JP2016212613A - プラント建設工程変更影響評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業工程の内容変更に係る全体工程への影響をより確実に把握し、抑制することができるプラント建設工程変更影響評価装置を提供する。【解決手段】プラント建設工程変更影響評価装置１００は、建設対象となる構造物の建設に係る複数の作業工程の情報を記憶する工程ＤＢ１と、構造物の３次元形状情報（３Ｄモデル）を記憶する３ＤモデルＤＢ２と、作業工程の情報と３次元形状情報との対応関係である工程−３Ｄモデルリンク情報を記憶する工程−３ＤモデルリンクＤＢ３と、作業物量と作業工数との関係である建設作業工数情報を記憶する作業工数ＤＢ４と、作業工程の作業日程等の変更の他の作業工程への影響を計算する制御部５と、作業工程に関する種々の情報の入力を行う入力装置６と、作業工程などの設定画面や計算結果を表示する表示装置等の出力装置７と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プラント建設時の工程変更における影響を評価するプラント建設工程影響変更評価装置に関する。

大規模なプラント建設等においては、種々の要因によって、ある作業工程が他の作業工程に影響する場合があるため、滞りなく作業を進めるためには、それらを事前に把握する必要がある。このような作業工程間の影響把握に関するものとして、例えば、特許文献１（特開２０１１−２５３３４７号公報）には、建設対象である躯体の打設工区と、その打設工区内に設置する機器との位置関係および躯体の建築工程を入力に基づき、当該機器の躯体への搬入可能期間を自動的に算出する技術が開示されている。

特開２０１１−２５３３４７号公報

ところで、原子力プラントや発電プラント、化学プラントなどの大規模なプラント建設や、大多数の部品の大規模な組立作業を要する製造分野などにおいては、作業工程の一部に変更や遅延が生じるような場合には、他の作業工程および全体工程への影響を的確に把握して対策を検討し、納期遅延の防止・抑制を図ることが重要である。

しかしながら、大規模なプラント建設などでは、多種類の作業が複雑に絡み合いながら建設が進められていくため、上記従来技術のように一部の作業工程間の関係を考慮するだけでは不十分であり、ある作業工程の内容変更の全体工程への影響を抑制することができず、納期遅延などの発生が懸念される。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、作業工程の内容変更に係る全体工程への影響をより確実に把握し、抑制することができるプラント建設工程変更影響評価装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、建設対象となる構造物の建設に係る複数の作業工程の情報を記憶する建設工程情報記憶部と、前記構造物の３次元形状情報を記憶する３次元形状情報記憶部と、前記作業工程の情報と前記３次元形状情報との対応関係である工程−３Ｄモデルリンク情報を記憶する工程−３Ｄモデルリンク情報記憶部と、前記複数の作業工程のうち少なくとも１つの作業日程が変更された場合に、前記作業工程の情報と、前記３次元形状情報と、前記工程−３Ｄモデルリンク情報とに基づいて、その他の作業工程の作業日程への影響を計算する制御部とを備えたものとする。

作業工程の内容変更に係る全体工程への影響をより確実に把握し、抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係るプラント建設工程変更影響評価装置の全体構成を概略的に示す図である。 工程データベースのデータ構造の一例を示す図である。 ３Ｄモデルデータベースのデータ構造の一例を示す図である。 工程−３Ｄモデルリンクデータベースのデータ構造の一例を示す図である。 作業工数データベースのデータ構造の一例を示す図である。 制御部における建設工程変更影響評価処理の全体を示すフローチャートである。 物理的距離影響計算部における工程変更影響評価処理としての物理的距離影響計算処理を示すフローチャートである。 作業工程間の作業空間の干渉について説明する図であり、作業場所の重複を説明する図である。 作業工程間の作業空間の干渉について説明する図であり、作業期間の重複を説明する図である。 作業空間干渉影響計算部における工程変更影響評価処理としての作業空間干渉影響計算処理を示すフローチャートである。 設置対象である設備を囲む壁に関する作業空間干渉影響計算処理を示すフローチャートである。 設置対象である設備の上方に位置する天井に関する作業空間干渉影響計算処理を示すフローチャートである。 作業空間干渉影響計算部における工程変更影響評価処理としての作業リソース影響計算処理を示すフローチャートである。 リソース制約による遅延伝搬のイメージの一例を示す図である。 出力装置に表示される工程変更影響評価処理の様子を示す図であり、作業工程の変更を入力する前の表示例を示す図である。 出力装置に表示される工程変更影響評価処理の様子を示す図であり、作業工程の変更が入力された場合の工程変更影響評価処理の処理結果の表示例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

（１）全体構成
図１は、本発明の一実施の形態に係るプラント建設工程変更影響評価装置の全体構成を概略的に示す図である。

図１において、プラント建設工程変更影響評価装置１００は、建設対象となる構造物の建設に係る複数の作業工程の情報を記憶する建設工程情報データベース１と、構造物の３次元形状情報（３Ｄモデル）を記憶する３Ｄモデルデータベース２と、作業工程の情報と３次元形状情報との対応関係である工程−３Ｄモデルリンク情報を記憶する工程−３Ｄモデルリンク情報データベース３と、作業物量と作業工数との関係である建設作業工数情報を記憶する建設作業工数情報データベース４と、作業工程の作業日程等の変更の他の作業工程への影響を計算する制御部５と、マウスやキーボードなどにより構成され、作業工程に関する種々の情報の入力を行う入力装置６と、作業工程などの設定画面や計算結果を表示する表示装置等の出力装置７とを備えている。

（１−１）工程データベース１
図２は、工程データベースのデータ構造の一例を示す図である。

図２において、工程データベース１（以降、工程ＤＢ１と称する）には、建設対象となる構造物の建設に係る全体工程計画に含まれる作業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、プラントＩＤ（IDentification：識別子）１０、建屋ＩＤ１１、作業工程ＩＤ１２、構造物種類１３、作業工程名称１４、作業エリア１５、作業開始日１６、作業完了日１７、作業物量１８、および作業人数１９などが設定され格納されている。

