JP4582511B2 - 流体制御装置の設計装置および設計方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造装置などで使用される流体制御装置を設計する際に使用される設計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られる流体制御装置は、従来より知られているが、このような流体制御装置を設計するに際しては、流体制御機器とその接続を図示したフロー図（図６参照）に基づいて、実際の流体制御装置を平面図（図７参照）に表し、次いで、これらの流体制御機器を接続するのに必要な継手部材を求め、次いで、流体制御装置の部品リストや見積書を作成していた。
【０００３】
図６において、符号(51)(52)(54)(55)は開閉弁を、符号(53)はマスフローコントローラ（ＭＦＣ）を、符号(56)は逆止弁を、符号(57)はマスフローメーター（ＭＦＭ）を、符号(58)は圧力センサ（ＰＴ）を、符号(59)はプレッシャーレギュレータ（ＲＧ）を、符号(60)はフィルターを、符号(61)は手動弁（ＨＶ）を、符号(62)は隣り合うライン間の接続用配管をそれぞれ表している。
【０００４】
図７の符号(51)〜(62)までは、図６の符号(51)〜(62)と同じものを表している。図７においては、たとえば、マスフローコントローラ(53)の入口側および出口側にそれぞれ設けられている一対の開閉弁(51)(52)(54)(55)が、１つのブロック(63)(64)に取り付けられて１部品として扱われており、また、マスフローコントローラ(53)の入口側および出口側には、隣り合うブロック(63)(64)との接続を容易にするためのブロック継手(65)(65)が取り付けられるなど、図６のフロー図を実際の流体制御装置にするための工夫が施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記２種類の図について、さらに詳しく説明すると、図６のフロー図は、流体制御装置を使用する顧客により示されるもので、その流体の通路は明確であるが、各部材の大きさや隣り合う部材間の間隔などについては全く考慮されていない。一方、図７は、流体制御装置の設計者が作成するもので、流体制御装置の平面図であるから、各部材の大きさや隣り合う部材間の間隔などについては、明確であるが、各部材内の流体の通路については、流体制御装置を使用する顧客や流体制御装置を製作・検査する作業者にとってわかりづらいものとなっている。また、図７に基づいて、継手部材としてどのようなものを使用するかを求めたり、流体制御装置の部品リストや見積書を作成したりする作業にかかる手間は非常に大きく、しかも、これらの作業にヒューマンエラーが発生することも多かった。
【０００６】
この発明の目的は、流体の通路だけでなく、各部材の大きさや隣り合う部材間の間隔などについても明確にすることができるフロー図の作成を可能とする流体制御装置設計装置を提供することにある。
【０００７】
この発明の他の目的は、流体制御装置の三次元組立図の自動作成を可能とする流体制御装置設計装置を提供することにある。
【０００８】
この発明のさらに他の目的は、流体制御装置の部品リストや見積書を作成したりする作業にかかる手間を減少し、これらの作業に伴うヒューマンエラーの発生を無くすことができる流体制御装置設計装置を提供することにある。
【０００９】
この発明のさらに他の目的は、流体制御装置の設計効率を大幅に向上することができる流体制御装置設計方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による流体制御装置設計装置は、複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られる流体制御装置をプログラムされたコンピュータによって設計する装置であって、流体制御装置で使用され得る流体制御機器をその機能、流路および外形を表示するシンボルマークとして蓄えるシンボルマーク記憶手段と、設計しようとする流体制御装置で使用される流体制御機器のシンボルマークを組み合わせて配置する指示手段と、該指示手段によってシンボルマークで表示された流体制御装置のフロー図を作成するフロー図作成手段とを備えており、フロー図作成手段は、記憶手段のシンボルマークファイルから弁、マスフローコントローラ等の機器を順次選択可能とし、選択された機器を画面上の任意点か機器内の基準点を基準とする適宜な位置に配置し、選択された機器とこれに隣り合う機器の平面寸法を記憶手段の流体制御機器データファイルから引き出し、これらの機器を接続する適切な継手部材を継手部材データファイルから自動的に選択し、機器および継手部材をそれらの平面寸法に応じて自動配置して、自動的に流体制御装置のフロー図を作成するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
流体制御機器としては、マスフローコントローラ、開閉弁、逆止弁、プレッシャレギュレータ、フィルタ、マスフローメータ、圧力センサなどの単機能部材のほか、２つの単機能部材（たとえば、２つの開閉弁とかフィルタおよび圧力センサとか）を１つのブロックに一体的に設けたもの、単機能部材（たとえばマスフローコントローラ）の両側に継手部材を一体的に設けたものでがある。
【００１２】
継手部材としては、直方体状ブロックに連通用流体通路が設けられたブロック継手と称されるものを使用することが好ましいが、流体制御機器の流体通路間を接続するものであればブロック継手以外のものでもよい。
【００１３】
流体制御装置は、複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られるが、各流体制御機器が上段に、各継手部材が下段にそれぞれ配置されることが好ましい。この場合に、アルミニウム製などの基板に下段側の各継手部材がねじで取り付けられ、隣り合う継手部材間にまたがるように上段側の流体制御機器がねじで取り付けられる。
