JP2024516117A - ユーティリティ要素ルーティングを有するｃａｄ装置及び関連方法 - Google Patents

Abstract

ＣＡＤ装置は、ＣＡＤ要素及びルールを有するデータベースを記憶するように構成されたメモリを含み得る。ＣＡＤ装置は、メモリに結合され、ルーティング用モデル及びルールに基づいてＣＡＤファイル用のユーティリティ要素ルートを生成し、各ユーティリティ要素ルートはデータベースから１つ又は複数のＣＡＤ要素を有し、ユーティリティ要素ルートをＣＡＤファイルとともに表示するように構成されたプロセッサを含み得る。

Description

本開示は、建築設計の分野に関し、より詳細には、建築計画のためのコンピュータ支援設計及び関連方法に関する。

本出願は、２０２１年４月７日に出願された先行出願の出願第６３／１７１７０２号に基づくものであり、その主題全体が参照により本明細書に組み込まれる。

現代の建物建設は綿密に計画された事業であり、諺で言うところの地図が建築図面や建築計画である。１８００年代では、建築図面は、複製が容易な設計図へと発展した。現代の建物の建築図面は、構造要素や複数のユーティリティを含む複雑なものである。実際、シンプルな一戸建ての場合、建築図面は２０ページ以上の大判の詳細なページで構成されることもある。

もちろん、高層ビルや大規模な産業施設の建築図面は、幾何学的に複雑さを増す。実際、高層ビルの場合、数百万の構造要素が存在することもある。コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムの出現により、これらの複雑な設計は3次元（３Ｄ）でデジタルレンダリングされ、ＣＡＤファイルに記憶される。さらに、典型的なＣＡＤファイルには、構造データと機械／電気／配管（ＭＥＰ）データ（設計内のＭＥＰサービスのルーティングなど）が含まれる。

一般に、ＣＡＤ装置は、複数のＣＡＤ要素と、複数のルール（例えば、ルーティングルール、グルーピングルール、スペーシングルール、及び規制ルール）とを含むデータベースを記憶するように構成されたメモリを含み得る。ＣＡＤ装置は、メモリに結合され、ルーティング用モデル及び複数のルールに基づいてＣＡＤファイル用の複数のユーティリティ要素ルートを生成するように構成されたプロセッサを含み得る。各ユーティリティ要素ルートは、データベースからの少なくとも１つのＣＡＤ要素を含み得る。プロセッサは、複数のユーティリティ要素ルートをＣＡＤファイルとともに表示するように構成され得る。

特に、プロセッサは、強化学習モデルを含むルーティングのためのモデルを生成し、強化学習モデルのための複数のエージェントを生成し、各エージェントはポイント・ツー・ポイントのルートに関連付けられ、複数のルールの違反に基づいて報酬関数を生成するように構成され得る。プロセッサは、複数の評価値に基づいて報酬関数を生成するように構成され得る。複数の評価値は、コスト値と複雑度値とを含み得る。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、複数の入力値、及び複数の出力値に基づいて、教師あり学習モデルを含むルーティングのためのモデルを生成するように構成され得る。複数の入力値は、サポート可能性値、複雑度値、及び次元値を含んでもよく、複数の出力値は、コスト値、及びメンテナンス値を含んでもよい。プロセッサは、複数のハイパーパラメータに基づいてルーティング用モデルを生成するように構成され得る。複数のハイパーパラメータは、例えば、分岐係数と曲げ係数とを含み得る。

また、ＣＡＤファイルは、複数の要素を含んでよく、プロセッサは、複数の要素を処理して複数の幾何学的形状を生成するように構成されてよく、各幾何学的形状は、例えば、関連するメタデータ値を有する。プロセッサは、グラフベースの探索経路探索アルゴリズムを実行して、複数の幾何学的形状における最短経路を見つけるように構成され得る。プロセッサは、複数のユーティリティ要素ルートのサブセットを単一のユーティリティ要素ルートに結合するように構成され得る。例えば、複数のユーティリティ要素ルートは、配管ルート、電気ルート、及び機械ルートを含み得る。

別の態様は、ＣＡＤ装置を動作させるための方法に向けられている。この方法は、複数のＣＡＤ要素と複数のルールとを含むデータベースを記憶することと、ルーティング用モデルと複数のルールとに基づいてＣＡＤファイルのための複数のユーティリティ要素ルートを生成することとを含み得る。各ユーティリティ要素ルートは、データベースからの少なくとも１つのＣＡＤ要素を含み得る。本方法は、複数のユーティリティ要素ルートをＣＡＤファイルとともに表示することを含み得る。

本開示によるＣＡＤシステムの第１の例示的な実施形態の概略図である。 本開示によるＣＡＤシステムの第２の例示的な実施形態の概略図である。

建設プロジェクトでは、ＣＡＤによる建築図面が一般的である。とはいえ、設計エンジニアは一般に、建築図面内の各要素を手作業で配置し、設計しなければならない。さらに、ＭＥＰのようなユーティリティ、又は工業用配電／配管のようなプロセスのためのルーティングを挿入する場合、設計エンジニアは、そのようなユーティリティをルーティングするためのスペースを見つけることはもちろんのこと、法令遵守、建設コスト、メンテナンスコストのような多くの懸念事項のバランスを取らなければならない。

設計エンジニアは、各ユーティリティサブシステムが満たすべき要求を評価し、経験とルール・チェック・ソフトウェア・ツールの組み合わせを使用して規制基準への準拠を検証しながら、各ユーティリティサブシステムが取るべきルートを個別に手動で入力する。この手作業は時間がかかり、複数の選択肢を評価する能力が制限されるため、最適なアプローチを見つけることができない場合がある。

中規模から大規模のプロジェクトでは、設計時間の大部分が、ユーティリティサブシステム間の調整問題や設計上のトレードオフの解消に費やされる。さらに、配管の引き回しが必要な機器、電源や制御が必要な機器、部屋ごとの換気要件、産業用モーターや電気機器の動作パラメータなど、プロジェクトのライフサイクルを通じて、要求は変化する。現在の設計プロセスでは、設計段階での変更対応に時間とコストがかかる。そのため、ＭＥＰ及び産業用配電・配管システムの設計は、複雑で困難な、時間のかかるプロセスであり得る。

本開示は、既存の技術を用いたこの問題に対するアプローチを提供し得る。特に、本開示は、機械学習手法を活用して、ＣＡＤ建築図面内の１つ又は複数のユーティリティを自動的にルーティングし得る。本開示は、例えば、分散型のクラウドベースの生成設計システムとして実装された多段階制約最適化システムを提供してもよい。

以下、本発明のいくつかの実施形態が示された添付図面を参照し、本開示がより完全に説明される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化され得、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、当業者に本開示の範囲を十分に伝えるように提供される。同様の数字は、全体を通して同様の要素を指し、基数１００の符号は、代替の実施形態における同様の要素を示すために使用される。

