JP5222328B2 - 作業計画作成方法および装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)に係る作業計画作成システムの全体構成例を示す機能ブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る作業計画作成システムは、作業計画作成装置1、入力装置2、および出力装置3を備えて構成される。作業計画作成装置1は、例えばパーソナルコンピュータによって構成され、マウスやキーボードなどの入力装置2からの入力操作にしたがって、CAD部品DB(Database:データベース)1a、作業チームDB1d、部品−概略工程対応DB1c、および概略工程計画DB1bに登録された各種データを用いて、与えられた概略工程計画を部品単位の作業に展開して詳細作業計画を作成し、結果を詳細作業計画DB1eに出力するとともに液晶ディスプレイなどの出力装置3に表示することによって、詳細作業計画の立案を支援する。
始めに、前記したデータベース1a〜1eのデータ構造およびデータ例について、図2〜図6を用いて説明する。
図2は、CAD部品DB1aのデータ構造およびデータ例である。図2に示すように、
CAD部品DB1aには、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、各レコードには、部品ID(IDentification:識別子)、形状情報、座標情報、製品ID、部品種別、体積、エリア名、および詳細情報などが格納される。
図3は、概略工程計画DB1bのデータ構造およびデータ例である。図3に示すように、概略工程計画DB1bには、概略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、各レコードには、エリア名、概略工程名、概略工程ID、作業開始日、作業完了日などが格納される。
図4は、部品−概略工程対応DB1cのデータ構造およびデータ例である。図4に示すように、部品−概略工程対応DB1cには、概略工程計画を構成している各概略工程と、その概略工程で作業されるそれぞれの部品との対を単位として複数のレコードが登録され、各レコードには、概略工程IDと部品IDとが格納される。
図5は、作業チームDB1dのデータ構造およびデータ例である。図5に示すように、作業チームDB1dには、概略工程計画を構成している各概略工程と、その概略工程の作業を担当する作業チームとの対を単位として複数のレコードが登録され、各レコードには、概略工程ID、作業チーム名、作業員数が格納される。
概略工程IDとは、概略工程計画を構成している各概略工程を一意に識別するための識別子であり、概略工程計画DB1bの概略工程IDと同じ値をもつ。作業チーム名とは、概略工程計画において当該概略工程に割り当てられた作業チームの名前である。各概略工程には少なくとも1つの作業チームが割り当てられ、同時に2つ以上の作業チームが割り当てられた概略工程については、それぞれの作業チーム毎に異なるレコードが登録される。作業員数とは、当該作業チームに属する作業員の数である。
図6は、詳細作業計画DB1eのデータ構造およびデータ例である。図6に示すように、詳細作業計画DB1eには、部品単位の作業である詳細作業を単位として複数のレコードが登録され、各レコードには、概略工程ID、詳細作業ID、部品ID、部品群ID、作業チーム名、作業順番号、作業開始日、作業完了日などが格納される。
続いて、作業計画作成装置1の構成と機能とについて説明する。本実施形態に係る作業計画作成装置1は、CPU(Central Processing Unit)とメモリとを備える不図示の処理部が、不図示の記憶装置に記憶されたプログラムをメモリにロードして実行することによって各種機能が具現化されるコンピュータにより構成される。図1に示すように、作業計画作成装置1は、全体制御部10、部品群生成部11、作業チーム割当て部12、詳細作業計画作成部13、および入出力制御部14の各機能部を備えて構成される。
