JP6895138B2 - パイプサポート設計システム、パイプサポートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、例えば発電プラント等に用いられるパイプサポート（配管支持）を設計するためのパイプサポート設計システム、および当該パイプサポートの製造方法に関する。

例えば火力発電プラントおよび原子力発電プラントの発電プラント等には、所定の流体を通過させるために数多くのパイプ（配管）が配置される（例えば、特許文献１参照）。各パイプは、その長さが例えば１００ｍ以上の長距離に及び、場合によっては異なる建屋に渡って配置されることもある。そのため、各パイプは、直線的でなく、他のパイプや配置物との衝突を考慮した上で、３次元方向に迂回した複雑なルーティングを行う必要がある。さらに、各パイプは、通過させる流体の温度によって膨張／収縮を起こし、かつ発電プラント建屋の振動や流体の移動に伴い３次元方向に振動する。

このように、上記条件（衝突、膨張／収縮、振動、応力等）を総合的に判断した上で、パイプをプラント建屋に支持するためのサポート点に、ハンガ等の所定の支持装置を配置し、パイプサポートを設計および製造する必要がある。

特開２０１２−１４３０９号公報

しかしながら、パイプのサポート点は、１プラントあたり例えば５０００〜８０００箇所の膨大な数にも及ぶ。しかも、各サポート点においてそれぞれ要求される支持条件を満足する支持装置を設置する必要がある。さらに、パイプサポートの設計製造工程は、プラント建設の全工程の中において後工程に位置することが多いため、その工期が短いことが多い。

そのため、パイプサポートの設計および製造の更なる生産性の向上が望まれていた。

そこで、本発明の実施形態では、上記実情を鑑みて、生産性を向上できるパイプサポート設計システムおよびパイプサポートの製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、パイプサポート設計システムは、支持装置データと、前記支持装置データと関係付けられた支持装置の関連部品データと、を備える記憶部と、パイプサポート設計のための位置を解析する第１解析部と、前記第１解析部の解析結果に基づき、パイプサポート設計のための応力を解析する第２解析部と、前記支持装置データを参照し、前記第１および第２解析部の解析結果に基づき、支持装置を選択する第１選択部と、前記関連部品データを参照し、前記選択した支持装置と前記選択した支持装置の関連部品との関係性に基づいて、関連部品を選択する第２選択部と、を具備する。

本発明によれば、生産性を向上できるパイプサポート設計システムおよびパイプサポートの製造方法を提供できる。

本実施形態に係るパイプサポート設計システムの一例を示すブロック図。 本実施形態に係るパイプサポート設計製造処理の一例を示すフローチャート。 図２のパイプサポート設計のサブルーチンの一例を示すフローチャート。 図３のパイプサポート設計の一例を説明するための図。 本実施形態に係る出力された部品の図面の一例を示す図。 部品リスト発行処理を示すフローチャート。

以下、図面を参照して、発明の実施形態について説明する。この説明においては、全図にわたり共通の部分には共通の参照符号を付す。また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係や各層の厚みの比率等は現実のものと異なることがある。また、図面相互間において互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることもある。

［１．構成］
図１を用いて本実施形態に係るパイプサポート設計システム１の構成について説明する。図１に示すように、実施形態に係るパイプサポート設計システム１は、入力部２、Ｉ／Ｆ部３、表示部４、メモリ５、ルータ６、データベース７、およびプロセッサ１０を備え、バス９を介してこれらが互いに通信可能に接続される。

入力部２は、例えばキーボード、マウス、またはタッチパネル等であり、ユーザ操作に伴ってデータを入力するためのものである。

Ｉ／Ｆ部（変換部）３は、例えばパイプサポート設計システム１により設計された加工用の設計データ７４等を、所定の加工機（ＣＡＭ：Computer Aided Manufacturing）８０の拡張子に合わせて変換し、変換した設計データ７４を加工機へ入力する。加工機は、例えば自動形鋼加工機、３次元パイプ加工機、自動鋼板加工機等がある。

