JP5028439B2 - 設計支援装置、設計支援方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、プラントの見積もり、設計、建設、運転、保守などに係るプラントライフサイクルにおいて、ＣＡＤ（Computer Aided Design）を用いて設計する用途に好適な、設計支援装置、設計支援方法およびプログラムに関する。

例えば、火力、原子力などの発電プラントにおけるプラント設計では、配管部品などの規格品情報（カタログデータ）に基づく設計が実施されるが、配管部品の供給会社（以下、ベンダという）の製品に具体的な３次元形状を置換したときのプラントの価格、納期、作業空間の確保など、同時検討に多大な時間を要している。
例えば、特許文献１には、ＣＡＤによるモデルの設計を支援する設計支援装置であって、その設計モデルに流用可能な過去に設計された部品を簡単に見つけ出す技術が開示されている。

特開２００８−１１７０３１号公報（段落「００１１」、図２）

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、部品形状データベースに格納される部品形状は、その部品の仕様が満たす代表形状となるため、実際のプラント建設で利用する調達部品の形状やサイズが細部で異なり、もしくは配管経路が込み合った部分では据付干渉などが発生するリスクがある。

また、前記したように、実際の調達品は、コスト、サイズ、納期、具体的詳細形状などが異なり、従来の詳細設計による３次元（３Ｄ）モデル作成では、部品接続部分までの配管長の過不足が生じ、もしくはサイズの大きな部品を利用することによる配管経路との干渉が生じることがある。しかしながら、調達部品の全組み合わせを考慮した膨大な数の３Ｄモデルを用意することも非現実的である。すなわち、多種類の調達部品の置換えに基づく、複数種類の設計案の妥当性検討を短時間に実施することは困難である。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、多種類の調達部品の置換えに基づく複数種類の設計案の妥当性検討を短時間に実施可能な、設計支援装置、設計支援方法およびプログラムを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために本発明の設計支援装置は、プラント機器配置と配管経路とが定義された既存の３次元モデルからなる３次元データベースと、代表部品形状が定義された規格品情報とからなるカタログデータベースと、前記規格品情報とはユニークな識別情報で関連付けられ、ベンダ毎の個別部品形状が定義された部品ベンダデータベースが割り付けられ記憶された記憶装置と、（１）入力装置を介して入力される前記規格品情報を取得し、（２）前記記憶装置を参照して前記３次元モデルで設定される前記代表部品形状を前記識別情報で関連付けられた候補個別部品形状に置換え、（３）前記置換えた候補個別部品形状を前記３次元モデルに配置するうえで、空間的干渉、もしくは前記配管経路から計算される構造強度から配置可能であるか否かを判定する演算処理装置と、を備えたものである。
その他の解決手段については、実施形態において記載する。

本発明によれば、多種類の調達部品の置換えに基づく複数種類の設計案の妥当性検討を短時間に実施可能な設計支援装置、設計支援方法およびプログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る設計支援装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置が使用する３ＤモデルＤＢで定義される３Ｄモデルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る設計支援装置が使用する材料選定ルールＤＢで定義された配管選定ルールの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置が使用するカタログＤＢのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置が使用するカタログＤＢのＩＤに対応付けられる機器の代表形状の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置が使用する部品ベンダＤＢのデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置が使用する部品ベンダＤＢの形状データに対応付けられる部品の具体的形状の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置の機器サイズ変更に伴う配管長の修正の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置の機器形状変更に伴い発生する干渉の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置の機器形状変更に伴う配管経路の干渉回避の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置の表示画面構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置の基本動作の流れを示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置の設計結果評価計算処理の流れを示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計支援装置の部品データ変更に伴う配管経路の自動変更処理の流れを示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１について図面を参照しながら詳細に説明する。

（設計支援装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の構成を示すブロック図である。
図１に示されるように、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１は、設計支援装置本体１０と、設計データベース２０と、一時メモリ（以下、作業領域３０という）と、入力装置４０と、表示装置５０とを含む。設計支援装置本体１０は演算処理装置１００に実装され、設計データベース２０は外部記憶装置２００（記憶装置）に、作業領域３０は主記憶装置３００にそれぞれ割り付けられ、格納される。

外部記憶装置２００に割り付けられ格納される設計データベース２０は、例えば、所定の材料におけるプラント機器配置と配管経路が定義された既存の３ＤモデルＤＢ（Data Base）２１と、例えば、口径と圧力との関係で決まる材料選定ルールＤＢ２２と、代表概略部品形状（代表部品形状）を与える規格品情報からなるカタログＤＢ２３と、ベンダ毎の個別部品形状を与える部品ベンダＤＢ２４と、を含む。これらデータベースのデータ構造の一例については、図２〜図７を参照して後記する。