【００１４】
シンボルマークとしては、たとえば弁のようにＪＩＳ記号があるものは、ＪＩＳ記号とその流体通路および外形とを合わせたものを１つのシンボルマークとし、マスフローコントローラのようにＪＩＳ記号がないものは、たとえばＭＦＣというような略号とその流体通路および外形とを合わせたものを１つのシンボルマークとする。外形は、平面図上での寸法を表すものとする。そして、その流体通路だけまたは長さだけなどが変わる場合でも、別の流体制御機器すなわち別のシンボルマークとして扱われる。各流体制御機器には適当なアイテムナンバーが付与され、このアイテムナンバーとシンボルマークとが１つのペアとされて、多数のペアがシンボルマーク記憶手段に蓄えられる。
【００１５】
流体制御装置の制御機能のプロセス設計者によって、図６に示す形で所要の流体制御装置の仕様が提示され、これに対して、流体制御装置の製作設計者は、２つの開閉弁を２つの部材で構成するか、２つの開閉弁を一体化した１つの部材で構成するか、隣り合う弁をチューブを溶接して接続するか、隣り合う弁をブロック継手で接続するかなどの種々の設計要素を考慮しながら、該当する制御機能を有する流体制御機器のアイテムナンバーを入力する。流体制御機器のアイテムナンバーを入力すると、これに対応する流体制御機器のシンボルマークが画面に表示される。製作設計者は、これらのシンボルマークを画面上で順次所定位置に貼り付けていき、フロー図を作成する。このフロー図は、流体制御機器をその機能だけでなくその流体通路および外形も表示するシンボルマークで表示されたものであるから、流体制御装置に使用される部材の機能、流体通路および大きさがすべて一目瞭然に表示される。
【００１６】
この設計装置は、流体制御装置で使用され得る流体制御機器のデータを記憶する流体制御機器データ記憶手段と、流体制御装置で使用され得る継手部材のデータを記憶する継手部材データ記憶手段と、各流体制御機器の接続に必要な継手部材を作成されたフロー図に基づいて継手部材データ記憶手段から選択する継手部材選択手段と、設計しようとする流体制御装置で使用される流体制御機器および継手部材のデータを対応する記憶手段から取り出して三次元の流体制御装置組立図を作成する組立図作成手段とをさらに備えていることが好ましい。
【００１７】
流体制御機器および継手部材のデータとしては、その外形三次元寸法（縦、横、高さの最大値およびその他の必要値）と流体通路平面寸法（流体通路の長さおよび基準値からの開口位置）とが必須とされ、これらに加えて、重量、圧力損失、流量などが参考値として適宜使用される。
【００１８】
たとえばＶ字状通路を有するブロック継手を使用する場合、このブロック継手により接続される２つの流体制御機器の開口間の最低距離は、流体制御機器データ記憶手段から求まり、この接続に使用可能なブロック継手が継手部材データ記憶手段から最低距離より大きければ可という条件で複数種類見出だされる。この複数種類は画面に表示され、製作設計者は、全体の長さを短くするとか、隣り合う流体制御器で位置合わせするとかなどの流体制御装置の他の仕様を考慮して、適切なブロック継手を選択することができる。
【００１９】
こうして、所要の流体制御機器を順次決定していくことにより、適切な継手部材が選択され、流体制御装置に使用されるすべての部材が決定される。これらの流体制御機器および継手部材を対応するデータ記憶手段にある三次元データを用いて三次元化すれば、流体制御装置の組立図が得られる。そして、この組立図を基にして、流体制御装置の製作用図面、部材リスト、見積書を自動作成することができる。こうして得られた部材リストや見積書には、手作業に伴う部材の洩れや間違いなどがなく、極めて信頼性の高い書類として使用できる。
【００２０】
継手部材を選択するに際しては、配置済み機器の隣に次の機器が配置されたときに、両方の機器のブロック形状を識別して対応する継手部材を選択する処理が行われ、この際、継手部材は、たとえば、ＶＬ１４、ＶＬ２０、ＶＬ２７のようなアイテムナンバーで表現され、その数字が開口間距離にほぼ相当するものとされ、両方の機器を接続可能な継手部材は通常複数種類あり、製作設計者がこの中から他の条件を考慮して選択することにより、より要求性能に合致した流体制御装置が形成され、継手部材が選択されると、配置済み機器側に選択された継手部材を自動作画するとともに、次の機器が継手部材の他方配置点に自動作画されることが好ましい。
【００２１】
こうして作成されたフロー図は、流体制御機器をその機能だけでなくその流体通路および外形も表示するシンボルマークで表示されたものであるから、流体制御装置に使用される部材の機能、流体通路および大きさがすべて一目瞭然に表示される。
【００２２】
流体制御装置で使用され得る流体制御機器のデータを記憶するステップと、流体制御装置で使用され得る継手部材のデータを記憶するステップと、作成されたフロー図に基づいて各流体制御機器の接続に必要な継手部材を選択するステップと、設計しようとする流体制御装置で使用される流体制御機器および継手部材の三次元データを取り出して三次元の流体制御装置組立図を作成するステップとをさらに含むことが好ましい。
【００２３】
こうして作成された組立図によれば流体制御装置の全体を容易に把握でき、また、この組立図を基にして、流体制御装置の製作用図面、部材リスト、見積書を自動作成することができ、流体制御装置の設計効率を大幅に向上することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００２５】
この発明の流体制御装置設計装置は、複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られる流体制御装置をプログラムされたコンピュータによって設計する装置であって、そのハードウエア構成は、図１に示すように、主制御部(1) 、記憶部(2) 、入出力制御部(3) 、入力装置(4) 、表示装置(5) および出力装置(6) を備えている。記憶部(6) には、流体制御装置で使用され得る流体制御機器をその機能、流路および外形を表示するシンボルマーク(7) と、流体制御装置で使用され得る流体制御機器のデータ(8) と、流体制御装置で使用され得る継手部材のデータ(9) とが蓄えられている。流体制御機器のデータ(8) および継手部材のデータ(9) は、それぞれ外形三次元寸法（縦、横、高さの最大値およびその他の必要値）と流体通路平面寸法（流体通路の長さおよび基準値からの開口位置）とからなる。