表示部４は、入力部２からの入力データまたはＩ／Ｆ部３の出力結果等を表示する。

メモリ５は、データおよび各種のプログラムを記憶する。本実施形態において、メモリ５は、演算結果データおよびパイプサポート設計プログラムＰＧ等を記憶する。また、メモリ５は、例えばＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性メモリや、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性メモリを備えることで、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）として働く。

ルータ６は、パイプサポート設計システム１をインターネット等の所定のネットワーク８に接続させる。このため、パイプサポートシステム１は、ネットワーク８を介して、複数のＰＣ端末等の他端末と接続すること、および必要に応じて外部のインターネットのホームページ上に開示される外部情報にアクセスすることが可能である。なお、ルータ６は、パイプサポート設計システム１に必須の要件ではなく、パイプサポート設計システム１の外部に配置されていてもよい。

データベース（記憶部）７は、後述するパイプサポート設計製造処理を実行するために利用されるデータベースである。具体的には、データベース７は、プラント３Ｄモデルデータ７１、応力解析データ７２、構造解析データ７３、設計データ７４、図面データ７５、部品データ７６、工程表７７を含む。

プロセッサ（制御部）１０は、メモリ５に記憶されているプログラムＰＧを実行することにより、位置解析部（第１解析部）１１、応力解析部（第２解析部）１２、パイプサポート設計部１３、図面生成部１４、部品表生成部１５、および工程表生成部１６としての機能を実現する。また、プロセッサ１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成され、バス９を介してパイプサポート設計システム１の全体の動作を制御する。

［２．パイプサポート設計製造処理］
図２を用いて、上記構成のパイプサポート設計システム１のパイプサポート設計製造処理（メインルーチン）について説明する。

図２のステップＳ１１において、プロセッサ１０の位置解析部１１は、データベース７のプラント３Ｄモデルデータ７１に基づき、プラント内の各サポート点におけるパイプサポートの位置データを解析する。ここで、プラント３Ｄモデルデータ７１は、例えばプラントメーカ等の外部のクライアント側から提供されたデータを用いることができるが、提供されたそのままのプラント３Ｄモデルデータ７１は、不正確であったり、パイプサポート設計上で不都合が生じるおそれがある。そこで、位置解析部１１は、プラント３Ｄモデルデータ７１に基づいて、よりパイプサポート設計として正確かつ有効な位置データを解析する。解析された位置データは、最新のプラント３Ｄモデルデータ７１として更新される。

ステップＳ１２において、プロセッサ１０の応力解析部１２は、ステップＳ１１で更新されたプラント３Ｄモデルデータ７１と応力解析データ７２とに基づき、各サポート点においてパイプサポートを設計するための応力を解析する。

ステップＳ１３において、プロセッサ１０のパイプサポート設計部１３は、ステップＳ１１およびＳ１２における解析結果に基づき、以下に示すパイプサポート設計を行う。

（パイプサポート設計）
図３および図４を用い、ステップＳ１３のパイプサポート設計について詳細に説明する。

図３のステップＳ１３１において、プロセッサ１０の関連部品選定部１３２は、データベース７の関連部品データ７４２を参照し、支持装置に関連する所定の関連部品を選定する。

ここで、関連部品データ７４２は、上記ステップＳ１１、Ｓ１２の解析結果、および例えば出願人が長年にわたって保有する過去の実績や信頼性の高い特定のメーカの製品等と関係付けられる。このように、上記解析結果と高い実績および信頼性とに関係付けられた関連部品データ７４２を利用することで、あらゆる関連部品から選定することに比べ、関連部品を選択する精度および信頼性を向上できる。そのため、関連部品データ７４２は、上記解析結果等と関連部品とが関連付けられた所定のテーブル形式や関数形式等、所定のデータ形式にて格納されていてもよい。