最初に、図１を参照して、本開示によるＣＡＤシステム１００が説明される。特に、ＣＡＤシステム１００は、例示的に、建物設計を有するＣＡＤファイル１０２を取り込むように構成されたインジェスチョンモジュール１０１を含む。ＣＡＤファイル１０２は、ローカル又はクラウドホストされ得るＣＡＤソフトウェア内で、建物設計及び潜在的なユーティリティ要素をレンダリングされてよい。

インジェスチョンモジュール１０１は、建物設計のシステム要求を決定するように構成される。システム要求は、設計されるユーティリティシステムに関連付けられた空間制約及び関連情報の集合を含む。この情報には、システム要求の完全なセットだけでなく、新しいソリューションを生成するときにシステムが保持しなければならないソリューションの既存の部分も含まれる。換言すれば、ユーティリティの一部は事前に設計されており、もはや変更することはできない。この特性は、設計時に入手できなかった新しい情報（例えば、システムが衝突するような動かせない構造要素の位置）が、部分的に構築されたシステム／建設スケジュールの設計変更（すなわち、変更指示）を必要とする場合に、ＣＡＤシステム１００を使用できるようにすることを意図している。

情報セットは、２つのデータソースから取得される。第１のデータソースは、ソフトウェアアドインとしてホストＣＡＤアプリケーション内で直接実行される一連のツールを含むＣＡＤ統合モジュール１０３を含む。このソフトウェアアドインにより、システムのルーティング及び配置に影響を与える空間制約の構成が可能になる。この構成では、ＣＡＤプロジェクトファイルに必要なシステム要求情報のすべて又は一部が格納される。ルーティング設計生成のためにプロジェクトを準備するとき、ソフトウェアアドインは、ルーティングに必要なすべての関連ジオメトリ及び関連するビルディング・インフォメーション・モデリング（ＢＩＭ）情報を特定する。ＣＡＤ統合モジュール１０３は、本明細書で説明するジオメトリ前処理構成要素を開始する前に、このデータを出力し、クラウドストレージにアップロードするように構成される。他の実施形態では、ＣＡＤファイル１０２は、典型的なＣＡＤソフトウェアインターフェースの外部でＣＡＤシステム１００にアップロードされ得る。

いくつかの実施形態では、ＣＡＤシステム１００は、スタンドアロンのホストＣＡＤアプリケーションなしで動作してもよい。例えば、ＣＡＤシステム１００は、（例えば、クラウドインフラストラクチャ又はリモートサーバ内で）ネイティブにＣＡＤアプリケーション機能を提供し、ネイティブＣＡＤアプリケーション機能を介して、後続のルーティングのための空間的及び非空間的制約及びルールを提供するように構成されてもよい。

第２のデータソースは、システムのサイジングと仕様を決定するために必要な残りのシステム要求情報を提供する要求データベース１０４で構成される。この要求データベース１０４は、アプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）を使用して、既存の外部データベースから取得される。一部の実施形態では、要求データベース１０４は内部で統合され、アクセスされ得る。この実施形態では、ユーザーは専用のユーザーインターフェイスを使用して要求データベース１０４にアクセス可能である。

ＣＡＤシステム１００は、例示的に、複数のＣＡＤ要素を格納するように構成されたパーツデータベース１０５を含む。複数のＣＡＤ要素は、例えば、３Ｄモデル、製造業者固有識別子、価格、工賃などのメタデータを含む、利用可能なシステムパーツのコレクションを含み得る。このデータのうち、より頻繁に変更される可能性がある、又はプロジェクトごとに異なる可能性がある部分（例えば、価格、規制遵守など）は、より頻繁な更新を容易にするために、別のデータベースに格納される、又は参照される外部データソースから取得されてもよい。

ＣＡＤシステム１００は、例示的に、ＣＡＤファイル１０２及び複数のＣＡＤ要素に基づいてルーティング用モデルを生成するように構成されたジオメトリ前処理モジュール１０６を含む。特に、ジオメトリ前処理モジュール１０６は、構造、工程及び取引ジオメトリ、ＢＩＭ情報、点群データ、及びルーティングゾーンなどのジオメトリプロジェクト情報を、ＣＡＤシステム１００によって使用可能な統一フォーマットに変換するように構成される。

ジオメトリ前処理モジュール１０６の入力は、各要素のタイプ及び材料に関する情報とともに、サイトモデル内の各要素を表す幾何学的形状を含む。さらに、入力は、非標準の基準軸に沿って整列される必要があるサイトの領域を表すメッシュ（例えば、三角形メッシュ）を含む。サイトメッシュは、効率的な空間クエリのための特殊なデータ構造に変換される。例えば、符号付き又は符号なしの距離フィールド（ＳＤＦ）を含む複数の値を格納する密な均一グリッドや、サイト上の各位置でどのような種類のサポート構造を使用できるかの情報が格納される。

他の実施形態では、異なる空間分割スキーム（例えばオクツリー）に基づくスパースグリッドなど、このデータを格納さするために他のデータ構造が使用され得る。これらのデータ構造に対するクエリは、サポート構造のタイプに関連するだけでなく、より一般的には、生成プロセスの進行に伴う効率的なクエリ及び更新のために、特定のルール／制約が適用されるボリュームに関連する。

ＣＡＤシステム１００は、例示的に、複数のルールにアクセスするように構成されたルールモジュール１０７（すなわち、制約管理システムモジュール）を含む。いくつかの実施形態では、複数のルールはルールモジュール１０７内に記憶されるが、図示の実施形態では、ＣＡＤシステムは、複数のルールを記憶するように構成されたルールデータベース１０８を含む。特に、ルールモジュール１０７は、ユーザーがルーティング生成プロセス中に適用される制約を指定できるように構成される。これらの制約は、政府によって義務付けられたローカルな業界のルールや規制、業界のベストプラクティス、クライアントの仕様など、多くの情報源に由来する。ルールは、スコープと呼ばれるサイトの特定の部分／領域に適用されることができる。一部の実施形態では、システム要求情報に関連するすべての情報が収集されると、プロジェクトデータがクラウドストレージにアップロードされ、続いて、分散タスク実行システムに要求して設計生成パイプライン（ＤＧＰ）を開始する。ＤＧＰは、ルーティング、グルーピング、詳細化、スケジューリング、及び最適化モジュール１０９を含む。

ＣＡＤシステム１００は、例示的に、分配モジュール１１０を含む。分配モジュール１１０は、システムの端点で指定された要求に基づいて、システム要求を満たすために必要とされる基本的なシステム分配構成要素の選択及び割り当てを実行するように構成される。

ＣＡＤシステム１００は、ルーティング用モデル及び複数のルールに基づいて、ＣＡＤファイル１０２のための１つ又は複数のユーティリティ要素ルートを生成するように構成されたルーティングモジュール１１１を例示的に含む。ルーティングモジュール１１１は、ＣＡＤファイル１０２のための１つ又は複数のユーティリティ要素ルートを順次又は同時に（すなわち並行して）生成するように構成される。例えば、各ユーティリティ要素ルートは、配管ルート、電気ルート、又は機械ルート（すなわち、ＭＥＰルート）を含み得る。本明細書で説明されるように、各ユーティリティ要素ルートは、配管、電線管、ダクト、及び他の能動部品などの多数の変化する個々の要素を含み得る。

