JP5798632B2 - 現場管理方法および現場管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業現場の管理に用いられる現場管理方法および現場管理装置の技術に関する。

プラントの建設現場などにおいて、進捗状況を管理するための装置が開示されている。
例えば、特許文献１には、レーザ光線によって３次元座標を算出し、配管の３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）データを作成し、配管の３次元データと設計段階での３次元データを比較する３次元座標位置評価方法および評価装置が開示されている。
また、特許文献２には、３次元レーザスキャナにより３次元データを点群データとして計測し、施工済み構造体の接続部分の出来型形状をＣＡＤ図面化し、接続部分の設計図書データと点群データを照合する構造体の構築方法および建入精度管理方法が開示されている。

そして、特許文献３には、Ｈｅ−Ｎｅ（Helium-Neon）レーザを用いて、路面の表面の形状などの施設情報を基準とし、路面のレーザ画像を画像解析し、異物がある場合には、凸凹が検出閾値を超えるか否かを判定することで異物を検出する監視移動体および異物検知センサおよび路面維持管理システムが開示されている。
さらに、特許文献４にはＧＰＳ（Global Positioning System）により工具位置をデータ取得し、工具位置を管理する道工具管理システムが開示されている。
また、特許文献５には、ＣＡＤで作成された建設対象の３次元形状モデルと建設工程データをもとに足場データを作成し、３次元形状モデルと同時に表示する建設状況可視化システムが開示されている。

特開２００５−３３１３８３号公報 特開２００９−４６９４６号公報 特開２００５−２７５７２３号公報 特開２０００−３５７０１０号公報 特開２０１０−１０８３２１号公報

発電プラントなどの建設をする際、設計者は設計データとしてプラントが完成したときの３次元形状モデルを作成する。しかしながら、プラントの建設施工時では、作業員が、工事エリア内に配管などの資材を仮置きしたり、足場や道工具を用いて所定の位置に配管を持ち上げ、仮止めしてから溶接作業を実施したり、各種検査を行ったりする。資材の仮置状態や足場・道工具などは、設計データ中にはないため、そのような物資が工事エリア中でどれくらいの空間を占めるかを経験者の判断で考慮することによって、建設計画が立案されていた。また、特許文献１〜特許文献５に記載の技術を用いることで、足場や工具や仮設物のデータが、建設中の現場計測に基づき３次元形状モデルとして取り込まれても、システムは、作業の進捗状態を作業者に提示することができないという問題がある。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、設計データ以外の要素を容易に取得できることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、作業現場の管理に用いられる作業現場管理情報を生成する現場管理方法であって、現場管理装置が、計測装置で計測された３次元形状データである計測データを取得し、設計者によって作成された設計モデルの３次元形状データである設計データと、前記取得した計測データと、を比較することによって、前記設計データ以外の要素である非設計データを、前記計測データから抽出することを特徴とする。
そして、足場・工具パターンデータと、非設計データとが比較されることで、足場・工具情報が抽出されたり、非設計データから算出した特徴量と、予め登録されている要素の特徴量とが比較されることで、未据付要素の情報が抽出されたりする。あるいは、所定範囲に存在する要素の混雑度が算出されたり、予め登録されている組上順データを基に、組上順に関する情報が表示部に表示されたりする。
その他の解決手段は、実施形態中で説明する。

本発明によれば、設計データ以外の要素を容易に取得できる。

本実施形態に係る現場管理システムの構成例を示す図である。 本実施形態に係る建設現場の例を示す図である。 本実施形態に係る設計モデルの例を示す図である。 本実施形態に係る工程表の例を示す図である。 本実施形態に係る全体処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る計測処理の方法を説明する図である。 本実施形態に係る計測データのデータフォーマット例を示す図である。 本実施形態に係る抽出処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る配管の特徴量の例を示す図である。 本実施形態に係る配管状態情報の例を示す図である。 本実施形態に係る非設計モデルの例を示す図である。 本実施形態に係る足場・工具抽出処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係るパターンデータの例を示す図である。 本実施形態に係る足場・工具状態情報の例を示す図である。 本実施形態に係る仮置部品抽出処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る工程表示処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る混雑度が表示された工程表の例を示す図である。 本実施形態に係る利用状況検出処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る処理を行った結果得られる現場管理情報の表示例である。 本実施形態に係る各部品の据付手順の表示例を示す図である。 本実施形態に係る布置禁止範囲の表示例を示す図である。 本実施形態に係る未据付箇所を強調表示した例を示す図である。 本実施形態に係る計測精度の検証を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態では、プラントにおける配管の組立工程に適用した例を説明するが、建屋の建築工程など配管以外の組立工程に適用してもよい。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係る現場管理システムの構成例を示す図である。
現場管理システム１００は、現場管理装置１と、計測装置２と、ＣＡＤ装置３とを有している。
現場管理装置１は、処理部１０、計測ＤＢ（Data Base)２１、設計ＤＢ２２、パターンＤＢ２３、一時ＤＢ２４、状態情報ＤＢ２５、未分類ＤＢ２６、工程ＤＢ２７、タイマ３０、入力部４０および表示部５０を有している。
入力部４０および表示部５０は、図示しないクライアント端末など、別のＰＣ（Personal Computer）としてもよい。

処理部１０は、各種処理を行うものであり、計測部１１、抽出部１２、足場・工具抽出部１３、仮置部品抽出部１４、工程処理部１５、利用状況検出部１６を有する。
計測部１１は、計測装置２による３次元計測結果を取得し、計測データとして、計測ＤＢ２１に格納する。
抽出部１２は、計測ＤＢ２１に格納された計測データから、設計データに描画されている部品（設計モデル：本実施形態では配管）と、それ以外の部分（非設計モデル）を抽出する。
足場・工具抽出部１３は、パターンＤＢ２３に格納されているパターンデータを基に、非設計モデルのデータ（非設計データ）から足場・工具などのデータを抽出し、その状態を検出する。