【００２６】
図２は、この発明の流体制御装置設計装置を用いたシステムの機能ブロック図であり、同図に示すように、流体制御装置設計システムは、８つの機能、すなわち、ＪＯＢ管理機能(11)、フロー図作成機能(12)、配管組立図作成機能(13)、配管製作図作成機能(14)、部品リスト作成機能(15)、見積書作成機能(16)、マスタ管理機能(17)および運用管理機能(18)を備えている。
【００２７】
ＪＯＢ管理機能(11)は、ＪＯＢのステータス管理(19)とバージョン管理(20)とを行う。ステータス管理(19)は、顧客アイテムナンバー、手配元、プロセス名、フロー図番、工番をＪＯＢ識別キーとして、フロー図作成から見積書作成までの作業（ＪＯＢ）の進捗（ステータス）を管理するものである。作業ステータスは、“検討”、“暫定”および“確定”の３種類とし、ＪＯＢ作業者のみがハンド入力により修正できる。これにより、各作業の改定状況が管理され、作業確定の一貫性がチェックされる。バージョン管理(20)は、フロー図作成から見積書作成までの作業の各々の進捗状態（バージョン）をＪＯＢ単位に管理するもので、ＪＯＢ単位でのバージョン確認、新規登録、複写登録および削除を可能とする。
【００２８】
フロー図作成機能(12)は、流体制御装置のプロセス設計者から提示された製造仕様書、オリジナルフロー図および部品リストを元に、記憶部(6) のシンボルマークファイル(7) に事前登録してある各流体制御機器のシンボルマークを画面上の所定位置に順次に貼り付けていくことにより、フロー図を作成するものである。なお、フロー図については、流体制御装置のプロセス設計者から提示されるフロー図と、この発明の流体制御装置設計装置により作成されるフロー図との２種類があるが、流体制御装置のプロセス設計者から提示されるフロー図をオリジナルフロー図と呼び、この発明の流体制御装置設計装置により作成されるフロー図を単にフロー図と呼ぶものとする。
【００２９】
図３は、そのフロー図を示している。図３の符号(51)〜(62)までは、図６のオリジナルフロー図における符号(51)〜(62)と同じものを表しており、その図記号または文字記号は流体制御機器の名称（機能）を示している。図３において、破線で示す枠は、実際の流体制御機器の平面から見た大きさを示しており、各流体制御機器間の間隔も実寸に対応して描かれている。したがって、図７で実線で描かれている各部材の輪郭線に重ね合わせることができる。また、太線は、流体通路を表しており、その端部にある白丸は、流体通路開口（ポート）を表している。図３から、たとえば、マスフローコントローラ(53)の入口側および出口側にそれぞれ設けられている一対の開閉弁(51)(52)(54)(55)が、１つのブロック(63)(64)に取り付けられて１部品として扱われており、一方の開閉弁(51)(54)からマスフローコントローラ(53)に通じる流体通路から他方の開閉弁(52)(55)に通じる流体通路が分岐し、この分岐通路は、逆止弁(56)を介してまたは介さずに流体制御装置の幅方向に開口していることを読み取ることができる。また、マスフローコントローラ(53)の入口側および出口側に設けられたブロック継手(65)(65)（図７参照）については、マスフローコントローラ(53)に含ませてその大きさが表されていることも分かる。図３は、流体制御装置の流体通路のみならず、各流体制御機器の実際の寸法も知ることができるものであり、図６の欠点と図７の欠点を両方とも除去した図となっている。
【００３０】
フロー図作成における具体的ステップを図４に示す。フロー図作成機能(2) が選択されると、画面上に機器メニューが表示される（ステップ１）ので、製作設計者は、機器メニューをクリックすることにより、記憶部(6) のシンボルマークファイル(7) から弁、マスフローコントローラ等の機器を順次選択することができる（ステップ２）。選択した機器は、たとえばマウスの移動により、画面上の任意点か機器内の基準点を基準とする適宜な位置に配置される（ステップ３）。
そして、この機器とこれに隣り合う機器の平面寸法が記憶部(6) の流体制御機器データファイルから引き出され、これらの機器を接続する適切な継手部材が継手部材データファイルから自動的に選択される（ステップ４）。そして、機器および継手部材は、それらの平面寸法に応じて自動配置されて、自動的に流体制御装置のフロー図が作成されていく（ステップ５）。ステップ２からステップ５までのステップは、フロー図作成手段を構成しており、これらのステップは、選択終了命令（ステップ６）が出されるまで繰り返され、選択終了命令（ステップ６）が出た時点で一連のフロー図作成ステップが終了する。作成されたフロー図は、出力装置（たとえばプロッター）(6) により出力される。
【００３１】
ここで、継手部材を選択するステップ４では、配置済み機器の隣に次の機器が配置されたときに、両方の機器のブロック形状を識別して対応する継手部材を選択する処理が行われる。継手部材は、たとえば、ＶＬ１４、ＶＬ２０、ＶＬ２７のようなアイテムナンバーで表現され、その数字が開口間距離にほぼ相当するものとされる。両方の機器を接続可能な継手部材は通常複数種類あり、製作設計者は、この中から他の条件を考慮して選択し、これにより、より要求性能に合致した流体制御装置が形成される。継手部材が選択されると、配置済み機器側に選択された継手部材を自動作画するとともに、次の機器が継手部材の他方配置点に自動作画される。
【００３２】