いくつかの実施形態では、ＣＡＤファイル１０２のための１つ又は複数のユーティリティ要素ルートのサブセットは、設計要求のためにユーザーによって変更不可能又はロックされることがある。ルーティングモジュール１１１は、サブセットをロックしたまま、移動可能なユーティリティ要素ルートのための１つ又は複数のユーティリティ要素ルートを生成するように構成される。例えば、いくつかのアプリケーションでは、クライアントによって要求されるユーティリティ要素ルートが存在する可能性がある。ここで、ルーティングモジュール１１１は、必要なルートを配置した状態で開始し、ユーティリティ要素ルートを接続するための解決策を見つける。

もちろん、ユーティリティ要素ルートは、電力供給・配電、情報・通信システム、制御システム、セキュリティ・アクセス・システム、検知・警報システム、屋内外照明、冷暖房、排水除去、飲用冷水・温水供給、水回収・処理システム、雨水、地上・地下排水、燃料ガス配管、工業用水回路、油圧システム、その他の液体（例えば、石油、水素、液化石油ガス、その他の化学薬品(石油、水素、液化石油ガス、その他の化学薬品など）、工業用圧縮空気、工業用真空、その他のガス（ＣＯ_２、ヘリウム、酸素など）、換気／空調制御、排気ガス、極端／特殊な空調制御のような他のユーティリティサービスも含み得る。

ジオメトリ前処理モジュール１０６は、データ構造をルーティングモジュール１１１に送るように構成される。ルーティングモジュール１１１は、例えば、分岐係数や曲げ係数などのプロセスハイパーパラメータのセットに基づいて、システムをルーティングするためのサイトの適切な領域を見つけるための検索プロセスを実行するように構成される。もちろん、ハイパーパラメータは追加のハイパーパラメータを含んでもよい。プロセスハイパーパラメータのセットは、ルーティングモジュール１１１のパラメトリック空間を定義する。ルーティングモジュール１１１は、オフサイトでのプレファブリケーション／組立のためにセグメント化され、抽出され得るシステムの部分、例えば、直線的でプールされた配管の連続部分を追加的に特定するように構成される。

いくつかの実施形態では、ユーザーは、ルーティングモジュールが必ず通るべき（マストルートゾーン）、ゾーンが堅固な壁を含んでいても任意に通ることができる（メイルートゾーン）、及び、何としても通ることを避ける（ノールートゾーン）、サイトの特定の領域（ゾーン）に関する情報を提供することによって、高いレベルでルーティングモジュール１１１に影響を与え得る。また、ルーティングモジュール１１１は、より組み立てに適した設計に影響を与えるパラメータを組み込むように構成され得る。

ＣＡＤシステム１００は、例示的に、複数のサブシステムが単一のキャリアによって輸送され得る場合に、ユーティリティ要素の適切なサイズを計算し、複数のルートをまとめてプログラム的に集約するように構成されたグルーピングモジュール１１２を含む。換言すれば、ユーティリティ要素ルートのサブセットを１つのルートに統合できる場合、グルーピングモジュール１１２はそうするように構成される。

ＣＡＤシステム１００は、例示的に、特定のカップリング、継手、及び必要な構造的サポートを含む、網羅的に決定することができるシステムセグメントに経路を空間的に配置するように構成された詳細化モジュール１１３を含む。詳細化モジュール１１３は、ルーティングモジュール１１１からの情報を使用して、オフサイトでプレハブ／組立されることが特定されたシステムの部分を別個に生成するようにも構成される。また、ＣＡＤシステム１００は、全体的な建設時間と必要なリソースを最小化することを目的として、特定の建設発注要件に基づいて完全な作業スケジュールを生成するように構成されたスケジューリングモジュール１１４を含む。図示の実施形態では、最適化モジュール１０９は、分配モジュール１１０、ルーティングモジュール１１１、グルーピングモジュール１１２、詳細化モジュール１１３、及びスケジューリングモジュール１１４を包含する。

ＣＡＤシステム１００は、１つ又は複数のユーティリティ要素ルートをＣＡＤファイル１０２と共に表示するように構成された出力モジュール１１５を例示的に含む。いくつかの実施形態では、出力モジュール１１５は、ＭＥＰシステム設計問題に対する複数の代替解の視覚化及び比較を生成するように構成された視覚化モジュール１１６と、設計解を外部ＣＡＤツール及び／又はデータベースに出力するか、又はユーティリティ設計を既存の外部ＣＡＤツールデータベースにマージするように構成された認識モジュール１１７とを含む。

いくつかの実施形態では、ＣＡＤシステム１００は、材料コスト、建設コスト、建設時間、建設要求、保守性などのスカラー値又はベクトル値を生成する、個々の設計を評価する構成要素のセットを有する評価器モジュールを含み得る。一言で言えば、評価器モジュールは、ＣＡＤファイル１０２のユーティリティ設計及び／又は建物設計の性能側面を定量化するように構成される。また、ＣＡＤシステム１００は、評価器モジュールによって提供される１つ又は複数の評価基準に従って、本明細書で上述したパラメトリック空間上で多目的最適化を実行するように構成された最適化モジュールを含んでいてもよい。

ＣＡＤシステム１００は、制約のある多段階最適化ワークフローを使用して、多様で信頼性の高い大量の学習データを生成する。その後、機械学習を使用して複数のモデルを訓練し、設計問題の解決を加速する。特に、強化学習（ＲＬ）は、ルーティングモジュール１１１、グルーピングモジュール１１２、及び詳細化モジュール１１３における制約付き解の生成を加速するために使用される。

より具体的には、ＲＬモデルは、マルチルーティング問題の適切な解を見つけるルーティングモジュール１１１のタスクを表すエージェントを使用する。各エージェントは、１つのポイント・ツー・ポイントのルートを担当することができ、各ルートの一部を同時に生成する。各時刻ステップにおける各エージェントの状態空間は、自身のルートの終点、部分ルート解、他のすべての部分的に生成されたルートに関する情報、及びサイト全体のジオメトリを含む。決定空間は、次にどの部品を選ぶか（例えば、直管、曲がり角、引きポイント）、部品の構成（例えば、パイプの長さ、曲がり角の度合い）、他のエージェントとルートを統合する機会、エージェントのプールから共通のルートを分割する機会である。報酬関数は、制約の充足又は違反と他の評価要素（コスト、建設時間など）の組み合わせである。例えば、意思決定モデルの内部表現はDeep Convolutional Neural Networkである。このシステムは、設計生成手順全体にもサロゲートモデルを提供し、外側の大域的最適化プロセスがより効率的にサンプリングできるようにする。