プラントＩＤ１０は、各レコードの作業工程の対象となるプラントの名称を表す識別子であり、「Ｐ１」などの文字列が格納される。

建屋ＩＤ１１は、各レコードの作業工程の対象となる建屋の名称を表す識別子であり、「Ｂ１」などの文字列が格納される。

作業工程ＩＤ１２は、各レコードの作業工程を一意に識別するためにそれぞれ付与される識別子であり、例えば「ａ１−Ｐ−１」のような文字列が格納される。

構造物種類１３は、各レコードの作業工程の対象となる構造物の種類を示すものであり、例えば、「配管」、「電気ケーブルトレイ」、「空調ダクト」などの構造物の名称を表す文字列が格納される。

作業工程名称１４は、各レコードの作業工程が工程表などに記載される場合の作業の名称を示すものであり、例えば、「搬入」、「据付」、「溶接」、「コンクリート打設」などの文字列が格納される。

作業エリア１５は、各レコードの作業工程が実施される作業領域（作業エリア）の名称を示すものであり、例えば「エリア１」や「壁工区Ａ」、又は「ａ１」のような文字列が格納される。

作業開始日１６は、各レコードの作業工程の作業を開始する日付を示すものであり、作業完了日１７は、作業工程の作業を完了する日付を示すものである。作業開始日１６及び作業完了日１７には、例えば、「２０１５／０４／０１」（年／月／日）などの日付データが格納される。

作業物量１８は、各レコードの作業工程の対象となる構造物の物量を示すものであり、例えば、作業内容が配管据付作業であれば「１００」（点）などの配管部品の数を表す数値が格納され、コンクリート打設であれば「５０」（ｍ^３）などのコンクリートの容積を表す数値が格納される。なお、作業物量１５に割り当てられる物量の単位は、別途紙面又はプログラムなどに定義されている場合には、データベース上では数値のみを扱うことが可能である。

作業人数１９は、各レコードの作業工程の作業に従事する作業者の人数を表すものであり、例えば「４」（人）などの人数を表す数値が格納される。

例えば、図２の最上段に示すレコードは、プラント「Ｐ１」の建屋「Ｂ１」で実施される作業工程「ａ１−Ｐ−１」についてのレコードであり、作業者「４」（人）で配管「１００」（点）を「２０１５／０３／０１」から「２０１５／０３／３０」の期間に「エリア１」に搬入する作業工程に関するものであることがわかる。さらに詳述すると、図２のレコードからは、プラント「Ｐ１」における作業エリアの「エリア１」において実施される作業工程として、４つの作業工程「ａ１−Ｐ−１」、「ａ１−Ｐ−２」、「ａ１−Ｅ−１」、及び「ａ１−Ｄ−１」があり、これら４つの作業工程をこの順番で実施するようにそれぞれの作業開始日１６と作業完了日１７が設定されていることがわかる。さらに、作業内容が「配管」の「据付」、「電気ケーブルトレイ」の「据付」、「空調ダクト」の「据付」である作業工程（ａ１−Ｐ−２、ａ１−Ｅ−１、ａ１−Ｄ−１）の作業期間がそれぞれ重複するよう設定されていることがわかる。また、作業工程の構造物種類１３が「配管」である作業工程「ａ１−Ｐ−１」及び「ａ１−Ｐ−２」の作業物量１８は配管部品「１００」（点）に設定されており、作業人数１９は作業工程「ａ１−Ｐ−１」が４人、作業工程「ａ１−Ｐ−２」が３人に設定されていることがわかる。また、作業内容が「電気ケーブルトレイ」の「据付」である作業工程「ａ１−Ｅ−１」の作業物量１８は「８０」（点）、作業人数１９が「３」（人）に設定されており、作業内容が「空調ダクト」の「据付」である作業工程「ａ１−Ｄ−１」の作業物量１８は「２０」（点）、作業人数が「２」（人）に設定されていることがわかる。

（１−２）３Ｄモデルデータベース（ＤＢ）２
図３は、３Ｄモデルデータベースのデータ構造の一例を示す図である。

図３において、３Ｄモデルデータベース２（以降、３ＤモデルＤＢ２と称する）には、建設対象となる構造物を構成する個々の部品を単位として、各部品の３Ｄオブジェクト（３次元形状情報）に関する複数のレコードが登録されている。各レコードには、各部品の３Ｄオブジェクトに関する情報として、プラントＩＤ１０、建屋ＩＤ１１、部品ＩＤ２２、形状情報２３、座標情報２４、構造物種類１３、および作業エリア１５などが設定され格納されている。

プラントＩＤ１０は、工程ＤＢ１と同様に、各レコードの部品の作業対象となるプラントの名称を表す識別子であり、「Ｐ１」などの文字列が割り当てられる。

建屋ＩＤ１１は、工程ＤＢ１と同様に、各レコードの部品の作業対象となる建屋の名称を表す識別子であり、「Ｂ１」などの文字列が格納される。

部品ＩＤ２２は、各レコードの部品を一意に識別するためにそれぞれ付与される識別子であり、各部品を一意に識別することができる長さの文字列が格納される。なお、図３においては、簡略化のために「Ｓ１」、「Ｓ２」のような文字列が格納される場合を例示している。

形状情報２３は、各レコードの部品の形状の情報を示すものであり、例えば、「直管」、「エルボ」、「直方体」など各部品の形状を表す文字列が割り当てられる。

座標情報２４は、各レコードの部品の作業領域（作業エリア）における空間的な位置を示すものであり、例えば、部品の形状情報２３が「直管」又は「エルボ」である場合は、２つの端面（例えば、上面と底面）を形成する円の中心座標とその半径を表すデータを格納する。また、例えば、部品の形状情報２３が「直方体」である場合は、その直方体の各辺を構成する１２本の線分の情報（２点の端部の座標）が格納される。