例えば、図４の上段に示すように、３Ｄで表記された中心位置ｎ０（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）にあって、所定の応力が加わるパイプＰ１のパイプサポートを設計する場合、関連部品選定部１３２は、データベース７の関連部品データ７４２を参照し、パイプＰ１および後述するコンスタントハンガＨＣ１、ＨＣ２に関連する所定の関連部品を選定する。ここでは、選定された関連部品データ７４２の中から、ユーザが、関連部品５０を決定する例を一例に挙げる。関連部品５０は、パイプＰ１の周囲を固定するためのＵボルト５１、Ｕボルト５１を固定するためのボルト５２ａ、５２ｂ、およびパイプＰ１の支持するための土台部材５３からなる。この際、ユーザは、図面データ７５の中から配置しようとする関連部品の図面７５２を表示部４で表示した状態で、関連部品を決定することができる。尚、パイプＰ１の周囲に示す破線は、パイプＰ１の周囲に設けられる保温部材である。

ステップＳ１３２において、プロセッサ１０のサポート部品選択部１３３は、データベース７のサポート部品データ７４３を参照し、決定した関連部品に必要なその他のサポート部品を選定する。ここで、サポート部品データ７４３も同様に、上記ステップＳ１１、Ｓ１２の解析結果、関連部品、および例えば出願人が長年にわたって保有する過去の実績等と関係付けられる。そのため、実績および信頼性の高いサポート部品データ７４３を利用することで、あらゆる部品から選定することに比べ、サポート部品を選択する精度および信頼性を向上できる。

例えば、図４の中段に示すように、サポート部品選定部１３３は、データベース７のサポート部品データ７４３を参照し、決定した関連部品に必要なその他のサポート部品を選定する。ここでは、選定されたサポート部品データ７４３の中から、ユーザが、サポート部品として所定の鉄鋼部材６０を決定する場合を一例に挙げる。鉄鋼部材６０の中央部ｎ５には関連部品５０の底部が配置されるように設計される。この際、ユーザは、同様に図面データ７５の中から配置しようとするサポート部品の図面７５３を表示部４で表示した状態で、サポート部品を決定することができる。

ステップＳ１３３において、プロセッサ１０の支持装置選定部１３１は、決定した関連部品およびサポート部品に従い、データベース７の支持装置データ７４１を参照し、所定の支持装置（ハンガ等）を選定する。ここで、支持装置データ７４１は、同様に、例えば出願人が長年にわたって保有する過去の実績や信頼性の高い特定のメーカの製品等と関係付けられる。このように、解析結果と、高い実績および信頼性とに関係付けられた支持装置データ７４１を利用することで、あらゆる支持装置から選定することに比べ、支持装置を選択する精度および信頼性を向上できる。

例えば、図４の下段に示すように、支持装置選定部１３１は、データベース７の支持装置データ７４１を参照し、所定の支持装置を選定する。選定された支持装置データ７４１の中から、ユーザが、最適な支持装置を決定する。ここでは、選定された支持装置データ７４１の中から、プラント建屋４１の位置ｎ１およびｎ２にそれぞれ配置するための２つのコンスタントハンガ（Constant Hanger）ＨＣ１およびＨＣ２が決定される。しかも、この際、ユーザは、図面データ７５の中から配置しようとする支持装置の図面７５１を表示部４で表示した状態で、支持装置を決定することができる。

ステップＳ１３４において、プロセッサ１０は、設計したパイプサポートが所定の条件を満たすか否かを判定する。例えば、プロセッサ１０は、全てのサポート点において要求される条件（衝突、膨張／収縮、振動、応力、重量等）が、所定の閾値以下であるか否かを総合的に判断する。ステップＳ１３４の条件を満たさない場合（Ｎｏ）、プロセッサ１０は、上記ステップＳ１３１からＳ１３３の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１３４の条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、プロセッサ１０は、次のステップＳ１３５へ処理を進める。

ステップＳ１３５において、プロセッサ１０の刻印データ生成部１３４は、上記支持装置、関連部品、および関連部品と関係付けられた刻印データ７４４を参照し、所定の刻印データを生成する。上記の例の場合、刻印データ生成部１３４は、例えば、鉄鋼部材６０を組立溶接するための端部ｎ３、ｎ４および中央部ｎ５の位置データ、およびコンスタントハンガＨＣ１、ＨＣ２を識別するための製品番号データ等を自動的に生成する。生成された刻印データは、後述する部品を加工する工程（Ｓ１７）等で利用可能である。