フロー図の作成においては、シンボルマークのアイテムナンバーをフロー図内のシリアル名称として管理し、マスフローコントローラ、プレッシャーレギュレータおよびフィルターの各シンボルマークの選択は、あらかじめ作成された“ガス名−流量”関係マトリックスの中からのみ使用可能とする。
【００３３】
配管組立図作成機能(13)は、上記のフロー図をＭＤＴ機能を使用し、各シンボルマークおよび各継手部材を事前登録された三次元図に置き換えることにより実寸法の配管組立図を自動作成するもので、作成された配管組立図は、プロッターに出力される。配管組立図の作成は、フロー図作成の作業ステータスが“暫定”か“確定”の時にのみ可能とされている。
【００３４】
配管製作図作成機能(14)は、上記の配管組立図を取り込んで、鳥瞰図(21)、ボトムパーツ配置図(22)、プレハブ配管図(23)およびタップ加工図(24)などを自動作成するものである。鳥瞰図(21)は、配管組立図に隠線処理を施したもので、その例を図５に示す。同図において、各符号は、図３、図６および図７のものとそれぞれ対応している。隠線処理済みの鳥瞰図の作成においては、隠線処理によりパーツの一部または全部が消去されても存在そのものは抹消しないこととし、また、フロー図で付与したシンボルマークのアイテムナンバーを必須表示する。ボトムパーツ配置図(22)は、継手部材のほか、ガスケット、ボルト、パイプおよび溶接継手を加え、これらを平面図で表すものである。プレハブ配管図(23)は、ボトムパーツ配置図(22)の範囲入力された部位を三次元図として作図するもので、作画する際には、画面上のスタート位置を指示することができるものとする。タップ加工図(24)は、継手部材固定用タップ位置のみを二次元図として作画するものとし、基板（板金）設計用にタップ位置情報を編集する。
【００３５】
部品（パーツ）リスト作成機能(15)は、上記のフロー図および配管組立図より各々の部品リストを自動作成するもので、フロー図より、外注品のみの部品リストを作成し、配管組立図より、すべての部材について部品リストを所要のフォーマットで作成する。フロー図に基づく部品リスト作成は、フロー図の作業ステータスが“暫定”および“確定”時のみ処理可能とする。また、部品リストのヘッダー情報はハンド入力可能とし、自動作成部分は修正不可とする。こうして作成された部品リストは、プリンタに出力可能とされる。
【００３６】
見積書作成機能(16)は、上記のフロー図および配管組立図より各々の見積書を自動作成するもので、フロー図より、概略速報見積書を作成し、配管組立図より製造作成見積書や統合見積書（図２の右下の図参照）とを作成する。フロー図に基づく概略速報見積書の作成は、フロー図の作業ステータスが“暫定”および“確定”時のみ処理可能とする。また、見積書の不足情報はハンド入力可能とし、自動作成部分は修正不可とする。こうして作成された見積書は、プリンタに出力可能とされる。
【００３７】
マスタ管理機能(17)では、全体のメンテナンス管理が行われ、運用管理機能(8) では、バックアップ、リストア、障害対策、セキュリティ、本番移行計画などが管理される。
【００３８】
なお、この流体制御装置設計システムでは、グラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）が使用され、対象ソフトウエアとしては、ＯＳが、WindowsNT Server、WindowsNT Workstation で、ボトムパーツの自動配置機能や平面図から立体図を自動展開する機能を持たせるためにAutoCAD Mechnical Desktop2.0が基盤ツールとして使用される。また、流体制御装置のプロセス設計者から製作設計者への製造指示書、オリジナルフロー図および部品リストの連絡やその変更の連絡は、電子メールにより行われ、製作設計者からプロセス設計者への納入仕様書、設計指示書、変更指示書、ＣＡＤ ＤＡＴＡ、配管組立図、配管製作図、板金図および見積書なども電子メールにより送られる。そして、データの共有を図るため、Oracle DBMS （データベース管理システム）により、部品情報、設計情報が管理される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体制御装置設計装置のハードウエア構成図である。
【図２】この発明による流体制御装置設計装置の機能ブロック図である。
【図３】流体制御装置のフロー図であり、図６に示すフロー図をこの発明による流体制御装置設計装置により書き換えたものである。
【図４】フロー図作成のステップを示すフローチャートである。
【図５】フロー図を基にして得られた流体制御装置の三次元図である。
【図６】流体制御装置のフロー図であり、流体制御装置のプロセス設計者から提示されるものである。
【図７】図６に対応する流体制御装置の一例を示す平面図である。
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造装置などで使用される流体制御装置を設計する際に使用される設計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られる流体制御装置は、従来より知られているが、このような流体制御装置を設計するに際しては、流体制御機器とその接続を図示したフロー図（図６参照）に基づいて、実際の流体制御装置を平面図（図７参照）に表し、次いで、これらの流体制御機器を接続するのに必要な継手部材を求め、次いで、流体制御装置の部品リストや見積書を作成していた。
【０００３】
図６において、符号(51)(52)(54)(55)は開閉弁を、符号(53)はマスフローコントローラ（ＭＦＣ）を、符号(56)は逆止弁を、符号(57)はマスフローメーター（ＭＦＭ）を、符号(58)は圧力センサ（ＰＴ）を、符号(59)はプレッシャーレギュレータ（ＲＧ）を、符号(60)はフィルターを、符号(61)は手動弁（ＨＶ）を、符号(62)は隣り合うライン間の接続用配管をそれぞれ表している。
【０００４】
