JP7345227B2 - プログラム、三次元空間設計装置及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、プログラム、三次元空間設計装置及び方法に関する。

化学プラントのような大規模な設備を建設するためには、各種設備を適切に配置し、機器を配置し、各種流体を流すための配管のルーティングが行われる。このような配管は、例えば、プラント内において原料ガスを輸送し、または排出ガスを輸送するためにプラント内に配置されるものである。プラントの設計段階で行われる配管ルーティングは、プラントに求められる機能要件、流体の種類や温度等の条件、メンテナンス性のように様々な要素の検討が必要であり、膨大な作業が必要になる。このような作業を支援するため、ＣＡＤのような設計ツールが使用され、各種機器の配置、配管のルーティング等の各種設計が行われている。

特許文献１には、プラントの設計段階において使用される、配管ルート作成装置の技術が開示されている。この技術は、配管ルートを自動で決定する処理の効率を向上させるため、配管の目標位置である整列ガイドを用いて配管ルートの位置を調節し、複数の配管ルートを整列させ、配管同士の干渉を回避し、配管の間隔を一定にしている。

特開２０１９－１０６１４１号公報

ところで、化学プラントのような設備の設計における配管ルーティングは、ポンプ、熱交換器等の各種機器間のルートを決定することで行われる。配管ルーティングの際、各種機器との接続箇所付近のルーティングは、機器の影響を回避しつつ最短のルートを決定するのが非常に困難であり、設計者の経験や好みによるところも大きい。そのため、特許文献１に記載のような配管ルートを自動作成するシステムでは対応できていないのが現状である。しかしながら、従来のＣＡＤのような設計ツールを使用して、すべて手作業（マニュアル）で配管ルートを設計するのは、大変な手間が必要である。

そこで、本開示では、各種機器に配管を接続するルーティング処理を容易に決定することが可能な技術について説明する。

本開示の一実施形態によると、プロセッサを備えるコンピュータに、プラントの三次元空間設計に関する処理を実行させるためのプログラムが提供される。プログラムは、プロセッサに、プラントを構成する機器に予め配管が配置されたオブジェクトである第１オブジェクトを仮想空間に配置する位置を指定するオブジェクト配置操作をユーザから受け付けるステップと、オブジェクト配置操作に応答して、仮想空間に、第１オブジェクトを配置するステップと、ルーティング操作をユーザから受け付けるステップと、ルーティング操作を受け付けることに応答して、少なくとも配置された第１オブジェクトの配管のうちのいずれか一つと接続されるように配管のルーティングを行うステップと、を実行させる。

本開示によれば、化学プラントのような設備の設計で行われる配管ルーティングにおいて、各種機器に配管を接続するルーティング処理を容易に決定することが可能になる。

プラント設計システムによるブロックパターンの例を示す外観図である。 プラント設計システム１の全体の構成を示す図である。 実施の形態１のプラント設計システム１を構成する端末装置１０の機能的な構成を示すブロック図である。 実施の形態１のプラント設計システム１を構成するサーバ２０の機能的な構成を示す図である。 実施の形態１のプラント設計システム１により編集可能なポンプの例を示す外観図である。 実施の形態１のプラント設計システム１により編集可能な熱交換器の例を示す外観図である。 実施の形態１のプラント設計システム１により編集可能なフィルタの例を示す外観図である。 実施の形態１のプラント設計システム１により編集可能なバルブの例を示す外観図である。 サーバ２０が記憶する機器データベース２０２１、パラメータデータベース２０２２、設計空間データベース２０２３のデータ構造を示す図である。 実施の形態１のプラント設計システム１によるブロックパターンまたは機器の編集処理を行う流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１のプラント設計システム１による配管ルート決定処理を行う流れの一例を示すフローチャートである。 端末装置１０による初期状態の空間表示の画面例を示す図である。 端末装置１０によるブロックパターン編集の画面例を示す図である。 端末装置１０による配管ルート表示の画面例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜概要＞
以下、プラント設計の概要及び本開示に係るプラント設計システムについて説明する。このプラント設計システムは、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas：液化天然ガス）プラントや石油化学プラントのように、化学反応による様々な生産工程を経由して化学製品を製造するための設備群を設計するためのシステムである。プラントに配置される設備とは、ＬＮＧプラントを例に説明すると、液化処理の対象である原料ガス中に含まれる酸性ガス（Ｈ_２Ｓ、ＣＯ_２、有機硫黄等）を除去する酸性ガス除去設備、除去された酸性ガスから単体硫黄を回収する硫黄回収設備、原料ガス中に含まれる水分を除去する水分除去設備、原料ガスの冷却や液化に用いられる冷媒（混合冷媒、プロパン冷媒等）の圧縮設備等が含まれる。ここで、プラントの設備とは、そのプラントの目的に応じて敷設された装置群や機器群のことをいう。

このようなプラントを設計するためには、例えば、以下のような工程が含まれる。まず、プラント内の各設備、ポンプや熱交換器等の各種機器、各種配管を通すための架構（配管ラック）の配置、主要な配管のルートを決定し、プラントのレイアウトを設計してプロットプランと呼ばれる配置図を作成する。次に、プラント全体の機能要件に基づき、プラントにて使用される原料の受け入れから製品出荷までのプロセスユニット（一連の製造工程）を詳細に策定し、プロセスごとに物質／熱収支計算を行い、プロセスフローダイアグラム（ＰＦＤ）と呼ばれるプロセスフローを作成する。さらに、ＰＦＤに基づき、シミュレーションを繰り返してプロセス計算を修正し、プラント内の各機器を通す配管のレイアウトが決定（配管ルーティング）され、詳細な計装図であるＰ＆ＩＤ（Piping and Instrument Diagram）の作成が行われる。本開示に係るプラント設計システムは、このような各工程において、プラント全体及び各設備における機器等のレイアウト設計を行い、プロセスフロー作成、配管ルーティング、Ｐ＆ＩＤ等を支援するための３ＤＣＡＤシステムである。

図１は、本開示に係るプラント設計システムによるブロックパターンの例を示す外観図である。図１に示すブロックパターン（第１オブジェクト）１００は、プラントの各設備内においてプラントを構成する機器に、あらかじめ配管が配置されているオブジェクトである。なお、ブロックパターン１００は、プラントを構成する機器に、配管以外に、あらかじめ他の機器が配置されていてもよい。プラントを構成する機器とは、具体例として、ポンプ、熱交換器、フィルタ、バルブ（弁）が含まれる。また、ブロックパターンにあらかじめ配置されている配管、他の機器を、それぞれ付設配管、付設機器という。付設配管とは、機器周りの配管であり、当該機器による流体の吸入口及び吐出口（サクション配管及びディスチャージ配管ともいう）が設けられている。付設機器とは、例えば、機器の近傍または付設配管にあらかじめ配置されているバルブ、流量計のような計装品類の機器である。図１に示すブロックパターン１００は、このような機器としてポンプの例を示したものであり、１または複数のポンプ（図１では、２つのポンプ１１０Ａ及びポンプ１１０Ｂを示している。以下、総称して「ポンプ１１０」ということもある）と、付設配管１２０と、接続部１３０とを含む。

図１に示すように、ブロックパターン１００は、１または複数の機器の例としてポンプ１１０Ａ及びポンプ１１０Ｂが配置され、プラントの各設備内においてプラントを構成する機器に、あらかじめ配管や機器が配置されているオブジェクトである。このようなブロックパターンは、機器の種類、上記のＰ＆ＩＤで示される機能要求ごと、例えば機器の数やバルブの組み方、バルブの個数ごとに複数のパターンが用意されている。また、ブロックパターンは、パラメータで付設配管１２０の長さ、ポンプ１１０との接続角度、接続部１３０の位置や角度が編集可能に設定されている。上記のようなプラント設計では、プラント設計を行うための仮想空間にブロックパターン１００を配置し、各種編集を行って、接続部１３０と他の機器等との配管ルーティングを行う。

上記のように、プラント設計における配管ルーティングでは、各種機器との接続箇所付近のルーティングが困難となっており、設計者の経験や好みにより異なる結果になることが多くなっている。そのため、３ＤＣＡＤシステムにおいて、自動ルーティングを行う各種技術が提案されているが、各種機器との接続箇所付近のルーティングには対応できていないのが現状である。また、従来のＣＡＤシステムのように、すべて手作業（マニュアル）で配管ルートを設計するのは、大変な手間となっている。