仮置部品抽出部１４は、非設計データから、床などに仮置きされている設計モデル（配管）である仮置部品（未据付要素）を抽出し、その状態を検出する。
工程処理部１５は、工程表と、各部１１〜１４において抽出され、検出された状態とを表示部５０に表示し、さらに、ある部品（配管など）が入力部４０を介して指定されると、その部品周辺の混雑度を算出し、表示部５０に表示する。混雑度については後記する。
利用状況検出部１６は、足場・工具の残個数などを算出し、表示部５０に表示する。

計測ＤＢ２１には、計測装置２で計測され、計測部１１によって格納された計測データが格納されている。
設計ＤＢ２２には、ＣＡＤ装置３などで作成された配管などの設計モデルのデータ（設計データ）が格納されている。
パターンＤＢ２３には、ＣＡＤ装置３などで作成された足場や、工具などのパターンデータが格納されている。
一時ＤＢ２４には、各部における処理結果が一時データとして格納されている。

状態情報ＤＢ２５には、足場・工具や、仮置部品などの状態が状態情報として格納されている。
未分類ＤＢ２６には、設計モデル、足場・工具、仮置部品のいずれにも分類されなかった形状データが格納されている。
工程ＤＢ２７には、工程表に関するデータである工程データが格納されている。

タイマ３０は、時刻を計測する。入力部４０は、キーボードなどの入力装置である。表示部５０は、ディスプレイなどの表示装置である。

計測装置２は、３次元レーザスキャナなどのレーザ計測装置であり、空間中の実物体を計測する。ＣＡＤ装置３は、設計データや、パターンデータを作成する。

処理部１０および各部１１〜１６は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）や、ＨＤ（Hard Disk）に格納されたプログラムが、ＲＡＭ（Random Access Memory）に展開され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行されることによって具現化する。

（建設現場例）
図２は、本実施形態に係る建設現場の例を示す図である。
図２に示すプラントの建設現場における作業中プラント２００の例では、据付済みの製品（配管２０１）、現場に搬入された後、据付を待っている仮置状態の配管部分２０２、工事用の足場２０３、および、溶接機など工具２０４が存在している。

（設計モデル例）
図３は、本実施形態に係る設計モデルの例を示す図である。
図２に示す建設現場と異なり、設計時のモデルである設計モデルでは足場、工具、仮置状態の配管はない。完成状態としての３次元形状モデルである設計モデル３０１があるのみである。
このような設計モデルが設計データとして、設計ＤＢ２２に格納されている。

（工程表）
図４は、本実施形態に係る工程表の例を示す図である。
工程表４０１は機器「Ｅ００１」、配管「Ｓ００１」、配管「Ｓ００２」などに対して、それぞれ作業項目を示すアクティビティ４１１を有している。
ここで、アクティビティ４１１とは、工程期間を示すガントチャートである。図４に示すように、各アクティビティは、機器や、配管などの部品と対応付けられており、各部品を示す設計データと対応付けられている。
また、「Ｅ００１」、「Ｓ００１」、「Ｓ００２」などは、各部品の識別名称である。さらに、「機器」とは、工具の一種である。
このような工程表４０１が管理者によって作成され、工程データとして工程ＤＢ２７に格納されている。
なお、図４における「仮設定」とは設定に先立った仮の設定であり、作業者は仮設定を行なった後、他の部品との干渉などや、後記する混雑度を検証し、問題がなければ本「設定」を行う。

以下、適宜図１を参照しつつ、図５〜図２３に沿って本実施形態における現場管理方法の処理手順を説明する。
（全体処理）
次に、図１を参照しつつ、図５に沿って本実施形態における現場管理方法の全体処理を説明する。なお、図５における各処理の詳細は後記して説明する。
図５は、本実施形態に係る全体処理の手順を示すフローチャートである。
図５に係る処理に先立って、設計者がＣＡＤ装置３を用いて、配管などの設計モデルを作成し、作成した設計モデルのデータを設計データとして、設計ＤＢ２２に格納する。このとき、設計者は、配管毎の特徴量（後記）についても設計データに登録しておく。さらに、設計者は、ＣＡＤ装置３などを用いて、足場・工具の形状パターンのデータであるパターンデータを作成し、パターンＤＢ２３に格納する。パターンデータは、カタログデータなどを流用するようにしてもよ。

また、管理者が図４に示すような工程表を図示しないクライアントなどを用いて作成し、工程ＤＢ２７に格納する。

そして、計測装置２が現場の計測を行うことによって計測処理が行われる（Ｓ１０１）。
次に、抽出部１２が、ステップＳ１０１の計測処理の結果である計測結果データから設計モデル（配管）と、設計モデルと一致しない部分である非設計モデル部分（足場・工具や、仮置きされている配管などを含む）を抽出する抽出処理を行う（Ｓ１０２）。
続いて、足場・工具抽出部１３が、ステップＳ１０２で抽出された非設計モデル部分から、足場・工具部分を抽出し、足場・工具の状態を検出する足場・工具抽出処理を行う（Ｓ１０３）。