ディープラーニングは、評価器モジュールの構成要素を、個々の設計の評価のためのサロゲートモデルで置き換えるために使用される。一例として、保守性評価器がある。保守性の計算評価器は、レイトレーシングなどの手法を使用してジオメトリをサンプリングし、到達可能性、全体の高さ、その他の要因を計算して総合スコアを算出する。機械学習評価装置は、３Ｄ畳み込みニューラルネットワークを使用して設計の一部を評価し、認識可能な特徴に基づいてスコアを割り当てる。入力は３Ｄボクセル化されたジオメトリを含み、各ボクセルに存在するジオメトリのタイプを記述するラベルが付き、出力は単一の実数値スコアである。訓練データセットは、計算評価器とユーザー指定の追加情報を使用して生成される。

いくつかの実施形態では、ＣＡＤシステム１００は、複数のモジュールを同時に使用することによって、多分野にわたるシステム設計を提供することができ、例えば、機械的及び電気的システム、又は完全な機械的、電気的及び配管を同時に設計することができる。他の実施形態では、ＣＡＤシステム１００は、個々のシステムのみ（すなわち、電気のみ、機械のみ、又は配管のみをレンダリングすること）で動作することができる。

ジオメトリ前処理モジュール１０６、ルールモジュール１０７、分配モジュール１１０、ルーティングモジュール１１１、グルーピングモジュール１１２、詳細化モジュール１１３、スケジューリングモジュール１１４、及び出力モジュール１１５はすべて、単一のスタンドアロンコンピューティングデバイス又は複数のスタンドアロンコンピューティングデバイスに配備されてもよいことが理解されるべきである。他の実施形態では、これらのモジュールはすべて、Amazon Web Services、Google Cloud Platform、又はMicrosoft Azureなどのクラウドコンピューティングプラットフォーム（ＣＣＰ）に配備されてもよい。

ルーティングがリモートで実行され、ＣＡＤソフトウェアがローカルコンピューティングデバイス上で実行されるアプリケーションでは、ＣＡＤソフトウェアは、リモートシステムへのプラグインソフトウェア導管と連動して動作してもよい。特に、インジェスチョンモジュール１０１及び出力モジュール１１５は、プラグインソフトウェアのコンジットに含まれてよい。

以下では、ＣＡＤシステム１００において電気ユーティリティ要素ルートを生成する方法がより詳細に説明される。より具体的には、インジェスチョンモジュール１０１は、システム要求を生成するように構成される。システム要求は、完全な電気概略システム図（例えば、プロセスフロー図（ＰＦＤ）、又は配管及び計装図（Ｐ＆ＩＤ）の一部として）、電気室に利用可能なサイトエリア、タグ、モーター馬力、スタータータイプ、及び電圧及び配線仕様などのソース及び負荷などの電気システム要求の詳細を含み得る。

パーツデータベース１０５は、例示的に、電線管、ケーブルトレイ、ファスナ、カップリング、継手、スイッチ、及びサポート構造の一部など、生成設計システムが利用可能なすべての電気的及び機械的パーツのコレクションを含む。ルールモジュール１０７は、例えば、米国電気工事規定（ＮＥＣ）など、適用される地域の法的規制からエンコードされた制約及びルールを導出し、業界のベストプラクティス及び一般的なクライアントの要求から抽出された追加的なもので補足するように構成される。

分配モジュール１１０は、電力供給／制御を必要とする機器に基づいて、電気システム全体を制御するためのモーター制御センター（ＭＣＣ）及びプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を選択し、ラックに割り当てるように構成される。ラックが構成されると、電気室にスペースが割り当てられる。電気室はサイト上に適切に配置される。分配モジュール１１０はまた、例えば、地下と地上、壁内スラブと壁外スラブとの間の配線エンドポイント（照明器具など）、及びトランジションポイントの割り当てを担当する。

ルーティングモジュール１１１は、幾何プリプロセッサによって生成された離散化グリッド内の最短経路を見つけるために、グラフベースの探索経路探索アルゴリズム（例えばＡ^＊）を実行するように構成される。Ａ^＊経路探索タスクの一部として、ルーティングモジュール１１１は、ＭＬモデルを使用して、グラフグリッドのポイント間のコスト関数を推定し、ルートの目的地に対する各グラフグリッドのポイントの値の推定を提供することができる。一実施形態では、目的地までの残り距離／コストの近似値としてマンハッタン距離が使用される。

いくつかの実施形態では、入力としてサイト形状及びサイト全体の複雑さの粗い表現を使用する３Ｄ ＣＮＮは、粗い障害物及び配線可能／サポート可能領域の存在を考慮して、より良い推定を提供し得る。モデルの入力は、各グリッドポイントについて、サポート可能性タイプ、ＳＤＦ値、配線されたケーブルの数、サイトの寸法などを含み得る。モデルの出力は、部品／建設コスト値、保守性スコア値を含み得る。このモデルの訓練セットは、様々なテストサイトを使用して、従来の計算パイプラインを使用して合成的に生成することができる。いくつかの実施形態では、解の生成は、本明細書で上述したＲＬ手法と同様である。

経路は、ＭＣＣ、及びＰＬＣを起点とし、サイト内の任意の電気デバイスの位置に終端し得る。ジオメトリ前処理モジュール１０６によって、サイトの構造特性、及びオプションとして機械的特性と配管特性を表すＳＤＦが提供され、サポート可能性情報で注釈が付けられるので、ルーティングモジュール１１１は、サポート可能なパスを選択する。ルーティングモジュール１１１は、一度にルーティングするデバイスを１つ選択し、パスファインダアルゴリズムを順次実行するように構成される。他の実施形態では、ルーティングモジュール１１１は、パスファインダアルゴリズムと同時に１つ又は複数のデバイスをルーティングするように構成される。すべての経路は、同じケーブルを含む境界ボックスとして定義される、配線路セグメントと呼ばれる接続されたセグメントのセットにまとめられる。各配線路セグメントには、構成要素が尊重すべきすべての制約が注釈されている。

グルーピングモジュール１１２は、ケーブルと相対的な配線路のサイズを決定し、デバイスのセットと必要なケーブルを、配線路を共有するグループに割り当てるように構成される。グルーピングモジュール１１２の目的は、プロジェクトコストを最小化し、ＮＥＣルールを遵守し、ユーザーが設定した制約を遵守し、設置が可能なソリューションを作成することである。最初に、導体は、各セット内の導体が同じセット内のどの導体とも配線路を共有することが許され、他のどのセットとも共有することが許されないように、相互に排他的なセットに分割される。次に、導体の各セットについて、最適化アルゴリズムがコストを最小化する導体の最適なグループ分けを見つける。グループ化のコストを評価するために、導体と配線路セグメントのサイズが、関連する制約に従って決定される。