構造物種類１３は、工程ＤＢ１と同様に、各レコードの部品が構成する構造物の種類を示すものであり、例えば、「配管」、「電気ケーブルトレイ」、「空調ダクト」などの構造物の名称を表す文字列が格納される。

作業エリア１５は、各レコードの部品が据え付けられる作業領域（作業エリア）の名称を示すものであり、工程ＤＢ１と同様に、例えば「エリア１」や「壁工区Ａ」、又は「ａ１」のような文字列が格納される。

（１−３）工程−３Ｄモデルリンクデータベース（ＤＢ）３
図４は、工程−３Ｄモデルリンクデータベースのデータ構造の一例を示す図である。

図４において、工程−３Ｄモデルリンクデータベース３（以降、工程−３ＤモデルリンクＤＢ３と称する）には、建設対象となる構造物の建設に係る全体工程計画に含まれる各作業工程と、その作業工程の対象となる構造物を構成する部品の３Ｄオブジェクトとの対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、プラントＩＤ１０、建屋ＩＤ１１、作業工程ＩＤ１２、および部品ＩＤ２２などが設定され格納されている。

プラントＩＤ１０は、工程ＤＢ１や３ＤモデルＤＢ２と同様に、各レコードの作業工程の作業対象となるプラントの名称を表す識別子であり、「Ｐ１」などの文字列が割り当てられる。

建屋ＩＤ１１は、工程ＤＢ１や３ＤモデルＤＢ２と同様に、各レコードの作業工程の作業対象となる建屋の名称を表す識別子であり、「Ｂ１」などの文字列が格納される。

作業工程ＩＤ１２は、工程ＤＢ１や３ＤモデルＤＢ２と同様に、各レコードの作業工程を一意に識別するためにそれぞれ付与される識別子であり、例えば「ａ１−Ｐ−１」のような文字列が格納される。

部品ＩＤ２２は、３ＤモデルＤＢ２と同様に、各レコードの部品を一意に識別するためにそれぞれ付与される識別子であり、各部品を一意に識別することができる長さの文字列が格納される。なお、図４においても、簡略化のために「Ｓ１」、「Ｓ２」のような文字列が格納される場合を例示している。

図４に例示したレコードからは、プラント「Ｐ１」の建屋「Ｂ１」において実施される作業工程「ａ１−Ｐ−２」で用いられる部品は「Ｓ１」〜「Ｓ３」であり、作業工程「ａ１−Ｄ−１」で用いられる部品は「Ｓ４」及び「Ｓ５」であり、作業工程「ａ１−Ｅ−１」で用いられる部品は「Ｓ６」であることがわかる。

（１−４）作業工数データベース（ＤＢ）４
図５は、作業工数データベースのデータ構造の一例を示す図である。

図５において、作業工程データベース４（以降、作業工程ＤＢ４と称する）には、作業工程における作業の種類に対応する作業工数原単位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、プラントＩＤ１０、建屋ＩＤ１１、構造物種類１３、作業工程名称１４、および作業工数原単位４４などが設定され格納されている。作業の種類は、プラントＩＤ１０、建屋ＩＤ１１、構造物種類１３および作業工程名称１４の組合せによって特定される。

プラントＩＤ１０は、工程ＤＢ１や３ＤモデルＤＢ２、工程−３ＤモデルリンクＤＢ３などと同様に、各レコードの作業工程の作業対象となるプラントの名称を表す識別子であり、「Ｐ１」などの文字列が割り当てられる。

建屋ＩＤ１１は、工程ＤＢ１や３ＤモデルＤＢ２、工程−３ＤモデルリンクＤＢ３などと同様に、各レコードの作業工程の作業対象となる建屋の名称を表す識別子であり、「Ｂ１」などの文字列が格納される。

構造物種類１３は、工程ＤＢ１や工程−３ＤモデルリンクＤＢ３などと同様に、各レコードの部品が構成する構造物の種類を示すものであり、例えば、「配管」、「電気ケーブルトレイ」、「空調ダクト」などの構造物の名称を表す文字列が格納される。

作業工程名称１４は、工程ＤＢ１と同様に、各レコードの作業工程が工程表などに記載される場合の作業の名称を示すものであり、例えば、「搬入」、「据付」、「溶接」、「コンクリート打設」などの文字列が格納される。

作業工数原単位４４は、プラントＩＤ１０、建屋ＩＤ１１、構造物種類１３および作業工程名称１４の組合せによって特定される作業の種類において、単位物量あたりの作業工数を表すものであり、その作業工数を表す数値が格納される。例えば、「配管」の「搬入」に係る作業において、配管部品１点当り１人／日の場合、作業工数原単位４４は「１」となる。なお、図５においては、説明のために作業工数原単位４４を「Ｍ１」、「Ｍ２」等の記号で示す。

図５のレコードによって、作業工数ＤＢ４の各作業工数原単位４４は、プラントＩＤ１０、建屋ＩＤ１１、構造物種類１３、及び作業工程名称１４の４つによって、工程ＤＢ１の作業工程（各レコード）と対応づけることができる。そして、作業工数ＤＢ４の各レコードの作業工数原単位４４と工程ＤＢ１の対応するレコードの作業物量１８との積をとることで、作業工程毎の作業工数を計算することができる。

例えば、図５の上から二段目に示すレコードは、プラント「Ｐ１」の建屋「Ｂ１」で実施される「配管」の「据付」についての作業工数原単位はＭ２であることがわかる。また、図２の工程ＤＢ１に例示したレコードにおいて、プラントＩＤ１０が「Ｐ１」で構造物種類１３が「配管」であり、作業工程名称１４が「据付」である作業工程としては「ａ１−Ｐ−２」があり、この作業工程の作業物量は１００であることから、作業工程「ａ１−Ｐ−２」の作業工数は１００×Ｍ２として計算することができる。