そのため、本開示に係るプラント設計システムでは、図１に示すようなブロックパターン１００を、機能要求ごとに複数のパターン用意し、機器との接続箇所付近（機器周り）の配管をあらかじめ配置しておき、パラメータで機器、配管等の各種編集を可能に構成している。機器との接続箇所付近（機器周り）の配管のルーティングは、機器の影響を回避しつつ最短のルートを決定するのが非常に困難であり、設計者の経験や好みによるところも大きいため、難易度が高いからである。プラント設計を行うユーザは、プラントの機能要求に応じて複数パターンのブロックパターン１００を選択して仮想空間に配置し、パラメータを編集することでブロックパターン１００を最適な形にする。なお、ユーザは、ブロックパターンだけではなく、ポンプや熱交換器といった機器（第２オブジェクト）単体を選択して仮想空間に配置し、パラメータで当該機器を編集することも可能である。その後、接続部１３０のような箇所を配管ルーティングの開始位置または終了位置として指定し、配管ルーティングを行わせる。このプラント設計システムは、このように構成することで、配管ルーティングの難易度の高い、機器との接続箇所付近（機器周り）のルーティングを容易にしている。

＜第１の実施の形態＞
以下、プラント設計システム１について説明する。以下の説明では、例えば、端末装置１０がサーバ２０へアクセスすることにより、サーバ２０が、端末装置１０で画面を生成するための情報を応答する。端末装置１０は、サーバ２０から受信した情報に基づいて画面を生成し表示する。

＜１ プラント設計システム１の全体構成＞
図２は、プラント設計システム１の全体の構成を示す図である。図２に示すように、プラント設計システム１は、複数の端末装置（図２では、端末装置１０Ａ及び端末装置１０Ｂを示している。以下、総称して「端末装置１０」ということもある）と、サーバ２０とを含む。端末装置１０とサーバ２０とは、ネットワーク８０を介して相互に通信可能に接続されている。ネットワーク８０は、有線または無線ネットワークにより構成される。

端末装置１０は、各ユーザが操作する装置である。ここで、ユーザとは、端末装置１０を使用してプラント設計システム１の機能であるプラント設計を行う者をいう。端末装置１０は、据え置き型のＰＣ（Personal Computer）、ラップトップＰＣなどにより実現される。この他、端末装置１０は、例えば移動体通信システムに対応したタブレットや、スマートフォン等の携帯端末であるとしてもよい。

端末装置１０は、ネットワーク８０を介してサーバ２０と通信可能に接続される。端末装置１０は、５Ｇ、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの通信規格に対応した無線基地局８１、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１などの無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格に対応した無線ＬＡＮルータ８２等の通信機器と通信することにより、ネットワーク８０に接続される。図２に端末装置１０Ｂとして示すように、端末装置１０は、通信ＩＦ（Interface）１２と、入力装置１３と、出力装置１４と、メモリ１５と、記憶部１６と、プロセッサ１９とを備える。

通信ＩＦ１２は、端末装置１０が外部の装置と通信するため、信号を入出力するためのインタフェースである。入力装置１３は、ユーザからの入力操作を受け付けるための入力装置（例えば、キーボードや、タッチパネル、タッチパッド、マウス等のポインティングデバイス等）である。出力装置１４は、ユーザに対し情報を提示するための出力装置（ディスプレイ、スピーカ等）である。メモリ１５は、プログラム、及び、プログラム等で処理されるデータ等を一時的に記憶するためのものであり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性のメモリである。記憶部１６は、データを保存するための記憶装置であり、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）である。プロセッサ１９は、プログラムに記述された命令セットを実行するためのハードウェアであり、演算装置、レジスタ、周辺回路などにより構成される。

サーバ２０は、各ユーザの情報、ブロックパターンまたは機器の情報、及び、設計を行った仮想空間（設計途中のものも含む）の情報を管理する装置である。サーバ２０は、ユーザに対して、プラント設計をするための仮想空間内に配置するブロックパターンまたは機器の種類、配置位置、配管ルーティングを行う指示等の入力を受け付ける。具体的には、例えばプラント設計をするための仮想空間内の視点（仮想カメラ）を設定し、ユーザの指示により配置されたブロックパターンまたは各種機器、ルーティングされた配管について、仮想カメラの設定に基づきレンダリングを行い、端末装置１０へ表示させる。サーバ２０は、入力されたブロックパターンまたは各種機器の種類、配置位置に基づいて仮想空間に配置し、配管ルーティングを行うユーザからの指示に基づいて配管のルートを決定して仮想空間上でルーティングを行い、ユーザの端末に表示させる。仮想空間上で扱われる機器としては、化学プラントにおいて用いられる各種の設備が挙げられる。具体的には、ポンプ、熱交換器、フィルタ、弁、配管資材、計装品、加熱炉、塔槽類、攪拌機等である。また機器は、これらに限られず、その他の設備が含まれてもよい。

サーバ２０は、ネットワーク８０に接続されたコンピュータである。サーバ２０は、通信ＩＦ２２と、入出力ＩＦ２３と、メモリ２５と、ストレージ２６と、プロセッサ２９とを備える。

通信ＩＦ２２は、サーバ２０が外部の装置と通信するため、信号を入出力するためのインタフェースである。入出力ＩＦ２３は、ユーザからの入力操作を受け付けるための入力装置、及び、ユーザに対し情報を提示するための出力装置とのインタフェースとして機能する。メモリ２５は、プログラム、及び、プログラム等で処理されるデータ等を一時的に記憶するためのものであり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性のメモリである。ストレージ２６は、データを保存するための記憶装置であり、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）である。プロセッサ２９は、プログラムに記述された命令セットを実行するためのハードウェアであり、演算装置、レジスタ、周辺回路などにより構成される。

＜１．１ 端末装置１０の構成＞
図３は、実施の形態１のプラント設計システム１を構成する端末装置１０の機能的な構成を示すブロック図である。図３に示すように、端末装置１０は、複数のアンテナ（アンテナ１１１、アンテナ１１２）と、各アンテナに対応する無線通信部（第１無線通信部１２１、第２無線通信部１２２）と、操作受付部１３０（キーボード１３１及びディスプレイ１３２を含む）と、音声処理部１４０と、マイク１４１と、スピーカ１４２と、カメラ１５０と、記憶部１６０と、制御部１７０とを含む。端末装置１０は、図３では特に図示していない機能及び構成（例えば、電力を保持するためのバッテリー、バッテリーから各回路への電力の供給を制御する電力供給回路など）も有している。図３に示すように、端末装置１０に含まれる各ブロックは、バス等により電気的に接続される。

アンテナ１１１は、端末装置１０が発する信号を電波として放射する。また、アンテナ１１１は、空間から電波を受信して受信信号を第１無線通信部１２１へ与える。

アンテナ１１２は、端末装置１０が発する信号を電波として放射する。また、アンテナ１１２は、空間から電波を受信して受信信号を第２無線通信部１２２へ与える。

第１無線通信部１２１は、端末装置１０が他の無線機器と通信するため、アンテナ１１１を介して信号を送受信するための変復調処理などを行う。第２無線通信部１２２は、端末装置１０が他の無線機器と通信するため、アンテナ１１２を介して信号を送受信するための変復調処理などを行う。第１無線通信部１２１と第２無線通信部１２２とは、チューナー、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）算出回路、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）算出回路、高周波回路などを含む通信モジュールである。第１無線通信部１２１と第２無線通信部１２２とは、端末装置１０が送受信する無線信号の変復調や周波数変換を行い、受信信号を制御部１７０へ与える。

操作受付部１３０は、ユーザの入力操作を受け付けるための機構を有する。具体的には、操作受付部１３０は、キーボード１３１と、ディスプレイ１３２とを含む。なお、操作受付部１３０は、例えば静電容量方式のタッチパネルを用いることによって、タッチパネルに対するユーザの接触位置を検出する、タッチスクリーンとして構成してもよい。

キーボード１３１は、端末装置１０のユーザの入力操作を受け付ける。キーボード１３１は、文字入力を行う装置であり、入力された文字情報を入力信号として制御部１７０へ出力する。

ディスプレイ１３２は、制御部１７０の制御に応じて、画像、動画、テキストなどのデータを表示する。ディスプレイ１３２は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイによって実現される。

音声処理部１４０は、音声信号の変復調を行う。音声処理部１４０は、マイク１４１から与えられる信号を変調して、変調後の信号を制御部１７０へ与える。また、音声処理部１４０は、音声信号をスピーカ１４２へ与える。音声処理部１４０は、例えば音声処理用のプロセッサによって実現される。マイク１４１は、音声入力を受け付けて、当該音声入力に対応する音声信号を音声処理部１４０へ与える。スピーカ１４２は、音声処理部１４０から与えられる音声信号を音声に変換して当該音声を端末装置１０の外部へ出力する。

カメラ１５０は、受光素子により光を受光して、撮影画像として出力するためのデバイスである。カメラ１５０は、例えば、カメラ１５０から撮影対象までの距離を検出できる深度カメラである。

記憶部１６０は、例えばフラッシュメモリ等により構成され、端末装置１０が使用するデータ及びプログラムを記憶する。ある局面において、記憶部１６０は、ユーザ情報１６１を記憶する。