詳細化モジュール１１３は、配線路セグメント内の汎用構成要素ファミリから配線路のラックを組み立てるように構成される。詳細化モジュール１１３は、コンパートメントレイアウトと呼ばれるセグメント内の配線路の理想的な配置を決定するように構成される。コンパートメントは、グルーピング可能なセグメント内の配線路のサブセクションを含む。詳細化モジュール１１３は、カップリング、ユニオン、コンジットボディ、エルボを含むすべての必要な継手を配置し、モデル内の周囲のジオメトリに取り付けながら、配線路ネットワークの長さに沿ってサポートを配置するように構成される。

コンパートメントレイアウトは、同一ラック内のコンジットとトレイの配置を決定する。配線路の位置は、ラックから出るときの衝突を避け、利用可能なスペース内に収まるように選択される。特に、フィッティングの配置については、配線路セグメントのレイアウトが決まると、セグメントとコンパートメントのレイアウトのジオメトリが分析される。部品（例えば、電線管棒、電線管本体、トレイ）は、ユーザー定義及び電気規格の制約を考慮して選択され、サイズが決められ、配置される。部品間のトポロジー関係は、この段階で明示的に表される。

特に、サポート配置のための最初のステップは、各サポートの位置を特定することである。サポートは、建築基準法及び電気基準法に従って、また、ユーザー定義の制約、例えば、各曲げの前後、及び、Ｘはユーザー設定可能なパラメータである最小Ｘフィート間隔で配置される必要がある。サポート位置が選択されると、「ブランコ」、「フロアスタンド」、「スタンドオフ」など、配置される特定のタイプのサポートが決定される。例えば、特定のタイプのサポートは、サポートの優先順位リストであるサポート仕様から決定され、各タイプのサポートは、垂直対水平のランニングラックのような特定のシナリオに対応する。

最後に、サポートの種類と位置が選択されると、サポート自体が配置されることができる。各タイプのサポートにはそれぞれパラメトリックモデルがあり、サポートの位置、向き、セグメント/区画を入力とする。これらのパラメトリックモデルを使用して、ロッド、ナット、ボルト、クロスメンバーなど、サポート内の各構成要素の具体的な位置と移動量を計算される。これらの構成要素はそれぞれ出力モジュール１１５に出力される。

例えば、ルール及び制約は、特定の危険要求を遵守するために、現場全体で異なる場合がある。スケジューリングモジュール１１４は、電気システムを組み立てるのに必要な建設タスクのフルセットを定義し、各タスクを完了するのに必要な時間とリソースを見積もり、同時に実行できるタスクの数を制限する建設順序依存関係を実施するように構成される。評価器モジュールは、例えば、ケーブル引張り張力、ケーブル曲げ張力、材料費、建設費、建設時間、保守性などの評価指標を提供し得る。

以下では、ＣＡＤシステム１００において配管ユーティリティ要素ルートを生成するための方法がより詳細に説明される。上述した電気ユーティリティ要素ルートを生成する方法からの特徴をこの方法に組み込んでもよいことが理解されるべきである。システム要求は、完全な配管概略システム図（例えば、ＰＦＤ又はＰ＆ＩＤ）、主流体／気体リザーバの位置、輸送される流体／気体の種類、要求される流量特性（すなわち、圧力、流量）及びソースとシンクの位置、配管網の熱膨張／収縮のための熱的要求、及びシステム疲労解析のための振動プロファイルなどの配管システム要求の詳細を含み得る。

パーツデータベース１０５は、例示的に、パイプの一部、バルブ、流量調整器、ポンプなど、生成設計システムが使用可能なすべての機械部品を含む。ルールモジュール１０７は、Uniform Plumbing Code（ＵＰＣ）からエンコードされた制約及びルールを導出し、業界のベストプラクティス及び一般的なクライアントの要求から抽出された追加のもので補足するように構成される。分配モジュール１１０は、ポンプを配置し、シンクのサイズを決定し、サイト内で選択して割り当て、機械室にグルーピングするように構成される。機械室は敷地内に適切に配置される。

ルーティングモジュール１１１は、ジオメトリ前処理モジュール１０６によって生成された離散化グリッド内の最短経路を見つけるために、グラフベースの探索経路探索アルゴリズムを実行するように構成される。配管経路は、特定のソースから発生し、サイト内の任意の指定されたシンクで終了し得る。サイトの構造的特性、及びオプションとして機械的・電気的特性を表すＳＤＦは、ジオメトリ前処理モジュール１０６によって提供され、サポート可能性情報で注釈が付けられるため、ルーティングモジュール１１１は、サポート可能なパスを選択する。ルーティングモジュール１１１は、その時点でルーティングするダクトを１つ選択し、パスファインダアルゴリズムを逐次実行するように構成してもよいし、複数のルートを並列又は同時に選択するように構成してもよい。

いくつかの実施形態では、ルートのいくつかは、コンクリート構造物に浸漬された「スラブ内」又は「壁内」導管ルーティングを含む。配管システムのスラブ内及び壁内ルートは、コンクリートが打設される前に、コンクリート構造物の鉄筋アーマチュア内に可撓性導管の一部を位置決めすることを伴う。フレキシブルコンジットは、リジッドコンジットに比べて位置決めの自由度は高いが、固いコンクリート材料からスペースや容積を奪うことになり、鉄筋コンクリート構造を弱体化させる。そのため、追加の工学的要件が導入され、スラブ内のどの地点でも、単位体積当たりの導管の密度が所定の閾値を超えることはない。この特殊なケースでは、専用のルートと関連するデータ構造が必要になる。そこで、フレキシブルな管路をスプライン曲線で表し、コンクリートスラブの内部体積を３次元密度関数で表し、一様なスパースグリッドとして表現する方法が考案された。ルート機構は、スラブを貫通する導管のすべての端点を接続するスプラインを配置し、各グリッドセルに、そのセルと交差する導管の量とサイズに比例する密度値を割り当てる。最適化手順は、グリッドのどの点でも導管の密度がしきい値を超えるようにスプラインの制御点を移動させる。

他の実施形態では、ルーティングモジュール１１１は、パスファインダアルゴリズムと同時に１つ又は複数のダクトをルーティングするように構成される。ダクトは、より大きな容量のダクトのツリーに集約されてもよく、及び／又は、同じダクトを継続する境界ボックスとして定義される、接続されたダクトセグメントのセットに一緒に結合されてもよい。各セグメントは、構成要素が尊重すべきすべての制約で注釈されている。

このアプリケーションの場合、グルーピングモジュール１１２は、適切な流量が達成されるように、ユーティリティシステム内のパイプの正しいサイジングを計算する。詳細化モジュール１１３は、必要に応じて、一般的な構成要素ファミリのパイプのラックをセグメントに組み立てるように構成される。システムは、区画レイアウトと呼ばれるセグメント内のパイプの理想的な配置を決定する。詳細化モジュール１１３は、次に、カップリング、ユニオン、パイプ、エルボを含むすべての必要な継手を配置する。詳細化モジュール１１３は、次に、配管網の長さに沿って適切なサポートを配置し、モデル内の周囲のジオメトリに取り付ける。

