JP7371998B2 - プログラム、方法、およびシステム - Google Patents

Description

本開示は、プログラム、方法、およびシステムに関する。

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、各機器同士を接続し、各種の流体を供給する配管のルーティングが行われる。プラントの設計段階で行われる配管ルーティングは、プラントを構成する各機器の位置関係に基づく要件、各機器に供給される電力から選定される配管のサイズの条件、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

しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、干渉を回避するために、整列ガイドを用いた位置調整を行う必要があり、操作が煩雑であった。

そこで、本開示では、極めて単純な操作により、配管同士の干渉を回避しながら、配管をルーティングすることができるシステムを提供することを目的とする。

本開示のプログラムは、プロセッサに、仮想空間に、始点を有する第１のオブジェクトと、終点を有する第２のオブジェクトと、を配置する操作をユーザから受け付けるステップと、仮想空間の座標軸に沿って、始点と終点とを結ぶ暫定ルートを複数設定するステップと、設定された暫定ルートに対して、障害物との干渉の有無を検出するステップと、干渉が検出されなかった暫定ルートから、最も低コストとなる最適ルートを選出するステップと、を実行させる。

本開示によれば、極めて単純な操作により、配管同士の干渉を回避しながら、配管をルーティングすることができる。

配管ルーティングシステム１の全体の構成を示す図である。 配管ルーティングシステム１を構成する端末装置の機能的な構成を示すブロック図である。 配管ルーティングシステム１を構成するサーバの機能的な構成を示す図である。 サーバが記憶する機器データベースのデータ構造の一例を示す図である。 サーバが記憶する設計空間データベースのデータ構造の一例を示す図である。 配管ルーティングシステム１で扱う機器の種類を示す図である。 サーバが記憶する配管情報データベース２０２３のデータ構造の一例を示す図である。 サーバが記憶する設計パラメータデータベース２０２４のデータ構造の一例を示す図である。 サーバが記憶するラック位置情報データベースのデータ構造の一例を示す図である。 サーバが記憶する機器位置情報データベースのデータ構造の一例を示す図である。 配管ルーティングシステム１による配管ルーティング処理の全体を示す図である。 ラックおよび機器が３次元空間上に配置された状態の操作画面の一例を示す図である。 配管が敷設されるレイヤーおよび領域を指定する際の操作画面の一例を示す図である。 配管パスが設定された際の端末装置１０の操作画面の一例を示す図である。 配管ルーティング処理の詳細を示す図である。 ラックの要否判断の処理を示す図である。 配管パスを特定する処理を示す図である。 機器の属性によるルーティング方法の決定処理を示す図である。 機器の位置関係によるルーティング方法の決定処理を示す図である。 各種のルーティング方法を説明する図である。 各種のルーティング方法によりルーティングされた各種機器の状態を示す図である。 ルーティングの実行処理を示す図である。 ルーティングモジュールが生成する代替ルートを説明する図である。 ２次元的な経路においてルーティングモジュールが生成する代替ルートを説明する図である。 ３次元的な経路においてルーティングモジュールが生成する代替ルートを説明する図である。 図２３に示す代替ルートの拡大図である。 ルーティングモジュールが生成する修正ルートを説明する図である。 配管ルーティングを行った際の端末装置の操作画面の一例を示す図である。 ３次元空間上におけるメインラックおよびサブラックの外観を示す図である。 ３次元空間上におけるストラクチャの外観を示す図である。 ３次元空間上におけるタワーの外観を示す図である 変形例に係る代替ルートを説明する図である。 変形例に係る代替ルートの作成処理を示す図である。 変形例に係る代替ルートの他の例を示す図である。

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、プラント設計における配管ルーティングの概要、及び本開示に係る配管ルーティングシステム１について説明する。この配管ルーティングシステム１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に対して各種の流体を供給する配管の設計を行う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および各種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。
本開示に係る配管ルーティングシステム１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および配管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。

以下、配管ルーティングシステム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 配管ルーティングシステム１の全体構成＞
図１は、配管ルーティングシステム１の全体の構成を示す図である。図１に示すように、配管ルーティングシステム１は、複数の端末装置（図１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）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を使用して配管ルーティングシステム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１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、各種機器および各種配管の情報、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機器の種類、配置位置、配管の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、配管及び配管のルーティングを行うユーザからの指示に基づいて配管及び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。

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２は、配管ルーティングシステム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２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２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２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を使用して配管ルーティングシステム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プログラムである。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３は、配管ルーティングシステム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３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、設計空間データベース２０２２、配管情報データベース２０２３、設計パラメータデータベース２０２４、ラック位置情報データベース２０２５、機器位置情報データベース２０２６、を記憶している。

機器データベース２０２１は、配管ルーティングシステム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、各種機器に関する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２０２２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。

配管情報データベース２０２３は、配管の種類を、内部を流れる流体の属性に応じて分類した情報を記憶するデータベースである。詳細は後述する。

設計パラメータデータベース２０２４は、配管ルーティングシステム１において、配管ルーティングをするためのパラメータ（配管設計パラメータ）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。

ラック位置情報データベース２０２５は、３次元空間上に配置されたラックのうち、配管をルーティングする際にユーザから指定されたラック領域を示す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。

機器位置情報データベース２０２６は、３次元空間上に配置された各種機器について、それぞれの始点および終点も含めた位置に関する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２９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、編集入力受付モジュール２０３５、パラメータ入力受付モジュール２０３６、編集表示モジュール２０３７、及びルーティングモジュール２０３８としての機能を発揮する。

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、配管ルーティングシステム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、各種機器の種類、及び当該機器を仮想空間内に配置する位置の入力操作を、ユーザから受け付ける処理を制御する。
ユーザが端末装置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には、プラント設計を行う実際の敷地を模した仮想空間が表示される。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各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置を入力し、機器入力受付モジュール２０３３は、入力された各種機器の種類、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、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。
ここで、仮想空間内に配置される機器を示すオブジェクトは、配管が接続されるノズルを始点および終点として備えている。オブジェクトは始点及び終点の情報を含んでいる。

編集入力受付モジュール２０３５は、各種機器の編集を行う入力操作を、ユーザから受け付ける処理を制御する。ユーザが、端末装置１０のディスプレイ１３２に表示されている各種機器に対して、各種調整を行うための編集情報を入力すると、編集入力受付モジュール２０３５は、入力された各種機器の編集情報を受け付ける。各種機器の編集は、例えば機器の種類、形状、サイズ、数量のいずれか１つまたは複数に対応した編集である。

編集入力受付モジュール２０３５における、ユーザによる各種機器の編集を行う入力操作は、例えば、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。

パラメータ入力受付モジュール２０３６は、配管のルーティングを行う際の各種のパラメータの入力を受け付ける処理を制御する。各種のパラメータとは、配管の種類、接続する機器の種類、配管トレイの数量、サイズ、配置に関する情報を含む。各種のパラメータについての詳細については後述する。ユーザは、配管ルーティングを行う際に、端末装置１０を操作して、各種のパラメータを入力する。

編集表示モジュール２０３７は、編集入力受付モジュール２０３５で受け付けた各種機器の編集情報に基づき、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各種機器を編集、例えば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。

ルーティングモジュール２０３８は、配管ルーティングシステム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各種機器に関連付けて行う指示操作をユーザから受け付け、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各種機器の所定の箇所、例えば、機器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、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。ルーティングモジュール２０３８は、ユーザからのルーティングの指示を受け付け、配管のルーティングを行う。

なお、ルーティングモジュール２０３８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のルーティング（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のルーティングの方向が定められ、既存の各種機器、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、ルーティングモジュール２０３８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。

ルーティングモジュール２０３８は、ルーティングにおいて配管同士、および配管と他の機器との干渉を回避する処理を実行する。具体的には、ルーティングモジュール２０３８はまず、始点と終点とを結ぶ暫定ルートを設定する。次に、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルートに対して、障害物との干渉の有無を検出する。ここで、障害物とは、既にルーティングされた他の配管、および既に配置された他の機器を指す。