ユーザ情報１６１は、端末装置１０を使用してプラント設計システム１の機能であるプラント設計を行うユーザの情報である。ユーザ情報としては、ユーザを識別する情報（ユーザＩＤ）、ユーザの名称、ユーザが所属している企業等の組織情報等が含まれる。

制御部１７０は、記憶部１６０に記憶されるプログラムを読み込んで、プログラムに含まれる命令を実行することにより、端末装置１０の動作を制御する。制御部１７０は、例えば予め端末装置１０にインストールされているアプリケーションである。制御部１７０は、プログラムに従って動作することにより、入力操作受付部１７１と、送受信部１７２と、データ処理部１７３と、通知制御部１７４としての機能を発揮する。

入力操作受付部１７１は、キーボード１３１等の入力装置に対するユーザの入力操作を受け付ける処理を行う。

送受信部１７２は、端末装置１０が、サーバ２０等の外部の装置と、通信プロトコルに従ってデータを送受信するための処理を行う。

データ処理部１７３は、端末装置１０が入力を受け付けたデータに対し、プログラムに従って演算を行い、演算結果をメモリ等に出力する処理を行う。

通知制御部１７４は、ユーザに対し情報を提示する処理を行う。通知制御部１７４は、表示画像をディスプレイ１３２に表示させる処理、音声をスピーカ１４２に出力させる処理、振動をカメラ１５０に発生させる処理等を行う。

＜１．２ サーバ２０の機能的な構成＞
図４は、実施の形態１のプラント設計システム１を構成するサーバ２０の機能的な構成を示す図である。図４に示すように、サーバ２０は、通信部２０１と、記憶部２０２と、制御部２０３としての機能を発揮する。

通信部２０１は、サーバ２０が外部の装置と通信するための処理を行う。

記憶部２０２は、サーバ２０が使用するデータ及びプログラムを記憶する。記憶部２０２は、機器データベース２０２１と、パラメータデータベース２０２２、設計空間データベース２０２３等を記憶する。

機器データベース２０２１は、プラント設計システム１においてプラント設計をするために提示される仮想空間に配置される、ブロックパターンまたは各種機器の情報を保持するためのデータベースである。詳細は後述する。

パラメータデータベース２０２２は、プラント設計システム１においてプラント設計をするために提示される仮想空間に配置される、ブロックパターンまたは各種機器を編集するためのパラメータの情報を保持するためのデータベースである。詳細は後述する。

設計空間データベース２０２３は、ユーザが設計を行った仮想空間の情報を保持するためのデータベースである。詳細は後述する。

制御部２０３は、サーバ２０のプロセッサがプログラムに従って処理を行うことにより、各種モジュールとして受信制御モジュール２０３１、送信制御モジュール２０３２、機器入力受付モジュール２０３３、機器配置モジュール２０３４、機器編集入力受付モジュール２０３５、機器編集表示モジュール２０３６、及び配管ルーティングモジュール２０３７に示す機能を発揮する。

受信制御モジュール２０３１は、サーバ２０が外部の装置から通信プロトコルに従って信号を受信する処理を制御する。

送信制御モジュール２０３２は、サーバ２０が外部の装置に対し通信プロトコルに従って信号を送信する処理を制御する。

機器入力受付モジュール２０３３は、プラント設計システム１を使用してプラント設計を行うための仮想空間に配置する、ブロックパターン（第１オブジェクト）または各種機器（第２オブジェクト）の種類、及び仮想空間内の配置位置の入力操作（オブジェクト配置操作）を、ユーザから受け付ける処理を制御する。ユーザは、端末装置１０を使用してプラント設計を行うとき、端末装置１０のディスプレイ１３２にプラント設計を行う実際の敷地を模した仮想空間を表示させる。その後、ユーザは、ディスプレイ１３２の画面上で所定の操作をすることにより、仮想空間内に配置するブロックパターンまたは各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置を入力するので、機器入力受付モジュール２０３３は、入力されたブロックパターンまたは各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置の情報を受け付ける。

機器入力受付モジュール２０３３で受け付ける、ディスプレイ１３２の画面上における所定の操作とは、例えば、画面上に表示される複数パターンのブロックパターンまたは各種機器の一覧から所望の種類をクリック等することにより選択し、画面上に表示される仮想空間の所望の箇所をクリック等することにより配置位置を選択する操作である。また、所定の操作の他の例は、画面上に表示されるブロックパターンまたは各種機器の外観を示す画像の一覧から所望の画像を選択してドラッグし、画面上に表示される仮想空間の所望の箇所まで移動させることにより配置位置を選択する操作である。なお、ブロックパターンまたは各種機器の入力は、このような入力操作に限られない。

機器配置モジュール２０３４は、機器入力受付モジュール２０３３で受け付けたブロックパターンまたは各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置の情報に基づき、仮想空間に配置して表示させる処理を制御する。ユーザの端末装置１０への所定の操作により、仮想空間内に配置するブロックパターンまたは各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置の情報を受け付けるので、それらの情報に基づき、端末装置１０のディスプレイ１３２に表示されている仮想空間に、当該ブロックパターンまたは各種機器を入力された配置位置に配置し、端末装置１０のディスプレイ１３２に表示させる。

機器編集入力受付モジュール２０３５は、機器入力受付モジュール２０３３で受け付けたブロックパターンまたは各種機器の編集を行う入力操作（オブジェクト編集操作）を、ユーザから受け付ける処理を制御する。ユーザは、端末装置１０のディスプレイ１３２に表示されているブロックパターンまたは各種機器に対して、各種調整を行うための編集情報を入力するので、機器編集入力受付モジュール２０３５は、入力されたブロックパターンまたは各種機器の編集情報を受け付ける。ブロックパターンまたは各種機器の編集は、例えば機器の操作性、運転性、施工性、アクセス性のいずれか１つまたは複数に対応した編集である。

機器編集入力受付モジュール２０３５における、ユーザによるブロックパターンまたは各種機器の編集を行う入力操作は、例えば、ブロックパターンまたは各種機器に設定されているパラメータを編集する入力操作である。ユーザによる入力操作の他の例は、ディスプレイ１３２に表示されているブロックパターンまたは各種機器をドラッグ等することで大きさや長さ等を編集する入力操作であり、その大きさや長さに対応する数値をパラメータとして受け付ける。ブロックパターンの編集可能なパラメータは、例えば付設配管の長さや機器との接続角度であるが、パラメータの詳細については後述する。

機器編集表示モジュール２０３６は、機器編集入力受付モジュール２０３５で受け付けたブロックパターンまたは各種機器の編集情報に基づき、ブロックパターンまたは各種機器の表示態様を変更して仮想空間に表示させる処理を制御する。ユーザの端末装置１０への所定の操作により、仮想空間内に配置されているブロックパターンまたは各種機器を編集、例えば付設配管の長さや機器との接続角度を編集する情報を受け付けるので、それらの情報に基づき、端末装置１０のディスプレイ１３２に表示されている仮想空間に、当該ブロックパターンまたは各種機器の表示態様を変更、例えば受け付けた付設配管の長さや機器との接続角度に合わせてその外観を変更し、端末装置１０のディスプレイ１３２に表示させる。

配管ルーティングモジュール２０３７は、プラント設計システム１を使用して設計を行うプラントに配置する配管のルーティングを、仮想空間内に配置されているブロックパターンまたは各種機器に関連付けて行う指示操作（ルーティング操作）をユーザから受け付け、配管ルーティングを行う処理を制御する。プラントに配置する配管とは、例えば、プラント内において原料ガスを輸送するための配管、原料ガスから除去成分を吸収させるための吸収液を輸送するための配管、排出ガスを輸送するための配管等であり、液体や気体の流体を流すために配置される。ユーザは、例えば端末装置１０のディスプレイ１３２に表示されている画面上で、仮想空間に配置されているブロックパターンまたは各種機器の所定の箇所、例えば、ブロックパターンの付設配管の端点をルーティングの開始位置または終了位置として指定し、配管ルーティングの指示をする操作（例えば、画面上の所定のボタン押下）をすることにより、配管ルーティングモジュール２０３７は指示を受け付け、配管ルーティングを行う。なお、ユーザによる指示操作は、画面上の所定のボタン押下等に限られず、例えばブロックパターンを配置すると自動的に配管ルーティングを行う構成にしてもよい。

なお、配管ルーティングモジュール２０３７は、ユーザが仮想空間上で行う詳細な入力情報に基づく配管ルーティング（いわゆるマニュアル）を行ってもよく、ユーザが始終点を指定することによる自動ルーティングを行ってもよい。このとき、所定の条件により配管ルーティングの方向が定められ、既存のブロックパターンまたは各種機器、配管を避けるようなアルゴリズムにより自動ルーティングが行われる。また、配管ルーティングモジュール２０３７は、ユーザから入力されたパラメータ、またはあらかじめ設定されたパラメータにより指定された配管径や材質等のルーティングを行う構成にしてもよく、流す流体に最適な配管径や材質の配管をレコメンドする構成にしてもよい。