コンパートメントレイアウトは、同一ラック内のパイプとトレイの配置を決定する。配管システムの位置は、ラックから分岐する際の衝突を避け、利用可能なスペース内に収まるように選択される。継手の配置に関しては、セグメントのレイアウトが決まると、セグメントとコンパートメントのレイアウトのジオメトリが分析される。部品（パイプ、トレイなど）は、ユーザー定義及び配管コードの制約を考慮して選択され、サイズが決められ、配置される。部品間のトポロジー関係は、この段階で明示的に表される。サポート配置に関して、サポート配置の最初のステップは、各サポートの位置を特定することである。サポートは一定の間隔で、各接合部の前後に配置する必要がある。サポートの位置が決まると、「ブランコ」、「フロアスタンド」、「スタンドオフ」など、配置するサポートの特定のタイプが決定される。特定のタイプのサポートは、サポートの優先順位リストであるサポート仕様から決定され、各タイプのサポートは、垂直と水平のランニングラックのような特定のシナリオに対応する。

最後に、サポートのタイプと位置が選択されると、サポート自体が配置されることができる。各タイプのサポートにはそれぞれパラメトリックモデルがあり、サポートする場所、方向、セグメント/区画を入力として受け取る。これらのパラメトリックモデルは、ロッド、ナット、ボルト、クロスメンバーなど、サポート内の各構成要素の具体的な位置と移動量を計算する。これらの構成要素はそれぞれ、認識モジュール１１７に出力される。詳細化モジュール１１３は、現場の異なる場所で実施される異なる制約セットを考慮するように構成されている。例えば、特定の危険要求を遵守するために、現場全体で規則と制約が異なる場合がある。

スケジューリングモジュール１１４は、配管システムを組み立てるのに必要な建設タスクのフルセットを定義し、各タスクを完了するのに必要な時間と資源を見積もり、同時に実行可能なタスクの数を制限する建設順序依存性を強制するように構成される。評価器モジュールは、例えば、圧力降下、熱機械分析、材料費、建設費、建設時間、保守性のための内部流れ計算流体力学などの評価指標を提供し得る。

機械学習は、数値流体力学（ＣＦＤ）及び熱シミュレーションの代理モデルとして使用され得る。例えば、ダクトシステムのトポロジーの構造及び重要な寸法をグラフニューラルネットワークとして符号化し、従来のＣＦＤ及び熱解析によって生成された適切なデータセットを用いて訓練することができる。このデータセットには、入力データとして、ＨＶＡＣシステムのグラフ構造と境界条件のベクトル（例えば、空気処理ユニットの出力におけるシステム入口の温度と圧力）、出力データとして、ＣＦＤと熱シミュレーションを使用して事前評価された、すべてのシステム出口の温度と圧力の対応する測定値、のようなタプルが含まれる。

以下では、ＣＡＤシステム１００において機械的（例えば気流機械的）ユーティリティ要素ルートを生成するための方法がより詳細に説明される。上述した電気ユーティリティ要素ルートを生成するための方法、及び上述した配管ユーティリティ要素ルートを生成するための方法からの特徴がこの方法に組み込まれてもよく、その逆も同様であることが理解されるべきである。システム要求には、完全な暖房、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）概略システム図、暖房負荷及び冷房負荷、炉、空気濾過、加湿及び除湿ユニット、及び空調機の位置、要求される流量特性（圧力、流量）、ならびに吸気口、吹出口、レジスタ、及びディフューザーの位置が含まれ得る。

パーツデータベース１０５は、ダクト、ファン、送風機、予熱器、炉、冷却器、ダンパー、吸気口、及び排気口の一部など、生成設計システムが使用可能なすべての機械部品を含む。ルールモジュール１０７は、ＡＳＨＲＡＥ規格９０．１から符号化された制約及びルールを導出し、業界のベストプラクティス及び一般的なクライアントの要求から抽出された追加的なもので補足するように構成される。分配モジュール１１０は、炉、予熱器、ヒーター、冷却器、送風機のサイズを決定し、選択し、敷地内に配置し、機械室にグルーピングするように構成される。機械室は敷地内に適切に配置される。

ルーティングモジュール１１１は、機械室から供給されるダクトパスをルーティングし、サイト内の任意の指定エリアで終端するように構成される。サイトの構造的特性、及びオプションとして配管や電気的特性を表すＳＤＦは、ジオメトリ前処理モジュール１０６によって提供され、サポート可能性情報で注釈が付けられるため、ルーティングモジュール１１１は、サポート可能なルートを選択する。ルーティングモジュール１１１は、一度に（代替的に同時又は並行して）ルートするダクトを１つ選択し、パスファインダアルゴリズムを実行するように構成される。ダクトは、より大きな容量のダクトのツリーに集約され、及び／又は、同じダクトを継続する境界ボックスとして定義される、接続されたダクトセグメントのセットにまとめられる。各セグメントは、構成要素が尊重すべきすべての制約で注釈される。

このアプリケーションでは、グルーピングモジュール１１２が、ユーティリティシステム内のダクトの正しいサイジングを計算し、適切な空気流量が達成される。詳細化モジュール１１３は、必要に応じて、一般的な構成要素ファミリのダクトのラックをセグメントに組み立てるように構成される。詳細化モジュール１１３は、区画レイアウトと呼ばれるセグメント内のダクトの理想的な配置を決定するように構成される。詳細化モジュール１１３は、次に、カップリング、ユニオン、及びエルボを含むすべての必要な継手を配置するように構成される。詳細化モジュール１１３は、次に、配管網の長さに沿って適切なサポートを配置し、モデル内の周囲の形状に取り付けるように構成される。

コンパートメントのレイアウトは、同一ラック内のダクトとトレイの配置を決定する。ダクトシステムの位置は、ラックから分岐する際の衝突を避け、利用可能なスペース内に収まるように選択される。フィッティングの配置に関しては、セグメントのレイアウトが決まると、セグメントとコンパートメントのレイアウトのジオメトリが分析される。部品（ダクト、排気口など）は、ユーザー定義及び機械規格の制約を考慮して選択され、サイズが決められ、配置される。部品間のトポロジー関係は、この段階で明示的に表される。サポート配置に関しては、サポート配置の最初のステップは、各サポートの位置を特定することある。サポートは一定の間隔で、各接合部の前後に配置する必要がある。サポートの位置が決まると、「トラピーズ」など、配置する特定のタイプのサポートが決められる。特定のタイプのサポートは、サポートの優先順位リストであるサポート仕様から決定され、各タイプのサポートは垂直と水平のランニングラックなど特定のシナリオに対応する。

最後に、サポートのタイプと位置が選択されると、サポート自体が配置されることができる。各タイプのサポートには、サポートする場所、方向、セグメント/区画を入力とする独自のパラメトリックモデルがある。これらのパラメトリックモデルは、ロッド、ナット、ボルト、クロスメンバーなど、サポート内の各構成要素の具体的な位置と移動量を計算する。これらの構成要素はそれぞれ、認識モジュール１１７に出力される。