ルーティングモジュール２０３８は、他の障害物との干渉が検出されると、暫定ルートを変更して、障害物を迂回する複数の代替ルートを生成する。代替ルートを生成する際には、仮想空間の座標軸に沿って、障害物を迂回する。
ルーティングモジュール２０３８は、代替ルートを修正して、代替ルートよりも屈曲回数が少なく、かつ経路長が短い修正ルートを生成する。例えば、障害物が間隔をあけて複数並んでいる場合には、障害物毎に迂回するルートとなる代替ルートに対して、障害物が位置する領域全体を迂回するような修正ルートを生成する。

ルーティングモジュール２０３８は、複数の代替ルート、および修正ルートに対して、経路長に基づいて算出されたスコア値を評価して、最適ルートを選出する。スコア値は、経路長が短いものが高評価となるように算出される。そして、ルーティングモジュール２０３８は、最適ルートに従って、始点と終点とをつなぐように、配管のルーティングを行う。

本実施形態では、上記のようにサーバ２０で、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、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、編集入力受付モジュール２０３５、パラメータ入力受付モジュール２０３６、編集表示モジュール２０３７、またはルーティングモジュール２０３８の一部またはすべてを備えなくてもよい。

＜３ データ構造＞
図４は、サーバ２０が記憶する機器データベース２０２１を示す図である。
図４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「機器名称」と、項目「ＢＩＭモデルデータ」等を含む。

項目「機器ＩＤ」は、配管ルーティングシステム１にて仮想空間に配置可能な各種機器の種類を識別する情報である。

項目「名称」は、各種機器単体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、ラック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「ＢＩＭモデルデータ」は、配管ルーティングシステム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。

図５は、および設計空間データベース２０２２のデータ構造の一例を示す図である。
図５に示すように、設計空間データベース２０２２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、配管ルーティングシステム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、配管ルーティングシステム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「空間内設計情報」の情報が、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、配管ルーティングシステム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機器又は配管の、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、機器の基準となる位置（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機器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機器又は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、機器の編集パラメータが格納されている。機器の編集パラメータとは、数量やサイズに関する情報である。

サーバ２０の機器入力受付モジュール２０３３は、各ユーザから機器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２０２２にレコードを追加し、更新する。編集入力受付モジュール２０３５は、各ユーザから機器の編集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２０２２にレコードを追加し、更新する。ルーティングモジュール２０３８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２０２２にレコードを追加し、更新する。

図６は、配管ルーティングシステム１で扱う機器の種類を示す図である。
図６に示すように、配管ルーティングシステム１では、ポンプ、コンプレッサー、タワー、ジャンクションボックス等の各種の機器が使用される。これらは、機器の種類時に応じて決められた設置区画に配置される。

図７は、配管情報データベース２０２３のデータ構造の一例を示す図である。図７に示すように、配管情報データベース２０２３は、項目「Ｃｏｄｅ」、項目「Description」、項目「Fluid Categoly」、項目「Fluid Type」、項目「Typical Ope Temp（℃）」、項目「Fluid Phase（Ｖ/Ｌ/ＶＬ）」、項目「Loop Type」等を含む。

項目「Ｃｏｄｅ」は、配管の内部を流れる流体の属性に対して付与される流体コードを示す情報である。

項目「Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ」は、流体コードに対応して設定された流体を記述する情報である。詳細は、以下の各項目の内容を示す。

項目「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔｅｇｏｌｙ」は、流体の区分を示す情報であり、配管の配列を決定する際に使用される。この項目は空欄であってもよい。

項目「Ｆｌｕｉｄ Ｔｙｐｅ」は、流体の種類を示す情報であり、配管の段数決めに使用される。流体の種類としては、「プロセス」、「ユーティリティ」「フレアー」がある。
プロセスは、原料を分離、精製して製品、副産物、廃棄物として取り出すために原料や生成物を装置から装置へ送る配管、或いは配管系を指す。
ユーティリティは、プラントの機器を運転または維持するために必要な水、空気、蒸気、燃料、窒素などを送る配管、或いは配管系を指す。
また、可燃性流体を扱う機器や配管が設計圧力を超過すると内部流体は安全弁や制御弁から放出され、フレアースタックで燃焼される。フレアーは、これら安全弁や制御弁から放出された可燃性流体送る配管、或いは配管系を指す。

項目「Ｔｙｐｉｃａｌ Ｏｐｅ Ｔｅｍｐ（℃）」は、流体が流れる際の一般的な温度を示す情報であり、断熱材の厚さを決めるために使用される。この項目は空欄であってもよい。

項目「Ｆｌｕｉｄ Ｐｈａｓｅ（Ｖ/Ｌ/ＶＬ）」は、流体の状態を示す情報であり、分岐部分の方向を上向きにするか、下向きにするかを示す情報である。

項目「Ｌｏｏｐ Ｔｙｐｅ」は、配管のループ部の構造を示す情報であり、ループ部の要否、およびループ部の形状を決める際に用いられる。

図８は、設計パラメータデータベース２０２４の内容を示す情報である。

配管設計パラメータは、項目「Fluid Code」、項目「Unit Code」、項目「Line Number Suffix」、項目「From ID」、項目「To ID」、項目「To Sub ID」、項目「NPS」、項目「Insulation Type」、項目「Routing Priority」、項目「Fluid PhaseL/V/2P」、項目「Operation Pressure(Mpa)」、項目「Operation Temperature(degC)」、項目「Material(MSDLevel)」、項目「Liquid Velocity(m/s)」、項目「Liquid Density(kg/m3)」、項目「Loop Type」、項目「Routing Group Name」、項目「Process Requirement」、項目「Bottum of Pipe」を含む。

項目「Fluid Code」は、配管を流れる流体を示す流体コードを示す情報である。

項目「Unit Code」は、配管が接続される設備、ユニットのコードを示す情報である。

項目「Line Number Suffix」は、ルーティングされる配管のラインＮｏを示す情報である。

項目「From ID」は、ルーティングされる配管の始点の位置を示す始点ＩＤを示す情報である。ここで、始点として選択されたオブジェクトが本発明の第１のオブジェクトとなる。

項目「To ID」は、ルーティングされる配管の終点の位置を示す終点ＩＤを示す情報である。ここで、終点として選択されたオブジェクトが本発明の第２のオブジェクトとなる。

項目「To Sub ID」は、ルーティングされる配管の詳細、例えばノズルの位置を示す情報である。

項目「NPS」は、配管のサイズを示す情報である。

項目「Insulation Type」は、ルーティングされる配管の断熱材の種類を示す情報である。

項目「Routing Priority」は、ルーティングの優先度を示す情報である。配管のルーティングを行う際に用いられる。

項目「Fluid PhaseL/V/2P」は、配管を流れる流体の状態を示す情報であり、配管の分岐部の構造を決定する際に使用される情報である。

項目「Operation Pressure(Mpa)」は、配管の内部の流体の圧力を示す情報である。

項目「Operation Temperature(degC)」は、配管の内部の流体の温度を示す情報である。

項目「Material(MSDLevel)」は、配管の材質を示す情報である。

項目「Liquid Velocity(m/s)」は、配管を流れる流体の速度を示す情報である。

項目「Liquid Density(kg/m3)」は、配管を流れる流体の密度を示す情報である。

項目「Loop Type」は、配管のループ部の要否、およびループ部の構造を示す情報である。ここで、ループ部とは、例えば配管を高温の流体が流れる際に、流体から受ける熱応力を吸収するために、本来のルート上から部分的に迂回するように曲げられた部分を指す。項目「Loop Type」には、２Ｄ（２次元）、又は３Ｄ（３次元）の情報が入力される。

項目「Routing Group Name」は、複数の配管を隣同士に配置する等のグルーピングを行う際に用いられる情報である。例えば冷却水の配管等に適用される。

項目「Process Requirement」は、プロセス要求に関する情報である。プロセス要求とは、配管の経路の構造が指定される一定の条件を指す情報である。プロセス要求の詳細については後述する。