尚、パイプサポート設計部１３は、選択された支持装置、関連部品、サポート部品を加工製造するための設計データ７４を生成し、データベース７に格納する。

図２に戻り、ステップＳ１４おいて、プロセッサ１０の図面生成部１４は、設計した設計データ（例えば３Ｄデータ）７４から、パイプサポートを構成する各部材（支持装置、関連部品、サポート部品）の所定の図面データ（例えば２Ｄデータ）７５を生成、更新する。

ステップＳ１５おいて、プロセッサ１０の部品表生成部１４は、設計データ７４から、パイプサポートを構成する各部材（支持装置、関連部品、サポート部品）の所定の部品表データ７６を生成、更新する。

ステップＳ１６おいて、プロセッサ１０の工程表生成部１６は、設計データ７４から、所定の工程表７７を生成、更新する。

ステップＳ１７おいて、プロセッサ１０は、ステップＳ１３で設計した設計データ７４および刻印データ７４４をＩ／Ｆ部３を介して加工機８０へ入力し、パイプサポートを構成するために必要な各部品の加工を制御する。例えば、プロセッサ１０は、生成された刻印データ７４４に基づき、鉄鋼部材６０の端部ｎ３、ｎ４および中央部ｎ５の位置等に所定の刻印を形成し、設計データ７４に含まれる詳細寸法データを用い、所定の加工（例えば、切削、穴形成、切断等）を行うように、自動形鋼加工機等の加工機８０を制御する。

ステップＳ１８おいて、ステップＳ１７で加工された部品に、必要に応じて溶接を行い、ボルト等を用いて組立を行って、パイプサポートを製造する。

［３．作用効果］
本実施形態に係るパイプサポート設計システム１の構成および動作によれば、少なくとも下記の効果が得られるため、生産性を向上できる。

本実施形態に係るパイプサポート設計システム１では、プロセッサ１０は、データベース７の支持装置データ７４１、関連部品データ７４２、サポート部品データ７３４を参照し、所定の支持装置、関連部品、サポート部品を選定する（図３のステップＳ１３１〜Ｓ１３３、図４）。支持装置データ７４１、関連部品データ７４２、サポート部品データ７４３は、例えば出願人が長年にわたって保有する過去の実績や信頼性の高い特定の製品等に基づいて予め作成されたデータである。このように、実績および信頼性の高いデータベース７を利用することで、必要な装置や部品を選択する精度および信頼性を向上できる。そのため、設計品質および設計効率を向上できる。

さらに、プロセッサ１０は、ステップＳ１３で設計した設計データ７４および刻印データ７４４をＩ／Ｆ部３を介して加工機８０へ入力し、パイプサポートを構成するための必要な各部品の加工を自動的に制御する（図２のステップＳ１７）。このように、パイプサポートの設計（デザイン）から製造において、一元化されたデータベース７を利用し、自動化することで、ヒューマンエラーを削減でき、かつ各工程作業のスピードを向上することができる。例えば、加工工程において、作業者が部品を加工するために、図面を３次元モデルデータから２次元図面へ変換することや、加工の詳細を追加編集すること等が不要となるため、処理数量を削減でき、図面確認作業等を不要とすることができる。

しかも、プロセッサ１０は、設計したパイプサポートの設計データ７４から、パイプサポートを構成する各部材（支持装置、関連部品、サポート部品）の所定の図面データ７５、部品表データ７６、および所定の工程表７７を生成、更新する（図２のステップＳ１４〜Ｓ１６）。そのため、必要に応じて、設計データ７４に基づく最新の図面データ７５等をデータベース７に共有化できる。例えば、図５に示すように、Ｉ／Ｆ部３を介してプリンタ等によって製品図面７５ａおよび単品図面７５ｂを紙面に出力することも容易に可能である。さらに、パイプサポートを構成する各部材の部品表データ７６もデータベース７に共有化できる。部品表７６データには、例えば各部材とその属性（例えば、寸法、次元、注釈等）とが関係付けられているため、パイプサポート設計の生産性を向上することができる。