（１−５）制御部５
図１において、制御部５は、建設工程変更影響評価装置１００全体の動作を制御するとともに、作業工程全体を管理する作業工程管理処理を実施するものであり、工程ＤＢ１や３ＤモデルＤＢ２、工程−３ＤモデルリンクＤＢ３、作業工数データベース（ＤＢ）４などからの情報に基づいて各作業工程間に生じる影響を計算する物理的距離影響計算部５１、作業空間干渉影響計算部５２、及び作業リソース影響計算部５３を備えている。

図６は、制御部における建設工程変更影響評価処理の全体を示すフローチャートである。

図６において、制御部５は、まず、作業工程（全体工程）の工程表の表示範囲の設定を読み込む（ステップＳ１００）。工程表の表示範囲の設定は、入力装置６や出力装置７により構成されるＧＵＩ（Graphical User Interface）を用いてオペレータにより予め設定される。次に、読み込んだ表示範囲の工程、３Ｄモデル、工程−３Ｄモデルリンクの情報を工程ＤＢ１、３ＤモデルＤＢ２及び工程−３ＤモデルリンクＤＢ３から読み込む（ステップＳ１１０）。続いて、読み込んだ作業工程において、オペレータが入力装置６等により入力した開始日および完了日の変更に関する情報を読み込む（ステップＳ１２０）。

ここで、工程のデータの順序制約条件をチェックし（ステップＳ１３０）、順序制約に違反する作業工程があるかどうかを判定する（ステップＳ１４０）。工程のデータの順序制約条件は、各作業工程間における先行・後続の順序の制約であり、工程のデータ毎に予め設定されて付されている。

ステップＳ１４０での判定結果がＹＥＳの場合には、作業工程日程修正処理を実施し（ステップＳ１５０）、ステップＳ１３０の処理に戻る。作業工程日程修正処理は、例えば、制約を解消するような最小の日付変更量で後続の作業工程を後ろ倒しにするか、または、先行する作業工程を前倒しに修正する処理であり、修正結果を図示しない記憶装置に格納する。

また、ステップＳ１４０での判定結果がＮＯの場合には、作業工程の変更を行ったかどうかを判定し（ステップＳ１６０）、判定結果がＮＯの場合には処理を終了する。また、ステップＳ１６０での判定結果がＹＥＳの場合には、各情報に基づいて工程変更影響評価処理を実施し（ステップＳ１７０）、処理を終了する。工程変更影響評価処理は、作業工程の変更が他の作業工程に及ぼす影響を評価するものであり、物理的距離影響計算部５１、作業空間干渉影響計算部５２、及び作業リソース影響計算部５３の少なくとも１つにより、工程ＤＢ１や３ＤモデルＤＢ２、工程−３ＤモデルリンクＤＢ３、作業工数データベース（ＤＢ）４などからの情報に基づいて各作業工程間に生じる影響が計算される。

（１−５．１）物理的距離影響計算部５１
物理的距離影響計算部５１は、工程変更影響評価処理の１つとして物理的距離影響計算処理を実施するものであり、作業工程間の物理的距離を計算し、算出された物理的距離に基づいて作業工程の変更の他の作業工程への影響の有無を判定するものである。ここで、作業工程間の物理的距離とは、各作業工程に関する構造物の３Ｄオブジェクト間の距離であり、各作業工程に関する構造物の複数の３Ｄオブジェクト（躯体・機器・配管・ケーブルトレイ・ダクトなど）の距離から計算される。例えば、２つの作業工程Ａおよび作業工程Ｂの物理的距離を計算する場合は、それぞれの作業工程に関する構造物の３Ｄオブジェクトを１つずつ抽出し、３Ｄオブジェクト間の距離を計算する。作業工程Ａ，Ｂ間の全ての３Ｄオブジェクトの組合せに対して距離を計算し、その最小値を２つの作業工程Ａ，Ｂ間の物理的距離と定義する。

また、配管やケーブルトレイ、ダクトの据付作業などのように、ある機器や壁など特定の構造物を基点として順番に据え付けるような作業工程の場合には、２つの作業工程間に配管などのルート接続関係が存在するかどうか、また、ルート接続関係が存在する場合には、そのルート上の距離または据付物量が、作業工程への日程変更の影響を特定する上で重要となる。そのため、物理的距離影響計算部５１は、ある作業工程ＡおよびＢのそれぞれに紐づく３Ｄオブジェクトを全て取得し、オブジェクト間の距離に基づいて３Ｄオブジェクトの接続関係を判定する（すなわち、２つのオブジェクト間の距離がゼロであれば、当該オブジェクト同士は接続していると判定する）。そして、この処理を全ての作業工程に対して網羅的に実施し、作業工程間の物理的接続関係の有無を判定する。

例えば、２つの作業工程Ａ，Ｂの距離を計算する際には次のような方法が考えられる。すなわち、２つの作業工程を接続する３ＤオブジェクトをそれぞれＡ１，Ｂ１とし、また、それぞれの作業工程に紐づく３Ｄオブジェクトのうち、接続先の３Ｄオブジェクトが１つしか存在しないものをルートの端点とする。このとき、作業工程Ａ内では、３ＤオブジェクトＡ１から複数存在する端点までのルート長またはルート上に存在する据付物量の平均値を作業工程Ａ内の距離、同様に作業工程Ｂ内の距離を計算する。そして、作業工程間の距離については、作業工程Ａが先行着手される場合には、作業工程Ａ，Ｂ間の距離として作業工程Ａ内の距離を利用、一方、作業工程Ｂが先行着手される場合には作業工程Ａ，Ｂの距離として作業工程Ｂ内の距離を利用する。

図７は、物理的距離影響計算部における工程変更影響評価処理としての物理的距離影響計算処理を示すフローチャートである。図７では、先行する作業工程の開始日および完了日に遅延が発生し、後続の作業工程の作業日程と重なりが生じてしまった場合を考える。

