リストなどを表示するための搬入物量表示部Ｇ２０の例である。この画面Ｇ２０は、例えば、クレーン名、論理的物量、物理的物量、３Ｄオブジェクトリスト、実機器リストを含む。

クレーン名は、建設計画支援装置１が各クレーン５を識別する情報である。論理的物量とは、そのクレーンに割り当てられた３Ｄオブジェクトの数である。物理的物量とは、そのクレーンで実際に搬入した機器の数である。実際の機器は複数の３Ｄオブジェクトから形成されるため、論理的物量よりも実際の物理的物量の方が小さくなる。

３Ｄオブジェクトリストとは、そのクレーンに割り当てられた３Ｄオブジェクトの一覧である。実機器リストとは、そのクレーンに割り当てられた機器の一覧である。ここでの機器には配管も含む。建築構造物についても同様に表示することができる。なお、論理的物量と３Ｄオブジェクトリストは省略することもできる。図１８に示す画面は、図１７に示す画面Ｇ１０または図１９で後述する画面Ｇ２０の一部として表示してもよいし、別々の画面として表示してもよい。

図１９は、アニメーションを採用した画面Ｇ２０の例である。アニメーションで表示することで、ユーザは時期に応じた各クレーンの使用時間の推移を容易に把握できる。画面Ｇ２０は、例えば、クレーン使用時間グラフ表示部ＧＡ２１、クレーン３Ｄモデル表示部ＧＡ２２、表ＧＡ２３、アニメーション制御ボタンＢ２１を含む。

ユーザは、アニメーション制御ボタンＢ２１を操作することで、再生、停止、逆再生のようにアニメーションの再生状態を制御することができる。再生を始めるとアニメーション内での時間が経過し、各単位時間帯におけるクレーン使用時間に合わせて、クレーン３Ｄモデル表示部ＧＡ２２の表示形態が変化していく。

例えば、単位時間のクレーン使用時間が１２０時間以上の場合は赤色、６０時間以上１２０時間未満の場合は黄色、６０時間未満の場合は青等といったように事前にクレーン３Ｄモデルの表示色を定義しておき、ある単位時間帯（月）における使用時間の大きさに応じてクレーン３Ｄモデルを着色する。

このように構成される本実施例によれば、各クレーン５を搬入対象物７の搬入に使用する使用量を計算できる。従って、各クレーン５を過度に使用したりする無理な計画が立案されるのを抑制して、適切な建設計画の作成を支援できる。

本実施例では、各クレーン５の設置場所および設置時期だけでなく、各搬入対象物７はどのクレーン５を用いて搬入するのか、各クレーン５が所定期間内で使用される量はどのくらいかなどを計算できる。従って、ユーザは、この計算結果を利用することで、各クレーン５の使用計画が適切であるかを判定でき、効率的に建設計画を作成できる。

従って、本実施例によれば、クレーン群を建築物６の躯体建築の使用と機器の搬入との両方で使用することができ、余分なクレーンを設置したり、クレーンを長時間稼働させたりするという事態の発生を抑制できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

１：建築計画支援装置、２：三次元モデルデータベース、３：建築工程データベース、４：クレーン仕様データベース、１１０：情報管理部、１１１：クレーン作業領域モデル生成部、１１２：クレーン搬入物マッピング部、１１３：搬入期間計算部、１１４：クレーン使用時間計算部、１１５：計算結果記憶部、１１６：情報提示画面生成部

Claims (9)

1. 建築構造物および機器を含む搬入対象物の搬入にクレーンを使用する建築物の建設計画の作成を支援する建設計画支援装置であって、
   前記搬入対象物についての三次元モデルおよび前記建築物における位置に関する三次元モデルデータを管理する三次元モデルデータ管理部と、
   前記建築構造物を用いる建築の時期に関する建築工程データを管理する建築工程データ管理部と、
   前記建築物の建設領域に配置される複数のクレーンの作業半径を含む仕様情報および設置位置に関するクレーン仕様データを管理するクレーン仕様データ管理部と、
   前記クレーン仕様データに基づいて前記各クレーンが前記搬入対象物を搬入可能な作業領域を示すクレーン作業領域を生成するクレーン作業領域生成部と、
   前記各クレーン作業領域と前記各三次元モデルデータとに基づいて、前記各クレーンで搬入可能な前記搬入対象物を抽出して前記各クレーンのうちいずれかのクレーンに対応付けるクレーン搬入物対応付け部と、
   前記搬入対象物に含まれる前記建築構造物および前記機器の位置関係と前記建築工程データとに基づいて、前記対応付けられたクレーンを用いて前記搬入対象物を搬入すべき搬入時期を前記搬入対象物ごとに計算する搬入時期計算部と、
   前記各クレーンで搬入可能な前記搬入対象物と当該搬入対象物の前記搬入時期とに基づいて、前記各クレーンを前記搬入対象物の搬入に使用する使用量を計算するクレーン使用量計算部と、
   を備える建設計画支援装置。
2. 前記計算されたクレーン使用量に関する情報を少なくとも提供する情報提供部をさらに備える、
   請求項１に記載の建設計画支援装置。
3. 前記使用量は、前記搬入対象物の搬入に要する前記クレーンの使用回数から算出される値である、
   請求項２に記載の建設計画支援装置。
4. 前記搬入対象物の種類ごとに、前記使用回数当たりのクレーン使用時間が予め定義されており、
   前記使用量は、前記クレーン使用時間として算出される、
   請求項３に記載の建設計画支援装置。
5. 前記クレーン使用量計算部は、前記各クレーンの使用量を所定の単位時間ごとに計算して出力する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の建設計画支援装置。
6. 前記搬入時期計算部は、前記建築工程データと前記三次元モデルデータにおける位置情報とに基づいて、前記各搬入対象物の搬入開始日および搬入完了日を計算する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の建設計画支援装置。
7. 前記クレーン使用量計算部は、
   前記各クレーンの使用量を前記所定の単位時間ごとに計算し、
   前記各搬入開始日のうち最も早い搬入開始日から前記各搬入完了日の最も遅い搬入完了日までの搬入期間において、前記各クレーンの使用量を時間順に並べて出力する、
   請求項６に記載の建設計画支援装置。
8. 前記クレーン搬入物対応付部は、前記各クレーン作業領域と前記三次元モデルデータが物理的に干渉する組合せを検出し、干渉関係にあるクレーン作業領域を持つクレーンと干渉関係にある前記三次元モデルデータに対応する搬入対象物とを対応付ける、
   請求項１〜４のいずれかに記載の建設計画支援装置。
9. 前記搬入対象物は、前記三次元モデルにおけるオブジェクトを複数を含んでおり、
   前記情報提供部は、前記各クレーンで搬入する搬入対象物のリストと当該搬入対象物の全部または一部を構成する前記オブジェクトのリストとを対応付けて表示する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の建設計画支援装置。

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