部品群生成部11は、CAD部品DB1aから部品のデータを読み出し、部品種別や部品間の接続関係などによって同一の作業領域に含まれる(据え付けられる)個々の部品をいくつかの部品群にグルーピングする機能を有する。部品群生成部11は、部品種別が同一である部品のなかから互いに連結される部品同士をまとめて1つの部品群を生成する連結部品統合部111と、部品種別が同一である部品群のなかから互いの作業空間が重複する割合が所定値以上である部品群同士をまとめて1つの部品群とする作業空間統合部112とを備える。その結果、部品種別が同一である複数の部品群が生成された場合は、その部品群同士は、作業空間の重複が少ないので、並列に作業を実行することが可能であると判断することができる。
以下、作業計画作成装置1の動作を、フローチャートを用いて説明する。図7は、作業計画作成装置1を用いて特定の作業領域の詳細作業計画を自動的に作成するときの全体的な動作の流れを示したフローチャートである。以下、図7のフローチャートに沿って作業計画作成装置1の動作を詳しく説明する。
作業計画作成装置1(図1)が起動されると、全体制御部10は、入出力制御部14を介して不図示の初期画面を出力装置3に表示させ、入出力制御部14から受け取った入力装置2からの入力にしたがって、詳細作業計画の作成範囲を指定するための不図示の画面を出力装置3に表示させ、詳細作業計画の作成範囲の指定の入力を受け付ける。この作成範囲の指定は、少なくとも詳細作業計画の作成対象とする作業領域の指定を含み、さらに詳細作業計画に展開する概略工程や対象とする期間の指定を含んでいてもよい。
次に、処理202にて、全体制御部10は部品群生成部11を起動し、部品群生成部11は、当該作業領域に含まれる(据え付けられる)すべての部品をグルーピングして部品群を生成する。この部品群の生成には、少なくとも各部品の部品種別と部品間の接続情報とを用いるが、その他の属性情報を用いても良い。その他の属性情報とは、エリア番号や系統番号などであり、これらは対象システムに依存するものであるため、ここでは特に限定しない。なお、部品群は、部品種別や部品の位置などに基づいて生成されるものであり、すべての概略工程に共通した構成となる。
ここで、図8を用いて、部品群を生成する処理(図7の処理202)をさらに詳しく説明する。
部品群生成部11は、まず処理301にて、設定した作成範囲に該当する作業領域の概略工程IDを概略工程計画DB1bから抽出し、部品−概略工程対応DB1cを参照することによって、当該作成範囲に含まれるすべての部品の部品データをCAD部品DB1aから取得する。
再び図7に戻って説明を続ける。次に、処理203にて、全体制御部10は作業チーム割当て部12を起動し、作業チーム割当て部12は、生成されたそれぞれの部品群を1つ以上の作業チームに割り当てる。このとき、部品種別毎に、作業員一人当りに割り当てられる部品の物量をある程度まで平準化するようにする。ここで、部品の物量は、CAD部品DB1aに登録されている部品の体積を利用しても良いし、部品の体積が登録されていなければ、代わりに部品点数を利用しても良い。
ここで、図9を用いて、部品群を作業チームへ割り当てる処理(図7の処理203)をさらに詳しく説明する。
作業チーム割当て部12は、まず処理401にて、作業チームDB1dから、割り当てる対象となる作業チーム名と作業員数とを取得したのち、続く処理402〜405にて各部品群に1以上の作業チームを割り当てる。
ここで、再び図7に戻って説明を続ける。次に、処理204にて、全体制御部10は詳細作業計画作成部13を起動し、詳細作業計画作成部13は、前記の作業チームの割当て結果に基づいて、各作業チームの部品単位での詳細作業の実施順序と作業日程とを決定して、詳細作業計画を作成する。
ここで、図10を用いて、詳細作業計画を作成する処理(図7の処理204)をさらに詳しく説明する。
詳細作業計画作成部13は、まず処理501にて、図7の処理201で指定された詳細作業計画の作成範囲に該当する詳細化対象の概略工程のデータを、概略工程計画DB1bから取得する。次に、処理502にて、作業順序決定部131は、それぞれの概略工程毎に部品単位での詳細作業の実施順序を決定する。
ここで、図11を用いて、詳細作業の実施順序を決定する処理(図10の処理502)をさらに詳しく説明する。
作業順序決定部131は、まず処理601にて、詳細作業の実施順序が未決定である作業チームを1つ選択する。次に、処理602にて、作業順序決定部131は、選択した作業チームに割り当てられているすべての部品群について、部品種別毎に、作業優先ルールに基づいて部品群の単位での作業の実施順序を決定する。そののち、処理603にて、作業順序決定部131は、作業優先ルールと作業手順制約とに基づいて、同じ部品群に含まれる個々の部品単位での作業の実施順序を決定する。