図７において、物理的距離影響計算部５１は、まず、変更された作業工程のうち未処理の１つの作業工程を選択する（ステップＳ２００）。次に、ステップＳ２００で選択した作業工程と作業期間（作業日程）が重複する他の作業工程を全て抽出し（ステップＳ２１０）、各作業工程に紐付けされた３Ｄオブジェクトの配置データを工程−３ＤモデルリンクＤＢ３から取得する（ステップＳ２２０）。続いて、作業工程間の物理的距離を計算して算出し（ステップＳ２３０）、その物理距離に基づいて、順序制約に違反する作業工程があるかどうかを判定する（ステップＳ２４０）。順序制約に違反する作業工程があるかどうかの判定は、以下の考え方に基づいて実施する。すなわち、作業工程Ａ，Ｂに接続関係が存在する場合、作業工程Ｂが着手可能となる条件は、作業工程Ａ，Ｂ間の距離分の作業が完了するか、または、作業工程Ｂが先行する他の作業工程Ｃに接続しているかのどちらかである。従って、まず作業工程Ｂの接続関係を計算し、作業工程Ｂに接続しかつ先行する作業工程Ｃが存在するかを判定する。存在しない場合は、作業工程Ａ内で作業工程Ａ，Ｂ間の距離に相当する物量と、作業工数ＤＢ４に格納されている単位物量当たりの作業工数データとの積を取ることで、作業工程Ａの着手日から作業工程Ｂの着手日までに必要な作業日数を計算する。当該必要作業日数が作業工程Ａ，Ｂの重なり日数を超過する場合には、作業工程Ｂの開始日を超過しないように後ろ倒しにする。一方、作業工程Ｃが存在する場合は、作業工程Ｃに遅延が発生しない限り、作業工程Ｂの日程を修正する必要は無い。

したがって、ステップＳ２４０での判定結果がＹＥＳの場合には、作業工程日程修正処理を実施し（ステップＳ２５０）、続いて、未処理の変更した作業工程は有るかどうかを判定する（ステップＳ２６０）。また、ステップＳ２４０での判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ２６０に進む。ステップＳ２６０での判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ２００に進み、判定結果がＮＯの場合には、処理を終了する。

（１−５．２）作業空間干渉影響計算部５２
作業空間干渉影響計算部５２は、工程変更影響評価処理の１つとして作業空間干渉影響計算処理を実施するものであり、２つの作業工程の作業空間に干渉が存在するかどうかを計算し、算出された干渉量に基づいて作業工程の変更の他の作業工程への影響の有無を判定するものである。

図８及び図９は、作業工程間の作業空間の干渉について説明する図であり、図８は作業場所の重複を説明する図、図９は作業期間の重複を説明する図である。

図８に示すように、例えば、配管８２ａ〜８２ｃの上空にケーブルトレイ８１ａ〜８１ｃが据え付けられる場合、配管８２ａ〜８２ｃとケーブルトレイケーブルトレイ８１ａ〜８１ｃの作業空間８５が重複してしまうため、同時に作業することができない。従って、図９に示すように、例えば、配管据付に関する作業工程９１に遅延が生じて作業工程９１ａとなった場合、ケーブルトレイの据付に関する作業工程９２に作業工程９１の遅延の影響（すなわち、作業工程９１ａの影響）が生じて、作業工程９２にも遅延が生じることになる。

図１０は、作業空間干渉影響計算部における工程変更影響評価処理としての作業空間干渉影響計算処理を示すフローチャートである。

図１０において、作業空間干渉影響計算部５２は、まず、開始日または完了日が変更された作業工程の１つ（作業工程Ａとする）を選択する（ステップＳ３００）。次に、選択された作業工程の作業日程と重なりを持つ他の作業工程を全て取得する（ステップＳ３１０）。なお、ステップＳ３１０では、各作業工程に作業日程の重複日数も同時に算出する。続いて、抽出した他の作業工程から未処理の１つ（作業工程Ｂとする）を選択する（ステップＳ３２０）。

続いて、作業工程Ａ，Ｂに紐付けされた３Ｄオブジェクトデータを取得し（ステップＳ３３０）、各３Ｄオブジェクトデータに基づいて３Ｄオブジェクトの周囲に作業空間オブジェクトを作成する（ステップＳ３４０）。作業空間オブジェクトの作成は、例えば、直方体や円柱、球体などの形状の空間オブジェクト、およびそれらの組合せによって、３Ｄオブジェクトに係る機器や配管の据付作業に関する作業空間を生成する。

次に、作業工程Ａの作業空間オブジェクトと作業空間Ｂの作業空間オブジェクトの干渉チェックを全ての組合せに対して実施し（ステップＳ３５０）、作業工程Ａ，Ｂのうち先行する作業工程について、干渉が発生するオブジェクトの総数、ルート長の総和、体積の総和、面積の総和の少なくとも一つを計算する（ステップＳ３６０）。続いて、ステップＳ３６０での計算結果と、作業工数ＤＢ４に格納されている単位物量当たりの作業工数の値とを用いて、干渉するオブジェクトが示す構造物の据付作業に必要な作業日数（干渉作業日数とする）を計算する（ステップＳ３７０）。

ここで、工程重複日数よりも作業干渉日数が大きいかどうかを判定し（ステップＳ３８０）、判定結果がＹＥＳの場合には、後続の作業工程の開始日および完了日を「作業干渉日数＝工程重複日数」となるように修正する（ステップＳ３９０）。ステップＳ３９０での判定結果がＮＯの場合、またはステップＳ３９０の処理が終了した場合は、未処理の他の作業工程はあるかどうかを判定し（ステップＳ４００）、判定結果がＮＯの場合にはステップＳ３２０の処理に進む。

また、ステップＳ４００での判定結果がＹＥＳの場合には、未処理の変更した作業工程があるかどうかを判定し（ステップＳ４１０）、判定結果がＮＯの場合にはステップＳ３００に進み、判定結果がＹＥＳの場合には処理を終了する。