項目「Routing Group Name」は、複数の配管を隣同士に配置する等のグルーピングを行う際に用いられる情報である。例えば冷却水の配管等に適用される。

項目「Head Clearance」は、パイプの最も低い部分の地面からの高さを指定する情報である。項目「Head Clearance」には、寸法値が入力される。

図９は、ラック位置情報データベース２０２５の内容を示す情報である。図８に示すように、ラック位置情報データベース２０２５は、項目「ラック名称」、項目「位置座標」、項目「大きさ」、項目「レイヤー番号」、項目「レイヤー領域」を含む。

項目「ラック名称」は、ユーザから配管をルーティング際に指定されたラックの名称を示す情報である。

項目「位置座標」は、ラック名称に相当するラックの原点の３次元空間上での位置を示す情報である。３次元空間上での位置は、３次元空間の基準原点に対する座標値で表される。

項目「大きさ」は、ラック名称に相当するラックの原点からの大きさを示す情報である。大きさは、直交する３方向それぞれの大きさが規定される。

項目「レイヤー番号」は、ユーザから配管をルーティングする際に指定されたラックのレイヤー（階層）の番号を示す情報である。ラックは配管を敷設する空間が上下方向に間隔をあけて区画された積層構造を有している。このうち、下段から上段にかけて１から順番にレイヤー番号が割り振られている。

項目「レイヤー領域」は、各レイヤーの中で、ユーザから指定された領域を示す情報である。レイヤー領域は、ユーザが指定する寸法に応じて指定される。例えば、ユーザは、レイヤーの左端から１５００ｍｍの範囲という形式でレイヤー領域を指定する。項目「レイヤー領域」には、このように指定された情報が記憶される。

図１０は、機器位置情報データベース２０２６のデータ構造の一例を示す図である。図１０に示すように、機器位置情報ＤＢは、項目「機器ＩＤ」と、項目「機器の種類」と、項目「位置座標」と、項目「始点名称」と、項目「始点座標」と、項目「終点名称」と、項目「終点座標」と、と含む。

項目「機器ＩＤ」は、３次元空間上に配置された機器を識別する情報である。

項目「機器の種類」は、機器ＩＤに相当する機器の種類を示す情報です。

項目「位置座標」は、機器ＩＤに相当する機器の３次元空間における位置座標を示す情報である。

項目「始点名称」は、機器ＩＤに相当する機器における始点の名称を示す情報である。

項目「始点座標」は、機器ＩＤに相当する機器における始点の３次元空間における位置座標を示す情報である。

項目「終点名称」は、機器ＩＤに相当する機器における終点の名称を示す情報である。

項目「終点座標」は、機器ＩＤに相当する機器における終点の３次元空間における位置座標を示す情報である。

＜４ 動作＞
以下、図１１から図１９を参照しながら、本実施形態における配管ルーティングシステム１による配管ルーティング処理について説明する。

図１１は、配管ルーティングシステム１による配管ルーティング処理の全体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。

配管ルーティングシステム１では、ユーザが、端末装置１０を操作してラックの位置を入力する（ステップＳ１１１）。具体的には、初期状態として表示された仮想空間上において、ラックを示すオブジェクトを操作して、ユーザが所望する位置にラックを配置する。ラックの大きさや種類は、ユーザが選択、指定することができる。
ステップＳ１１１において、ラックには長手方向が指定される。長手方向とは上方から見た平面視で、ラックが延びる方向を指す。ラックの長手方向は、ユーザが別途指定してもよいし、ユーザが編集したラックの形状により指定されてもよい。

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ラックの位置および大きさの入力を受け付けるため、仮想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Ｓ１２１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Ｓ１１２の後に、サーバ２０は、入力されたラックの種類、大きさ、及び仮想空間上の指定された位置の情報を受けつけ、仮想空間上に該当するラックを配置する（ステップＳ１２１）。

次に、ユーザは、配管により接続される機器の種類、配置位置を指定する（ステップＳ１１２）。
サーバ２０は、ユーザが指定した機器の種類、配置位置を受け付ける（ステップＳ１２２）
ステップＳ１２２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、仮想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Ｓ１２２において、端末装置１０の入力操作受付部１７１は、ユーザから、各種機器の種類、及び仮想空間内の配置位置の入力操作を受け付ける。送受信部１７２は、受け付けた各種機器の種類、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Ｓ１２２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、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２０２２へ格納する。

ステップＳ１２２において、送受信部１７２は、サーバ２０から送信された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、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。

この時の端末装置１０における表示例を、図１２を用いて示す．図１２は、ラックおよび各種機器が、３次元の仮想空間上に配置された状態の操作画面の一例を示す図である。なお、この図では、３次元の仮想空間を上方からみた平面図として表現している。

図１２に示すように、３次元空間は３次元の直交座標を備えている。この図では、メインラックＭＲと、サブラックＳＲと、タワーＴと、複数のポンプと、が表示されている。
メインラックＭＲは、長手方向がＹ方向に沿って延びている。
サブラックＳＲは、長手方向がＸ方向に沿って延びている。
タワーＴは、メインラックの端部に配置されている、タワーＴは、円柱状の構造物である（図３１参照）

ここで、図２９を参照して、メインラックＭＲおよびサブラックＳＲの構造について詳述する。図２９は、３次元空間上におけるメインラックＭＲおよびサブラックＳＲの外観を示す図である。
図２９に示すように、メインラックＭＲおよびサブラックＳＲそれぞれのレイヤーの高さは、互いに異なっている。メインラックＭＲの長手方向と、サブラックＳＲの長手方向は、互いに直交している。

ステップＳ１１２の後に、ユーザは端末装置１０を操作して、ラックに対して、配管が敷設されるレイヤーの位置を指定し、指定したレイヤーに対して敷設する配管の種類を設定する（ステップＳ１１３）。具体的には、ユーザは、仮想空間において設置されたラックのうち、配管が敷設されるレイヤーの位置を指定する。そしてさらにユーザは、該当するレイヤーに対して、配管が占める領域を指定する。さらに、指定したレイヤーに対して、配管を流れる流体の種類を選択することで、配管の種類を設定する。ユーザは、流体コードを選択することで、配管の種類を選択してもよい。

ここで、配管が敷設されるレイヤーおよびレイヤーの領域の指定する操作について、画面例を用いて説明する。図１３は、配管が敷設されるレイヤーおよび領域を指定する際の操作画面の一例を示す図である。ステップＳ１１２において、ラックのレイヤーごとに配置される配管の種類が示された編集画面が表示される。

図１３に示すように、この操作画面（編集画面）では、ラックが延びる長手方向と直交する断面視で、ラックの内部に収容される配管及び配管が表示されている。この図では、ラック内に積層されるレイヤーの構造が模式的に表現されている。符号Ｒ１で示す領域では、プロセス配管が敷設されることが指定されている。この操作画面では、ラックの端部からの寸法を指定して、レイヤ―内の領域を指定することができる。

また、この操作画面では、ラックのレイヤーそれぞれに対して、配置される配管の種類ごとの占有率が表示されている（符号Ｒ２）。占有率とは、レイヤーの幅方向（Ｘ方向）に対して、指定された配管の幅方向の長さ（直径）が占める割合を指す。
占有率を確認することで、該当する種類の配管が占める割合を確認することができる。
また、この操作画面では、占有率を視覚的に表したバー（符号Ｒ３）が表示されている。バーは、占有率が５０％である場合には、レイヤーの領域の半分の空間に延びている。バーを確認することで、レイヤー内の空きスペースがどの程度残っているかを、直感的に把握することができる。

図１１に示すように、ステップＳ１１３の後に、サーバ２０は、ユーザから指定された、配管が敷設されるレイヤーおよび領域に関する情報を受け付ける（ステップＳ１２３）。具体的には、サーバ２０は、指定されたラックのレイヤーおよび領域に関する情報を、ラック位置情報ＤＢの新たなレコードとして記録する。