例えば、ルール及び制約は、特定の危険要求を遵守するために、現場全体で異なる場合がある。スケジューリングモジュール１１４は、ＨＶＡＣシステムを組み立てるのに必要な建設タスクの完全なセットを定義し、各タスクを完了するのに必要な時間とリソースを見積もり、同時に実行できるタスクの数を制限する建設順序依存関係を実施するように構成される。評価器モジュールは、例えば、圧力降下、空気流、熱機械分析、材料費、建設費、建設時間、保守性についての計算流体力学などの評価指標を提供し得る。

上述したルーティングアプリケーション（すなわち、機械ユーティリティルーティング、電気ユーティリティルーティング、及び配管ユーティリティルーティング）のいずれかに適用される特徴及び機械学習の概念は、他のルーティングアプリケーションにも同様に適用可能であることが理解されるべきである。さらに、本明細書に開示された実施形態のいずれかの特徴は、他の実施形態と組み合わされ得る。

ここで、図２を追加的に参照して、ＣＡＤシステム２００の別の実施形態が説明される。ＣＡＤシステム２００のこの実施形態では、図１に関して既に上述したこれらのシステム要求が１００だけインクリメントされており、ほとんどの場合、本明細書でこれ以上説明する必要はない。上述したＣＡＤシステム１００からの任意の特徴は、ＣＡＤシステム２００と統合できることが理解されるべきである。

このＣＡＤシステム２００は、例示的に、ＣＡＤ装置２２０と、ネットワーク（図示せず、例えばローカルエリアネットワーク又はインターネット）を介してＣＡＤ装置と通信するコンピューティング装置２２１とを含む。コンピューティング装置２２１は、例示的にパーソナルコンピューティングデバイスを含むが、例えば、モバイルコンピューティングデバイス又はタブレットコンピューティングデバイスで構成されてもよい。

図示の実施形態では、コンピューティング装置２２１は、ＣＡＤファイル２０２をＣＡＤ装置２２０にアップロードして、その後の処理を行うように構成されている。また、この実施形態では、ＣＡＤ装置２２０は、ＣＡＤファイル２０２をレンダリングして見るためのネイティブＣＡＤソフトウェアを動作させるように構成されている。ＣＡＤファイル２０２のレンダリングの視覚出力は、ローカルディスプレイデバイス上に表示するためにコンピューティング装置２２１に送信される。

他の実施形態（図１参照）では、コンピューティング装置２２１は、ローカルでＣＡＤソフトウェアを実行し、処理のためにＣＡＤ装置２２０にＣＡＤファイル２０２をアップロードするように構成される。コンピューティング装置２２１は、ＣＡＤ装置２２０と通信して、ローカルＣＡＤソフトウェアに関連するプラグインを実行し得る。

ＣＡＤ装置２２０は、例示的に、複数のＣＡＤ要素と、複数のルールを含むデータベースを記憶するように構成されたメモリ２２２を含む。特に、複数のルールは、ルーティングルール、グルーピングルール、スペーシングルール、及び規制ルール（例えば、ＮＥＣ、ＡＳＨＲＡＥなどの標準エンジニアリングコードに従って、準拠するＭＥＰシステムを記述するルール）を含み得る。ＣＡＤ装置２２０は、例示的に、メモリ２２２に結合され、少なくとも複数のルールに基づいてルーティング用モデルを生成するように構成されたプロセッサ２２３を含む。

ルーティングのためのモデルは、いくつかの実施形態では機械学習モデルを含み得る。さらに、機械学習モデルは、最初に複数のルールに依存する例示的なルーティングインスタンスを使用して、例えば、教師あり学習プロセスにより訓練され得る。

いくつかの実施形態では、ＣＡＤ装置２２０は、サーバデバイスなどのスタンドアロンのコンピューティングデバイスを含み得る。他の実施形態では、ＣＡＤ装置２２０は、クラウドコンピューティングプラットフォーム上のリソースを含み得る。プロセッサ２２３は、ルーティング用モデル及び複数のルールに基づいて、ＣＡＤファイル２０２のための複数のユーティリティ要素ルートを生成するように構成される。各ユーティリティ要素ルートは、データベースからの少なくとも１つのＣＡＤ要素を含む。換言すれば、プロセッサ２２３は、本明細書で上述したように、データベースからのパーツビンを使用して、ユーティリティ要素ルートをポイント・ツー・ポイントのルートから完成させるように構成される。プロセッサ２２３は、ＣＡＤファイル２０２を有する複数のユーティリティ要素ルートをコンピューティング装置２２１に表示するように構成される。

特に、プロセッサ２２３は、ＲＬモデルを含む機械学習モデルを生成し、強化学習モデルのための複数のエージェントを生成し、各エージェントはポイント・ツー・ポイントのルートに関連付けられ、複数のルールの違反に基づいて報酬関数を生成するように構成される。プロセッサ２２３は、複数の評価値に基づいて報酬関数を生成するように構成される。複数の評価値は、例えば、コスト値及び複雑度値を含む。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２３は、複数の入力値、及び複数の出力値に基づいて、教師あり学習モデルを含む機械学習モデルを生成するように構成される。複数の入力値は、例えば、サポート可能性値、複雑度値、及び次元値を含む。複数の出力値は、例えば、コスト値、及びメンテナンス値を含む。プロセッサ２２３は、複数のハイパーパラメータに基づいてルーティング用の機械学習モデルを生成するように構成される。例えば、いくつかの実施形態において、複数のハイパーパラメータは、分岐係数と曲げ係数とを含む。

また、ＣＡＤファイル２０２は、複数の要素を含む。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２３は、複数の要素を処理して複数の幾何学的形状を生成するように構成され、各幾何学的形状は、関連するメタデータ値（例えば、材料特性、「壁」、「柱」、「床」などの形状識別特性、及び他のそのようなデータ）を有する。例えば、複数の幾何学的形状は、複数の三角形メッシュを含み得る。他の実施形態では、この情報は、他のＣＡＤ／ＢＩＭデータ形式（すなわち、Industry Foundation Classes標準に従って）によって表されることができ、このデータ形式もまた、システムがサイト形状の表現として使用することができる。

プロセッサ２２３は、グラフベースの探索経路探索アルゴリズム（例えば、Ａ^＊）を実行して、複数の幾何学的形状における最短経路を探索するように構成される。プロセッサ２２３は、複数のユーティリティ要素ルートのサブセットを単一のユーティリティ要素ルートに結合するように構成される。例えば、複数のユーティリティ要素ルートは、配管ルート、電気ルート、及び機械ルートを含み得る。

別の態様は、ＣＡＤ装置２２０を動作させるための方法に向けられている。この方法は、複数のＣＡＤ要素と、複数のルールとを含むデータベースを記憶することと、ＣＡＤファイル２０２及び複数のＣＡＤ要素に基づいて、ルーティングのための機械学習モデルを生成することとを含む。本方法はさらに、ルーティング用機械学習モデル及び複数のルールに基づいて、ＣＡＤファイル２０２に対する複数のユーティリティ要素ルートを生成することであって、各ユーティリティ要素ルートはデータベースからの少なくとも１つのＣＡＤ要素を含むことと、複数のユーティリティ要素ルートをＣＡＤファイルとともに表示することと、を含む。