図７の符号(51)〜(62)までは、図６の符号(51)〜(62)と同じものを表している。図７においては、たとえば、マスフローコントローラ(53)の入口側および出口側にそれぞれ設けられている一対の開閉弁(51)(52)(54)(55)が、１つのブロック(63)(64)に取り付けられて１部品として扱われており、また、マスフローコントローラ(53)の入口側および出口側には、隣り合うブロック(63)(64)との接続を容易にするためのブロック継手(65)(65)が取り付けられるなど、図６のフロー図を実際の流体制御装置にするための工夫が施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記２種類の図について、さらに詳しく説明すると、図６のフロー図は、流体制御装置を使用する顧客により示されるもので、その流体の通路は明確であるが、各部材の大きさや隣り合う部材間の間隔などについては全く考慮されていない。一方、図７は、流体制御装置の設計者が作成するもので、流体制御装置の平面図であるから、各部材の大きさや隣り合う部材間の間隔などについては、明確であるが、各部材内の流体の通路については、流体制御装置を使用する顧客や流体制御装置を製作・検査する作業者にとってわかりづらいものとなっている。また、図７に基づいて、継手部材としてどのようなものを使用するかを求めたり、流体制御装置の部品リストや見積書を作成したりする作業にかかる手間は非常に大きく、しかも、これらの作業にヒューマンエラーが発生することも多かった。
【０００６】
この発明の目的は、流体の通路だけでなく、各部材の大きさや隣り合う部材間の間隔などについても明確にすることができるフロー図の作成を可能とする流体制御装置設計装置を提供することにある。
【０００７】
この発明の他の目的は、流体制御装置の三次元組立図の自動作成を可能とする流体制御装置設計装置を提供することにある。
【０００８】
この発明のさらに他の目的は、流体制御装置の部品リストや見積書を作成したりする作業にかかる手間を減少し、これらの作業に伴うヒューマンエラーの発生を無くすことができる流体制御装置設計装置を提供することにある。
【０００９】
この発明のさらに他の目的は、流体制御装置の設計効率を大幅に向上することができる流体制御装置設計方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による流体制御装置設計装置は、複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られる流体制御装置をプログラムされたコンピュータによって設計する装置であって、流体制御装置で使用され得る流体制御機器をその機能、流路および外形を表示するシンボルマークとして蓄えるシンボルマーク記憶手段と、設計しようとする流体制御装置で使用される流体制御機器のシンボルマークを組み合わせて配置する指示手段と、該指示手段によってシンボルマークで表示された流体制御装置のフロー図を作成するフロー図作成手段とを備えており、フロー図作成手段は、記憶手段のシンボルマークファイルから弁、マスフローコントローラ等の機器を順次選択可能とし、選択された機器を画面上の任意点か機器内の基準点を基準とする適宜な位置に配置し、選択された機器とこれに隣り合う機器の平面寸法を記憶手段の流体制御機器データファイルから引き出し、これらの機器を接続する適切な継手部材を継手部材データファイルから自動的に選択し、機器および継手部材をそれらの平面寸法に応じて自動配置して、自動的に流体制御装置のフロー図を作成するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
流体制御機器としては、マスフローコントローラ、開閉弁、逆止弁、プレッシャレギュレータ、フィルタ、マスフローメータ、圧力センサなどの単機能部材のほか、２つの単機能部材（たとえば、２つの開閉弁とかフィルタおよび圧力センサとか）を１つのブロックに一体的に設けたもの、単機能部材（たとえばマスフローコントローラ）の両側に継手部材を一体的に設けたものでがある。
【００１２】
継手部材としては、直方体状ブロックに連通用流体通路が設けられたブロック継手と称されるものを使用することが好ましいが、流体制御機器の流体通路間を接続するものであればブロック継手以外のものでもよい。
【００１３】
流体制御装置は、複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られるが、各流体制御機器が上段に、各継手部材が下段にそれぞれ配置されることが好ましい。この場合に、アルミニウム製などの基板に下段側の各継手部材がねじで取り付けられ、隣り合う継手部材間にまたがるように上段側の流体制御機器がねじで取り付けられる。
【００１４】
シンボルマークとしては、たとえば弁のようにＪＩＳ記号があるものは、ＪＩＳ記号とその流体通路および外形とを合わせたものを１つのシンボルマークとし、マスフローコントローラのようにＪＩＳ記号がないものは、たとえばＭＦＣというような略号とその流体通路および外形とを合わせたものを１つのシンボルマークとする。外形は、平面図上での寸法を表すものとする。そして、その流体通路だけまたは長さだけなどが変わる場合でも、別の流体制御機器すなわち別のシンボルマークとして扱われる。各流体制御機器には適当なアイテムナンバーが付与され、このアイテムナンバーとシンボルマークとが１つのペアとされて、多数のペアがシンボルマーク記憶手段に蓄えられる。
【００１５】
流体制御装置の制御機能のプロセス設計者によって、図６に示す形で所要の流体制御装置の仕様が提示され、これに対して、流体制御装置の製作設計者は、２つの開閉弁を２つの部材で構成するか、２つの開閉弁を一体化した１つの部材で構成するか、隣り合う弁をチューブを溶接して接続するか、隣り合う弁をブロック継手で接続するかなどの種々の設計要素を考慮しながら、該当する制御機能を有する流体制御機器のアイテムナンバーを入力する。流体制御機器のアイテムナンバーを入力すると、これに対応する流体制御機器のシンボルマークが画面に表示される。製作設計者は、これらのシンボルマークを画面上で順次所定位置に貼り付けていき、フロー図を作成する。このフロー図は、流体制御機器をその機能だけでなくその流体通路および外形も表示するシンボルマークで表示されたものであるから、流体制御装置に使用される部材の機能、流体通路および大きさがすべて一目瞭然に表示される。