次に、ユーザは、配管設計パラメータを入力する（ステップＳ１１４）。具体的には、ユーザは、設計パラメータＤＢ２０２４に含まれる各項目のうち、既に入力した流体の種類を除く項目を入力する。具体的には、ラインＮｏ、始点および終点の指定、配管サイズ、プロセス要求、優先度、運転温度等である。
ステップＳ１２４の後に、サーバ２０は、ユーザから入力された配管設計パラメータを受け付ける。具体的には、ユーザから入力された各項目を、設計パラメータＤＢ２０２４の新たなレコードとして記録する。

図１１に示すように、ステップＳ１１４の後に、ルーティングモジュール２０３８は、各機器の位置に関する情報、およびルーティングする配管として定義された定義項目の内容に従って、配管パスを暫定的に設定する（ステップＳ１２５）。ここで、配管パスとは、配管が敷設されるラックのレイヤーにおける一定の領域であって、配管が敷設される空間の経路を示す概念である。ステップＳ１２５では、配管により接続される機器と、ラックと、の間の長手方向と直交する距離を確認し、機器に対して、最も近いラックを特定する。暫定的な配管パスの設定では、特定された最も近いラックを通るように、配管パスが設定される。

これにより、配管が敷設される空間の経路が暫定的に設定され、配管が通過する配管パスが端末装置１０に表示される（ステップＳ１１５）。設定された配管パスの内容は、仮想空間上に表示される。この時の端末装置１０の操作画面について、図１４を用いて示す図１４は、配管パスが設定された際の端末装置１０の操作画面の一例を示す図である。

図１４において、ハッチングにより示す部分が、配管を敷設する空間の経路を示す配管パスである。配管パスは、タワーＴからメインラックＭＲの３段目のレイヤーを通過し、サブラックＳＲの３段目のレイヤーを通過して、ポンプＰ１に接続されている。

次に、サーバ２０のルーティングモジュール２０３８は、配管ルーティングを行う（ステップＳ１２７）この処理の詳細については、後述する。

次に、図１５を用いて、配管ルーティング処理の詳細について説明する。図１５は、配管ルーティング処理の詳細を示す図である。
図１５に示すように、配管ルーティング処理では、まずルーティングモジュール２０３８が終始点の特定を行う（ステップＳ１２７１）。具体的には、ルーティングモジュール２０３８は、設計パラメータＤＢ２０２４に入力された配管設計パラメータから、ルーティングする配管の始点と終点の情報を読み取る。ここで、始点と終点の情報には、配管が接続されるノズルの方向に関する情報が含まれていてもよい。

次に、ルーティングモジュール２０３８は、ラックの要否判断を行う（ステップＳ１２７２）。この処理について、図１６を用いて詳述する。図１６はラックの要否判断の処理を示す図である。
図１６に示すように、ラックの要否判断では、ユーザから、ダイレクト接続の指示の有無を確認する（ステップＳ３０１）。ダイレクト接続の指示は、配管設計パラメータとして設計パラメータＤＢ２０２４に記憶されている。

ルーティングモジュール２０３８は、ユーザからのダイレクト接続の指示がある場合（ステップＳ３０２のＹｅｓ）には、ルーティングにおいてラックは不要と判断する（ステップＳ３０３）。一方、ユーザからのダイレクト接続の指示がない場合（ステップＳ３０２のＮｏ）には、ルーティングモジュール２０３８は、配管により接続する機器同士の位置関係を確認する（ステップＳ３０４）。

ここで、機器同士の所定の位置関係とは、例えば、長手方向の距離が、ラックの長手方向を区画する単位要素である１ピッチの半分未満かどうかである。
すなわち、ラックを用いて配管のルーティングを行った際に、ラックに搭載される配管の距離が短い場合には、ラックに乗せるとかえって接続構造が複雑になるため、ダイレクトに機器同士を配管で接続したり、配管がラックを横断したりするように機器同士を配管で接続することとなる。
なお、所定の位置関係については、ラックの１ピッチの半分以下であるという基準に限られず、任意に設定することができる。

ルーティングモジュール２０３８は、機器同士の位置関係が、所定の位置関係を満たす場合（ステップＳ３０５Ｙｅｓ）には、ラックは不要と判断する（ステップＳ３０６）
一方、ルーティングモジュール２０３８は、機器同士の位置関係が、所定の位置関係を満たさない場合（ステップＳ３０５のＮｏ）には、ラックが必要と判断する。

次に、図１５に示すように、ルーティングモジュール２０３８は、配管パスの特定を行う（ステップＳ１２７３）。すなわち、ルーティングモジュール２０３８は、前述したステップＳ１２５において暫定的に設定された配管パスを採用するのか、あるいは別の経路を配管パスとして採用するのか、についての判断を行う。この配管パスの特定の処理について、図１７を用いて詳述する。図１７は、ルーティングモジュール２０３８が配管パスを特定する処理を示す図である。
図１７に示すように、配管パスの特定では、ルーティングモジュール２０３８は、プロセス要求の有無の確認を行う。具体的には、ルーティングモジュール２０３８は、ユーザが入力したプロセス要求が、設計パラメータＤＢ２０２４に記憶されているかどうかを確認する。

ルーティングモジュール２０３８は、プロセス要求があることが確認した場合（ステップＳ３０２のＹｅｓ）には、プロセス要求に従って、配管パスを新たに選択する（ステップＳ４０３）。この場合には、ステップＳ１２５において暫定的に設定された配管パスの少なくとも一部を、プロセス要求を満たす経路となるように変更する処理を行う。
一方、ルーティングモジュール２０３８は、プロセス要求がないことを確認した場合（ステップＳ３０２のＮｏ）には、ルーティングモジュール２０３８は、ステップＳ１２５において暫定的に設定された配管パスを、正規の配管パスとして採用する（ステップＳ４０４）。

次に、図１５に示すように、ルーティングモジュール２０３８は、ルーティング方法の決定を行う（ステップＳ１２７４、ステップＳ１２７５）。このルーティング方法の決定の処理について、図１８および図１９を用いて詳述する。図１８および図１９は、ルーティングモジュール２０３８によるルーティング方法を決定する手法を説明する図である。このうち、図１８は、機器の属性によるルーティング方法の決定処理を示す図である。

図１８に示すように、ルーティングモジュール２０３８は、配管により接続する機器の属性を確認する。ルーティングモジュール２０３８は、まず、機器がストラクチャに搭載されているかどうかを確認する（ステップＳ５０１）。具体的には、設計パラメータＤＢ２０２４を確認し、始点および終点の位置がストラクチャ上にあるかどうかを確認する。

ここで、ルーティングモジュール２０３８は、機器がストラクチャに搭載されている場合（ステップＳ５０２のＹｅｓ）には、ルーティング方法として、ストラクチャ内ルーティングを採用する（ステップＳ５０３）。ストラクチャ内ルーティングの詳細については後述する。
一方、ルーティングモジュール２０３８は、機器がストラクチャに搭載されていない場合（ステップＳ５０２のＮｏ）には、機器がタワーであるかどうかを確認する（ステップＳ５０４）。ここで、タワー（第４のオブジェクト）とは、例えば蒸留塔のように、高さ方向に沿って立設される円柱状の構造物を指す。

ルーティングモジュール２０３８は、機器がタワーである場合（ステップＳ５０４のＹｅｓ）には、ルーティング方法として、タワー周辺ルーティングを採用する（ステップＳ５０５）。タワー周辺ルーティングの詳細については後述する。
一方、ルーティングモジュール２０３８は、機器がタワーでない場合（ステップＳ５０４のＮｏ）には、ルーティング方法として、機器間ルーティングを採用する（ステップＳ５０６）。機器間ルーティングの詳細については後述する。

次に、図１９を用いて、ルーティング方法の決定手法のうち、機器同士の位置関係によりルーティング方法を選択する手法について説明する。図１９は、機器の位置関係によるルーティング方法の決定処理を示す図である。