演算処理装置１００は、（１）入力装置４０を介して入力される規格品情報を取得し、（２）外部記憶装置２００を参照して３次元モデルで設定される代表部品形状を識別情報で関連付けられた候補個別部品形状に置換え、（３）置換えた候補個別部品形状を３次元モデルに配置するうえで、空間的干渉、もしくは配管経路から計算される構造強度から配置可能であるか否かを判定し、（４）判定の結果に基づき、他の配管経路や他の個別部品との干渉の程度と、配管強度が基準内であるという条件とから、候補個別部品の周辺空間での局所的な設計成立性を判定し、（５）干渉が発生した場合の設計不成立部分に関し、据付に必要な空間を上下左右に確保したうえで配管経路を修正し、（６）局所的設計成立性と修正後の配管経路を可視化して表示装置５０に同時に（あわせて）表示する、設計支援装置本体１０としての機能を実行する。
さらに記演算処理装置１００は、（７）前記干渉が発生した場合の設計不成立部分に関し、前記部品ベンダデータベースから、他の個別部品形状を取得し、前記置換えた候補個別部品形状を、当該取得した個別部品形状に置換える、設計支援装置本体１０としての機能を実行する。

前記した機能は、演算処理装置１００が主記憶装置３００のプログラム領域に割り付けられ記憶される各種プログラムを実行することにより実現されるものであり、図１に示されているように、設計支援装置本体１０が実行するプログラムの構造が機能展開され、規格情報入力取得部１１と、調達部品候補決定部１２と、局所的設計成立性判定部１３と、設計不成立部配管経路修正部１４と、設計結果評価処理部１５と、設計結果選択部１６と、設計制約判定部１７とを含む。

規格情報入力取得部１１は、入力装置４０によって入力される規格情報を取得して調達部品候補決定部１２へ引き渡す機能を有する。
調達品候補決定部１２は、外部記憶装置２００に割り付けられ格納された設計データベース２０を参照し、カタログＤＢ２３の３次元モデルで設定される代表部品形状を、識別情報（以下、ＩＤ（Identification）という）で関連付けられた部品ベンダＤＢ２４の候補個別部品形状に置換え、局所的設計成立性判定部１３に引き渡す機能を有する。

設計制約判定部１７は、干渉回避判定部１７１と構造強度判定部１７２とを含む。干渉回避判定部１７１は、調達品候補決定部１２で決定された候補個別部品形状を３Ｄモデルに配置する上で、配置しようとする部品の空間的干渉の有無を判定する。また、構造強度判定部１７２は、配管経路から計算される配管部品の構造強度から配置可能であるか否かを判定する。
干渉回避判定部１７１と構造強度判定部１７２は、ともに局所的設計成立性判定部１３による候補個別部品形状の周辺空間での局所的な設計成立性判定の補助を行う機能を有する。

局所的設計成立性判定部１３は、設計制約判定部１７による判定結果を入力として、他の配管や部品との干渉の程度と、配管強度が基準内であるという条件から、候補部品の周辺空間での局所的な設計成立性の有無を判定して設計不成立部配管経路修正部１４、および部品代替可視化部５１に引き渡す機能を有する。
設計不成立部配管経路修正部１４は、干渉が発生した場合の設計不成立部分に関して上下左右方向などに据付に必要な空間を確保したうえで配管経路を自動修正して部品代替可視部５１、および設計結果評価処理部１５へ引き渡す機能を有する。

部品代替可視化部５１は、局所的設計成立性判定部１３により判定された局所的な設計成立性の有無、および設計不成立部配管経路修正部１４により修正された配管経路についての表示情報を生成し、表示する。

設計結果評価処理部１５は、予め設定した、コスト、納期、配管長、輸送期間、総溶接接点の一以上からなる設計パターンに関し、この設計パターン毎に所定の設計評価指標に基づく評価を行い、評価結果を評価結果可視化部５２、および設計結果選択部１６に引き渡す機能を有する。
設計結果選択部１６は、設計結果評価処理部１５と協働することにより、評価結果可視化部５２を制御して評価結果に関する表示情報を生成し、表示装置５０に表示し、入力装置４０を操作することによる設計パターンの選択を促すユーザインタフェースを提供する機能を有する。
評価結果可視化部５２は、設計結果評価処理部１５によって行われた評価結果から表示情報を生成し、表示する。

なお、主記憶装置３００には、演算処理装置１００が実行するプログラムが記憶されるプログラム領域の他に、プログラムによって参照される作業領域３０が割当てられており、この作業領域３０は、調達部品候補決定部１２により決定される候補部品、設計不成立部配管経路修正部１４により修正される配管経路、設計結果評価処理部１５により生成される評価ポイントなどに関するデータが一時記憶される。また、部品代替可視化部５１、評価結果可視化部５２により可視化のために生成される表示情報を記憶してもよい。