次に、仮置部品抽出部１４が、非設計モデル部分から、仮置きされている設計モデル部分（配管部分）を抽出し、仮置きされている設計モデル部分の状態を検出する仮置部品抽出処理を行う（Ｓ１０４）。
そして、工程処理部１５が、工程表とともに、足場・工具の状態や、仮置部品の状態を表示部５０に表示し、さらに、入力部４０を介して選択されたアクティビティに関する設計モデル部品（配管部分）周辺の混雑度（後記）を算出し、その混雑度を表示部５０に表示するよう設定する工程表示処理を行う（Ｓ１０５）。
続いて、利用状況検出部１６が、足場・工具の利用状況を算出し、表示部５０に表示するよう設定する利用状況検出処理を行う（Ｓ１０６）。
最後に、処理部１０が、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理結果を表示部５０に表示する表示処理を行う（Ｓ１０７）。

以下、各処理の詳細を説明する。
（計測処理：Ｓ１０１）
図６は、本実施形態に係る計測処理の方法を説明する図である。
例えば、レーザ計測装置である計測装置２が、作業中プラント２００にレーザを照射し、その反射光から作業中プラントを構成する各部の距離を計測する。計測装置２は、自身と各部との間の距離を現場管理装置１の計測部１１に計測結果として送信する。また、作業中プラント２００には、距離の絶対測定に使用するための標識６１１が付加されている。この標識６１１は、異なる計測装置２から計測された結果を整合させるためのものである。
図６に示すように、計測装置２が、作業中プラント２００を複数個所から計測することにより３次元計測結果を取得することができる。
計測部１１は、各計測装置２から取得した計測結果から、各計測装置２における計測結果の距離を、座標に変換し、計測データとして計測ＤＢ２１に格納する。

図７は、本実施形態に係る計測データのデータフォーマット例を示す図である。
計測部１１が、各計測装置２における計測結果の距離を、座標に変換した結果、作業中プラント２００（図２）上における多数の点の測定結果が得られる。本実施形態では、これを点群データと呼ぶ。点群データは図７に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚの座標値とＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の色、計測時刻（図７では「ｔｉｍｅ」と記載）を含む。この他、レーザ光の反射強度が計測データに格納されてもよい。色のデータは、例えば、計測装置２とともに図示しないデジタルカメラを設置しておき、計測部１１が、このデジタルカメラの画像と、計測データの座標や、形状とを比較することによって、点群における色データを取得する。
また、計測時刻（ｔｉｍｅ）は、計測部１１がタイマ３０から取得した時刻であり、例えば、計測部１１が計測装置２から計測結果を取得した時刻である。

（抽出処理：Ｓ１０２）
図８は、本実施形態に係る抽出処理（図５のＳ１０２）の手順を示すフローチャートである。
まず、ユーザが、入力部４０を介して処理対象となる工事エリアに関する情報を入力する。すると、抽出部１２は、入力された工事エリアに関する情報から、例えば図示しない工事エリア情報などを基に、工事エリア識別情報を取得する。そして、抽出部１２は、工事エリア識別情報に該当する計測データを取得し（Ｓ２０１）、さらに、抽出部１２は設計データを取得する（Ｓ２０２）。工事エリア情報は、例えば、工事エリア名と、工事エリア識別情報とが対応付けられている情報である。
次に、抽出部１２は、現場計測結果から配管部分（つまり、設計モデル部分：設計データ要素）の抽出を行う（Ｓ２０３）。配管部分の抽出は、設計モデルにおける配管の色データや画像認識処理によるエッジ抽出、ハフ変換などによる輪郭線抽出などを利用することが考えられる。なお、このとき抽出される部分は、組み上げられているとは限らず、例えば床などに布置されている物も含まれる。

次に、設計モデル部分が配管部分を含んでいて、かつ、多数の配管部分が抽出された場合、抽出部１２は、抽出された配管を配管部分（配管スプール）ごとに分割する（Ｓ２０４）。配管部分が少数の場合、抽出部１２はステップＳ２０４の処理を省略してもよい。
続いて、抽出部１２は、抽出された配管部分に対し特徴量の算出を行う（Ｓ２０５）。なお、本実施形態のように設計モデルが配管である場合、特徴量として、配管長、配管口径などが考えられるが、これらに限らず、他の特徴量を使用してもよい。

図９は、本実施形態に係る配管の特徴量の例を示す図である。
図９に示すように、計測データの点群データから、配管の中心線をＬ１〜Ｌ３のように求め、配管の端点や中心線の交点から各点Ｍ１〜Ｍ７を求めることができる。符号Ｍ１〜Ｍ７の座標が、特徴量となる。ここで、特徴点Ｍ５は中心線Ｌ２とＬ１との交点であり、特徴点Ｍ３は中心線Ｌ１とＬ３との交点である。

図８の説明に戻る。
続いて、抽出部１２は、設計データにて予め登録されている配管部分の特徴量と、ステップＳ２０５で算出した特徴量とを比較し（Ｓ２０６）、一致する特徴量から配管の識別名称などを特定するとともに、特徴量の向きなどから配管部分の状態を分析する（Ｓ２０７）。このとき、抽出部１２は、検出した配管部分の特徴量の向き（例えば、ある特徴量と、他の特徴量とを結んだ線の方向）などが、設計データにおける特徴量と一致すれば、この配管部分が据付済みであると判定するなどして配管部分の状態を分析する。なお、配管部分の状態に用いられる特徴量は、図９に示す特徴量に限らない。

抽出部１２は、ステップＳ２０７で分析した結果である配管の状態情報を状態情報ＤＢ２５に配管状態情報などとして格納する（Ｓ２０８）。ここで、配管状態情報として格納される情報は、図１０を参照して後記する。なお、ここでは、据付済みと判定されなかった配管部分を非設計モデルに分類し、後記する仮置部品抽出処理で処理しているが、この時点で、据付済みではないと判定された配管部分が床などに置かれていることが判明すれば、抽出部１２が、その配管部分の状態を「仮置」として配管状態情報に登録してもよい。