【００１６】
この設計装置は、流体制御装置で使用され得る流体制御機器のデータを記憶する流体制御機器データ記憶手段と、流体制御装置で使用され得る継手部材のデータを記憶する継手部材データ記憶手段と、各流体制御機器の接続に必要な継手部材を作成されたフロー図に基づいて継手部材データ記憶手段から選択する継手部材選択手段と、設計しようとする流体制御装置で使用される流体制御機器および継手部材のデータを対応する記憶手段から取り出して三次元の流体制御装置組立図を作成する組立図作成手段とをさらに備えていることが好ましい。
【００１７】
流体制御機器および継手部材のデータとしては、その外形三次元寸法（縦、横、高さの最大値およびその他の必要値）と流体通路平面寸法（流体通路の長さおよび基準値からの開口位置）とが必須とされ、これらに加えて、重量、圧力損失、流量などが参考値として適宜使用される。
【００１８】
たとえばＶ字状通路を有するブロック継手を使用する場合、このブロック継手により接続される２つの流体制御機器の開口間の最低距離は、流体制御機器データ記憶手段から求まり、この接続に使用可能なブロック継手が継手部材データ記憶手段から最低距離より大きければ可という条件で複数種類見出だされる。この複数種類は画面に表示され、製作設計者は、全体の長さを短くするとか、隣り合う流体制御器で位置合わせするとかなどの流体制御装置の他の仕様を考慮して、適切なブロック継手を選択することができる。
【００１９】
こうして、所要の流体制御機器を順次決定していくことにより、適切な継手部材が選択され、流体制御装置に使用されるすべての部材が決定される。これらの流体制御機器および継手部材を対応するデータ記憶手段にある三次元データを用いて三次元化すれば、流体制御装置の組立図が得られる。そして、この組立図を基にして、流体制御装置の製作用図面、部材リスト、見積書を自動作成することができる。こうして得られた部材リストや見積書には、手作業に伴う部材の洩れや間違いなどがなく、極めて信頼性の高い書類として使用できる。
【００２０】
継手部材を選択するに際しては、配置済み機器の隣に次の機器が配置されたときに、両方の機器のブロック形状を識別して対応する継手部材を選択する処理が行われ、この際、継手部材は、たとえば、ＶＬ１４、ＶＬ２０、ＶＬ２７のようなアイテムナンバーで表現され、その数字が開口間距離にほぼ相当するものとされ、両方の機器を接続可能な継手部材は通常複数種類あり、製作設計者がこの中から他の条件を考慮して選択することにより、より要求性能に合致した流体制御装置が形成され、継手部材が選択されると、配置済み機器側に選択された継手部材を自動作画するとともに、次の機器が継手部材の他方配置点に自動作画されることが好ましい。
【００２１】
こうして作成されたフロー図は、流体制御機器をその機能だけでなくその流体通路および外形も表示するシンボルマークで表示されたものであるから、流体制御装置に使用される部材の機能、流体通路および大きさがすべて一目瞭然に表示される。
【００２２】
流体制御装置で使用され得る流体制御機器のデータを記憶するステップと、流体制御装置で使用され得る継手部材のデータを記憶するステップと、作成されたフロー図に基づいて各流体制御機器の接続に必要な継手部材を選択するステップと、設計しようとする流体制御装置で使用される流体制御機器および継手部材の三次元データを取り出して三次元の流体制御装置組立図を作成するステップとをさらに含むことが好ましい。
【００２３】
こうして作成された組立図によれば流体制御装置の全体を容易に把握でき、また、この組立図を基にして、流体制御装置の製作用図面、部材リスト、見積書を自動作成することができ、流体制御装置の設計効率を大幅に向上することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００２５】
この発明の流体制御装置設計装置は、複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られる流体制御装置をプログラムされたコンピュータによって設計する装置であって、そのハードウエア構成は、図１に示すように、主制御部(1) 、記憶部(2) 、入出力制御部(3) 、入力装置(4) 、表示装置(5) および出力装置(6) を備えている。記憶部(6) には、流体制御装置で使用され得る流体制御機器をその機能、流路および外形を表示するシンボルマーク(7) と、流体制御装置で使用され得る流体制御機器のデータ(8) と、流体制御装置で使用され得る継手部材のデータ(9) とが蓄えられている。流体制御機器のデータ(8) および継手部材のデータ(9) は、それぞれ外形三次元寸法（縦、横、高さの最大値およびその他の必要値）と流体通路平面寸法（流体通路の長さおよび基準値からの開口位置）とからなる。
【００２６】
図２は、この発明の流体制御装置設計装置を用いたシステムの機能ブロック図であり、同図に示すように、流体制御装置設計システムは、８つの機能、すなわち、ＪＯＢ管理機能(11)、フロー図作成機能(12)、配管組立図作成機能(13)、配管製作図作成機能(14)、部品リスト作成機能(15)、見積書作成機能(16)、マスタ管理機能(17)および運用管理機能(18)を備えている。
【００２７】
ＪＯＢ管理機能(11)は、ＪＯＢのステータス管理(19)とバージョン管理(20)とを行う。ステータス管理(19)は、顧客アイテムナンバー、手配元、プロセス名、フロー図番、工番をＪＯＢ識別キーとして、フロー図作成から見積書作成までの作業（ＪＯＢ）の進捗（ステータス）を管理するものである。作業ステータスは、“検討”、“暫定”および“確定”の３種類とし、ＪＯＢ作業者のみがハンド入力により修正できる。これにより、各作業の改定状況が管理され、作業確定の一貫性がチェックされる。バージョン管理(20)は、フロー図作成から見積書作成までの作業の各々の進捗状態（バージョン）をＪＯＢ単位に管理するもので、ＪＯＢ単位でのバージョン確認、新規登録、複写登録および削除を可能とする。