ここで、作業優先ルールについて説明する。作業優先ルールには、部品群の単位での作業の実施順序を決定するためのルールと、部品群内の個々の部品単位での作業の実施順序を決定するためのルールとがある。
次に、作業手順制約について説明する。作業手順制約とは、ある部品の作業を実施するためには、その部品に連結されるすべての接続部品(床・壁・天井を含む)のうち少なくとも1つは作業済みでなければならない、という制約である。すべての接続部品は、CAD部品DB1aの座標情報または詳細情報内に登録される接続部品IDを参照することで把握し、当該接続部品の作業完了日が詳細作業計画DB1eに登録されているときには、その作業完了日を過ぎれば作業手順制約は満たされることになる。
ここで、図12を用いて、作業順序決定部131が実行する部品群内の部品単位での作業の実施順序を決定する処理(図11の処理603)をさらに詳しく説明する。
まず始めに、作業順番号を示す変数であるorderの値を「1」に初期設定する(処理701)。次に、作業手順制約と作業優先ルールとを用いて最初に作業を実行する部品を1つ選択する(処理702)。具体的には、前記した作業手順制約を満たす部品のなかから、前記の作業優先ルールに基づいて最優先の部品を選択する。
図16は、以上説明した部品群内の部品単位での作業の実施順序を決定する処理(図12)によって作業順番号が決定される手順を説明するための部品群の構成例をツリー表現したものである。
再び、図10に戻って処理204(詳細作業計画作成)の説明を続ける。
次に、処理503にて、作業日程決定部132は、処理501で取得した概略工程のデータと処理502で決定した詳細作業の実施順序とに基づいて、各詳細作業の作業開始日および作業完了日を決定して詳細作業計画を作成する。
このとき、作業日程決定部132は、少なくとも、概略工程計画におけるそれぞれの概略工程の作業開始日および作業完了日、前記決定した詳細作業の実施順序、並びに物量に基づいて各詳細作業の日程を決定する。
まず始めに、各作業チームに割り当てられている各部品について、その詳細作業の作業日数を当該部品の物量に基づいて決定する。これは、当該部品の作業を含む概略工程の作業日数(作業開始日から作業完了日までの日数)を、各部品の物量比で比例配分することにより算出する。例えば、作業日数が60日である概略工程を、作業チームAと作業チームBとが担当する場合は、両チームとも60日をかけて自チームに割り当てられた各部品の詳細作業を順次行うものとする。したがって、作業チームAに割り当てられた部品の詳細作業の実施順序が部品a,部品b,部品cの順番であって、その物量比が2:1:1であれば、部品aの作業日数を30日、部品bと部品cとの作業日数を各15日と決定することができる。また、作業チームBについても同様に60日を各部品の詳細作業に比例配分すればよい。このとき、小数点以下の端数は四捨五入を実施することで作業日数を自然数に加工する。ただし、四捨五入の結果0日となってしまう詳細作業については小数点以下を切り上げて1日とする。ただし、この加工により詳細作業の総作業日数が概略工程作業の作業日数を超過してしまう場合は、作業日数の大きい詳細作業から順に少なくとも1日ずつ作業日数を減らすことなどで対応する概略工程の作業日数と一致させればよい。逆に、詳細作業の総作業日数が対応する概略工程の作業日数を下回ってしまう場合も、同様に作業日数の大きい詳細作業から順に少なくとも1日ずつ作業日数を増やすことなどで対応する概略工程の作業日数と一致させればよい。
以上の処理によって、指定された作成範囲の詳細作業計画の内容が決定できたことになる。そこで、詳細作業計画作成部13は、次に、処理504にて、決定結果を詳細作業計画DB1eに格納する。具体的には、詳細作業計画DB1eの該当する各レコードの作業開始日と作業完了日とに前記で決定したそれぞれの日付を格納する。さらに、各詳細作業に対してユニークな文字列である詳細作業IDを付与し、その文字列を該当する各レコードに格納する。この詳細作業IDの文字列は、図6の例のように概略工程IDの文字列に適当に連番を付加したものでもよいし、すべての詳細作業を一意に識別可能な数字を割り振るようにしてもよい。