本実施形態では、上記のようにサーバ２０で、ブロックパターンまたは各種機器の種類及び配置位置の入力を受け付けて端末装置１０へ表示指示を行い、ブロックパターンまたは各種機器の編集入力を受け付けて端末装置１０へ表示指示を行い、配管ルーティングの指示を受け付けてルーティングを行い、端末装置１０へ表示させる構成としているが、このような構成に限られない。例えば、上記の機能の一部またはすべてについて、端末装置１０で入力を受け付けて端末装置１０内で処理を行い、端末装置１０のディスプレイ１３２に表示させる構成としてもよい。このような構成にするため、ユーザは、端末装置１０を介してサーバ２０へアクセスし、サーバ２０が提供するプログラムを端末装置１０へインストールさせ、端末装置１０内で処理を行う構成にしてもよい。この場合、サーバ２０の機能として、機器入力受付モジュール２０３３、機器配置モジュール２０３４、機器編集入力受付モジュール２０３５、機器編集表示モジュール２０３６、または配管ルーティングモジュール２０３７の一部またはすべてを備えなくてもよい。

＜２ ブロックパターン＞
以下、図５ないし図８を参照しながら、ブロックパターン及びその編集について説明する。上記のように、ブロックパターンを構成する機器は、具体的にはポンプ、熱交換器、フィルタ、バルブ（弁）が含まれる。このような機器の種類別に、ブロックパターンの具体的な構成と、編集可能なパラメータについて説明する。

図５ないし図８に示すブロックパターンは、３Ｄコンピュータグラフィックス（３ＤＣＧ）技術を用いた３ＤＣＡＤシステムで使用されるモデルデータである。３ＤＣＡＤシステムでは、３次元仮想空間を構築し、３次元仮想空間上に個々の物体の形状を表現するモデリングを行う。また、仮想空間内の視点（仮想カメラ）を設定し、これらの個々の物体（本実施形態では、ブロックパターン、各種機器、及びルーティングされた配管）について、仮想カメラの設定に基づきレンダリングを行う。以下に示すブロックパターンは、実際のブロックパターンについて、所定の仮想カメラによる視点でレンダリングされたものである。

図５は、実施の形態１のプラント設計システム１により編集可能なブロックパターンの一例である、ポンプを示す外観図である。なお、当該ポンプの外観は、図１に示すブロックパターン１００と同様である。

図５に示すブロックパターン４００は、プラント内に配置され、圧力の作用により流体を吸い込んで送るための機器であるポンプを模したものであり、１または複数のポンプ４１０Ａ，４１０Ｂと、付設配管４２０と、接続部（ヘッダ）４３０と、バルブ４４０とを含む。このようなポンプは、例えば、プラント内において配管内で原料ガス、吸収液、排出ガスを輸送するために用いられる装置である。なお、このようなポンプには、吸入口がポンプケーシングの回転軸側（エンド）に設けられ、吐出口がポンプケーシングの上方（トップ）に設けられたエンド－トップ型、吸入口及び吐出口がポンプケーシングの上方（トップ）に設けられたトップ－トップ型、吸入口及び吐出口がポンプケーシングの横側（サイド）に設けられたサイド－サイド型のような型式があり、プラント内に配置する際の他の機器との接続条件等に応じて、使い分けがなされている。

ブロックパターン４００は、機器の種類がポンプの場合、Ｐ＆ＩＤで示される機能要求として、例えば、ポンプ４１０Ａ，４１０Ｂの型式、バルブ４４０の組み方、吐出口サイズ、付設配管４２０に設置される流量計のタイプ、バルブ４４０の個数に応じて複数のパターンが設けられている。また、ブロックパターン４００は、それぞれの機能要求に合わせて、それぞれ異なる外観の画像情報として設定される。ここで、ポンプ４１０Ａ，４１０Ｂの型式は、例えば上記のようなエンド－トップ型／トップ－トップ型／サイド－サイド型といった吸入口及び吐出口の配置情報である。また、バルブ４４０の組み方は、例えば垂直型（Vertical）または水平型（Horizontal））といった付設配管４２０にバルブを配置するときの方向の情報であり、図５に示すバルブ４４０は水平型である。ユーザは、機器入力受付モジュール２０３３へ入力するブロックパターンとして、このような複数のブロックパターンから所望の種類を選択する。

また、ブロックパターン４００は、機器の種類がポンプの場合、パラメータを編集することにより、例えば、ポンプ４１０Ａ，４１０Ｂの機器数（図５に示すブロックパターン４００の場合は２つ）、ポンプ４１０Ａとポンプ４１０Ｂとの間の距離であるアクセススペース、付設配管４２０の長さ、ポンプ４１０Ａ，４１０Ｂと付設配管４２０との接続角度、バルブ４４０の個数、接続部４３０のタイプ、配管ＢＯＰ（Bottom of Pipe）の高さが編集可能に設置されている。ユーザは、機器編集入力受付モジュール２０３５へ入力する編集パラメータとして、このような編集項目に対して所望の値を入力する。

図６は、実施の形態１のプラント設計システム１により編集可能なブロックパターンの一例である、熱交換器を示す外観図である。

図６に示すブロックパターン５００は、プラント内に配置され、温度の高い物体（媒体）から温度の低い物体（媒体）へ効率的に熱を移動させることで加熱や冷却を行うための機器である熱交換器を模したものであり、熱交換器５１０と、付設配管５２０と、接続部５３０と、バルブ５４０とを含む。このような熱交換器は、例えば、プラント内においてＬＮＧの気化、原料ガスの冷却または液化のために用いられる装置である。なお、このような熱交換器には、円柱状の胴体に細い円管を多数配置して熱交換を行う多管式、大気を冷媒として用いる空冷式、複雑なプレス形状の薄板状の伝熱部により熱交換を行うプレート式のような種類があり、熱交換の機能要件等に応じて、使い分けがなされている。

ブロックパターン５００は、機器の種類が熱交換器の場合、Ｐ＆ＩＤで示される機能要求として、例えば、熱交換器５１０の種類、熱交換器５１０の機器数（図６に示すブロックパターン５００の場合は１つ）、熱交換器５１０の配置位置に応じて複数のパターンが設けられている。また、ブロックパターン５００は、それぞれの機能要求に合わせて、それぞれ異なる外観の画像情報として設定される。ここで、熱交換器５１０の種類は、例えば上記のような多管式／空冷式／プレート式といった種類の情報である。ユーザは、機器入力受付モジュール２０３３へ入力するブロックパターンとして、このような複数のブロックパターンから所望の種類を選択する。

また、ブロックパターン５００は、機器の種類が熱交換器の場合、パラメータを編集することにより、例えば、接続部５３０の向き／角度、付設配管５２０の長さ、バルブ５４０の個数、ノズル数、配管ＢＯＰ（Bottom of Pipe）の高さが編集可能に設置されている。ユーザは、機器編集入力受付モジュール２０３５へ入力する編集パラメータとして、このような編集項目に対して所望の値を入力する。

図７は、実施の形態１のプラント設計システム１により編集可能なブロックパターンの一例である、フィルタを示す外観図である。

図７に示すブロックパターン６００は、プラント内に配置され、流体内の不純物等を除去するための機器であるフィルタを模したものであり、フィルタ装置６１０と、付設配管６２０と、バルブ６３０とを含む。このようなフィルタは、例えば、プラント内において原料ガス中に含まれる不純物を除去するために用いられる装置である。

ブロックパターン６００は、機器の種類がフィルタの場合、Ｐ＆ＩＤで示される機能要求として、例えば、バルブ６３０の個数及び配置位置に応じて複数のパターンが設けられている。また、ブロックパターン６００は、それぞれの機能要求に合わせて、それぞれ異なる外観の画像情報として設定される。ユーザは、機器入力受付モジュール２０３３へ入力するブロックパターンとして、このような複数のブロックパターンから所望の種類を選択する。

また、ブロックパターン６００は、機器の種類がフィルタの場合、ノズル高さ、配管ＢＯＰの高さが編集可能に設置されている。ユーザは、機器編集入力受付モジュール２０３５へ入力する編集パラメータとして、このような編集項目に対して所望の値を入力する。

図８は、実施の形態１のプラント設計システム１により編集可能なブロックパターンの一例である、バルブセットを示す外観図である。

図８に示すブロックパターン７００は、プラント内に配置され、配管内の流体の流れを制御するための機器である複数のバルブ（弁）がセットになったバルブセットを模したものであり、バルブ７１０と、付設配管７２０と、接続部７３０とを含む。このようなバルブは、例えば、プラント内において原料ガスまたは排出ガスの輸送のオン／オフを制御し、流量を制御するために用いられる装置である。