図２〜図７は、外部記憶装置２００に格納される設計データベース２０のそれぞれについてデータ構造を説明するために引用した図である。
以下に、３ＤモデルＤＢ２１、材料選定ルールＤＢ２２、カタログＤＢ２３、部品ベンダＤＢ２４のそれぞれについて、図２〜図７を参照しながらそのデータ構造の一例について説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の３ＤモデルＤＢ２１に格納される３Ｄモデルの一例である。
ここでは、設計空間上（表示装置５０）に、機器２１ａと機器２１ｃが表示され、機器２１ａ、２１ｃ間を、配管２０ｂ、弁２１ｄなどの部品で接続する場合の３次元形状を格納しているものとする。

図３は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の材料選定ルールＤＢ２２のルールの一例を表形式で示した図である。
図３では、図２に示した配管２０ｂにかかる圧力と口径の条件とから、材質Ａ（２２ａ）と材質Ｂ（２２ｂ）とに分かれて選択されるというルールを表現している。例えば、比較的コストの高い材質Ｂ（２２ｂ）は、口径、圧力ともに大きな場合に選択されるが、廉価な材質Ａは、口径が大きく圧力が小さい場合、口径が小さく圧力が高い場合のいずれにおいても選択可能である。

図４は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１が使用するカタログＤＢ２３のデータ構造の一例を示す。
図４に示されるように、カタログＤＢ２３は、例えば、配管に関し、呼び径２３ａ、規格２３ｂ、コード２３ｃ、材料名２３ｄ、外形２３ｅ、肉厚２３ｆ、単位２３ｇ、識別情報（ＩＤ）２３ｈの各データフィールドを有する。このうち、ＩＤ（２３ｈ）は、図５で示す代表形状の３Ｄモデルとリンクしている。このＩＤを指定することにより、代表形状の３Ｄモデルを取得・確認できる。なお、設計装置本体１０は、カタログＤＢのＩＤを参照して効率的に部品を選択し、設計空間上に配置するようにしている。また、材料名２３ｄは図３の材質とリンクしている。ここで、リンクとは、識別情報などの情報を介してひも付けられていることである。

図５は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１のカタログＤＢ２３のＩＤに１対１で対応付けられる機器の代表形状の３Ｄモデルを示す。
通常、機器を含む部品の形状は概略の代表部品形状で表すため、実際に調達し購入する部品形状とはサイズや詳細な形状が異なる。なお、図５において、ＥＡＡＡ（２３ｓ１）、ＥＡＡＢ（２３ｓ２）、ＥＡＡＣ（２３ｓ３）は、いずれもカタログＤＢ２３のＩＤ（２３ｈ）とリンクする情報である。

図６は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の部品ベンダＤＢ２４のデータ構造の一例を示す図である。
図６に示されるように、部品ベンダＤＢ２４は、ベンダ名２４ａ、製品名２４ｂ、形状データ２４ｃ、価格２４ｄ、納入実績２４ｅ、ＩＤ（２４ｆ）の各データフィールドを含む。ここで、ＩＤ（２４ｆ）は図４に示すカタログＤＢ２３のＩＤ（２３ｈ）とリンクする識別情報である。

図７は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の部品ベンダＤＢ２４の形状データに対応付けられる部品の具体的形状の一例を示す図である。
ベンダが提供する部品は、カタログＤＢ２３のＩＤと同一の情報が与えられていたとしても、ベンダ毎に詳細形状やサイズが異なることが普通である。ここでは、この形状データ（候補個別部品形状）にしたがい、３ＤモデルＤＢ２１にある既存の３Ｄモデルの部品を置換し、後記する干渉判定、配管経路の自動修正、および設計結果の評価を実施する。なお、図７において、ＥＡＡＡ−Ｖ１（２４ｓ１）、ＥＡＡＡ−Ｖ２（２４ｓ２）、ＥＡＡＡ−Ｖ３（２４ｓ３）で示される情報は、いずれも図６に示す部品ベンダＤＢ２４の形状データ２４ｃとリンクして部品毎に付与されるものである。

図８は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の機器サイズ変更に伴う配管長の修正の一例を示す図である。
ここでは、機器２１ａの形状を、二点鎖線で示す形状（符号２１−ａ２）から符号２１−ａ１で示す実線形状に置換えることにより、奥行き方向のサイズが大きくなることを想定している。この場合、符号２１−ｂで示される配管ノズルの実装位置について、接続する配管の長さの過不足を判定し、二点鎖線で示される符号２１−ｂ１で示される分だけ配管長を修正（短縮）する必要がある。逆に、奥行き方向のサイズが小さくなる場合は配管長を延長することも考えられる。図８の処理は、局所的成立性判定部１３が３ＤモデルＤＢ２１における機器２１ａの設計データと、配管の設計データとの座標から重複している部分を検知し、設計不成立部配管経路修正部１４が、重複部分における配管の設計データを削除することで実現できる。