このような作業空間干渉影響計算処理において、例えば、建設対象の構造物が原子力プラントなどの場合、大型設備の搬入を各フロアの天井を打設する前にクレーン等で搬入する必要があるため、躯体建築の作業工程の作業日程と設備搬入の作業工程の作業日程とが互いに影響する。したがって、これらを判定するために、躯体建築の作業工程と設備搬入の作業工程の作業空間の影響を計算する必要がある。

したがって、作業空間干渉影響計算処理では、さらに、設置対象である設備を囲む壁及び設備の上方に位置する天井と、他の作業工程の作業空間に干渉が存在するかどうかを計算し、算出された干渉量に基づいて作業工程の変更の他の作業工程への影響の有無を判定する。

図１１は、設置対象である設備を囲む壁に関する作業空間干渉影響計算処理を示すフローチャートである。

図１１において、作業空間干渉影響計算部５２は、まず、設備３Ｄオブジェクトを１つ選択し、設備オブジェクトの中心を取得する（ステップ５００）。次に、選択した設備と同じ高さ（フロア）に位置する壁オブジェクトを抽出する（ステップＳ５１０）。具体的には、設備オブジェクトの中心点の高さ（Ｚ軸方向）が、壁オブジェクトの軸平行バウンディングボックスの上端の高さ以下、かつ、下端の高さ以上であるという条件で判定する。次に、抽出した壁オブジェクトをＸ−Ｙ平面に射影し、外形線のＸ−Ｙ座標を抽出する（ステップＳ５２０）。これは、外形線は線分であれば両端の座標、円弧であれば中心点と半径、及び両端の座標などである。次に、Ｘ−Ｙ平面上で、中心点を端点として周囲に複数の半直線を描く（ステップＳ５３０）。これは、例えば、４方向、８方向、１６方向など計算時間に応じて調整しても良い。次に、それぞれの半直線と外形線との交点を導出する（ステップＳ５４０）。これは、半直線と外形線に関するＸ座標値とＹ座標値の関係を記述した連立方程式を解くことにより導出される。そして、得られた各半直線上に存在する複数の交点の内、最も中心点（端点）に近い交点を生成している躯体オブジェクトを抽出する（ステップＳ５５０）。これにより、選択されている設備オブジェクトを取り囲む壁オブジェクトを抽出することができる。その後、選択中の設備オブジェクトと抽出した壁オブジェクトに紐づく作業工程を工程―３ＤモデルリンクＤＢ３から取得すれば、壁の作業工程の完了日と設備の搬入工程の開始日との比較が可能となり、壁の建築工程（作業工程）が遅延した場合（変更された場合）の搬入工程（他の作業工程）への伝搬を計算することができる。

図１２は、設置対象である設備の上方に位置する天井に関する作業空間干渉影響計算処理を示すフローチャートである。

図１２において、作業空間干渉影響計算部５２は、まず、選択されている設備オブジェクトとＸ−Ｙ平面上で近接している天井オブジェクトを抽出するため、設備オブジェクトと躯体オブジェクトの軸平行バウンディングボックス（ＢＢ）をＸ−Ｙ平面上に射影し（ステップＳ６００）、Ｘ−Ｙ平面上で設備オブジェクトのＢＢと躯体オブジェクトのＢＢの外形線の交差を計算する（ステップＳ６１０）。交差が存在する躯体オブジェクトは設備に近接していると判断して抽出する（ステップＳ６２０）。次に、高さ方向の絞り込みを行うため、設備オブジェクトのＢＢの上面のＺ座標と躯体オブジェクトのＢＢの底面のＺ座標とを比較し（ステップＳ６３０）、躯体オブジェクトの軸平行ＢＢ下面のＺ座標値が設備オブジェクトの軸平行ＢＢ上面のＺ座標値を上回っており、かつ、その差の絶対値が最小となるものを抽出する（ステップＳ６４０）。

（１−５．３）作業リソース影響計算部５３
作業リソース影響計算部５３は、工程変更影響評価処理の１つとして作業リソース影響計算処理を実施するものであり、２つの作業工程のリソースを計算し、算出されたリソースに基づいて、作業工程の変更の他の作業工程への影響の有無を判定するものである。つまり、作業リソース影響計算部５３は、作業工程に変更が発生した場合に、設備搬入前の保管スペースの充填率や、搬入作業に必要となるクレーンの稼働率といったリソース面での制約をチェックし、上限値を上回る場合には出力装置７等により警告を表示してオペレータに対策を促すものである。

図１３は、作業空間干渉影響計算部における工程変更影響評価処理としての作業リソース影響計算処理を示すフローチャートである。

図１３において、作業リソース影響計算部５３は、まず、変更された作業工程を１つ選択し（ステップＳ７００）、選択された作業工程のリソースの種類を判定する（ステップＳ７１０）。ここで、リソースの種類とは、例えば、搬入工程の場合にはクレーン使用時間、仮置きや保管工程の場合保管スペースの占有率などであり、また、据付作業工程では作業者数である。

続いて、それぞれのタイプに応じたリソース使用量および全体工程でのリソース使用量を計算する（ステップＳ７２０）。例えば、クレーン使用時間の導出方法は次の通りである。すなわち、作業工程に紐づく３Ｄモデルの座標値と、３ＤモデルＤＢ２に格納されているクレーンの配置座標値を用いて、各３Ｄオブジェクトに最も近いクレーンに搬入を担当させるよう割当を行う。そして作業工数ＤＢ４に格納されている作業工数を用いて３Ｄオブジェクトの数量を作業工数に変換する。次に、各作業工程の開始日から終了日までの期間内で均等に各３Ｄオブジェクトの作業工数を均す。例えば、作業工程が５日間実施され、その間に搬入する物量が配管１００本だった場合、１日当り２０本となるように均す。仮に作業期間が１０日となった場合は１日当り１０本となる。最後に、クレーン毎に総和を取ることで稼働時間の山積み（時間推移）を計算する。