まず。ルーティングモジュール２０３８は、ラックの要否および機器とラックとの位置関係を確認する（ステップＳ６０１）。ルーティングモジュール２０３８は、機器同士が、ラックが必要な場合（ステップＳ６０２のＹｅｓ）には、ラック内ルーティングを採用する（ステップＳ６０３）。ラック内ルーティングの詳細については後述する。

一方、ルーティングモジュール２０３８は、機器同士が、ラックが不要な場合（ステップＳ６０２のＮｏ）には、ラックと機器との位置関係を確認する（ステップＳ６０４）。ここで、ラックは長手方向が設定されており、ラックの長手方向と、機器同士を接続するラインと、が互いに直交する場合には、二つの機器がラックをはさむ位置であると認識される。
そして、ルーティングモジュール２０３８は、機器同士が、ラックをはさむ位置関係ではない場合（ステップＳ６０４のＮｏ）には、直接ルーティングを採用する（ステップＳ６０５）。直接ルーティングの詳細については後述する。

一方、ルーティングモジュール２０３８は、機器同士が、ラックをはさむ位置関係である場合（ステップＳ６０４のＹｅｓ）には、横断ルーティングを採用する（ステップＳ６０６）。横断ルーティングの詳細については後述する。

次に、各種のルーティング方法について説明する。図２０は、各種のルーティング方法を説明する図である。図２１は、各種のルーティング方法によりルーティングされた各種機器の状態を示す図である。
図２０に示すように、ルーティング方法は、機器の属性による区別と、機器とラックとの位置関係による区別に大別される。このうち、機器の属性による区別は、主に配管に機器を接続する際の機器周辺のルーティング方法に関するものである。

一方、機器とラックとの位置関係による区別は、機器同士の間の経路を決定する際のルーティング方法に関するものである。すなわち、ルーティングモジュール２０３８は、前述した判断フローにより、図２０の左側および右側のルーティング方法を一つずつ選択し、ルーティングを行う。

まず、機器の属性による方法では、「Ａ）機器間ルーティング」が一般的なルーティング方法であり、機器の始点および終点として設定されたノズルに対して配管を接続するルーティング方法である。

次に、機器の属性による方法のうち、「Ｂ）ストラクチャ内ルーティング」は、配管により接続される機器のいずれかが、ストラクチャに搭載されている場合に採用されるルーティング方法である。ここで、ストラクチャ（第３のオブジェクト）とは、図３０に示すように、プラントにおいて複数の機器が搭載された構造物を指す。図３０は、３次元空間上におけるストラクチャの外観を示す図である。図３０に示すストラクチャＳＴＲは、２層構造になっており、それぞれの階層に、機器Ｍが配置されている。機器Ｍとしては、例えば熱交換器やポンプが挙げられる。

このルーティング方法では、ストラクチャのノズルに対して直接ルーティングを行わずに、ストラクチャに敷設されるサポート部材の設置に要する空間を考慮して、配管のルーティングを行う。サポート部材とは、配管を支持する部材であり、例えばチャンネル鋼材、アングル鋼材等から構成される。ストラクチャ内の配管を支持するために、サポート部材が敷設される。サポート部材の大きさは、予め機器データベース２０２１に記憶されている。サポート部材は、仮想空間上ではモデリングされないが、その大きさを考慮して、配管のルーティングが行われる。

図２０に示す「Ｃ）タワー周辺ルーティング」では、タワーの始終点に向けて配管が延びる過程において、配管が、タワーの外周面に沿って高さ方向に延びるように、配管のルーティングを行う。ここで、始終点とは、始点と終点とを含む概念である。図３１は、３次元空間上におけるタワーの外観を示す図である。図３１に示すように、配管Ｐiは、タワーＴの外周面に沿って、高さ方向に延びている。配管Ｐiは、タワーＴの外周面から敷設される配管サポート部材の設置に要する空間を考慮してルーティングされる。すなわち、配管ＰiはタワーＴの外周面から、サポート部材の大きさだけ、径方向の外側に離れた位置において、タワーの外周面に沿って高さ方向に延びるようにルーティングされる。

次に、機器とラックとの位置関係による方法では、「Ｄ）ラック内ルーティング」が一般的なルーティング方法であり、パイプの長手方向にそって配管が延びるように、配管をラック内に敷設するようにルーティングが行われる。

次に、図１９に示す「Ｅ）直接ルーティング」では、ラックを用いることなく、機器同士を直接、配管で接続するようにルーティングが行われる。すなわち、配管により接続される機器同士の位置関係が、所定の位置関係を満たす場合には、ラックを経由することなく、機器同士に対して配管をダイレクトにルーティングする。

そして、「Ｆ）横断ルーティング」では、二つの機器同士に配置されたラックを配管が横断するように、配管のルーティングが行われる。すなわち、機器同士に対して配管をダイレクトに接続する場合において、機器同士の間にラックが配置されている場合には、ラックを横断するように、機器同士に対して配管をダイレクトにルーティングする。

図２１に示すように、機器Ｍ１と機器Ｍ２を接続する配管には、「Ａ）機器間ルーティング」と、「Ｅ）直接ルーティング」と、が採用されている。機器Ｍ１と機器Ｍ２との間の距離が、ラックの１ピッチＰｃの半分よりも短い距離だからである。

また、機器Ｍ３と機器Ｍ４とを接続する配管には、「Ａ）機器間ルーティング」と、「Ｄ）ラック内ルーティング」と、が採用されている。

また、機器Ｍ５と機器Ｍ６とを接続する配管には、「Ｂ）ストラクチャ内ルーティング」と、「Ｄ）ラック内ルーティング」と、が採用されている。機器Ｍ５がストラクチャＳ１に搭載されているからである。

また、機器Ｍ７と機器Ｍ８とを接続する配管には、「Ａ）機器間ルーティング」と、「Ｆ）横断ルーティング」と、が採用されている。機器Ｍ７と機器Ｍ８とが、メインラックＭＲをはさむ位置に配置されているからである。

また、機器Ｍ９と機器Ｍ１０とを接続する配管には、「Ｃ）タワー周辺ルーティング」と、「Ｄ）ラック内ルーティング」と、が採用されている。

そして、図１５に示すように、ルーティングモジュール２０３８は、選択したルーティング方法を用いて、ルーティングの実行処理を行う（ステップＳ１２７６）。配管ルーティングでは、特定されたパスの位置、配管設計パラメータとして入力された始点および終点の位置に関する情報、プロセス要求等のその他の設計パラメータを用いて、選択された２つの機器同士に、ルーティングを実行する。ルーティングの実行処理について、図２２を用いて説明する。

図２２は、ルーティングの実行処理を示す図である。
図２２に示すように、ルーティングモジュール２０３８はまず、始点と終点とを結ぶ暫定ルートを設定する（ステップＳ７０１）。この際、前工程までに特定されたパスの位置、配管設計パラメータとして入力された始点および終点の位置に関する情報、プロセス要求等のその他の設計パラメータを用いて、仮想空間の座標軸に沿って、最短経路で始点と終点をむすぶルートを設定する。この最短ルートが暫定ルートとなる。この際、ルーティングモジュール２０３８は、始点と終点を結ぶ暫定ルートを複数設定する。

ステップＳ７０１の後に、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルートに対して、障害物との干渉の有無を検出する（ステップＳ７０２）。具体的には、ルーティングモジュールは、仮想空間において、暫定ルートの経路上に、既にルーティングされた他の配管、および既に配置された他の機器が配置されていないかを確認する。暫定ルートが複数設定されている場合には、複数の暫定ルートそれぞれに対して、障害物との干渉の有無を検出する。

ステップＳ７０２において、障害物と干渉しない暫定ルートがない場合（ステップＳ７０３のＮｏ）には、ルーティングモジュール２０３８は、各ルートを評価するステップ（S７０７）を実行する。この処理については後述する。