図９は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の機器形状変更に伴い発生する干渉の一例を示す図である。
図９において、例えば、機器２１ａの形状を、図９に示されるように、符号２１−ａ１から符号２１−ａ２（破線）で示すように大きくすることにより、機器２１ａの配管２１ｂ１に隣接して配置された配管２１ｂ２が機器２１ａと干渉してしまうことがある。この場合、干渉を発生させる機器２１ａ（２１−ａ２）は使用しないか、あるいは、配管２１ｂ２の干渉発生部位のみ迂回した配管経路２１−ｂ３を作成する二通りの対処案が考えられる。

図１０は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の機器形状変更に伴う配管経路の干渉回避の一例を示す図である。
図１０は、図９における機器２１ａと、配管２１ｂ２を迂回させた状態（符号２１−ｂ３）を詳細に示した図である。
設計支援装置１は、ここでは、機器２１ａと干渉せず、かつ、溶接するのに必要な据付空間を機器２１ａの上下左右方向のいずれかに確保した上で、最短の配管経路を、再度の干渉が発生しない範囲で選択するものとする。図中、迂回した配管経路の例が、符号２１−ｂ３で示されるルートである。確保すべき据付空間の大きさについては、図１の主記憶装置３０の所定の領域に割り付けられ記憶される初期設定ファイルに予め定義しておく必要がある。
図１０の処理は、図１４で詳細に説明する。

図１１は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の表示画面構成６１の一例を示す図である。ここでは、設計評価結果の表示例が示されている。
本発明の実施の形態に係る設計支援装置１は、予め設定した、コスト、納期、配管長、輸送期間、総溶接点数の一以上からなる設計パターンに関し、この設計パターン毎に所定の設計評価指標に基づく評価を行い、評価結果を可視化して表示装置５０に表示する機能を有する。ここでは、納期最小の設計パターンで選択される評価結果が符号６１−ａ（破線）で、コスト最小の設計パターンで選択される評価結果が符号６１−ｂ（実線）でそれぞれ示されている。ユーザは入力装置４０を操作することによっていずれかの評価結果にしたがう特定のベンダの個別部品形状データが組み込まれた３Ｄモデルを選択することができる。詳細は後記する。

（設計支援装置の動作）
図１２〜図１４は、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の動作を示すフローチャートであり、基本動作（図１２）、設計結果評価計算処理（図１３）、部品データ変更に伴う配管経路の自動変更処理（図１４）、のそれぞれの流れを示している。
以下、図１２〜図１４のフローチャートを参照しながら、図１に示す本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の動作について詳細に説明する。

設計支援装置本体１０（調達部品候補決定部１２）は、入力装置４０を介して入力される規格品情報を規格情報入力取得部１１が取得し、外部記憶装置２００に割り付け格納される設計データベース２０を参照することにより、３次元モデルで設定される代表部品形状をＩＤで関連付けられた候補個別部品形状に置換える。

具体的に、調達部品候補決定部１２は、まず、設計対象空間において機器が存在するか否かを検索し、設計対象空間に機器が存在すれば（ステップＳ１２１“Ｙｅｓ”）、部品ベンダＤＢ２４から読み出されるＩＤに基づき、その機器に対応してベンダにより提供される個別部品形状の３Ｄモデルを部品ベンダＤＢ２４（図７）で検索する処理を実行する（ステップＳ１２２）。設計対象空間の機器の存在の有無は、例えばＣＡＤデータ上に描かれている設計図の属性情報などに「機器」、「配管」などの部品情報を格納しておき、この部品情報を調達部品候補決定部１２が参照することにより判定する。また、部品情報には、「呼び径」、「規格」、「外形」、「肉厚」など、代表形状を特定するための情報が格納されており、調達部品候補決定部１２は、これらの情報を基に、カタログＤＢ２３からＩＤ（符号２３ｈ）を取得し、このＩＤを基に、部品ベンダＤＢ２４から形状データ（符号２４ｃ）を取得し、個別部品形状の３Ｄモデルを検索する。
そして、その個別部品形状の３Ｄモデルが部品ベンダＤＢ２４にあれば（ステップＳ１２３“Ｙｅｓ”）、局所的設計成立性判定部１３および設計不成立部配管経路修正部１４が、図８に一例を示した配管ノズル位置調整（ステップＳ１２４）、図１０に一例を示した配管長調整（ステップＳ１２５）、そして、図１４を参照して後記する隣接配管経路調整（ステップＳ１２６）を行うことにより３ＤモデルＤＢ２１における３Ｄモデルを、ベンダが提供する部品の３Ｄモデルとの置換処理を実行し、評価スコアを主記憶装置３００の特定の領域に割り当てられた作業領域３０に登録する（ステップＳ１２７）。
なお、評価スコア登録処理（ステップＳ１２７）については、図１３に詳細な処理の流れがフローチャートで示されている。