そして、抽出部１２は、分割された全配管部分について、ステップＳ２０６〜Ｓ２０８の処理を完了したか否かを判定する（Ｓ２０９）。
ステップＳ２０９の結果、全配管部分について処理を完了していない場合（Ｓ２０９→Ｎｏ）、抽出部１２は、ステップＳ２０６へ処理を戻し、次の配管部分について処理を行う。
ステップＳ２０９の結果、全配管部分について処理を完了している場合（Ｓ２０９→Ｙｅｓ）、抽出部１２は、計測データのうち、「据付済」と判定された配管部分以外の点群データを一時データとして一時ＤＢ２４に格納し（Ｓ２１０）、図５のステップＳ１０３へ処理をリターンする。

図１０は、本実施形態に係る配管状態情報の例を示す図である。
配管状態情報は、「部品ＩＤ（Identification）」、「施工図番」、「工事エリア」、「状態」、「基準座標」などを有する。
ここで、「部品ＩＤ」は、対象となっている部品（ここでは配管部分）の識別情報である。「施行図番」には、設計データにおける図番が格納される。「工事エリア」には、ステップＳ２０１（図８）の前段階で入力された、対象となっている工事エリアの識別情報が格納される。「状態」には、図８のステップＳ２０８で格納された配管部分の状態が格納される。
ここで、図１０の「状態」のフィールドにおいて、部品ＩＤ「Ｓ００１」が「据付」となっており、「Ｓ００２」が「仮置」となっている。「Ｓ００２」の「仮置」の状態情報は、後記する仮置部品抽出処理において、登録される情報であり、図８の処理が終了した時点では、「Ｓ００２」の「状態」は空欄となっている。
「基準座標」は、該当する配管部分の基準となる位置の座標であり、例えば、配管の中間位置であったり、配管口であったり、前記した特徴量のうちの１つとして、抽出部１２や、仮置部品抽出部１４が算出し、配管状態情報に格納などする。

（非設計データ）
図１１は、図８の処理が終了した時点における非設計モデル（つまり、一時データに格納されている点群データ）の例を示す図である。
図８の処理が終了した時点では、図１１に示すように、作業中プラント２００（図２）のうち、据付済みの配管が削除された作業中プラント２００ａに関する点群データが一時データとして一時ＤＢ２４格納されている。つまり、図８の処理が終了した時点における一時データには、仮置状態の配管２０２、足場２０３、工具２０４に対応する点群データが含まれている。

（足場・工具抽出処理：Ｓ１０３）
図１２は、本実施形態に係る足場・工具抽出処理（図５のＳ１０３）の手順を示すフローチャートである。
まず、足場・工具抽出部１３は、一時データを取得し（Ｓ３０１）、パターンデータを取得する（Ｓ３０２）。

図１３は、本実施形態に係るパターンデータの例を示す図である。
パターンデータは、図１２の処理で足場、工具の状態を認識するために利用する形状ライブラリである。
図１３の例では、「タイプ」、「名称」、「パラメータ」、および、「形状データ」を有している。
「タイプ」には、各足場・工具のタイプを示す識別子が格納されている。「名称」には、各足場・工具の名称が格納されている。「パラメータ」には、足場（「タイプ：ＳＣ」参照）であれば「段数」、「長さ」、「幅」、「個数」（利用可能個数）などが格納され、工具（「タイプ：ＷＭ」参照）であれば「出力」、「サイズ」、「個数」（利用可能個数）などが格納されている。
「形状」には、各足場・工具などの３次元形状モデルが格納されている。

図１２の説明に戻る。
次に、足場・工具抽出部１３は、一時データ中の点群データの形状と、パターンデータにおける「形状」を比較する（Ｓ３０３）。
そして、足場・工具抽出部１３は、パターンデータにおいて、非設計モデル中に一致するパターンがあるか否かを判定する（Ｓ３０４）。なお、ここでは、足場・工具抽出部１３は形状比較によって判定を行っているが、一時データ中の点群データの特徴量を算出し、この特徴量と、パターンデータに予め格納されている特徴量との比較によってステップＳ３０４の判定を行ってもよい。

ステップＳ３０４の結果、一致する非設計モデルがある場合（Ｓ３０４→Ｙｅｓ）、足場・工具抽出部１３は、パターンデータにおける「形状」データと、検出された非設計モデルとの形状から、該当する非設計モデルを特定し（例えば、足場や、工具など）、その非設計モデルの状態を分析する（Ｓ３０５）。非設計モデルの状態の分析は、例えば、足場のモデルパターンと形状がすべて一致すれば「据付済み」、足場の一部については、形状が一致しているが、その他の形状が一致していなければ「据付中」などとする。
本実施形態において、足場・工具抽出部１３は形状比較で足場・工具の状態を分析しているが、一時データ中の点群データの特徴量を算出し、この特徴量と、パターンデータに予め格納されている特徴量との比較によって状態を分析してもよい。この場合の分析方法は、図８のステップＳ２０７と同様である。

そして、足場・工具抽出部１３は、状態分析の結果である状態情報を、足場・工具状態情報などとして状態情報ＤＢ２５に格納する（Ｓ３０６）。このとき、足場・工具状態情報として格納される情報は、図１４を参照して後記する。
ステップＳ３０６の後、足場・工具抽出部１３はステップＳ３０３へ処理を戻し、非設計モデルにおいて、他にパターンデータの「形状」と一致するものがあるか否かを判定する。

また、ステップＳ３０３の結果、一致する非設計モデルがない場合（Ｓ３０４→Ｎｏ）、足場・工具抽出部１３は、一時データの点群データのうちで、パターンデータと一致する箇所が検出されなかった点群データを一時データに上書保存することで、一時データを更新し（Ｓ３０７）、図５のステップＳ１０４へリターンする。