一方、ステップＳ７０２において、障害物との干渉が確認された場合（ステップＳ７０３のＹｅｓ）には、ルーティングモジュール２０３８は、干渉が確認された暫定ルートを変更して、障害物を迂回する代替ルートを生成する。代替ルートを生成する際には、仮想空間の座標軸に沿って、障害物を迂回するように代替ルートを生成する。この時の代替ルートの生成方法について、図２３を用いて詳述する。図２３は、ルーティングモジュールが生成する代替ルートを説明する図である。

図２３Ａに示すように、始点Ａから終点Ｂまでの間に障害物Ｃがある場合、ルーティングモジュール２０３８が作成する暫定ルートＲ１上に、障害物Ｃが位置することとなる。
この場合、ルーティングモジュール２０３８は、図２３Ｂに示す代替ルートＲ２１と図２３Ｃに示す代替ルートＲ２２のように、複数の代替ルートを生成する。この際、図示を省略している上下方向Ｚに迂回するルートも作成する。このように、ルーティングモジュール２０３８は、障害物Ｃを迂回する複数の代替ルートを生成する。

次に、図２４を用いて、２次元的な経路の場合について説明する。図２４Ａは、始点Ａと終点Ｂとが２次元的に離れている場合の例を示す図である。図２４Ｂは、始点Ａと終点Ｂとの間に障害物Ｃがある場合の例を示す図である。
図２４Ａに示すように、始点Ａと終点Ｂとを結ぶ暫定ルートとしては、経路（ｘ１、ｙ２）と、経路（ｙ１、ｘ２）と、の２種類が設定される。

図２４Ｂに示すように、この場合において障害物Ｃがある場合には、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルートである経路（ｘ１、ｙ２）が障害物Ｃと干渉することを検出する。そして、ルーティングモジュール２０３８は、干渉が確認された経路（ｘ１、ｙ２）を変更し、代替ルートＡＬ１を生成する。

次に、図２５を用いて、３次元的な経路の場合について説明する。図２５Ａは、始点Ａと終点Ｂとが３次元的に離れている場合の例を示す図である。図２５Ｂは、始点Ａと終点Ｂとの間に障害物Ｃがある場合の例を示す図である。
図２５Ｂに示すように、始点Ａと終点Ｂとを結ぶ暫定ルートとしては、経路（ｘ１，ｙ４，ｚ３）と、経路（ｘ１，ｚ４，ｙ３）と、経路（ｙ１，ｘ４，ｚ３）と、経路（ｙ１，ｚ２，ｘ３）と、経路（ｚ１，ｘ２，ｙ３）と、経路（ｚ１，ｙ２，ｘ３）と、の６種類が設定される。

図２５Ｂに示すように、この場合において障害物Ｃがある場合には、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルートである経路（ｘ１，ｙ４，ｚ３）および経路（ｘ１，ｚ４，ｙ３）が、障害物Ｃと干渉していることを検出する。
そして、ルーティングモジュール２０３８は、干渉が確認されたる経路（ｘ１，ｙ４，ｚ３）および経路（ｘ１，ｚ４，ｙ３）を変更し、代替ルートＡＬ２～ＡＬ４を生成する。このように、３次元的な経路の場合には、ルーティングモジュール２０３８は、代替ルートとして生成できるルートを複数生成する。

ルーティングモジュール２０３８は、代替ルートを生成する際に、経路間の高さの変化に関する制約条件を満たすように、代替ルートを生成する。経路間の高さの変化に関する制約条件とは、設計パラメータデータベース２０２４において、「Process Requirement」として管理されている項目である。

ルーティングモジュール２０３８は、予めサイズが登録されたエルボを用いて、代替ルートを生成する。様々な種類のエルボの大きさや材質等の情報が、配管情報データベース２０２３に記憶されている。
ルーティングモジュール２０３８は、代替ルートに新たな直管を適用する場合には、直管の両端部における最小溶接間距離を満たすように、直管の長さを選択する。この点について、図２６を用いて説明する。図２６は、代替ルートの拡大図である。
最小溶接間距離とは、溶接加工により資材同士が結合される場合において、溶接箇所同士に最低限確保されるべき間隔を指す。例えば、直管の両端部にエルボが結合される場合には、当該直管の長さが、最小溶接間距離よりも長いことが要求される。

図２６に示すように、代替ルートＲ２において、最も短い直管Ｐの長さＬが、予め設定された最小溶接間距離よりも大きくなるように、代替ルートが生成される。この場合には、エルボＥのサイズや位置を調整することで、この条件を満たすように調整される。

図２２に示すように、ステップＳ７０４の後に、ルーティングモジュール２０３８は、代替ルートを修正して、代替ルートよりも屈曲回数が少なく、かつ経路長が短い修正ルートを作れるかどうかの判定を行う（ステップＳ７０５）。
修正ルートについて、図２７を用いて説明する。図２７は、ルーティングモジュール２０８６が生成する修正ルートを説明する図である。

図２７Ａに示すように、障害物Ｃ１および障害物Ｃ２が、間隔をあけて複数並んでいる場合には、１つの代替ルートＲ２として、障害物Ｃ１および障害物Ｃ２それぞれを迂回するルートが生成される。この場合、それぞれの障害物を迂回していることで、屈曲回数が多くなっている。

そして、図２７Ｂに示すように、この代替ルートＲ２に対して修正ルートＲ３を生成することができる。修正ルートＲ３は、障害物Ｃ１および障害物Ｃ２が位置する領域全体を迂回していることにより、代替ルートＲ２よりも屈曲回数が少なく、かつ経路長が短くなっている。この場合には、ルーティングモジュール２０３８は、代替ルートＲ２に対して、修正ルートＲ３を生成する。

図２２に示すステップＳ７０５において、修正ルートが作れないと判断した場合（ステップＳ７０５のＮｏ）には、ルーティングモジュール２０３８は、各ルートを評価するステップ（Ｓ７０７）を実行する。この処理については後述する。

ステップＳ７０５において、修正ルートが作れると判断した場合（ステップＳ７０５のＹｅｓ）には、ルーティングモジュール２０３８は、代替ルートに対して、修正ルートを生成する（ステップＳ７０６）。修正ルートは、複数の代替ルートそれぞれに対して生成される。修正ルートは、１つの代替ルートに対して複数生成されてもよい。

ルーティングモジュール２０３８は、予めサイズが登録されたエルボを用いて、修正ルートを生成する。
ルーティングモジュール２０３８は、修正ルートに新たな直管を適用する場合には、直管の両端部における最小溶接間距離を満たすように、直管の長さを選択する。

ステップＳ７０５の後に、ルーティングモジュール２０３８は、これまでに生成された各ルートについて、すなわち、暫定ルート、代替ルート、および修正ルートの全てに対して、最も低コストなる最適ルートを選出する（ステップＳ７０７）。コストの評価は、経路長が短いものが高評価となるように算出される。
また、ルーティングモジュール２０３８は、最適ルートを選出する際に、経路間の高さの変化に関する制約条件を満たすルートを予め選別し、選別されたルートから、最適ルートを選出するようにしてもよい。

最適ルートは、経路長、屈曲回数、経路間における高さの変化量、という複数のパラメータを評価することで選出される。各ルートは、経路長が短いものが高評価とされ、経路長が同じである場合には、屈曲回数が少ないものが高評価とされる。また、各ルートは、屈曲回数が同じである場合には、経路間における高さの変化量が少ないものが高評価とされる。

なお、本実施形態では、ルーティングモジュール２０３８は、ラックの外部において、前述した干渉回避の処理を実行する。具体的には、干渉を検出する処理から最適ルートを選出する処理までを、ルーティングする配管のうち、ラックのビームの外側に配置される部分に対して適用する。ラックのビームとは、ラックを構成する部材のうち、横方向に延びる部材を指す。すなわち、最下段に位置するビームと地面との間は、ラックのビームの外側として定義される。