ブロックパターン７００は、機器の種類がバルブセットの場合、Ｐ＆ＩＤで示される機能要求として、例えば、バルブ７１０の組み方、付設配管７２０のレイアウトに応じて複数のパターンが設けられている。また、ブロックパターン７００は、それぞれの機能要求に合わせて、それぞれ異なる外観の画像情報として設定される。ユーザは、機器入力受付モジュール２０３３へ入力するブロックパターンとして、このような複数のブロックパターンから所望の種類を選択する。

また、ブロックパターン７００は、機器の種類がバルブセットの場合、付設配管７２０の長さ、バルブ７１０と付設配管７２０との接続角度が編集可能に設置されている。ユーザは、機器編集入力受付モジュール２０３５へ入力する編集パラメータとして、このような編集項目に対して所望の値を入力する。

なお、ブロックパターン以外に、各種機器単体についても、機器の種類、機能要求により複数のパターンを設け、パラメータで編集可能に構成してもよい。また、図５ないし図８に示すブロックパターンの種類、それぞれのブロックパターンの機能要求による複数のパターン、及び編集可能なパラメータは、あくまでも一例であり、このようなブロックパターンの種類、複数のパターン分類、パラメータの設定に限られない。

＜３ データ構造＞
図９は、サーバ２０が記憶する機器データベース２０２１、パラメータデータベース２０２２、設計空間データベース２０２３のデータ構造を示す図である。

図５に示すように、機器データベース２０２１のレコードのそれぞれは、項目「機器ＩＤ」と、項目「機器単体／ＢＰ区分」と、項目「機器／ＢＰ種類」と、項目「機能要求情報」と、項目「ＢＩＭモデルデータ」等を含む。

項目「機器ＩＤ」は、プラント設計システム１にて仮想空間に配置可能な各種機器単体またはブロックパターンの種類それぞれを識別する情報である。

項目「機器単体／ＢＰ区分」は、各種機器単体であるか、またはブロックパターンであるかを識別するための情報である。

項目「機器／ＢＰ種類」は、各種機器単体またはブロックパターンの種類を示す名称であり、例えば、ポンプ、熱交換器、フィルタ、バルブのような種類を示す名称の情報が格納されている。また、ポンプや熱交換器の場合、エンド－トップ型等のポンプの型式、多管式のような熱交換器の種類を示す情報も格納されている。なお、機器単体またはブロックパターンの種類を示す名称は、所定の規格等により指定された記号でもよく、メーカにより指定された型番等でもよい。

項目「機能要求情報」は、当該機器単体またはブロックパターンの、Ｐ＆ＩＤで示される機能要求の情報が格納されている。機能要求の情報とは、例えば、ポンプの場合におけるポンプの型式、バルブの組み方、吐出口サイズ、流量計のタイプ、バルブの個数等の情報である。なお、配管ルーティングの始終点として設定可能な位置の情報が格納されてもよいが、図示を省略する。

項目「ＢＩＭモデルデータ」は、プラント設計システム１にて仮想空間に配置するモデルデータのデータ名（ファイル名）を示す情報であり、３ＤＣＡＤシステムで使用されるモデルデータである。サーバ２０が提供する３ＤＣＡＤシステムでは、３次元仮想空間を構築し、３次元仮想空間上に機器単体またはブロックパターンの形状を表現するモデリングを行う。また、仮想空間内の視点（仮想カメラ）を設定し、これらの機器単体またはブロックパターンについて、仮想カメラの設定に基づきレンダリングを行う。当該項目「ＢＩＭモデルデータ」に格納されるモデルデータは、実際の機器単体またはブロックパターンについて、所定の仮想カメラによる視点でレンダリングするためのモデルデータである。

パラメータデータベース２０２２のレコードのそれぞれは、項目「機器ＩＤ」と、項目「パラメータ」等を含む。

項目「機器ＩＤ」は、プラント設計システム１にて仮想空間に配置可能な各種機器単体またはブロックパターンの種類それぞれを識別する情報であり、機器データベース２０２１の項目「機器ＩＤ」に対応している。

項目「パラメータ」は、プラント設計システム１にて各種機器単体またはブロックパターンを編集可能なパラメータに関する情報であり、具体的には、項目「パラメータ項目」と、項目「パラメータ詳細」等を含む。

項目「パラメータ項目」は、各種機器単体またはブロックパターンを編集可能なパラメータの項目名を示す名称であり、例えば、ポンプの場合における機器間のアクセススペース、付設配管の長さ、ポンプと付設配管との接続角度、バルブの個数、ヘッダタイプ、配管ＢＯＰの高さ等の項目情報である。

項目「パラメータ詳細」は、各種機器単体またはブロックパターンを編集可能なパラメータの詳細情報であり、例えば、それぞれのパラメータの初期値（ユーザ設定前の状態における値）等が格納されている。

設計空間データベース２０２３のレコードのそれぞれは、項目「空間ＩＤ」と、項目「ユーザＩＤ」と、項目「空間内配管情報」等を含む。

項目「空間ＩＤ」は、プラント設計システム１にてユーザが設計した仮想空間の情報それぞれを識別する情報である。

項目「ユーザＩＤ」は、プラント設計システム１を使用するユーザそれぞれを識別する情報である。なお、項目「ユーザＩＤ」には、項目「空間ＩＤ」が「＃０３０２」の場合の例として示すように、複数のユーザを識別する情報が格納されてもよい。これは、複数のユーザにより１の仮想空間が設計されて共有されることを可能にするためであり、後述する項目「空間内配管情報」の情報が各ユーザごとに紐づけて格納されてもよい。

項目「空間内配管情報」は、プラント設計システム１にてユーザが仮想空間に配置したブロックパターンや機器単体、ルーティングを行った配管に関する情報であり、具体的には、項目「相対座標」と、項目「配置物」と、項目「詳細情報（パラメータ）」等を含む。

項目「相対座標」は、仮想空間に配置したブロックパターンや機器単体、配管の、仮想空間における相対位置を示す情報であり、例えば、仮想空間内における３次元座標の座標データが格納されている。相対座標は、例えば、ブロックパターンや機器単体、配管の基準となる位置（例えば中心となる位置、６方向いずれかの端点）の、仮想空間をＸＹＺ座標で表現した場合の相対座標であるが、この方式に限られない。

項目「配置物」は、仮想空間に配置したブロックパターン、機器単体、または配管を示す情報であり、機器データベース２０２１の項目「機器ＩＤ」に対応している。

項目「詳細情報（パラメータ）」は、仮想空間に配置したブロックパターンや機器単体、配管を編集した際の編集情報、ルーティングを行った配管の情報であり、例えば、ブロックパターンや機器単体の編集パラメータが格納されている。

サーバ２０の機器入力受付モジュール２０３３は、各ユーザからブロックパターンや機器単体の配置情報を受け付けることに伴って、設計空間データベース２０２３にレコードを追加し、更新する。機器編集入力受付モジュール２０３５は、各ユーザからブロックパターンや機器単体のパラメータ情報を受け付けることに伴って、設計空間データベース２０２３にレコードを追加し、更新する。配管ルーティングモジュール２０３７は、配管ルーティングの処理を行うことに伴って、設計空間データベース２０２３にレコードを追加し、更新する。

＜４ 動作＞
以下、図１０及び図１１を参照しながら、第１の実施の形態におけるプラント設計システム１によるブロックパターンまたは機器の編集処理、及び配管ルート決定処理について説明する。

図１０は、実施の形態１のプラント設計システム１によるブロックパターンまたは機器の編集処理を行う流れの一例を示すフローチャートである。例えばユーザは、端末装置１０のＷｅｂブラウザを介してサーバ２０へアクセスし、サーバ２０が提供するプラント設計サービスの提供を受ける旨の指示を行うことで、処理が開始される。このとき、ユーザに対して所定の認証が行われてもよい。

ステップＳ１２１において、サーバ２０の制御部２０３は、プラント設計を行う仮想空間に配置するブロックパターンまたは各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置の入力を受け付けるため、初期状態の空間を表示させる指示を、端末装置１０へ通信部２０１を介して送信する。

ステップＳ１１１において、端末装置１０の送受信部１７２は、サーバ２０から送信された初期状態の空間を表示させる指示情報を受け付ける。通知制御部１７４は、初期状態の空間をディスプレイ１３２に表示させる。初期状態の空間の情報は、サーバ２０の制御部２０３が端末装置１０へ送信してもよく、端末装置１０があらかじめ記憶してもよい。

ステップＳ１１２において、端末装置１０の入力操作受付部１７１は、ユーザから、ブロックパターンまたは各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置の入力操作（オブジェクト配置操作）を受け付ける。送受信部１７２は、受け付けたブロックパターンまたは各種機器の種類、仮想空間内の配置位置の情報、及びユーザ情報をサーバ２０へ送信する。

ステップＳ１２２において、サーバ２０の機器入力受付モジュール２０３３は、端末装置１０から送信されたブロックパターンまたは各種機器の種類、仮想空間内の配置位置の情報、及びユーザ情報を、通信部２０１を介して受け付ける。