すなわち、図１３において、設計結果評価処理部１５は、ユーザが入力装置４０を操作することにより設定される、コスト優先、納期優先などの設計パターンを取得する（ステップＳ１３１）。このパターンは複数入力されてもよい。また、コストの優先度が一番高く、納期の優先度が次に高いなど、優先度の順番で入力されてもよい。続いて、設計結果評価処理部１５は、設計空間上に配置される機器、配管、バルブなどの各部品について、それぞれの設計パターン毎（ステップＳ１３２“Ｎｏ”）、コスト、納期、総溶接点数、輸送期間、配管長に係る指標である評価ポイントを計算し（ステップＳ１３３）、設計パターン毎にその評価ポイント値を足し込む。ここで計算された評価ポイント（評価結果）は、設計パターン毎に主記憶装置３００の所定の領域に割り当てらけれた作業領域３０に格納される（ステップＳ１３４）。その後、設計支援装置本体１０はステップＳ１３２の処理へ戻る。

なお、ここで計算される評価ポイント値は、例えば、図６の部品ベンダＤＢ２４に格納される価格や納入実績に基づき、予め設定された範囲毎に規準となる評価ポイン値が定義されてあるものとし、設計結果評価処理部１５はこの評価ポイント値を参照することにより、部品毎、設計パターン毎の累計値を計算するものとする。
なお、設計結果評価処理部１５は、作業領域３０に格納された評価結果の表示情報を評価結果可視化部５２に生成させ、表示装置５０に表示させる。
前記した処理は、設計空間に配置される部品毎全パターン数分繰り返し実行され（ステップＳ１３２“Ｙｅｓ”）、設計支援装置本体１０は図１３に記載の一連の評価スコア登録処理を終了し、図１２の処理（ステップＳ１２３）へ戻る。例えば、納期優先がステップＳ１３１で入力されていれば、納期のポイントが最も小さい累計値を表示装置５０に表示する。

説明を図１２に戻す。図１２に示した一連の処理（ステップＳ１２３〜Ｓ１２７）は、設計支援装置本体１０によってベンダの３Ｄモデル（個別部品形状）が全て確認されるまで繰り返し実行され、モデル数分確認したところで（ステップＳ１２３“Ｙｅｓ”）、ステップＳ１２１の処理へ戻り、設計支援装置本体１０は、設計対象空間内の他の機器についての確認処理を繰り返し実施する（ステップＳ１２１“Ｙｅｓ”）。
設計支援装置本体１０は、以上の処理を設計対象空間内の機器数分だけ確認し、対象空間内の機器がなくなると（ステップＳ１２１“Ｎｏ”）、基本動作を終了する。

次に、図１４を参照して、隣接配管経路調整処理（ステップＳ１２６）の流れについて説明する。図１４に示されるように、設計不成立配管経路修正部１４による配管経路変更処理は、局所的設計成立性判定部１３、設計制約判定部１７によって判定される配管干渉結果をもとに、配管干渉分だけ繰り返し実行される。
すなわち、設計不成立配管経路修正部１４は、局所的設計成立性判定部１３で配管干渉があると判定された場合（ステップＳ１４１“Ｙｅｓ”）、調達部品候補決定部１２が置換した詳細３Ｄ部品空間の周囲で据付用空間を確保したうえで、配管経路の回避空間を計算する（ステップＳ１４２）。そして、配管長が最短となるように、口径、据付空間、配管曲がりを確保したルート候補を計算する（ステップＳ１４３）。代替ルートは、例えば、機器の上方向、左方向、右方向、下方向などに優先度を付しておき、この優先度順に各方向に関してステップＳ１４２とステップＳ１４３の処理を行う。

続いて、設計不成立配管経路修正部１４は、代替ルートの候補数分、ルート干渉の確認をしていない場合（ステップＳ１４４“Ｎｏ”）、各方向の代替ルートで干渉がないか確認し、ルート干渉がなければ（ステップＳ１４５“Ｙｅｓ”）、代替ルートを主記憶装置３００の所定の領域に割り当てられた作業領域３０に一時記憶する（ステップＳ１４６）。そして、設計不成立配管経路修正部１４は、部品代替可視化部５１を制御して局所的設計成立性と修正後の配管経路とを示す表示情報を生成し、表示装置５０に同時表示する。そして、設計支援装置本体１０はステップＳ１４４へ戻る。
なお、ステップＳ１４５でルート干渉があれば（ステップＳ１４５“Ｎｏ）、設計支援装置本体１０は代替ルートの記憶を行わずに、ステップＳ１４４へ戻る。
また、配管干渉や、ルート干渉の確認は、３ＤモデルＤＢ２１において、配管を代替ルートに置き換えたとき、各機器２１ａと配管との座標を比較することによって行われる。
さらに、先に置換えられた部品の３Ｄモデルへの配置状況と修正後の配管経路の変更状況は、部品代替可視化部５２で逐次可視化され、表示装置５０に表示されるものとする。