このように、本実施形態に係るパイプサポート設計システム１によれば、従来と比較して、少なくとも以下の工程（１）〜（５）を自動化できるため、製造コストおよび製造時間を低減できる点で有利である。

（１）パイプサポートを設計するために必要な各部材の選択工程
（２）加工用および製造用の図面作成工程
（３）部品リストの作成工程（従来では、部品リストと加工用の図面との共通化が行われていないため、互いの整合性を図る必要があり、ヒューマンエラーが生じやすい）
（４）加工機８０へのデータ入力工程（従来では、製作用の図面を確認しながら部品リストを利用して、加工機８０へ必要なデータを入力する必要があるが、例えば１プラントあたりの部品点数だけでも数万点に及ぶため手間と時間がかかり、ヒューマンエラーが発生しやすい）
（５）刻印形成工程（従来では、作業員が溶接組立する前に専用の道具を用いて、溶接位置を各部材に直接描く作業（けがき作業）が必要であったが、当該けがき作業は各部材ごとに手作業で行われるため非常に時間がかかる）
尚、刻印データとは、上記けがき作業のための刻印データだけでなく、各部品を識別するための部品ＩＤとしての刻印データを含むものである。

以上説明したように、本実施形態に係るパイプサポート設計システム１によれば、生産性を向上できることは明らかである。具体的には、パイプサポートを１セット設計製造するにあたり、本実施形態では８１分程度短縮することが期待できる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態で開示したパイプサポート設計システム１の構成および動作に限定されるものではなく、必要に応じて変形可能である。

例えば、図６に示すような部品リスト発行処理を行うことも可能である。

図６のステップＳ２１において、プロセッサ１０は、設計データ７４より部品表データ７６を取得する。この際、プロセッサ１０は、設計データ７４の中の識別情報に基づいて部品表データ７６を取得してもよい。

ステップＳ２２において、プロセッサ１０は、同一図面の部品表データ７６がすでにデータベース７へ登録済（発行済）か否かを判定する。例えば、プロセッサ１０は、識別情報に基づいて、ステップＳ２１で取得した部品表データ７６と、上記部品表データ７６と同一図面であってデータベース７に登録済の部品表データとを比較し、当該部品表データ７６が既に登録済みか否かを判定する。

ステップＳ２３において、上記条件Ｓ２２を満たさない場合（Ｎｏ）、プロセッサ１０は、取得した部品表データ７６をデータベース７に新規に登録する。

ステップＳ２４において、上記条件Ｓ２２を満たす場合（Ｙｅｓ）、プロセッサ１０は、差分（取消、変更、追加）をチェックする。例えば、部品表データ７６中の寸法データが変更されている場合、プロセッサ１０は、変更された当該寸法データにフラグを立てる。

ステップＳ２５において、プロセッサ１０は、ステップＳ２４で行った差分のチェック結果に基づき、部品表データ７６を更新する。例えば、プロセッサ１０は、ステップＳ２４にて立てたフラグデータである寸法データを、新たな寸法データとしてデータベース７の部品表データ７６として更新（上書）する。

ステップＳ２６において、プロセッサ１０は、更新された部品表データ７６を部品リストとして発行する。例えば、プロセッサ１０は、新たな寸法データとして更新された部品データ７６を部品リストとして発行する。

このように、プロセッサ１０が、所定の時間間隔で最新の部品表データ７６を更新することで、最新の更新された部品表データ７６を部品リストとして発行することが可能となり、利便性が向上する。

その他、例えば、上記ステップＳ１３１〜Ｓ１３５およびステップＳ１４〜Ｓ１６等の順序は、本実施形態で示したものに限られず、必要に応じて任意の順序に変更することが可能である。