次に、処理505にて、作業干渉回避部133は、詳細作業計画DB1eの各レコードに登録された詳細作業計画について、作業空間の干渉の有無をチェックし、干渉が生じている場合はそれを回避するように詳細作業計画を修正する。
ここで、図13および図14を用いて、作業干渉回避部133が実行する作業空間の干渉チェック/回避処理(図10の処理505)をさらに詳しく説明する。
この処理では、対象とする詳細作業計画において最初に実施される詳細作業の作業開始日(最早作業開始日)から、最後に作業が完了する詳細作業の作業完了日(最遅作業完了日)までを1日単位で順に見て行き、同一日に行われる詳細作業が複数存在した場合に、それらの詳細作業に対応する部品の作業空間同士の重複(干渉)の有無をチェックする。その結果、干渉が発生する場合には干渉を回避するように詳細作業計画を修正する。なお、作業空間の干渉をチェックするときは、異なる部品種別間でも干渉が生じることが想定されるので、異なる部品種別の詳細作業が同一日に実施される場合についてもチェックの対象に含める。
ここで、図14を用いて、作業干渉回避部133が実行する詳細作業計画修正処理(図13の処理804)をさらに詳しく説明する。
図14に示した詳細作業計画の修正処理においては、まず、作業順序制約と作業優先ルールとを用いて、同一の部品群内で詳細作業の実施順序の変更を試み、それでだけでは干渉の発生を回避できない場合は、さらに部品群間の作業順序の変更を試みる。それでもなお干渉の発生を回避できなければ、最後は最も干渉部分の体積が小さくなるような解を求める。
修正案1:A→B→C→F→H→E→D→G
修正案2:A→B→D→G→C→E→F→H
修正案3:A→B→D→G→C→F→H→E
修正案4:E→C→B→A→D→G→F→H
修正案5:E→C→B→D→G→A→F→H
修正案6:E→C→F→H→B→A→D→G
修正案7:E→C→F→H→B→D→G→A
修正案8:H→F→C→B→A→D→G→E
・・・
次に、処理905にて、各詳細作業計画修正案について、前記した図13の処理と同様な手順によって、実施順序を入れ替えた部品群の作業開始日から作業完了日までの期間内において作業空間の干渉の有無をチェックする。その結果、干渉が存在しない修正案があれば、処理909(処理S91のNo側)に分岐して、そのなかで最初に作成したものを選択し、処理911にて、選択した修正案を詳細作業計画DB1eに格納して処理を終了する。
具体的には、処理906にて、まず、選択中の部品群が属する作業チーム内において、当該部品群と、作業順序がそれ以降の部品群との順序を入れ替えることで生成可能な部品群順序修正案をすべて作成する。
再び図7に戻って説明を続ける。最後に、処理205にて、全体制御部10は、詳細作業計画作成部13が詳細作業計画DB1eに格納した詳細作業計画の各種データを読込み、入出力制御部14を介して出力装置3にテキストや図形などの表示データを送信することによって、作成された詳細作業計画の内容を出力装置3に表示させ、処理を終了する。
以上、図18に例示した画面にて工程詳細化メニューのなかの詳細作業計画自動作成ボタン1−C1が選択入力されたときの一連の動作を説明したが、工程詳細化メニューのなかの部品群表示ボタン1−C2から作業干渉自動回避ボタン1−C6までの5つのボタンを上から順番に1つずつ選択入力することによって、途中結果を逐次画面で確認しながら処理を進めることもできる。
また、工程表表示部1−Aに表示する詳細作業計画の工程表のなかの干渉が生じている部品に対応する日程を例えば赤色で着色表示するようにしてもよい。
1a CAD部品DB(属性情報)
1b 概略工程計画DB(概略工程計画)
1c 部品−概略工程対応DB
1d 作業チームDB
1e 詳細作業計画DB(詳細作業計画)
10 全体制御部
11 部品群生成部
111 連結部品統合部
112 作業空間統合部
12 作業チーム割当て部
13 詳細作業計画作成部
131 作業順序決定部
132 作業日程決定部
133 作業干渉回避部
14 入出力制御部
2 入力装置
3 出力装置
1−A 工程表表示部
1−B 3次元図形表示部
1−C 工程詳細化メニュー表示部
1−C1 詳細作業計画自動作成ボタン
1−C2 部品群表示ボタン
1−C3 作業チーム割当て表示ボタン
1−C4 作業順序表示ボタン