このようにして配管のルーティングが行われた際の端末装置１０の操作画面について、図２８を用いて説明する。

図２８は、配管ルーティングを行った際の端末装置１０の操作画面の一例を示す図である。図２８に示すように、配管ルーティングを行うことで、タワーＴと、ポンプＰ１を接続する配管Ｐｉが表示される。この状態において、障害物Ｃである他の機器を回避するように、配管がルーティングされている。
これにより、ルーティングシステムにより配管をルーティングする処理が終了する。

次に、その他の設計パラメータを考慮したルーティング手法について説明する。その他の設計パラメータには、主に、「流体の状態」、「流体の温度」、「断熱材の種類、厚み」、「優先度」、「配管径」、「プロセス要求」、「グループ」がある。これらの情報は、配管設計パラメータを定義する際に入力され、設計パラメータＤＢ２０２４に記憶されている。ルーティングモジュール２０３８は、指定された設計パラメータに従って、ルーティングする配管の種類により、予め規定された制約に則ってルーティングを行う。これらの情報は、設計パラメータが入力されるステップＳ１１４において入力されてもよいし、一度パスが表示されるステップＳ１１５の後に、追加的に入力されてもよい。

「流体の状態」は、配管の分岐部分での接続方向を指定する情報である。一般に、流体が気体（Ｖ）又は液体と気体の混合（ＶＬ）である場合には、枝管が本管の上部から抜き出すように、接続部は上向きに設定される。一方、流体が液体（Ｌ）である場合には、枝管が本管の下部から抜き出すように、接続部は下向きに設定される。このように、ルーティングモジュール２０３８は、ルーティングする配管の種類により、ラックから機器の始終点に向かう配管の上下方向の向きを調整する。

「流体の温度」は、互いに隣り合う配管同士の距離を指定する情報である。また、流体の温度が近いもの同士が隣り合うようにルーティングが行われる。

「断熱材の種類、厚み」は、実質的な配管の径を設定する情報である。

「優先度」は、ルーティングにおける優先度を指定する情報である。ルーティングモジュール２０３８は、ルーティングする配管に対して予め設定された優先度に従って、他の配管と関係において、ルーティングする順番を決定する。

「配管径」は、優先度を指定する情報である。優先度の初期値は、直径の大きい配管が直径の小さい配管よりも高く設定されている。

「プロセス要求」は、始点から終点に向かう経路における高さの変化（配管の形状）に関する制約条件である。プロセス要求には、「Gravity Flow」、「No Pockets」、「No Liquid Pocket」、「No Vapor Pocket」等がある。
「Gravity Flow」は、始点が終点の高さ以上になっていれば、途中の経路は問わない経路を指す。
「No Pockets」は、始点と終点との間にLow PocketsおよびHigh Pocketsがない経路を指す。Low Pocketsとは、流れ方向に対して、下方向の縦配管の後に、上方向の縦配管があることを指す。High Pocketsとは、流れ方向に対して、上方向の縦配管の後に、下方向の縦配管があることを指す。
「No Liquid Pocket」は、Low Pocketsのない経路、すなわち、液体だまりの無い経路を指す。
「No Vapor Pocket」は、High Pocketsがない経路、すなわち、気体だまりの無い経路を指す。
プロセス要求としては、前述した各条件以外の条件を含んでもよい。
ルーティングモジュール２０３８は、入力されたプロセス要求により、配管の接続構造を決定する。

「グループ」は、同一系統を構成し、近くにあるべき配管をひとまとめに配置するように、ルーティングされる配管の位置を指定する。ルーティングモジュール２０３８は、同一系統を構成する複数の配管を、互いに隣接するようにルーティングする。

「ヘッドクリアランス」は、パイプの最も低い部分の地面からの高さを指定する情報である。例えば人が通る通路の上に、充分な高さを確保する際等に入力される。ルーティングモジュール２０３８は、ヘッドクリアランスを満たすように配管のルーティングを行う。

以上説明したように、本実施形態の配管ルーティングシステム１によれば、ルーティングモジュール２０８６が、設定した暫定ルートに対して、障害物の有無を検出する。そして、干渉が確認された場合には、代替ルートを複数生成し、複数の代替ルートの中から、最適ルートが選出される。これにより、極めて単純な操作により、配管同士の干渉を回避しながら、配管をルーティングすることができる。

また、ルーティングモジュール２０８６が、生成した代替ルートを修正して、代替ルートよりも屈曲回数が少なく、かつ経路長が短い修正ルートを生成する。そして、ルーティングモジュール２０８６が、複数の代替ルート、および修正ルートに対して、経路長に基づいて算出されたコストを評価して、最適ルートを選出する。これにより、それぞれの障害物を回避するだけでなく、経路全体において、より屈曲回数が少なく、経路長が短い最適なルートを選出することができる。

また、経路長が同じである場合には、屈曲回数に基づいてルーティング経路のコストが評価され、屈曲回数が少ないものが高評価とされる。このため、経路長が同じである場合には、屈曲回数の観点から、コストが安いルートを選出することができる。

また、最低ルートが、屈曲回数が同じである場合には、経路間における高さの変化量に基づいて評価され、経路間における高さの変化量が少ないものが高評価とされる。このため、経路長および屈曲回数が同じ場合には、より運転環境の安定したルートを選出することができる。

また、ルーティングモジュール２０８６は、経路間の高さの変化に関する制約条件を満たすように、代替ルートを生成する。これにより、流れる流体に性質に即して設定される、各種の制約条件を満たすルーティングを行うことができる。

また、ルーティングモジュール２０８６が、制約条件を満たすルートを予め選別し、選別されたルートから、最適ルートを選出する。これにより、制約条件を満たさないルートを予め候補外とすることで、処理の負荷を減らすことができる。

また、ルーティングモジュール２０８６が、直管の両端部における最小溶接間距離を満たすように、代替ルートを生成する。このため、実際に施工が可能はルートをルーティングすることができる。

また、ルーティングモジュールが、ラックのビームの外部において、干渉の回避の有無を検出する処理を実行する。これにより、処理の負荷を減らすことができる。

また、配管が敷設されるラックのレイヤーの指定を受け付け、配管が配置される空間の経路を示す配管パスを設定したうえで、仮想空間に配置された複数の機器のうち、選択された２つの機器同士に、配管のルーティングを行う。このため、ラックのレイヤー位置を把握したうえで、ルーティングルートが決められる。
これにより、各種機器同士をつなぐ配管のルーティング作業を、ラックの階層ごとに検討することができる。

また、ルーティングモジュール２０３８が、始点および終点それぞれに対して、ラックに対して、当該ラックの長手方向と直交する距離を確認し、始点および終点と最も近いラックを特定し、配管パスを設定する。このため、始点および終点の位置に応じて、使用するべき最適なラックを正確に特定することができる。

また、サーバ２０は、ラックのレイヤーごとに配置される配管の種類が示された編集画面を表示する。このため、ユーザがラックのレイヤーの編集作業を容易に行うことができる。

また、編集画面には、ラックのレイヤーそれぞれに対して、配置される配管の種類ごとの占有率が表示される。このため、ユーザがレイヤーに配置される配管の種類ごとの占有率を確認して、どの配管がどの程度配置されるかを正確に把握して、配管設計に資することができる。

また、ルーティングモジュール２０３８は、ルーティングする配管の種類により、予め規定された制約に則ってルーティングを行う。このため、各種の制約条件を入力することで、ルーティングにおいて考慮すべき多様な要求事項に応えることができる。

また、ルーティングモジュール２０３８は、ルーティングする配管を流れる流体の状態により、ラックから機器の始終点に向かう配管の上下方向の向きを調整する。このため、流体の状態を考慮して、適切な配管のルーティングを行うことができる。

また、ルーティングモジュール２０３８は、入力された始点から終点に向かう経路における上下方向の位置関係に関する制約条件により、配管の接続構造を決定する。これにより、配管ルーティングの実際に即した有用な配管のルーティングを行うことができる。