（足場・工具状態情報）
図１４は、本実施形態に係る足場・工具状態情報の例を示す図である。
足場・工具状態情報は、「部品ＩＤ」、「種別」、「タイプ」、「工事エリア」、「名称」、「状態」、「基準座標」を有する。
ここで、「部品ＩＤ」は、対象となっている部品（ここでは足場・工具）の識別情報である。「種別」には足場・工具の種別に関する情報が格納される。「タイプ」は図１３における「タイプ」と同様であり、足場・工具のタイプである。「工事エリア」には、図８の前段階で入力された対象となっている工事エリアの識別情報が格納される。「状態」には、図１３のステップＳ３０６で格納された足場・工具の状態が格納される。
「基準座標」は、該当する足場・工具の基準となる位置の座標であり、例えば、足場・工具の重心位置などが足場・工具抽出部１３によって算出され、足場・工具状態情報に格納される。
なお、本実施形態において足場・工具状態情報は、足場・工具の状態情報を有するが、後記する仮置部品抽出処理で検出された仮置配管の状態情報も格納されてよい。

（仮置部品抽出処理：Ｓ１０４）
図１５は、本実施形態に係る仮置部品抽出処理（図５のＳ１０４）の手順を示すフローチャートである。
まず、仮置部品抽出部１４は、図１２のステップＳ３０７で更新した一時データを取得する（Ｓ４０１）。
次に、仮置部品抽出部１４は、一時データにおける点群データを、配管部分（配管スプール）に分割する（Ｓ４０２）。ここで、仮置部品抽出部１４は、配管部分に分割できないものを未分割部分として登録などする。
続いて、仮置部品抽出部１４は、ステップＳ４０２で分割した配管部分の特徴量を算出する（Ｓ４０３）。算出される特徴量は配管長、口径、曲がり点などである。

そして、仮置部品抽出部１４は、設計データに格納されている特徴量を取得し、取得した設計データの特徴量を、ステップＳ４０３で算出した配管部分の特徴量と比較し（Ｓ４０４）、設計データの特徴量と一致する物体が一時ＤＢ２４に格納されている一時データ中にあるか否かを判定する（Ｓ４０５）。つまり、仮置部品抽出部１４は、設計データの要素とは存在位置が一致しないものの、設計データの要素と特徴量が一致するものがあるか否かを判定する。

ステップＳ４０５の結果、設計データの特徴量と一致する物体が一時データ中にある場合（Ｓ４０５→Ｙｅｓ）、仮置部品抽出部１４は、特徴量が一致した一時データ中の配管の状態が仮置き状態となっていると判定する状態分析を行う（Ｓ４０６）。
そして、仮置部品抽出部１４は、状態分析の結果である状態情報（ここでは、「仮置」）を、配管状態情報として状態情報ＤＢ２５に格納する（Ｓ４０７）。このとき、配管状態情報に格納される情報は、図１０において説明済みであるため説明を省略する。
ステップＳ４０７の後、仮置部品抽出部１４は、ステップＳ４０５へ処理を戻し、一時データのうちで、他に特徴量の一致する部分が存在するか否かを判定する。

ステップＳ４０５の結果、設計データの特徴量と一致する物体が一時データ中にない場合（Ｓ４０５→Ｎｏ）、仮置部品抽出部１４は、一時データにおいて、設計データに格納されていている特徴量と一致しなかった部分の点群データを未分類データとして未分類ＤＢ２６に格納し（Ｓ４０８）、図５のステップＳ１０５へリターンする。

仮置情報の状態情報については、図１０において説明済みであるため、説明を省略する。
なお、ここでは、ステップＳ４０５の処理で検出された配管部分を「仮置」と状態分析しているが、仮置部品抽出部１４はステップＳ４０５において特徴量が一致し、かつ、床に接している配管部分を「仮置」と状態分析してもよい。また、仮置部品抽出部１４は、特徴量が一致し、かつ、床に接していない配管部分が検出されれば、当該配管部分を「据付中」などと状態分析してもよい。

（工程表示処理：Ｓ１０５）
図１６は、本実施形態に係る工程表示処理（図５のＳ１０５）の手順を示すフローチャートである。
まず、工程処理部１５は、工程ＤＢ２７から工程データを取得する（Ｓ５０１）。
続いて、工程処理部１５は、状態情報ＤＢ２５から各種状態情報（配管状態情報、足場・工具状態情報）を取得する（Ｓ５０２）。
そして、工程処理部１５は、ステップＳ５０１で取得した工程データに基づいた工程表を表示部５０に表示する（Ｓ５０３）。ここで、表示される工程表は、図４で示したような工程表である。
次に、ユーザは、表示された工程表におけるアクティビティを指定する（Ｓ５０４）。

工程処理部１５は、工程データを参照して、アクティビティに該当する部品（配管部分など）を特定する（Ｓ５０５）。アクティビティに該当する部品は、配管部分（設計モデル部品）、足場、工具、仮置配管などがある。
そして、工程処理部１５は、配管状態情報および足場・工具状態情報を参照して（具体的には、これらの状態情報のうちの基準座標を参照して）、ステップＳ５０５で特定された部品の周辺部品を検索し、周辺部品を特定する（Ｓ５０６）。例えば、工程処理部１５は、アクティビティに対応する部品の重心（基準座標の一種）から２ｍ以内など、予め設定されている所定範囲内の部品を検索する。部品として配管部分が特定された場合、具体的には、工程処理部１５は、アクティビティに対応する配管部分を、例えば、「名称」などをキーとして配管状態情報から検出する。そして、工程処理部１５は、検出した配管部分の基準座標を配管状態情報から取得する。次に、工程処理部１５は、検出した基準座標から所定範囲内に基準座標が存在する部品を、状態情報ＤＢ２５に格納されている配管状態情報および足場・工具状態情報から取得する。