また、保管スペースの占有率の導出方法は、体積を用いる場合は、一般的なＣＡＤが有する体積計算機能などを用いて３Ｄオブジェクトの体積を計算し、また、３ＤモデルＤＢ１ａに格納されている保管スペースオブジェクトの体積を計算して前者を後者で割ることで占有率を計算する。一方、面積を用いる場合は、機器の場合は据付後の状態と同じ態勢で保管されるため、軸平行バウンディングボックスの底面積を機器の占有面積とすれば良いが、配管の場合は寝かせて保管するため、保管姿勢の推定が必要である。

この推定方法は次のようなものが考えられる。配管の３Ｄオブジェクトを構成する最小要素（円柱または円錐形状）の中心線分を抽出する。簡単化のためエルボなど配管のルートが曲線となる要素は無視する。中心線分は、円柱や円錐の上面と底面の中心点の座標及びそれらを結ぶ３次元ベクトルとして保持する。そして、同一平面上に存在する直線（ベクトル）同士を同一グループに分類する。これは、選択中の配管３Ｄオブジェクトの端に位置する構成要素からスタートして、順次２つのベクトルの成す角を計算し、成す角が０となるか、または、２つの直線間の最短距離が０となる場合に、当該２つの直線が同一平面に存在すると判定できる。交点を持つ場合は同一平面上に存在するため、交点を持つ場合はそれらを同一グループに分類する。

詳細な手順としては、まず配管オブジェクトの端に位置する構成要素をグループ１とする。次に隣の構成要素を選択し、グループ１内に存在する全ての構成要素（最初は端に位置する構成要素のみ）と前記の方法で同一平面上に存在すると判定された場合は、当該要素をグループ１に追加し、そうでない場合はグループ２を新規作成し追加する。これを順次繰り返し、すべての構成要素をグループに分類する。分類が完了した後、グループ毎に構成要素の中心線分の長さの総和を計算し、それが最大となるグループを選択する。このグループが構成する平面が、配管を保管した際に地面と水平になる平面であると考える。そして、占有面積を計算するために、前記配管オブジェクトの構成要素毎に上面と底面の中心点を結ぶ線分を前記平面上に射影して構成される線分の長さの総和に配管の直径を掛けると良い。エルボ部分は簡単化し、上面と底面の中心点を線分で結ぶか、または、両隣に位置する円柱要素の中心線（直線）の交点を計算し、エルボ底面の中心点と当該交点を結ぶ線分、および、当該交点とエルボ上面の中心点を結ぶ線分で代替する。

保管スペースのリソースの山積み（時間推移）の計算は、クレーンの稼働時間のように作業日数に応じて１日当りの数値に均すのではなく、作業期間中ずっと占有面積分のリソースを消費し続けるものとして計算する。上限値は、保管スペースを示す３Ｄオブジェクトの底面積を計算するか、事前にオペレータが入力装置６を介して入力しても良い。

そして、上限値を超過している期間が存在しないか計算する（ステップＳ７３０）。その後、図１４に示すような方法で、出力装置７の表示機能を通じてオペレータに表示する。リソースが上限値を超過する場合は、作業工程の日程を調整する以外にもリソース上限値を増加させることで対応することも可能であるため、上限値の増加または作業工程の修正についてはオペレータが判断して、入力装置６を通じて行うものとする。

（１−６）出力装置７
出力装置７は、作業工程などの設定画面や工程変更影響評価処理の処理結果を表示する表示機能を有している。

図１５及び図１６は、出力装置に表示される工程変更影響評価処理の様子を示す図であり、図１５は作業工程の変更を入力する前の表示例を示しており、図１６は作業工程の変更が入力された場合の工程変更影響評価処理の処理結果の表示例を示すものである。

図１５において、入力部８０１は工程の遅延影響の計算対象となる工程のプラント名、建屋名を入力する箇所であり、プルダウンにより複数の名称から選択できる。当該２つの名称を入力すると入力部８０４に工程表が表示される。入力部８０１の工程検索欄は工程の名称をオペレータがキーボードにより入力したり、プルダウンに作業工程一覧を表示させたりし、その中からオペレータに選択させ、入力結果に該当する作業工程を選択中にする。工程検索欄の右に位置する三角形のボタンは複数の検索結果に対して、順および逆順に一つずつ選択状態を変更していくボタンである。選択状態となった作業工程は後述する入力部８０２に情報が表示され、また、入力部８０４で作業工程バーの色や太さが変更されることで選択状態にあることをオペレータに強調する。また、入力部８０１でオペレータが作業工程バー（線）をクリックすることで直感的に作業工程を選択状態にすることも可能である。

入力部８０２は表示された工程表の中で、選択状態にある１つの作業工程に関する名称、変更タイプ、変更前の作業日程、変更後の作業日程を表示または入力する箇所である。変更タイプとは、オペレータが手動で作業日程を変更したか、または、変更影響計算結果により変更されたか、または、変更なしかのいずれか１つを表示する。変更後日程欄はオペレータがキーボードを通じて変更後の作業日程を入力しても良いし、入力部８０４で一般の工程管理ソフトのように作業工程バーをドラッグアンドドロップするなどして変更した結果を表示しても良い。

影響計算実行ボタンは、工程変更影響の計算を実行するものであり、初期状態では入力は無効（クリックなどの入力を受け付けない状態）であり、少なくとも１つ以上の作業工程の日程がオペレータにより変更された場合に有効（クリックなどの入力を受け付ける状態）に遷移し、１度入力を受け付けると、再び無効に遷移する。ボタンが押下されて計算を実行し終えると、図１６の同箇所に示すように、入力部８０４の工程表が変更後の工程表に置き換えられ、変更が発生した作業工程については、変更前と比較して線の色や太さを変えることによりオペレータに強調表示する。