本開示の多くの修正及び他の実施形態は、前述の説明及び関連する図面に提示された教示の利益を有する当業者に思い浮かぶであろう。したがって、本開示は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、修正及び実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることが理解される。

Claims (20)

1. コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）装置であって、
   複数のＣＡＤ要素、及び複数のルールを備えたデータベースを記憶するように構成されたメモリと、
   前記メモリと結合されるプロセッサであって、
   ルーティング用モデル及び前記複数のルールに基づいて、ＣＡＤファイル用の複数のユーティリティ要素ルートを生成し、各ユーティリティ要素ルートは、前記データベースからの少なくとも１つのＣＡＤ要素を備え、
   前記複数のユーティリティ要素ルートを前記ＣＡＤファイルとともに表示する、
   ように構成される、該プロセッサと、
   を備える、ＣＡＤ装置。
2. 前記プロセッサは、強化学習モデルを備えたルーティング用モデルを生成し、前記強化学習モデル用の複数のエージェントを生成し、各エージェントはポイント・ツー・ポイントのルートに関連付けられ、前記複数のルールの違反に基づいて報酬関数を生成するように構成される、請求項１に記載のＣＡＤ装置。
3. 前記プロセッサは、複数の評価値に基づいて前記報酬関数を生成するように構成され、前記複数の評価値は、コスト値と複雑度値とを備える、請求項２に記載のＣＡＤ装置。
4. 前記プロセッサは、複数の入力値、及び複数の出力値に基づいて、教師あり学習モデルからなる前記ルーティング用モデルを生成するように構成され、前記複数の入力値は、サポート可能性値、複雑度値、及び次元値を備え、前記複数の出力値は、コスト値、及びメンテナンス値を備える、請求項１に記載のＣＡＤ装置。
5. 前記プロセッサは、複数のハイパーパラメータに基づいて前記ルーティング用モデルを生成するように構成され、前記複数のハイパーパラメータは、分岐係数及び曲げ係数を含む、請求項１に記載のＣＡＤ装置。
6. 前記ＣＡＤファイルは、複数の要素から構成され、前記プロセッサは、前記複数の要素を処理して複数の幾何学的形状を生成するように構成され、各幾何学的形状は、関連するメタデータ値を有する、請求項１に記載のＣＡＤ装置。
7. 前記プロセッサは、前記複数の幾何学的形状における最短経路を見つけるために、グラフベースの探索経路探索アルゴリズムを実行するように構成される、請求項６に記載のＣＡＤ装置。
8. 前記プロセッサは、前記複数のユーティリティ要素ルートのサブセットを単一のユーティリティ要素ルートに結合するように構成される、請求項１に記載のＣＡＤ装置。
9. 前記複数のユーティリティ要素ルートは、配管ルート、電気ルート、及び機械ルートを備える、請求項１に記載のＣＡＤ装置。
10. コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）装置であって、
    複数のＣＡＤ要素、及び複数のルールを備えたデータベースを記憶するように構成されたメモリと、
    前記メモリと結合されるプロセッサであって、
    ＣＡＤファイル及び前記複数のＣＡＤ要素に基づいて、ルーティング用の機械学習モデルを生成し、前記機械学習モデルは、強化学習モデルを備え、
    前記強化学習モデル用の複数のエージェントを生成し、各エージェントはポイント・ツー・ポイントのルートに関連付けられ、
    前記複数のルールの違反に基づいて、報酬関数を生成し、
    前記ルーティング用の機械学習モデル及び前記複数のルールに基づいて、前記ＣＡＤファイル用の複数のユーティリティ要素ルートを生成し、各ユーティリティ要素ルートは、前記データベースからの少なくとも１つのＣＡＤ要素を備え、
    前記複数のユーティリティ要素ルートのサブセットを単一のユーティリティ要素ルートに結合する、
    ように構成される、該プロセッサと、
    を備える、ＣＡＤ装置。
11. 前記プロセッサは、複数の評価値に基づいて前記報酬関数を生成するように構成され、前記複数の評価値は、コスト値と複雑度値とを備える、請求項１０に記載のＣＡＤ装置。
12. 前記プロセッサは、複数の入力値、及び複数の出力値に基づいて、教師あり学習モデルからなる前記機械学習モデルを生成するように構成され、前記複数の入力値は、サポート可能性値、複雑度値、及び次元値を備え、前記複数の出力値は、コスト値、及びメンテナンス値を備える、請求項１０に記載のＣＡＤ装置。
13. 前記プロセッサは、複数のハイパーパラメータに基づいて前記機械学習モデルを生成するように構成され、前記複数のハイパーパラメータは、分岐係数及び曲げ係数を含む、請求項１０に記載のＣＡＤ装置。
14. 前記ＣＡＤファイルは、複数の要素から構成され、前記プロセッサは、前記複数の要素を処理して複数の幾何学的形状を生成するように構成され、各幾何学的形状は、関連するメタデータ値を有する、請求項１０に記載のＣＡＤ装置。
15. 前記プロセッサは、前記複数の幾何学的形状における最短経路を見つけるために、グラフベースの探索経路探索アルゴリズムを実行するように構成される、請求項１４に記載のＣＡＤ装置。
16. 前記複数のユーティリティ要素ルートは、配管ルート、電気ルート、及び機械ルートを備える、請求項１０に記載のＣＡＤ装置。
17. コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）装置を動作させる方法であって、
    複数のＣＡＤ要素、及び複数のルールを備えたデータベースを記憶することと、
    ルーティング用モデル及び前記複数のルールに基づいて、ＣＡＤファイル用の複数のユーティリティ要素ルートを生成することであって、各ユーティリティ要素ルートは、前記データベースからの少なくとも１つのＣＡＤ要素を備えることと、
    前記複数のユーティリティ要素ルートを前記ＣＡＤファイルとともに表示することと、
    を備える、方法。
18. 強化学習モデルを備えたルーティング用モデルを生成することと、前記強化学習モデル用の複数のエージェントを生成することであって、各エージェントはポイント・ツー・ポイントのルートに関連付けられることと、前記複数のルールの違反に基づいて報酬関数を生成することと、をさらに備える、請求項１７に記載の方法。
19. 複数の評価値に基づいて前記報酬関数を生成することであって、前記複数の評価値は、コスト値と複雑度値とを備えることをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
20. 複数の入力値、及び複数の出力値に基づいて、教師あり学習モデルからなる前記ルーティング用モデルを生成することであって、前記複数の入力値は、サポート可能性値、複雑度値、及び次元値を備え、前記複数の出力値は、コスト値、及びメンテナンス値を備えることをさらに備える、請求項１７に記載の方法。

Images