また、設計不成立配管経路修正部１４は、ルート候補数分の確認を終えた後（ステップＳ１４４“Ｙｅｓ”）、代替ルートがみつかったか否かを判定する（ステップＳ１４７）。代替ルートがみつかった場合（ステップＳ１４７“Ｎｏ）、作業領域３０に一時記憶している配管の代替ルートを表示装置５０に表示し、設計支援装置本体１０は、処理をステップＳ１４１へ戻す。
前記した一連の処理で代替ルートの候補がみつからない場合（ステップＳ１４７“Ｙｅｓ”）、局所的に設計が不成立となる部品について、既存３Ｄモデルに組み込まれている代表部品との置換えを禁止するとともに、部品代替可視化部５１によりベンダの部品を配置不可能であることを示すメッセージを生成して表示装置５０に出力する（ステップＳ１４８）。そして、設計支援装置本体１０は、ステップＳ１４１へ戻り、次の配管干渉について処理を行う。
なお、ステップＳ１４１で配管干渉がない場合（ステップＳ１４１“Ｎｏ”）、設計支援装置本体１０は図１４の処理を終了し、図１２の処理（ステップＳ１２７）へ戻る。

前記したように、局所的設計成立性判定部１３は、調達部品候補決定部１２が置換えたベンダが提供する個別部品形状を設計空間の３Ｄモデルに配置するうえで、空間的干渉、もしくは配管経路から計算される構造強度から配置可能であるか否かを判定し、この判定結果に基づき、他の配管経路や他の個別部品形状との干渉の程度と、配管強度が基準内であるという条件とから、個別部品形状の周辺空間での局所的な設計成立性を判定する。
そして、設計不成立部配管経路修正部１４は、干渉が発生した場合の設計不成立部分に関して据付に必要な空間を上下左右に確保したうえで配管経路を修正し、局所的設計成立性と修正後の配管経路を可視化して表示装置５０に同時（あわせて）表示する。

また。前記した本発明の実施の形態に係る設計支援装置によれば、設計変更、調達部品の変更に伴う機器形状の変化、もしくは現地での写真計測やレーザ計測の結果を用いて変更される機器形状に追従し、既存の３Ｄモデルを変更したシミュレーションを実施することで部品の誤調達がなくなり、また、ユーザの要求にあった３Ｄモデルを自動で変更できる。
さらに、機器形状変更に伴い発生する干渉有無の判定および配管経路の干渉回避のための修正が自動化されるため、ユーザの負担が軽減されるとともに信頼性の向上が図れる。

なお、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１によれば、規格が異なる国で作られた３Ｄモデルに基づき他国での規格の部品に置き換えた３Ｄモデルを自動的に構築する場合にも同様に適用可能である。
例えば、日本国内向けにＪＩＳ（Japan Industrial Standard）規格で作成された３Ｄモデルを、ＡＮＳＩ（American National Standards Institute）など規格の異なる海外向けの３Ｄモデルへの迅速な設計変更が容易になる。

また、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１によれば、予め設定した、コスト、納期、配管長、輸送期間、総溶接接点の一以上からなる設計パターンに関し、この設計パターンごとに所定の設計評価指標に基づく評価を行い、評価結果を可視化して表示装置５０に表示し、入力装置４０を操作することによる設計パターンの選択を促すユーザインタフェースを提供することにより、設計の容易化、および操作性の向上に寄与することができる。つまり、表示装置５０に表示されている複数の評価結果のうち、ユーザが入力装置４０を介して任意の評価結果を選択すると、設計結果選択部１６が評価結果可視化部５２に選択された評価結果のみを表示する表示情報を生成させ、表示装置５０に表示させてもよい。

なお、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１によれば、外部記憶装置２００に格納される設計データベース２０中、部品ベンダＤＢ２４に格納される情報は、予め用意され格納されているものとして説明したが、この部品ベンダＤＢ２４に格納される情報を、不図示のネットワーク経由で遠隔に位置するベンダのサーバから取得し、更新する仕組みを採用することにより、常に最新の部品情報による設計が可能になるため、より使い勝手が向上する。