【００２８】
フロー図作成機能(12)は、流体制御装置のプロセス設計者から提示された製造仕様書、オリジナルフロー図および部品リストを元に、記憶部(6) のシンボルマークファイル(7) に事前登録してある各流体制御機器のシンボルマークを画面上の所定位置に順次に貼り付けていくことにより、フロー図を作成するものである。なお、フロー図については、流体制御装置のプロセス設計者から提示されるフロー図と、この発明の流体制御装置設計装置により作成されるフロー図との２種類があるが、流体制御装置のプロセス設計者から提示されるフロー図をオリジナルフロー図と呼び、この発明の流体制御装置設計装置により作成されるフロー図を単にフロー図と呼ぶものとする。
【００２９】
図３は、そのフロー図を示している。図３の符号(51)〜(62)までは、図６のオリジナルフロー図における符号(51)〜(62)と同じものを表しており、その図記号または文字記号は流体制御機器の名称（機能）を示している。図３において、破線で示す枠は、実際の流体制御機器の平面から見た大きさを示しており、各流体制御機器間の間隔も実寸に対応して描かれている。したがって、図７で実線で描かれている各部材の輪郭線に重ね合わせることができる。また、太線は、流体通路を表しており、その端部にある白丸は、流体通路開口（ポート）を表している。図３から、たとえば、マスフローコントローラ(53)の入口側および出口側にそれぞれ設けられている一対の開閉弁(51)(52)(54)(55)が、１つのブロック(63)(64)に取り付けられて１部品として扱われており、一方の開閉弁(51)(54)からマスフローコントローラ(53)に通じる流体通路から他方の開閉弁(52)(55)に通じる流体通路が分岐し、この分岐通路は、逆止弁(56)を介してまたは介さずに流体制御装置の幅方向に開口していることを読み取ることができる。また、マスフローコントローラ(53)の入口側および出口側に設けられたブロック継手(65)(65)（図７参照）については、マスフローコントローラ(53)に含ませてその大きさが表されていることも分かる。図３は、流体制御装置の流体通路のみならず、各流体制御機器の実際の寸法も知ることができるものであり、図６の欠点と図７の欠点を両方とも除去した図となっている。
【００３０】
フロー図作成における具体的ステップを図４に示す。フロー図作成機能(2) が選択されると、画面上に機器メニューが表示される（ステップ１）ので、製作設計者は、機器メニューをクリックすることにより、記憶部(6) のシンボルマークファイル(7) から弁、マスフローコントローラ等の機器を順次選択することができる（ステップ２）。選択した機器は、たとえばマウスの移動により、画面上の任意点か機器内の基準点を基準とする適宜な位置に配置される（ステップ３）。
そして、この機器とこれに隣り合う機器の平面寸法が記憶部(6) の流体制御機器データファイルから引き出され、これらの機器を接続する適切な継手部材が継手部材データファイルから自動的に選択される（ステップ４）。そして、機器および継手部材は、それらの平面寸法に応じて自動配置されて、自動的に流体制御装置のフロー図が作成されていく（ステップ５）。ステップ２からステップ５までのステップは、フロー図作成手段を構成しており、これらのステップは、選択終了命令（ステップ６）が出されるまで繰り返され、選択終了命令（ステップ６）が出た時点で一連のフロー図作成ステップが終了する。作成されたフロー図は、出力装置（たとえばプロッター）(6) により出力される。
【００３１】
ここで、継手部材を選択するステップ４では、配置済み機器の隣に次の機器が配置されたときに、両方の機器のブロック形状を識別して対応する継手部材を選択する処理が行われる。継手部材は、たとえば、ＶＬ１４、ＶＬ２０、ＶＬ２７のようなアイテムナンバーで表現され、その数字が開口間距離にほぼ相当するものとされる。両方の機器を接続可能な継手部材は通常複数種類あり、製作設計者は、この中から他の条件を考慮して選択し、これにより、より要求性能に合致した流体制御装置が形成される。継手部材が選択されると、配置済み機器側に選択された継手部材を自動作画するとともに、次の機器が継手部材の他方配置点に自動作画される。
【００３２】
フロー図の作成においては、シンボルマークのアイテムナンバーをフロー図内のシリアル名称として管理し、マスフローコントローラ、プレッシャーレギュレータおよびフィルターの各シンボルマークの選択は、あらかじめ作成された“ガス名−流量”関係マトリックスの中からのみ使用可能とする。
【００３３】
配管組立図作成機能(13)は、上記のフロー図をＭＤＴ機能を使用し、各シンボルマークおよび各継手部材を事前登録された三次元図に置き換えることにより実寸法の配管組立図を自動作成するもので、作成された配管組立図は、プロッターに出力される。配管組立図の作成は、フロー図作成の作業ステータスが“暫定”か“確定”の時にのみ可能とされている。
【００３４】
配管製作図作成機能(14)は、上記の配管組立図を取り込んで、鳥瞰図(21)、ボトムパーツ配置図(22)、プレハブ配管図(23)およびタップ加工図(24)などを自動作成するものである。鳥瞰図(21)は、配管組立図に隠線処理を施したもので、その例を図５に示す。同図において、各符号は、図３、図６および図７のものとそれぞれ対応している。隠線処理済みの鳥瞰図の作成においては、隠線処理によりパーツの一部または全部が消去されても存在そのものは抹消しないこととし、また、フロー図で付与したシンボルマークのアイテムナンバーを必須表示する。ボトムパーツ配置図(22)は、継手部材のほか、ガスケット、ボルト、パイプおよび溶接継手を加え、これらを平面図で表すものである。プレハブ配管図(23)は、ボトムパーツ配置図(22)の範囲入力された部位を三次元図として作図するもので、作画する際には、画面上のスタート位置を指示することができるものとする。タップ加工図(24)は、継手部材固定用タップ位置のみを二次元図として作画するものとし、基板（板金）設計用にタップ位置情報を編集する。