入力部８０３は変更影響計算の実行完了後に有効となり、選択工程への影響伝搬パス欄は現在選択状態にある作業工程に変更があった場合に、図１６の同箇所に示すように当該変更に至るまでの変更された作業工程一覧（パス、経路）を表示するものである。当該パスが選択状態にある場合、同時に入力部８０４の工程表上でも当該パスを示す矢印を、他の矢印と異なる色や太さで表示することによりオペレータに強調表示する。また、選択中の影響リンク欄は、図１６の同箇所に示すように、現在選択状態にある１つのリンク（２つの作業工程間における日程変更の伝搬）の名称を示すもので、先行作業工程の名称と後続作業工程の名称を表示する。これは、影響リンクの一覧をプルダウン形式で表示して選択しても良いし、入力部８０４上で矢印により表示される影響リンクをクリックで選択しても良い。影響理由欄は、選択状態にある影響リンクに関して、影響が発生した理由を表示するものであり、物理的距離計算部５１で計算された場合には具体的な距離を数値で表示し、作業空間干渉影響計算部５２で計算された場合には作業空間の干渉体積を数値で表示したり、壁―設備の関係または設備天井の関係であることが判別できる文字列で表示させたりする。ＣＡＤハイライトボタンは、入力部８０１で入力されたプラント及び建屋に該当する３Ｄモデルを３Ｄ−ＣＡＤ上に表示し、かつ、選択状態にある影響伝搬パスや影響リンクに係る３Ｄオブジェクトの色を変更することにより強調表示するためのものである。

（２）効果
以上のように構成した本実施の形態の作用効果を説明する。

原子力プラントや発電プラント、化学プラントなどの大規模なプラント建設や、大多数の部品の大規模な組立作業を要する製造分野などにおいては、作業工程の一部に変更や遅延が生じるような場合には、他の作業工程および全体工程への影響を的確に把握して対策を検討し、納期遅延の防止・抑制を図ることが重要である。しかしながら、大規模なプラント建設などでは、多種類の作業が複雑に絡み合いながら建設が進められていくため、上記従来技術のように一部の作業工程間の関係を考慮するだけでは不十分であり、ある作業工程の内容変更の全体工程への影響を抑制することができず、納期遅延などの発生が懸念される。

これに対して本実施の形態においては、建設対象となる構造物の建設に係る複数の作業工程の情報を記憶する建設工程情報記憶部と、構造物の３次元形状情報を記憶する３次元形状情報記憶部と、作業工程の情報と３次元形状情報との対応関係である工程−３Ｄモデルリンク情報を記憶する工程−３Ｄモデルリンク情報記憶部とを備え、複数の作業工程のうち少なくとも１つの作業日程が変更された場合に、作業工程の情報と、３次元形状情報と、工程−３Ｄモデルリンク情報とに基づいて、その他の作業工程の作業日程への影響を計算するように構成したので、作業工程の内容変更に係る全体工程への影響をより確実に把握し、抑制することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１ 工程データベース
２ ３Ｄモデルデータベース（３次元形状情報データベース）
３ 工程−３Ｄモデルリンクデータベース
４ 作業工数データベース
５ 制御部
６ 入力装置
７ 出力装置
１００ プラント建設工程変更影響評価装置

Claims (10)

1. 建設対象となる構造物の建設に係る複数の作業工程の情報を記憶する建設工程情報記憶部と、
   前記構造物の３次元形状情報を記憶する３次元形状情報記憶部と、
   前記作業工程の情報と前記３次元形状情報との対応関係である工程−３Ｄモデルリンク情報を記憶する工程−３Ｄモデルリンク情報記憶部と、
   前記複数の作業工程のうち少なくとも１つの作業日程が変更された場合に、前記作業工程の情報と、前記３次元形状情報と、前記工程−３Ｄモデルリンク情報とに基づいて、その他の作業工程の作業日程への影響を計算する制御部と
   を備えたことを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
2. 請求項１記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
   作業物量と作業工数との関係である建設作業工数情報を記憶する建設作業工数情報記憶部をさらに備えたことを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
3. 請求項１記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
   前記制御部は、前記作業日程の変更された作業工程での作業対象となる構造物と、他の作業工程での作業対象となる構造物との間の物理的な距離に基づいて、他の作業工程の作業日程への影響を計算する物理的距離影響計算部を備えたことを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
4. 請求項３記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
   前記物理的距離影響計算部は、建設対象の構造物を構成する部品の物理的連結点をたどったルート上の距離を物理的距離とすることを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
5. 請求項１記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
   前記制御部は、前記作業日程の変更された作業工程と他の作業工程との作業空間的干渉量に基づいて、他の作業工程の作業日程への影響を計算する作業空間干渉影響計算部を備えたことを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
6. 請求項５記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
   前記作業空間干渉影響計算部は、作業工程での作業対象となる部品を包含する直方体、円柱、または球体から成る作業空間を生成し、その作業空間に基づいてブーリアン演算により得られる作業空間同士の干渉している体積を作業空間干渉量とすることを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
7. 請求項１記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
   前記制御部は、前記作業日程の変更された作業工程と他の作業工程における作業場所の物理的な配置に基づいて、他の作業工程の作業日程への影響を計算する作業空間干渉影響計算部を備えたことを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
8. 請求項７記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
   前記作業空間干渉影響計算部は、
   建屋内に設置される設備とその周囲を取り囲む壁との対応関係、または、設備とその上部に位置する天井との対応関係を作業場所の物理的な配置とすることを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
9. 請求項１記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
   前記制御部は、前記作業工程に供されるクレーン使用時間または資材保管スペース占有量の少なくとも一方をリソースと定義し、前記作業日程の変更された作業工程と、他の作業工程との前記リソースの消費量にもとづいて、前記他の作業工程への影響を計算する作業リソース影響計算部を備えたことを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。
10. 請求項３，５，７の何れか１項に記載のプラント建設工程変更影響評価装置において、
    前記物理的距離影響計算部、前記作業空間干渉影響計算部および前記作業リソース影響計算部の計算結果のうちの少なくとも１つを表示させる計算結果表示部を有する表示装置を備えたことを特徴とするプラント建設工程変更影響評価装置。

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