ステップＳ１２３において、サーバ２０の機器配置モジュール２０３４は、ステップＳ１２２で受け付けたブロックパターンまたは各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置の情報に基づき、機器データベース２０２１を参照し、図５ないし図８に示すようなブロックパターン、または各種機器を仮想空間に配置して表示させる指示情報を、端末装置１０へ通信部２０１を介して送信する。また、機器配置モジュール２０３４は、受け付けたブロックパターンまたは各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置の情報を設計空間データベース２０２３へ格納する。

ステップＳ１１３において、送受信部１７２は、サーバ２０から送信されたブロックパターンまたは各種機器を仮想空間に配置して表示させる指示情報を受け付ける。通知制御部１７４は、ブロックパターンまたは各種機器を仮想空間に配置し、ディスプレイ１３２に表示させる。

ステップＳ１１４において、端末装置１０の入力操作受付部１７１は、ユーザから、ブロックパターンまたは各種機器の編集を行う入力操作（オブジェクト編集操作）を受け付ける。送受信部１７２は、受け付けたブロックパターンまたは各種機器の編集情報（パラメータ）、及びユーザ情報をサーバ２０へ送信する。

ステップＳ１２４において、サーバ２０の機器編集入力受付モジュール２０３５は、端末装置１０から送信されたブロックパターンまたは各種機器の編集情報、及びユーザ情報を、通信部２０１を介して受け付ける。

ステップＳ１２５において、サーバ２０の機器編集表示モジュール２０３６は、ステップＳ１２４で受け付けたブロックパターンまたは各種機器の編集情報に基づき、パラメータデータベース２０２２を参照し、図５ないし図８に示すようなブロックパターン、または各種機器の表示態様を変更して仮想空間に表示させる指示情報を、端末装置１０へ通信部２０１を介して送信する。また、機器編集表示モジュール２０３６は、受け付けたブロックパターンまたは各種機器の編集情報を設計空間データベース２０２３へ格納する。

ステップＳ１１５において、送受信部１７２は、サーバ２０から送信されたブロックパターンまたは各種機器の表示態様を変更して仮想空間に表示させる指示情報を受け付ける。通知制御部１７４は、ブロックパターンまたは各種機器の表示態様を変更して仮想空間に配置し、ディスプレイ１３２に表示させる。

なお、図１０に示すフローチャートは、上記のようにサーバ２０でブロックパターンまたは各種機器の種類及び配置位置の入力を受け付けて端末装置１０へ表示指示を行い、ブロックパターンまたは各種機器の編集入力を受け付けて端末装置１０へ表示させる例として説明したが、このような処理手順に限られない。例えば、上記のサーバ２０における処理の一部またはすべてについて、端末装置１０で入力を受け付けて端末装置１０内で処理を行う構成としてもよい。この場合、ステップＳ１２２～ステップＳ１２５の処理の一部またはすべてについて、端末装置１０で行ってもよい。

以上のように、プラント設計システム１のユーザは、プラント設計を行う仮想空間に配置する、ブロックパターンまたは各種機器の種類、仮想空間内の配置位置を入力する。入力情報に基づき、プラント設計を行う仮想空間に、ブロックパターンまたは各種機器を配置する。また、ユーザは、ブロックパターンまたは各種機器の編集情報を入力する。入力情報に基づき、ブロックパターンまたは各種機器の表示態様を変更して仮想空間に表示させる。これにより、ユーザは、化学プラントのような大規模な設備の設計において、１または複数の機器に、あらかじめ配管や機器が配置されているオブジェクトを配置することが可能である。

図１１は、実施の形態１のプラント設計システム１による配管ルート決定処理を行う流れの一例を示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートにおける配管ルート決定処理は、図１０に示すフローチャートにおける動作モードの切替処理のステップＳ１１５及びステップＳ１２５の後続処理として、ステップＳ２１１及びステップＳ２２１以降の処理が追加されたものであるため、重複する処理については繰り返して説明しない。なお、図１１に示すフローチャートでは、ステップＳ１１１～Ｓ１１４及びステップＳ１２１～Ｓ１２４の図示を省略する。

ステップＳ２１１において、端末装置１０の入力操作受付部１７１は、ユーザから、ディスプレイ１３２に表示されている、仮想空間に配置されているブロックパターンまたは各種機器の所定の箇所（例えば、ブロックパターンの付設配管の端点）を配管ルーティングの始終点として指定する入力を受け付ける。なお、ユーザが指定可能なルーティングの始終点について、例えば図５に示すブロックパターン４００の接続部４３０を指定可能であるように表示してもよい。送受信部１７２は、受け付けた配管ルーティングの始終点の入力情報をサーバ２０へ送信する。その後、送受信部１７２は、サーバ２０から送信された配管ルーティングの始終点を強調表示させる指示情報を受け付ける。通知制御部１７４は、ユーザが指定した配管ルーティングの始終点が強調表示された状態をディスプレイ１３２に表示させる。

ステップＳ２２１において、サーバ２０の配管ルーティングモジュール２０３７は、端末装置１０から送信された配管ルーティングの始終点の入力情報を、通信部２０１を介して受け付ける。配管ルーティングモジュール２０３７は、受け付けた配管ルーティングの始終点の情報に基づき、指定された配管ルーティングの始終点を強調表示させる指示情報を、端末装置１０へ通信部２０１を介して送信する。

ステップＳ２１２において、端末装置１０の入力操作受付部１７１は、ユーザから、ディスプレイ１３２に表示されている仮想空間に配管ルーティングを行う指示の入力と、配管ルーティングのためのパラメータ（配管径、材質等）の入力情報を受け付ける。送受信部１７２は、受け付けた配管ルーティングの指示情報をサーバ２０へ送信する。

ステップＳ２２２において、サーバ２０の配管ルーティングモジュール２０３７は、端末装置１０から送信された配管ルーティングを行う指示情報と、配管ルーティングのためのパラメータの入力情報とを、通信部２０１を介して受け付ける。なお、配管ルーティングモジュール２０３７は、配管ルーティングのためのパラメータ情報をあらかじめ設定されて記憶部２０２に記憶された情報から取得してもよい。

ステップＳ２２３において、サーバ２０の配管ルーティングモジュール２０３７は、ステップＳ２２１で受け付けた配管ルーティングの始終点と、ステップＳ２２２で取得した配管ルーティングのためのパラメータ情報とに基づき、配管のルートを決定する。このとき、所定のアルゴリズムにより自動ルーティングが行われてもよい。

ステップＳ２２４において、サーバ２０の配管ルーティングモジュール２０３７は、決定した配管ルート情報と、当該配管ルートを表示させる指示情報とを、端末装置１０へ通信部２０１を介して送信する。

ステップＳ２１４において、送受信部１７２は、サーバ２０から送信された配管ルート情報と、当該配管ルートを表示させる指示情報とを受け付ける。通知制御部１７４は、配管がルーティングされた状態をディスプレイ１３２に表示させる。

ステップＳ２２５において、サーバ２０の配管ルーティングモジュール２０３７は、決定した配管ルート情報を、設計空間データベース２０２３へ格納する。

なお、図１１に示すフローチャートは、上記のようにサーバ２０で配管ルーティングの指示を受け付けて配管ルートを決定し、端末装置１０へ表示指示を行う例として説明したが、このような処理手順に限られない。例えば、上記のサーバ２０における処理について、端末装置１０で入力を受け付けて端末装置１０内で処理を行う構成としてもよい。この場合、ステップＳ２２１～ステップＳ２２４の処理の一部またはすべてについて、端末装置１０で行ってもよい。

以上のように、プラント設計システム１のユーザは、配管ルーティングの始終点を指定する入力を行い、配管ルーティングを指示する。ユーザが入力した、またはあらかじめ設定された配管ルーティングのためのパラメータに基づき、配管の始終点を通す配管のルートが決定され、端末装置１０のディスプレイ１３２に表示される。これにより、ユーザは、自己が指定した条件に基づく配管のルート設計を行うことが可能であり、条件を変更することで適切な配管のルート設計を行うことが可能である。

＜５ 画面例＞
以下、図１２ないし図１４を参照しながら、プラント設計システム１によるブロックパターンまたは機器の編集処理、及び配管ルート決定処理の画面例について説明する。

図１２は、端末装置１０の初期状態の空間表示の画面例を示す図である。図１２の画面例は、ユーザの端末装置１０に、ブロックパターンまたは各種機器の種類、及び配置位置の入力を受け付けるための初期状態の仮想空間が表示された状態の画面例を示す。図１０のステップＳ１１１に相当する。

図１２に示すように、端末装置１０のディスプレイ１３２には、初期状態の仮想空間１０３１ａが、格子状の入力画面として表示されている。この格子状の仮想空間１０３１ａの任意の箇所に、１または複数のブロックパターンまたは各種機器を入力することが可能になっている。