ステップＳ５０６の後、工程処理部１５は、特定した周辺部品から、アクティビティに該当する部品周辺の混雑度を算出する（Ｓ５０７）。混雑度は、例えば、アクティビティに対応する配管部分の基準座標から所定範囲内の球を生成し、その球の体積に対する周辺部品の占める体積の比率などから算出される。周辺部品の体積は、計測データにおける点群を基に算出される。

次に、工程処理部１５は、他のアクティビティについて混雑度を計算するか否かの選択を促す画面を表示部５０に表示し、ユーザが入力部４０を介して他のアクティビティについて混雑度を計算するか否かに関する情報を入力する。
工程処理部１５は、当該入力された情報を基に、他のアクティビティについて混雑度を計算するか否かを判定する（Ｓ５０８）。
ステップＳ５０８の結果、他のアクティビティについて混雑度を計算する場合（Ｓ５０８→Ｙｅｓ），工程処理部１５はステップＳ５０４へ処理を戻し、他のアクティビティの混雑度を算出する。
ステップＳ５０８の結果、他のアクティビティについて混雑度を計算しない場合（Ｓ５０８→Ｎｏ）、工程処理部１５は、算出した各アクティビティに関する混雑度を表示部５０に表示するよう設定する（Ｓ５０９）。

（工程表）
図１７は、本実施形態に係る混雑度が表示された工程表の例を示す図である。
図１７の工程表１７００は、工程情報表示部１７１０、状態表示部１７２０を有している。
工程情報表示部１７１０に表示される内容は、図４に示す工程表とほぼ同様であるが、時刻ライン１７１１およびアクティビティ見直し警告表示１７１２が表示されている点が異なる。
状態表示部１７２０では、時刻ライン１７１２の時刻における作業中プラント画像１７２１（計測データの時刻（図７の「ｔｉｍｅ」）に基づく）が表示されており、下部の混雑度表示部１７２２には、図１６の処理で算出した混雑度がアクティビティに対応する部品毎に棒グラフの形式で表示されている。

そして、混雑度が警告ライン１７２３を越える部品（図１７では、「Ｓ００１」）については、作業中プラント画像１７２１において、警告表示され（符号１７２４）、さらにアクティビティ開始時期の見直しを促す表示がなされている(符号１７２５）。なお、警告表示（符合１７２４）されている部品については、「仮置」といった部品の状態も表示されている。
符合１７２４のような表示は、アクティビティにおける部品ＩＤなどを基に、工程処理部１５が配管状態情報や、足場・工具状態情報における基準座標と、計測データにおける点群データとを基に表示部５０に表示する。

また、混雑度が所定値(警告ライン１７２３の値）を越えている部品があるため、工程情報表示部１７１０において、アクティビティ開始時期の見直しを促す表示が行われる（符号１７１２）。
これは、混雑度が大きい（つまり、アクティビティ周辺が混雑している）と、作業にとって好ましくない作業環境であるため、アクティビティの開始を見直し、周辺部品の整理を作業者に促すためである。

なお、本実施形態では、アクティビティを指定することで、工程処理部１５が指定されたアクティビティに該当する部品周辺の混雑度を算出したが、ユーザが状態表示部１７２０における作業中プラント画像１７２１の部品を指定することによって、工程処理部１５該当する部品周辺の混雑度を算出してもよい。

（利用状況検出処理：Ｓ１０６）
図１８は、本実施形態に係る利用状況検出処理（図５のＳ１０６）の手順を示すフローチャートである。
まず、利用状況検出部１６は、状態情報ＤＢ２５から足場・工具状態情報を取得し（Ｓ６０１）、パターンデータを取得する（Ｓ６０２）。
次に、利用状況検出部１６は、足場・工具状態情報から、使用されている足場・工具の個数（使用個数）をタイプ毎に算出する（Ｓ６０３）
そして、利用状況検出部１６は、パターンデータに格納されている足場・工具の個数（利用可能個数）と、ステップＳ６０３で算出した足場・工具の使用個数とから、各足場・工具における残個数をタイプ毎に算出し（Ｓ６０４）、算出した足場・工具の残個数を表示部５０に表示するよう設定する（Ｓ６０５）。

図１９は、本実施形態に係る処理を行った結果得られる現場管理情報の表示例である。図１９が、図５のステップＳ１０６で表示されるものである。
処理部１０は、計測データを基に作業中プラントの画像を表示し、配管状態情報や、足場・工具状態情報に基づいて、部品ＩＤ１９０１，１９０３，１９０５や、状態情報１９０２，１９０４などを表示している。なお、部品ＩＤ１９０１，１９０３，１９０５や、状態情報１９０２，１９０３などの表示について、処理部１０は、配管状態情報や、足場・工具状態情報の基準座標を基に表示位置を決定している。
また、残個数表示部１９１０では、図１８の処理で算出された足場・工具の残個数がタイプ毎に表示されている。なお、残個数表示部１９１０において、使用中の個数である使用個数をタイプ毎に表示してもよい。
また、処理部１０は、図１９の画像とともに、図１７の工程表１７００を表示部５０に表示してもよい。

以上の処理を行うことによって、設計データに描画されていない足場・工具や、仮置されている設計部品（配管部分）の状態を、利用者が容易に認識できる現場管理情報を表示することができる。
また、以上の処理に加えて、以下に示す処理を行ってもよい。