以上、本実施形態および変形例を一例に挙げ、本発明の説明を行ったが、本発明は上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば、上記実施形態および変形例に開示された内容を組み合わせた構成および動作等についても同様に適用可能であることは勿論である。また、上記実施形態および変形例には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。

１…パイプサポート設計システム、２…入力部、３…Ｉ／Ｆ部、４…表示部、５…メモリ、６…ルータ、７…データベース、８…ネットワーク、９…バス、１０…プロセッサ、ＰＧ…パイプサポート設計プログラム。

Claims (6)

1. パイプサポートを構成する支持装置、関連部品、及びサポート部品をそれぞれ選定するパイプサポート設計システムであって、
   支持装置データと、前記支持装置データと関係付けられた支持装置の関連部品データと、前記関連部品データと関係付けられたサポート部品データとを備える記憶部と、
   パイプサポート設計のための位置を解析する第１解析部と、
   前記第１解析部の解析結果に基づき、パイプサポート設計のための応力を解析する第２解析部と、
   前記支持装置データを参照し、前記第１および第２解析部の解析結果に基づき、支持装置を選択する第１選択部と、
   前記関連部品データを参照し、前記選択された支持装置と前記選択された支持装置の関連部品との関係性に基づいて、関連部品を選択する第２選択部と、
   前記サポート部品データを参照し、前記選択された関連部品に基づき、サポート部品を選択する第３選択部と、
   を具備し、
   前記支持装置データ、前記関連部品データ、及び前記サポート部品データのそれぞれは、長年にわたって保有する過去の実績や信頼性の高い特定の製品に基づいて予め作成されたデータであるパイプサポート設計システム。
2. 前記選択された支持装置および関連部品の設計データをそれぞれ生成し、前記生成された各設計データを前記記憶部にそれぞれ格納する設計部を更に具備する
   請求項１に記載のパイプサポート設計システム。
3. 前記設計データに基づき、前記選択された支持装置および関連部品の図面データ、部品表、および工程表を生成する第１生成部を更に具備する
   請求項２に記載のパイプサポート設計システム。
4. 前記記憶部は、前記支持装置と前記関連部品とが互いに関係付けられた刻印データを更に備え、
   前記刻印データを参照し、前記選択された支持装置および前記関連部品との関係性に基づいて、前記選択された支持装置および関連部品に形成するための刻印データを生成する第２生成部を更に具備する
   請求項１乃至３のいずれかに記載のパイプサポート設計システム。
5. 前記設計データおよび前記刻印データを、前記選択された支持装置および関連部品をそれぞれ加工製造するための加工機に合わせてそれぞれ変換する変換部を更に具備する
   請求項４に記載のパイプサポート設計システム。
6. パイプサポートを構成する支持装置、関連部品、及びサポート部品をそれぞれ加工製造するパイプサポート設計システムのパイプサポートの製造方法であって、
   前記パイプサポート設計システムが、
   長年にわたって保有する過去の実績や信頼性の高い特定の製品に基づいて予め作成された支持装置データ、関連部品データ、及びサポート部品データのそれぞれを格納し、
   パイプサポート設計のための位置を解析し、
   前記位置の解析結果に基づき、パイプサポート設計のための応力を解析し、
   前記支持装置データを参照し、前記位置および前記応力の解析結果に基づき、支持装置を選択し、
   前記関連部品データを参照し、前記選択された支持装置と前記支持装置の関連部品との関係性に基づいて、関連部品を選択し、
   前記サポート部品データを参照し、前記選択された関連部品に基づき、サポート部品を選択し、
   前記選択された支持装置、関連部品および前記サポート部品をそれぞれ加工製造するための設計データをそれぞれ生成し、
   前記生成された設計データを、前記支持装置、前記関連部品および前記サポート部品を加工製造するための加工機に合わせてそれぞれ変換し、
   前記変換された設計データをそれぞれ用いて、前記加工機により前記選択された支持装置、前記関連部品および前記サポート部品をそれぞれ加工製造する
   パイプサポートの製造方法。

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