1−C5 作業干渉部分表示ボタン
1−C6 作業干渉自動回避ボタン
Claims (14)
- 複数の構成部品からなる構造物を現場で組み立てる作業の概略工程計画と、前記構成部品の種類、3次元形状、および据付位置を含む属性情報とが与えられ、前記概略工程計画と前記属性情報とを用いて前記構成部品の単位での詳細作業計画を作成する作業計画作成方法であって、
当該作業計画作成方法を実施する作業計画作成装置が、
前記複数の構成部品をその種類毎に作業割当ての単位に分割して部品群を生成する部品群生成ステップと、
生成された前記部品群の各々を、前記概略工程計画にて当該部品群に対応する概略工程に割り当てられた1以上の作業チームに、所定の基準で割り当てる作業チーム割当てステップと、
所定の作業順序制約および作業優先ルールを用いて前記作業チームの各々における前記構成部品の単位の作業である詳細作業の実施順序および作業日程を決定して前記詳細作業計画を作成する詳細作業計画作成ステップと、
作成された前記詳細作業計画をなす個々の前記詳細作業のなかに並列に実施されかつ作業空間が重複して作業干渉が発生するものが存在する場合、その作業干渉を回避するように前記詳細作業の実施順序を修正する作業干渉回避ステップと
を含むことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項1に記載の作業計画作成方法において、
前記部品群生成ステップでは、
前記構成部品の属性情報に基づいて前記構成部品間の連結関係が判定され、
前記連結関係にある前記構成部品同士がまとめられてそれぞれ1つの部品群が生成され、
さらに、生成された前記部品群のなかの、前記構成部品の属性情報から算出される所定の作業空間を結合して得られる前記部品群の作業空間同士が重複する部分の体積比率が所定値よりも大きい場合に、当該部品群同士が1つにまとめられて1つの部品群が生成される
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項1または請求項2に記載の作業計画作成方法において、
前記構成部品の種類には、機器、配管および床・天井・壁の少なくとも1つを含む
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項1に記載の作業計画作成方法において、
前記作業チーム割当てステップでは、
前記それぞれの部品群をなす前記構成部品の総物量が前記構成部品の属性情報から算出され、
前記それぞれの作業チームの作業員数と割当て済みの物量とを参照して、
前記総物量の大きい前記部品群から順に、当該部品群を割り当てたときの作業員1人当りの物量が最も小さくなる作業チームに割り当てられる
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項1に記載の作業計画作成方法において、
前記詳細作業計画作成ステップでは、
まずそれぞれの概略工程に対応する複数の部品群のなかで部品群の単位での実施順序を決定し、その決定結果にしたがって、同一の部品群をなす複数の構成部品のなかで構成部品の単位での詳細作業の実施順序を決定する
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項5に記載の作業計画作成方法において、
前記詳細作業の作業日程は、当該概略工程の作業が割り当てられた作業チーム毎に、当該概略工程の作業開始日と作業完了日との間の作業日数を、当該作業チームが作業を行う前記構成部品の物量によって比例配分することで各構成部品の作業日数を算出し、決定された前記詳細作業の実施順序にしたがって前記各構成部品に該当する詳細作業の作業開始日と作業完了日とを順次決定する
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項5または請求項6に記載の作業計画作成方法において、
前記詳細作業計画作成ステップでは、
設置済みの床、天井、壁、または連結先の構成部品が存在することが前記作業順序制約とされ、
前記作業優先ルールは、前記構成部品の据付位置と物量との少なくとも一方に基づいて作業の順序を決定するルールを含む
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項7に記載の作業計画作成方法において、