また、図１に示す演算処理装置１００が有する機能は、全てをソフトウェアによって実現しても、あるいはその少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。
例えば、演算処理装置１００が、（１）入力装置４０を介して入力される規格品情報を取得し、（２）外部記憶装置３００を参照して３次元モデルで設定される代表部品形状を識別情報で関連付けられた候補個別部品形状に置換え、（３）置換えた候補個別部品形状を３次元モデルに配置するうえで、空間的干渉、もしくは配管経路から計算される構造強度から配置可能であるか否かを判定し、（４）判定の結果に基づき、他の配管経路や他の個別部品形状との干渉の程度と、配管強度が基準内であるという条件とから、候補個別部品形状の周辺空間での局所的な設計成立性を判定し、（５）干渉が発生した場合の設計不成立部分に関し、据付に必要な空間を上下左右に確保したうえで配管経路を修正し、（６）局所的設計成立性と修正後の配管経路を可視化して表示装置５０に同時に（あわせて）表示するデータ処理は、１または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現してもよく、また、その少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。

また、本発明の実施の形態に係る設計支援方法は、例えば、図１において、プラント機器配置と配管経路とが定義された既存の３次元モデル（３ＤモデルＤＢ２１）と、代表部品形状が定義された規格品情報とからなるカタログデータベース（カタログＤＢ２３）と、前記規格部品情報とはユニークな識別情報で関連付けられ、ベンダ毎の個別部品形状が定義された部品ベンダデータベース（部品ベンダＤＢ２４）が割り付けられ記憶された外部記憶装置２００と、入力装置４０と、表示装置５０と、演算処理装置１００と、を備えた設計支援装置１のコンピュータによる設計支援方法であって、前記演算処理装置１００は、前記入力装置４０を介して入力される前記規格品情報を取得するステップ（規格情報入力取得部１１）と、前記記憶装置を参照して前記３次元モデルで設定される前記代表部品形状を前記識別情報で関連付けられた候補個別部品形状に置換えるステップ（調達部品機構決定部１２）と、前記置換えた候補個別部品形状を前記３次元モデルに配置するうえで、空間的干渉、もしくは前記配管経路から計算される構造強度から配置可能であるか否かを判定するステップ（局所的設計成立性判定部１３）と、前記判定の結果に基づき、他の配管経路や他の個別部品形状との干渉の程度と、配管強度が基準内であるという条件とから、前記候補個別部品形状の周辺空間での局所的な設計成立性を判定するステップ（局所的設計成立性判定部１３と設計制約判定部１７）と、前記干渉が発生した場合の設計不成立部分に関し、据付に必要な空間を上下左右に確保したうえで前記配管経路を修正するステップ（設計不成立部配管経路修正部１４）と、前記局所的設計成立性と前記修正後の配管経路を可視化して前記表示装置に同時に表示するステップ（部品代替可視化部５１）と、を有するものである。

本発明の実施の形態に係る設計支援方法によれば、調達可能な部品群から部品形状の候補を選択し、選択した詳細な部品形状と多数の配管の組み合わせから設計条件に基づく部品の選択、干渉を回避した配管経路を自動で設計することができ、多種類の調達部品の置換えに基づく複数種類の設計案の妥当性検討を短時間で実施可能になる。
また、本発明の実施の形態では、図１１の表示で代表されるようなプラント建設プロジェクトで重視する納期、コストなどのパラメータを確認しながら、具体的な購入品と３Ｄモデルとの対応を高精度に対応付けてプラント設計を実現できるため、プラント建設に関わる納期、コストなどの不確実性を低減させることができる。

本発明の実施の形態では、機器の配置における配管の調整を中心に説明したが、例えば機器を交換したときの、他の機器との干渉などを調整してもよい。この場合、局所設計成立性判定部１３が、干渉が生じると判定された個別部品形状を強調表示して、ユーザに通知させたり、設計支援装置本体１０が、部品ベンダＤＢ２４から他の候補個別部品形状を取得して、干渉が生じている個別部品形状と置換し、干渉が生じていなければ、取得した候補個別部品形状を候補として表示装置５０に表示し、ユーザに通知してもよい。

本発明の設計支援装置および方法ならびにプログラムは、火力、原子力などの発電プラントにおけるプラント設計／調達／建設業務に適用可能であり、多品種の調達品からの選択を自動化し、設計を高速化し、調達の間違いを排除し、信頼性の向上が要求される分野に適用可能である。

１ 設計支援装置
１０ 設計支援装置本体
１１ 規格情報入力部
１２ 調達部品候補決定部
１３ 局所的設計成立性判定部
１４ 設計不成立部配管経路修正部
１５ 設計結果評価部
１６ 設計結果選択部
１７ 設計制約判定部
２０ 設計データベース
２１ ３ＤモデルＤＢ
２２ 材料選定ルールＤＢ
２３ カタログＤＢ
２４ 部品ベンダＤＢ
３０ 作業領域
４０ 入力装置
５０ 表示装置
１００ 演算処理装置
１７１ 干渉回避判定部
１７２ 構造強度判定部
２００ 外部記憶装置（記憶装置）
３００ 主記憶装置