図１２に示す仮想空間１０３１ａの任意の箇所をクリック等して選択し、ドラッグして位置を動かすと、仮想空間１０３１ａの表示範囲や向きが移動するようになっている。例えば、上下左右方向に動かすとその動きに従って表示範囲が移動し、回転するように動かすと表示範囲が回転する。このとき、図９に示す仮想空間１０３１ａは平面状であるが、回転させることで、図１３等に示すように立体的に表示させることも可能になっている。また、表示範囲を回転させた場合に表示方向の方角（東西南北）が分かるように、方角表示欄１０３１ｂが設けられており、仮想空間１０３１ａの回転に従って動くように構成されている。

図１３は、端末装置１０によるブロックパターン編集の画面例を示す図である。図１３の画面例は、ユーザの操作により、図１２に示す仮想空間１０３１ａにブロックパターンが配置された状態の画面例を示す。図１０のステップＳ１１２に相当する。

図１３に示すように、端末装置１０のディスプレイ１３２には、図１２に示す仮想空間１０３１ａと同様の格子状の仮想空間に、ブロックパターン１０３２ａが配置されて表示されている。また、ディスプレイ１３２の右側には、機器データベース２０２１に格納されているブロックパターンの種類を選択可能なブロックパターン選択欄１０３２ｂが設けられている。ブロックパターン１０３２ａは、機器データベース２０２１に格納されているブロックパターンであり、一例としてポンプを示している。

ユーザは、仮想空間の任意の箇所を、オブジェクトを配置する位置として選択（例えば画面上でクリック）する操作を行う。すると、ブロックパターン選択欄１０３２ｂが表示されるので、表示されている内容からブロックパターンの種類を選択（例えば画面上でクリック）すると、図１３に示すように、選択されたブロックパターン１０３２ａが表示される。また、ブロックパターン１０３２ａを選択すると、編集可能なパラメータの入力欄が右側に表示され、入力することでブロックパターン１０３２ａを編集（例えば、機器数や機器の配置を変更）できるように構成されている。なお、ブロックパターン１０３２ａの付設配管には、流体の吸入口及び吐出口（サクション配管及びディスチャージ配管ともいう）が設けられているが、吸入口と吐出口とを異なる態様（例えば、異なる色、異なる画像）で表示してもよい。

図１４は、端末装置１０の配管ルート表示の画面例を示す図である。図１４の画面例は、ユーザの操作により、ユーザの端末装置１０に表示されている空間内に、選択された開始位置と終了位置との間を通す配管ルートが決定されて表示された状態の画面例を示す。図１１のステップＳ２１４に相当する。

図１４に示すように、端末装置１０のディスプレイ１３２には、図１３に示すブロックパターン１０３２ａと同様のブロックパターンの付設配管の端点１０３３ａと、他のブロックパターンの付設配管の端点１０３３ｂとの間に、ルーティングが行われた配管ルート１０３３ｃが表示されている。

ユーザは、図１４に示す端点１０３３ａを開始位置（接続位置）として選択し、端点１０３３ｂを終了位置（接続位置）として選択する（開始位置、終了位置は逆でもよい）。この状態で配管ルーティングを行う操作を行うと、配管ルート１０３３ｃが決定されて表示される。このとき、所定の条件により配管ルーティングの方向が定められ、既存の設備や機器、配管を避けるようなアルゴリズムにより自動ルーティングが行われ、配管ルート１０３３ｃが決定される。なお、ユーザが端点１０３３ａを開始位置として選択し、端点１０３３ｂを終了位置として選択すると、端点１０３３ａと端点１０３３ｂとを異なる態様（例えば、異なる色、異なる画像）で表示してもよい。

＜小括＞
以上のように、本実施形態によると、プラントを構成する機器に、あらかじめ配管が配置されているオブジェクトであるブロックパターン（第１オブジェクト）が、プラントの機能要求に応じて複数パターン設定されている。プラント設計を行うユーザは、ブロックパターンを選択して、プラント設計を行う仮想空間に配置することができる。これにより、ユーザは、化学プラントのような設計において、プラントを構成する機器との接続箇所付近のルーティングを容易に決定することが可能である。

また、ブロックパターンには、機器や配管の各種編集を行うパラメータが設定されており、ユーザによる各種編集が可能に構成されている。プラント設計を行うユーザは、パラメータを編集することで、例えば、ブロックパターンにおける機器の操作性、運転性、施工性、アクセス性のいずれか１つまたは複数に対応した編集を行うことができる。これにより、ユーザは、化学プラントのような設計において、プラントを構成する機器を最適な形で配置することが可能である。

さらに、ユーザの指示により、またはあらかじめ設定された配管ルーティングのためのパラメータに基づき、配管の始終点を通す配管のルーティングが行われる。これにより、化学プラントのような設備に必須の配管のルート設計を容易に行うことが可能になる。

以上、開示に係る実施形態について説明したが、これらはその他の様々な形態で実施することが可能であり、種々の省略、置換及び変更を行なって実施することが出来る。これらの実施形態及び変形例ならびに省略、置換及び変更を行なったものは、特許請求の範囲の技術的範囲とその均等の範囲に含まれる。

＜付記＞
以上の各実施形態で説明した事項を、以下に付記する。

（付記１）プロセッサ（２９）を備えるコンピュータに、プラントの三次元空間設計に関する処理を実行させるためのプログラムであって、プログラムは、プロセッサ（２９）に、プラントを構成する機器に予め配管が配置されたオブジェクトである第１オブジェクト（１００）を仮想空間に配置する位置を指定するオブジェクト配置操作（Ｓ１１２）をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２２）と、オブジェクト配置操作に応答して、仮想空間に、第１オブジェクトを配置するステップ（Ｓ１２３）と、ルーティング操作をユーザから受け付けるステップと、ルーティング操作に応答して、少なくとも配置された第１オブジェクトの配管のうちのいずれか一つと接続されるように配管のルーティングを行うステップ（Ｓ２２２～Ｓ２２４）と、を実行させる、プログラム。

（付記２）オブジェクト配置操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２２）において、第１オブジェクトまたはプラントを構成する機器である第２オブジェクトの種類、及び第１オブジェクト又は第２オブジェクトを仮想空間に配置する位置を指定する操作を受け付け、オブジェクト配置操作に応答して配置するステップ（Ｓ１２３）において、第１オブジェクトまたは第２オブジェクトを指定された位置に配置する、（付記１）に記載のプログラム。

（付記３）仮想空間に配置される第１オブジェクトまたは第２オブジェクトの編集を行うオブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）と、編集された第１オブジェクトまたは第２オブジェクトを仮想空間に配置するステップ（Ｓ１２５）と、を実行させる、（付記２）に記載のプログラム。

（付記４）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、編集として、第１オブジェクトまたは第２オブジェクトに設定されたパラメータの入力を受け付け、編集された第１オブジェクトまたは第２オブジェクトを配置するステップ（Ｓ１２５）において、パラメータの入力に応答して、仮想空間に、パラメータに対応する第１オブジェクトまたは第２オブジェクトを配置する、（付記３）に記載のプログラム。

（付記５）編集された第１オブジェクトまたは第２オブジェクトを配置するステップ（Ｓ１２５）において、パラメータと、あらかじめ設定された機能要求の情報とに基づき、仮想空間に、編集された第１オブジェクトまたは第２オブジェクトを配置する、（付記４）に記載のプログラム。

（付記６）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、編集として、プラントにおける機器の操作性、運転性、施工性、アクセス性のいずれか１つまたは複数に対応した編集を行う入力操作を受け付ける、（付記３）から（付記５）のいずれかに記載のプログラム。

（付記７）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、編集として、第１オブジェクトに予め配置された配管の長さ及び配置角度の編集を行う入力操作を受け付ける、（付記３）から（付記６）のいずれかに記載のプログラム。

（付記８）第１オブジェクトに予め配置された配管は、配管に供給される流体の吸入口、流体の吐出口のいずれかまたは両方を備える、（付記７）に記載のプログラム。

（付記９）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、編集として、配管における流体の吸入口または吐出口の変更を行う入力操作を受け付ける、（付記８）に記載のプログラム。

（付記１０）第１オブジェクトは、１または複数の機器を備える、（付記３）から（付記９）のいずれかに記載のプログラム。

（付記１１）第１オブジェクトにおける１または複数の機器には、予め配管がそれぞれ配置されている、（付記１０）に記載のプログラム。

（付記１２）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、編集として、機器の数の編集を行う入力操作を受け付ける、（付記１０）または（付記１１）に記載のプログラム。