【００３５】
部品（パーツ）リスト作成機能(15)は、上記のフロー図および配管組立図より各々の部品リストを自動作成するもので、フロー図より、外注品のみの部品リストを作成し、配管組立図より、すべての部材について部品リストを所要のフォーマットで作成する。フロー図に基づく部品リスト作成は、フロー図の作業ステータスが“暫定”および“確定”時のみ処理可能とする。また、部品リストのヘッダー情報はハンド入力可能とし、自動作成部分は修正不可とする。こうして作成された部品リストは、プリンタに出力可能とされる。
【００３６】
見積書作成機能(16)は、上記のフロー図および配管組立図より各々の見積書を自動作成するもので、フロー図より、概略速報見積書を作成し、配管組立図より製造作成見積書や統合見積書（図２の右下の図参照）とを作成する。フロー図に基づく概略速報見積書の作成は、フロー図の作業ステータスが“暫定”および“確定”時のみ処理可能とする。また、見積書の不足情報はハンド入力可能とし、自動作成部分は修正不可とする。こうして作成された見積書は、プリンタに出力可能とされる。
【００３７】
マスタ管理機能(17)では、全体のメンテナンス管理が行われ、運用管理機能(8) では、バックアップ、リストア、障害対策、セキュリティ、本番移行計画などが管理される。
【００３８】
なお、この流体制御装置設計システムでは、グラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）が使用され、対象ソフトウエアとしては、ＯＳが、WindowsNT Server、WindowsNT Workstation で、ボトムパーツの自動配置機能や平面図から立体図を自動展開する機能を持たせるためにAutoCAD Mechnical Desktop2.0が基盤ツールとして使用される。また、流体制御装置のプロセス設計者から製作設計者への製造指示書、オリジナルフロー図および部品リストの連絡やその変更の連絡は、電子メールにより行われ、製作設計者からプロセス設計者への納入仕様書、設計指示書、変更指示書、ＣＡＤ ＤＡＴＡ、配管組立図、配管製作図、板金図および見積書なども電子メールにより送られる。そして、データの共有を図るため、Oracle DBMS （データベース管理システム）により、部品情報、設計情報が管理される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体制御装置設計装置のハードウエア構成図である。
【図２】この発明による流体制御装置設計装置の機能ブロック図である。
【図３】流体制御装置のフロー図であり、図６に示すフロー図をこの発明による流体制御装置設計装置により書き換えたものである。
【図４】フロー図作成のステップを示すフローチャートである。
【図５】フロー図を基にして得られた流体制御装置の三次元図である。
【図６】流体制御装置のフロー図であり、流体制御装置のプロセス設計者から提示されるものである。
【図７】図６に対応する流体制御装置の一例を示す平面図である。
Claims (3)
- 複数の流体制御機器が複数の継手部材を介して接続されて得られる流体制御装置をプログラムされたコンピュータによって設計する装置であって、流体制御装置で使用され得る流体制御機器をその機能、流路および外形を表示するシンボルマークとして蓄えるシンボルマーク記憶手段と、設計しようとする流体制御装置で使用される流体制御機器のシンボルマークを組み合わせて配置する指示手段と、該指示手段によってシンボルマークで表示された流体制御装置のフロー図を作成するフロー図作成手段とを備えており、
フロー図作成手段は、記憶手段のシンボルマークファイルから弁、マスフローコントローラ等の機器を順次選択可能とし、選択された機器を画面上の任意点か機器内の基準点を基準とする適宜な位置に配置し、選択された機器とこれに隣り合う機器の平面寸法を記憶手段の流体制御機器データファイルから引き出し、これらの機器を接続する適切な継手部材を継手部材データファイルから自動的に選択し、機器および継手部材をそれらの平面寸法に応じて自動配置して、自動的に流体制御装置のフロー図を作成するものであることを特徴とする流体制御装置設計装置。 - フロー図作成手段において継手部材を選択する際、配置済み機器の隣に次の機器が配置されたときに、両方の機器のブロック形状を識別して対応する継手部材を選択する処理が行われ、この際、継手部材は、たとえば、ＶＬ１４、ＶＬ２０、ＶＬ２７のようなアイテムナンバーで表現され、その数字が開口間距離にほぼ相当するものとされ、両方の機器を接続可能な継手部材は通常複数種類あり、製作設計者がこの中から他の条件を考慮して選択することにより、より要求性能に合致した流体制御装置が形成され、継手部材が選択されると、配置済み機器側に選択された継手部材が自動作画されるとともに、次の機器が継手部材の他方配置点に自動作画される請求項１の流体制御装置設計装置。
- 流体制御装置で使用され得る流体制御機器のデータを記憶する流体制御機器データ記憶手段と、流体制御装置で使用され得る継手部材のデータを記憶する継手部材データ記憶手段と、各流体制御機器の接続に必要な継手部材を作成されたフロー図に基づいて継手部材データ記憶手段から選択する継手部材選択手段と、設計しようとする流体制御装置で使用される流体制御機器および継手部材の三次元データを対応する記憶手段から取り出して三次元の流体制御装置組立図を作成する組立図作成手段とをさらに備えている請求項１または２の流体制御装置設計装置。
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