（据付手順の表示）
図２０は、本実施形態に係る各部品の据付手順の表示例を示す図である。
現場管理装置１は、配管や、足場・工具の据付手順、組立手順、使用手順を部品ＩＤと対応付けた手順データを有してもよい。
処理部１０が、配管状態情報、足場・工具状態情報に登録されている部品ＩＤをキーとして、手順データを参照することによって、処理部１０は、図２０のように仮置配管の据付手順や、その時に使用する足場や、工具を表示することも可能である。
図２０において、仮置配管は、丸で囲まれた１，２の順に据付けることが示されており、その際には、丸で囲まれたＴの工具と、丸で囲まれたＳの足場を使用することが静的に表示されている。
なお、処理部１０が工程データを参照することで、時刻に沿ったアニメーションとして表示することも可能である。

このような表示を行うことにより、利用者は、仮置配管の据付手順や、使用する工具・足場を容易に視認することができる。

図２１は、本実施形態に係る布置禁止範囲の表示例を示す図である。
仮置配管の周囲は、他の配管部分や、工具などを置かないことが望ましい。従って、処理部１０が、配管状態情報の基準座標を参照し、仮置配管の基準座標から所定範囲を符号２１００のように強調表示してもよい。
このようにすることで、利用者は、工具や、他の配管部分の布置禁止範囲を容易に視認することができる。

図２２は、本実施形態に係る未据付箇所を強調表示した例を示す図である。
処理部１０が、配管状態情報の「状態」が「据付済」である配管と、設計データとを比較し、設計データにあるが、配管状態情報において「据付済」の配管ではない箇所（未据付箇所）を検出し、符号２２００のように強調表示する（図２１では、レンダリングイメージ）してもよい。
このようにすることで、利用者は、これから据え付ける部分を容易に視認することができる。

図２３は、本実施形態に係る計測精度の検証を示す図である。
計測装置２から得られる計測データには、必ず計測誤差がつきまとう。
そこで、処理部１０が、設計データに登録されている特徴量と、計測データを基に算出された特徴量（図８のステップＳ２０５や、図１５のステップＳ４０３で算出）とを比較し、計測データの誤差を算出してもよい。
使用される特徴量の一例は、図２２に示されるように配管の外径Ｍ８や配管長Ｍ９，Ｍ１０などである。
このように計測データの誤差を算出し、この誤差を基に計測装置２を校正することで、制度の高い計測データを得ることが可能になる。

本実施形態によれば、建設現場での計測結果で不要物として排除されていた足場、工具および建設資材の仮置状態を把握可能とすることができる。また、本実施形態によれば、該把握結果を基に、現在の据付工事の進捗状況の把握と将来の計画修正の支援を効率化することができる。

１ 現場管理装置
２ 計測装置
３ ＣＡＤ装置
１０ 処理部
１１ 計測部
１２ 抽出部
１３ 足場・工具抽出部
１４ 仮置部品抽出部（未据付要素抽出部）
１５ 工程処理部
１６ 利用状況検出部
２１ 計測ＤＢ（計測データを含む）
２２ 設計ＤＢ（設計データを含む）
２３ パターンＤＢ（足場・工具パターンデータを含む）
２４ 一時ＤＢ（非設計データを含む）
２５ 状態情報ＤＢ（足場・工具情報、未据付要素の情報、状態情報データを含む）
２６ 未分類ＤＢ
２７ 工程ＤＢ（工程データを含む）
３０ タイマ
４０ 入力部
５０ 表示部

Claims (15)