Claims (11)

1. 情報を格納する記憶装置と、情報を処理する演算処理装置と、を有する設計支援装置であって、
   前記記憶装置は、
   プラント機器配置と配管経路とが定義された既存の３次元モデルからなる３次元データベースと、
   代表部品形状が定義された規格品情報とからなるカタログデータベースと、
   前記規格品情報とはユニークな識別情報で関連付けられ、ベンダ毎の個別部品形状が定義された部品ベンダデータベースと、
   を有し、
   前記演算処理装置は、
   入力装置を介して入力される前記規格品情報を取得し、
   前記記憶装置を参照して前記３次元モデルで設定される前記代表部品形状を前記識別情報で関連付けられた候補個別部品形状に置換え、
   前記置換えた候補個別部品形状を前記３次元モデルに配置するうえで、空間的干渉、もしくは前記配管経路から計算される構造強度から配置可能であるか否かを判定し、
   前記判定の結果に基づき、他の配管経路や他の個別部品形状との干渉の程度と、配管強度が基準内であるという条件とから、前記候補個別部品形状の周辺空間での局所的な設計成立性を判定する
   ことを特徴とする設計支援装置。
2. 前記演算処理装置は、
   前記干渉が発生した場合の設計不成立部分に関し、据付に必要な空間を上下左右に確保したうえで前記配管経路を修正し、
   前記局所的設計成立性と前記修正後の配管経路を可視化して表示装置にあわせて表示することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
3. 前記演算処理装置は、
   前記干渉が発生した場合の設計不成立部分に関し、前記部品ベンダデータベースから、他の個別部品形状を取得し、前記置換えた候補個別部品形状を、当該取得した個別部品形状に置換えることを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
4. 前記演算処理装置は、
   予め設定した、コスト、納期、配管長、輸送期間、総溶接点数の一以上からなる設計パターンに関し、前記設計パターンごとに所定の設計評価指標に基づく評価を行い、評価結果を可視化して前記表示装置に表示し、前記入力装置を操作することによる設計パターンの選択を促すユーザインタフェースを提供することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の設計支援装置。
5. 前記演算処理装置は、
   前記局所的に設計が不成立となる前記候補部品形状について、前記既存の３次元モデルに組み込まれている前記代表部品形状との置換えを禁止することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の設計支援装置。
6. 前記演算処理装置は、
   前記置換えられた候補部品形状の前記３次元モデルへの配置状況、および前記配管経路の変更状況を逐次可視化して前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の設計支援装置。
7. 前記演算処理装置は、
   前記部品ベンダデータベースを、ネットワーク経由で遠隔に位置するベンダのサーバから取得して前記記憶装置に割り付けられ記憶されている前記部品ベンダデータベースを更新することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
8. 情報を格納する記憶装置と、情報を処理する演算処理装置と、を有する設計支援装置による設計支援方法であって、
   前記記憶装置は、
   プラント機器配置と配管経路とが定義された既存の３次元モデルからなる３次元データベースと、
   代表部品形状が定義された規格品情報とからなるカタログデータベースと、
   前記規格品情報とはユニークな識別情報で関連付けられ、ベンダ毎の個別部品形状が定義された部品ベンダデータベースと、
   を有し、
   前記演算処理装置が、
   入力装置を介して入力される前記規格品情報を取得するステップと、
   前記記憶装置を参照して前記３次元モデルで設定される前記代表部品形状を前記識別情報で関連付けられた候補個別部品形状に置換えるステップと、
   前記置換えた候補個別部品形状を前記３次元モデルに配置するうえで、空間的干渉、もしくは前記配管経路から計算される構造強度から配置可能であるか否かを判定するステップと、
   前記判定の結果に基づき、他の配管経路や他の個別部品形状との干渉の程度と、配管強度が基準内であるという条件とから、前記候補個別部品形状の周辺空間での局所的な設計成立性を判定するステップと、
   を行うことを特徴とする設計支援方法。
9. 前記干渉が発生した場合の設計不成立部分に関し、据付に必要な空間を上下左右に確保したうえで前記配管経路を修正するステップと、
   前記局所的設計成立性と前記修正後の配管経路を可視化して表示装置にあわせて表示するステップと、を有することを特徴とする請求項８に記載の設計支援方法。
10. 前記演算処理装置は、
    前記干渉が発生した場合の設計不成立部分に関し、前記部品ベンダデータベースから、他の個別部品形状を取得し、前記置換えた候補個別部品形状を、当該取得した個別部品形状に置換えるステップを有することを特徴とする請求項８に記載の設計支援方法。
11. 請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の設計支援方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
    

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