前記構成部品の据付位置は、床からの高さと壁からの距離との少なくとも一つを含む
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項7に記載の作業計画作成方法において、
前記作業優先ルールは、前記構成部品の種類が配管の場合は、配管の径の大きさと配管内部を流れる流体の向きとの少なくとも一方に基づいて作業の順序を決定するルールを含む
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項1に記載の作業計画作成方法において、
前記作業干渉回避ステップでは、
干渉を回避するための前記詳細作業の実施順序の修正は、
作業干渉が発生する構成部品を含む部品群のなかで詳細作業の実施順序の修正を試み、それでは当該作業干渉を回避できない場合には、当該部品群と同一種類の部品群との間で部品群単位での実行順序の修正を試み、それでも作業干渉を回避できないときは、部品群同士の作業干渉の総量が最も少なくなる修正案を採用することにより行う
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の作業計画作成方法において、
前記作業計画作成装置は、
前記構成部品の形状と据付位置とを3次元図形によって表示する3次元図形表示部と、前記概略工程計画または前記詳細作業計画を所定の形式で表示する工程表表示部との少なくとも一方を含む画面を出力装置に表示させる
ことを特徴とする作業計画作成方法。 - 複数の構成部品からなる構造物を現場で組み立てる作業の概略工程計画と、前記構成部品の種類、3次元形状、および据付位置を含む属性情報とが与えられ、前記概略工程計画と前記属性情報とを用いて前記構成部品の単位での詳細作業計画を作成する作業計画作成装置であって、
前記複数の構成部品をその種類毎に作業割当ての単位に分割して部品群を生成する部品群生成部と、
生成された前記部品群の各々を、前記概略工程計画にて当該部品群に対応する概略工程に割り当てられた1以上の作業チームに、所定の基準で割り当てる作業チーム割当て部と、
所定の作業順序制約および作業優先ルールを用いて前記作業チームの各々における前記構成部品の単位の作業である詳細作業の実施順序および作業日程を決定して前記詳細作業計画を作成する詳細作業計画作成部と、
作成された前記詳細作業計画をなす個々の前記詳細作業のなかに並列に実施されかつ作業空間が重複して作業干渉が発生するものが存在する場合、その作業干渉を回避するように前記詳細作業の実施順序を修正する作業干渉回避部と、
前記部品群の生成結果を、前記構成部品と前記部品群とを対応付けて表示させる機能と、前記作業チームに割り当てた結果を、前記構成部品と前記作業チームとを対応付けて表示させる機能と、前記詳細作業計画の作成結果を、前記構成部品と前記作業チームおよび当該作業チームでの実行順序とを対応付けて表示させる機能と、前記詳細作業の実施順序の修正結果を表示させる機能とのうち、少なくとも一つを提供するグラフィカル・ユーザ・インタフェースとを備える
ことを特徴とする作業計画作成装置。 - 請求項12に記載の作業計画作成装置において、
前記構成部品と前記部品群との対応付け、前記構成部品と前記作業チームとの対応付け、または前記構成部品と前記作業チームおよび当該作業チームでの実行順序との対応付けは、
前記構成部品の形状と据付位置とを3次元図形によって表示する3次元図形表示部と、前記概略工程計画または前記詳細作業計画を所定の形式で表示する工程表表示部との少なくとも一方で、表示色を含めた表示形態を変化させることによって識別可能に表示される
ことを特徴とする作業計画作成装置。 - 請求項13に記載の作業計画作成装置において、
前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースは、
前記作成された前記詳細作業計画をなす個々の前記詳細作業のなかに並列に実施されかつ作業空間が重複して作業干渉が発生するものが存在する場合、前記作業空間の重複部分を前記3次元図形表示部と前記工程表表示部との少なくとも一方で、表示色を含めた表示形態を変化させることによって識別可能に表示させる
ことを特徴とする作業計画作成装置。
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