1. 作業現場の管理に用いられる作業現場管理情報を生成する現場管理方法であって、
   現場管理装置は、
   足場・工具の形状に関する情報を含む足場・工具パターンデータを記憶部に格納しており、
   前記現場管理装置が、
   計測装置で計測された３次元形状データである計測データを取得し、
   設計者によって作成された設計モデルの３次元形状データである設計データと、前記取得した計測データと、を比較することによって、前記設計データ以外の要素である非設計データを、前記計測データから抽出し、
   前記足場・工具パターンデータと、前記抽出した非設計データと、を比較することによって、前記非設計データから、足場・工具に関する情報である足場・工具情報を抽出する
   ことを特徴とする現場管理方法。
2. 前記現場管理装置が、
   前記足場・工具パターンデータと、前記抽出した足場・工具情報と、を比較することによって、前記足場・工具パターンデータにおける足場・工具の状態を検出し、
   前記検出した足場・工具の状態に関する情報を状態情報データに格納する
   ことを特徴とする請求項１に記載の現場管理方法。
3. 前記足場・工具情報には、抽出された足場および工具の数に関する情報が格納されており、
   前記足場・工具パターンデータには、前記足場・工具の利用可能個数が格納されており、
   前記現場管理装置が、
   前記足場・工具情報と、前記足場・工具の利用可能個数から、足場・工具の利用可能残数を算出し
   前記算出された足場・工具の利用可能残数を表示部に表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の現場管理方法。
4. 作業現場の管理に用いられる作業現場管理情報を生成する現場管理方法であって、
   現場管理装置は、
   設計者によって作成された設計モデルの３次元形状データである設計データにおける要素の特徴量を記憶部に格納しており、
   前記現場管理装置が、
   計測装置で計測された３次元形状データである計測データを取得し、
   前記設計データと、前記取得した計測データと、を比較することによって、前記設計データ以外の要素である非設計データを、前記計測データから抽出し、
   前記抽出した非設計データから算出した特徴量と、前記要素の特徴量と、を比較することで、前記非設計データにおいて、前記設計モデルとは存在位置が一致しないものの、前記特徴量が一致する要素である未据付要素の情報を抽出する
   ことを特徴とする現場管理方法。
5. 前記現場管理装置が、
   前記抽出した非設計データから算出した特徴量と、前記要素の特徴量と、を比較することで、前記設計データに含まれている前記未据付要素の状態を検出し、
   前記検出した未据付要素の状態に関する情報を状態情報データに格納する
   ことを特徴とする請求項４に記載の現場管理方法。
6. 前記未据付要素の周囲所定範囲を強調表示する
   ことを特徴とする請求項４に記載の現場管理方法。
7. 前記現場管理装置が、
   前記状態情報データに格納されている状態に関する情報を、前記計測データを基に生成した３次元形状画像とともに、表示部に表示する
   ことを特徴とする請求項２または請求項５に記載の現場管理方法。
8. 作業現場の管理に用いられる作業現場管理情報を生成する現場管理方法であって、
   現場管理装置は、
   足場・工具の形状に関する情報を含む足場・工具パターンデータと、
   設計者によって作成された設計モデルの３次元形状データである設計データにおける要素の特徴量と、を記憶部に格納しており、
   前記現場管理装置が、
   計測装置で計測された３次元形状データである計測データを取得し、
   前記設計データと、前記取得した計測データと、を比較することによって、前記設計データ以外の要素である非設計データを、前記計測データから抽出し、
   前記足場・工具パターンデータと、前記抽出した非設計データと、を比較することによって、前記非設計データから、足場・工具に関する情報である足場・工具情報を抽出し、
   前記抽出した非設計データから算出した特徴量と、前記要素の特徴量と、を比較することで、前記非設計データに含まれている設計モデルである未据付要素の情報を抽出し、
   前記設計データの要素、足場、工具、未据付要素の各要素に関する基準座標を算出し、
   前記算出した基準座標を状態情報データに格納し、
   入力部を介して、前記設計データの要素、足場、工具、未据付要素のうちのいずれかが選択されると、
   前記状態情報データに格納されている基準座標を基に、前記選択された要素の所定範囲内に存在する別の要素を検出し、
   前記計測データを基に、前記所定範囲に存在する要素の混雑度を算出し
   前記算出された混雑度を表示部に表示する
   ことを特徴とする現場管理方法。
9. 前記現場管理装置が、
   前記混雑度が所定の閾値を超えている場合、警告を前記表示部に表示する
   ことを特徴とする請求項８に記載の現場管理方法。
10. 前記現場管理装置は、
    工程表に関する工程データを記憶部に有しており、
    前記現場管理装置が、
    前記計測データの画像とともに、前記工程データの工程表を表示部に表示し、
    前記混雑度が所定の閾値を超えている場合、前記状態情報データを基に、前記混雑度が閾値を超えている要素を特定し、
    前記特定した要素と、前記警告を関連付けて前記表示部に表示する
    ことを特徴とする請求項９に記載の現場管理方法。
11. 作業現場の管理に用いられる作業現場管理情報を生成する現場管理方法であって、
    現場管理装置は、
    足場・工具の形状に関する情報を含む足場・工具パターンデータと、
    設計者によって作成された設計モデルの３次元形状データである設計データにおける要素の特徴量と、
    前記設計データの要素および足場の組上順番に関するデータである組上順データと、
    を記憶部に格納しており、
    前記現場管理装置が、
    計測装置で計測された３次元形状データである計測データを取得し、
    前記設計データと、前記取得した計測データと、を比較することによって、前記設計データ以外の要素である非設計データを、前記計測データから抽出し、
    前記足場・工具パターンデータと、前記抽出した非設計データと、を比較することによって、前記非設計データから、足場・工具に関する情報である足場・工具情報を抽出し、
    前記足場・工具情報および前記組上順データを基に、組上順に関する情報を表示部に表示する
    ことを特徴とする現場管理方法。
12. 足場・工具の形状に関する情報を含む足場・工具パターンデータが記憶部に格納されており、
    計測装置で計測された３次元形状データである計測データを取得する計測部と、
    設計者によって作成された設計モデルの３次元形状データである設計データと、前記取得した計測データと、を比較することによって、前記設計データ以外の要素である非設計データを、前記計測データから抽出する抽出部と、
    前記足場・工具パターンデータと、前記抽出した非設計データと、を比較することによって、前記非設計データから、足場・工具に関する情報である足場・工具情報を抽出する足場・工具抽出部と、を
    有することを特徴とする現場管理装置。
13. 前記足場・工具抽出部は、
    前記足場・工具パターンデータと、前記抽出した足場・工具情報と、を比較することによって、前記足場・工具パターンデータにおける足場・工具の状態を検出し、
    前記検出した足場・工具の状態に関する情報を状態情報データに格納する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の現場管理装置。
14. 設計者によって作成された設計モデルの３次元形状データである設計データにおける要素の特徴量が記憶部に格納されており、
    計測装置で計測された３次元形状データである計測データを取得する計測部と、
    前記設計データと、前記取得した計測データと、を比較することによって、前記設計データ以外の要素である非設計データを、前記計測データから抽出する抽出部と、
    前記抽出した非設計データから算出した特徴量と、前記要素の特徴量と、を比較することで、前記非設計データにおいて、前記設計モデルとは存在位置が一致しないものの、前記特徴量が一致する要素である未据付要素の情報を抽出する未据付要素抽出部と、を
    有することを特徴とする現場管理装置。
15. 前記未据付要素抽出部は、
    前記抽出した非設計データから算出した特徴量と、前記要素の特徴量と、を比較することで、前記設計データに含まれている前記未据付要素の状態を検出し、
    前記検出した未据付要素の状態に関する情報を状態情報データに格納する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の現場管理装置。

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