（付記１３）機器の数が複数の場合、機器にそれぞれ配置されている複数の吸入口、または吐出口が統合されている、（付記１２）に記載のプログラム。

（付記１４）機器は、ポンプ、熱交換器、フィルタ、弁、配管資材、計装品のいずれか１つまたは複数を含む、（付記３）から（付記１３）のいずれかに記載のプログラム。

（付記１５）第１オブジェクトに予め配置された配管には、１または複数の弁が配置されている、（付記１４）に記載のプログラム。

（付記１６）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、機器がポンプの場合、編集として、ポンプの種類を編集する編集入力を受け付ける、（付記１４）に記載のプログラム。

（付記１７）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、機器が熱交換器の場合、編集として、熱交換器の種類、熱交換器のレイアウトの種類のいずれかまたは両方を編集する編集入力を受け付ける、（付記１４）に記載のプログラム。

（付記１８）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、機器がフィルタの場合、編集として、フィルタの種類を編集する編集入力を受け付ける、（付記１４）に記載のプログラム。

（付記１９）オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップ（Ｓ１２４）において、機器が弁の場合、編集として、弁の種類、弁の組み方の種類のいずれかまたは両方を編集する編集入力を受け付ける、（付記１４）に記載のプログラム。

（付記２０）制御部を備え、プラントの三次元空間設計に関する処理を実行させるための三次元空間設計装置であって、制御部は、プラントを構成する機器に予め配管が配置されたオブジェクトである第１オブジェクトを仮想空間に配置する位置を指定するオブジェクト配置操作をユーザから受け付けるステップと、オブジェクト配置操作に応答して、仮想空間に、第１オブジェクトを配置するステップと、ルーティング操作をユーザから受け付けるステップと、ルーティング操作に応答して、少なくとも配置された第１オブジェクトの配管のうちのいずれか一つと接続されるように配管のルーティングを行うステップと、を実行する、三次元空間設計装置。

（付記２１）プロセッサを備えるコンピュータにより実行され、プラントの三次元空間設計に関する処理を実行するための方法であって、方法は、プロセッサが、プラントを構成する機器に予め配管が配置されたオブジェクトである第１オブジェクトを仮想空間に配置する位置を指定するオブジェクト配置操作をユーザから受け付けるステップと、オブジェクト配置操作に応答して、仮想空間に、第１オブジェクトを配置するステップと、ルーティング操作をユーザから受け付けるステップと、ルーティング操作に応答して、少なくとも配置された第１オブジェクトの配管のうちのいずれか一つと接続されるように配管のルーティングを行うステップと、を実行する、方法。

１０ 端末装置、２０ サーバ、８０ ネットワーク、１３０ 操作受付部、１６１ ユーザ情報、２２ 通信ＩＦ、２３ 入出力ＩＦ、２５ メモリ、２６ ストレージ、２９ プロセッサ、２０１ 通信部、２０２ 記憶部、２０２１ 機器データベース、２０２２ パラメータデータベース、２０２３ 設計空間データベース、２０３ 制御部、３０１ 通信部、３０２ 記憶部、３０３ 制御部

Claims (21)

1. プロセッサを備えるコンピュータに、プラントの三次元空間設計に関する処理を実行させるためのプログラムであって、
   前記プログラムは、前記プロセッサに、
   前記プラントを構成する機器に予め付設配管が配置されたオブジェクトであって、各機器における機能要求ごとに、複数の前記付設配管の配置パターンが各機能要求と紐づけられてデータベースに格納されたブロックパターンを仮想空間に配置する位置を指定するオブジェクト配置操作をユーザから受け付けるステップと、
   前記オブジェクト配置操作に応答して、前記仮想空間に前記ブロックパターンを配置するステップと、を実行させるプログラム。
2. 前記オブジェクト配置操作をユーザから受け付けるステップでは、
   機能要求ごとに準備された複数の前記ブロックパターンを、前記仮想空間とともに並べて表示するステップと、
   並べて表示された複数の前記ブロックパターンから、仮想空間に配置するブロックパターンの指定を受け付けるステップと、を実行させる、請求項１に記載のプログラム。
3. 前記プロセッサに、さらに、
   前記仮想空間に配置された前記ブロックパターンに対して、当該ブロックパターンの編集を行うオブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップと、
   前記オブジェクト編集操作の受け付けに応じて、前記仮想空間に配置された前記ブロックパターンの表示態様を、前記オブジェクト編集操作において入力された編集内容に従って変更するステップと、を実行させる、請求項１又は２に記載のプログラム。
4. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップでは、
   前記ブロックパターンに設定された前記機器の角度、寸法、数量、および高さのいずれかに関する設計上の変数であるパラメータの入力を受け付け、
   前記編集内容に従って変更するステップでは、
   入力された前記パラメータに従って、前記仮想空間に配置された前記ブロックパターンの表示態様を変更する、請求項３に記載のプログラム。
5. 前記プロセッサに、さらに、
   ルーティング操作をユーザから受け付けるステップと、
   前記ルーティング操作に応答して、少なくとも前記配置された前記ブロックパターンの前記付設配管のうちのいずれか一つと接続されるように配管のルーティングを行うステップと、を実行させる、請求項３又は４のいずれか１項に記載のプログラム。
6. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップにおいて、前記編集として、前記プラントにおける前記機器の操作性、運転性、施工性、アクセス性のいずれか１つまたは複数に対応した編集を行う入力操作を受け付ける、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のプログラム。
7. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップにおいて、前記編集として、前記ブロックパターンに予め配置された前記付設配管の長さ及び配置角度の編集を行う入力操作を受け付ける、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のプログラム。
8. 前記ブロックパターンに予め配置された前記付設配管は、前記付設配管に供給される流体の吸入口、前記流体の吐出口のいずれかまたは両方を備える、請求項７に記載のプログラム。
9. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップにおいて、前記編集として、前記付設配管における前記流体の吸入口または吐出口の変更を行う入力操作を受け付ける、請求項８に記載のプログラム。
10. 前記ブロックパターンは、１または複数の前記機器を備える、請求項３から請求項９のいずれか１項に記載のプログラム。
11. 前記ブロックパターンにおける１または複数の前記機器には、予め前記付設配管がそれぞれ配置されている、請求項１０に記載のプログラム。
12. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップにおいて、前記編集として、前記機器の数の編集を行う入力操作を受け付ける、請求項１０または請求項１１に記載のプログラム。
13. 前記機器の数が複数の場合、前記機器にそれぞれ配置されている、前記付設配管に供給される流体の複数の吸入口、または前記流体の吐出口が統合されている、請求項１２に記載のプログラム。
14. 前記機器は、ポンプ、熱交換器、フィルタ、弁、配管資材、計装品、加熱炉、塔槽類、攪拌機、その他の化学プラントで使用される設備のいずれか１つまたは複数を含む、請求項３から請求項１３のいずれか１項に記載のプログラム。
15. 前記ブロックパターンに予め配置された前記付設配管には、１または複数の前記弁が配置されている、請求項１４に記載のプログラム。
16. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップにおいて、前記機器がポンプの場合、前記編集として、前記ポンプの種類を編集する編集入力を受け付ける、請求項１４に記載のプログラム。
17. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップにおいて、前記機器が熱交換器の場合、前記編集として、前記熱交換器の種類、前記熱交換器のレイアウトの種類のいずれかまたは両方を編集する編集入力を受け付ける、請求項１４に記載のプログラム。
18. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップにおいて、前記機器がフィルタの場合、前記編集として、前記フィルタの種類を編集する編集入力を受け付ける、請求項１４に記載のプログラム。
19. 前記オブジェクト編集操作をユーザから受け付けるステップにおいて、前記機器が弁の場合、前記編集として、前記弁の種類、前記弁の組み方の種類のいずれかまたは両方を編集する編集入力を受け付ける、請求項１４に記載のプログラム。
20. 制御部を備え、プラントの三次元空間設計に関する処理を実行させるための三次元空間設計装置であって、
    前記制御部は、
    前記プラントを構成する機器に予め付設配管が配置されたオブジェクトであって、各機器における機能要求ごとに、複数の前記付設配管の配置パターンが各機能要求と紐づけられてデータベースに格納されたブロックパターンを仮想空間に配置する位置を指定するオブジェクト配置操作をユーザから受け付けるステップと、
    前記オブジェクト配置操作に応答して、前記仮想空間に前記ブロックパターンを配置するステップと、を実行する、三次元空間設計装置。
21. プロセッサを備えるコンピュータにより実行され、プラントの三次元空間設計に関する処理を実行するための方法であって、
    前記方法は、前記プロセッサが、
    前記プラントを構成する機器に予め付設配管が配置されたオブジェクトであって、各機器における機能要求ごとに、複数の前記付設配管の配置パターンが各機能要求と紐づけられてデータベースに格納されたブロックパターンを仮想空間に配置する位置を指定するオブジェクト配置操作をユーザから受け付けるステップと、
    前記オブジェクト配置操作に応答して、前記仮想空間に前記ブロックパターンを配置するステップと、を実行する、方法。