また、ルーティングモジュール２０３８は、ルーティングする配管に対して予め設定された優先度に従って、他の配管と関係において、ルーティングする順番を決定する。このため、優先度の高い配管を優先してルーティングすることで、ユーザの利便性を確保することができる。

また、優先度の初期値は、直径の大きい配管が直径の小さい配管よりも高く設定されている。このため、施工コストを抑えた設計を実現することができる。

また、ルーティングモジュール２０３８は、同一系統を構成する複数の配管を、互いに隣接するようにルーティングする。このため、ユーザの利便性を確保することができる。

また、ルーティングモジュール２０３８は、機器がストラクチャに搭載されている場合には、ストラクチャに敷設されるサポート部材の設置に要する空間を考慮して配管のルーティングを行う。このため、ストラクチャに搭載される機器に即したルーティングを行うことができる。

また、ルーティングモジュール２０３８は、機器がタワーである場合には、タワーの始終点に向けて配管が延びる過程において、配管が、タワーの外周面に沿って高さ方向に延びるように、配管のルーティングを行う。このため、タワーに接続される配管を、タワーの外周面で支持することで、配管のサポートの量を抑えながら、配管の強度を確保することができる。

また、ルーティングモジュール２０３８は、配管により接続される機器同士の位置関係が、所定の位置関係を満たす場合には、ラックを経由することなく、機器同士に対して配管をダイレクトにルーティングする。このため、配管が不要に長くなるのを抑え、低コストな配管のルーティングを行うことができる。

また、機器同士に対して配管をダイレクトに接続する場合において、機器同士の間にラックが配置されている場合には、ルーティングモジュール２０３８は、ラックを横断するように、機器同士に対して配管をダイレクトにルーティングする。このため、配管が不要に長くなるのを抑え、低コストな配管のルーティングを行うことができる。

また、メインラックおよびサブラックそれぞれのレイヤーの高さは、互いに異なっている。このため、メインラックからサブラックに向けて、配管の高さを変えて接続することができ、メインラックからサブラックに延びる配管の接続部の構造をシンプルにすることができる。

（変形例）
次に、変形例として、図３２から図３４を用いて、前述した干渉回避の処理の例外について説明する。この変形例では、仮想空間上に配置された障害物となるオブジェクトのうち、所定の条件を満たすものについては、障害物として干渉回避の対象から除外する。このような干渉回避の例外処理について、以下に説明する。図３２は、変形例に係る代替ルートを説明する図である。このうち、図３２Ａは代替ルートの作成前の状態を示す図であり、図３２Ｂは、変形例に係る代替ルートを生成した状態を示す図である。

図３２Ａに示す仮想空間では、始点Ａを有するオブジェクトと、終点Ｂを有するオブジェクトとの間に、干渉回避の対象とならないオブジェクトであるエンベローブＥ１、Ｅ２と、干渉回避の対象となるオブジェクトである機器Ｃ（障害物）が配置されている。
この場合、変形例に係る代替ルートを生成では、ルーティングモジュール２０３８は、図３２Ｂに示すように、エンベローブＥ１、Ｅ２については、干渉回避の対象とせずに、代替ルートＲ２１を作成する。ルーティングモジュール２０３８は、複数の代替ルートを生成する際も、エンベローブＥ１、Ｅ２については、干渉回避の対象とせずに、それぞれの代替ルートを生成する。

ここで、エンベローブとは、仮想空間上の所定の空間領域を占めるサーフェースモデルであり、例えば、機器のメンテナンスの作業性を考慮して、機器（オブジェクト）の始点又は終点の周囲に配置される。エンベローブが仮想空間上に配置される目的としては、機器のメンテナンスの他、作業に用いられる作業機械の配置場所の確保、作業員の避難場所、避難経路の確保、作業員の移動導線の確保などがある。

そして、ルーティングモジュール２０３８は、エンベローブを示すオブジェクトの近傍に位置する始点および終点を繋ぐ暫定ルートに関しては、当該エンベローブを干渉回避の対象とせずに、代替ルートを生成する。
一方、ルーティングモジュール２０３８は、エンベローブを示すオブジェクトの近傍に位置しない始点および終点を繋ぐ暫定ルートに関しては、当該エンベローブを干渉回避の対象として、代替ルートを生成する。

このような変形例に係る代替ルートの作成処理について以下に説明する。図３３は、変形例に係る代替ルートの作成処理を示す図である。この図では、図２２における代替ルートの作成処理（ステップ７０４）を、更に細分化した処理として説明している。

図３３に示すように、変形例に係る代替ルートの作成では、まず、ルーティングモジュール２０３８は、図２２における障害物との干渉の有無の検出（ステップＳ７０２）において障害物として検出されたオブジェクトと、始点および終点と、の位置関係を確認する。（ステップＳ７０４１）
具体的には、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルートに対する障害物として検出された複数のオブジェクトそれぞれに対して、暫定ルートの始点との距離を確認する。また、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルートに対する障害物として検出されたオブジェクトそれぞれに対して、暫定ルートの終点との距離を確認する。

ステップＳ７０４１において、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルートの始点との距離、および暫定ルートの終点との距離がともに、所定の閾値に相当する距離より離れている場合（ステップＳ７０４２におけるＮｏ）には、当該オブジェクトを干渉回避の対象とする（ステップＳ７０４３）

一方、ステップＳ７０４１において、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルートの始点との距離、および暫定ルートの終点との距離の少なくとも一方が、所定の閾値に相当する距離以内に位置している場合（ステップＳ７０４２におけるＹｅｓ）には、当該オブジェクトが、所定の目的により始点又は終点の近傍に配置されたエンベローブに相当すると判断し、干渉回避の対象外とする（ステップＳ７０４４）。

ステップＳ７０３３の後に、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルート上に検出された全ての障害物についてステップＳ７０４１の判断を繰り返す（ステップＳ７０４５）。
ステップＳ７０３４の後にも同様に、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルート上に検出された全ての障害物についてステップＳ７０４１の判断を繰り返す（ステップＳ７０４５）。

ステップＳ７０４５の後に、ルーティングモジュール２０３８は、暫定ルート上に障害物として検出された複数のオブジェクトのうち、干渉回避の対象となるオブジェクトである障害物オブジェクトを特定する（ステップＳ７０４６）。

ステップＳ７０４６の後に、ルーティングモジュール２０３８は、特定した障害物オブジェクトを干渉回避の対象として、これらを避ける代替ルートを生成する（ステップＳ７０４７）。
以上により、変形例に係る代替ルートの作成処理が終了する。これにより、図３２Ｂに示したように、始点Ａ又は終点Ｂの近傍に位置するエンベローブについては、干渉回避を行わない代替ルートが作成される。
その後、ルーティングモジュール２０３８は、図２２に示す、修正ルートを作れるかどうかの判定（ステップＳ７０５）を行う。

ここで、ステップＳ７０４２の判断の基準となった閾値に相当する距離は、例えば、配管設計パラメータにより設定される暫定ルートに使用可能な最小のエルボが連結可能な距離である。配管設計パラメータには、暫定ルートに用いられる配管のサイズを含む仕様値が含まれ、暫定ルートの設定の際にユーザから予め入力されている。
なお、判断の基準とする閾値については、任意に設定することができる。

図３４は、変形例に係る代替ルートの他の例を示す図である。
図３４Ａに示すように、エンベローブは、機器の特性に応じた形状を備えてもよい。図示の例では、エンベローブＥ３は、熱交換器Ｍ３の内部に収容されるシリンダに相当した形状を有している。エンベローブＥ３は、熱交換器Ｍ３のメンテナンスにおいて、一時的に内部のシリンダを取りだすためのスペースを確保するために仮想空間上に配置されている。

図３４Ｂの例では、始点Ａ３を有するオブジェクトと、終点を有する熱交換器Ｍ３と、を繋ぐ代替ルートＲ２３が作成されている。代替ルートＲ２３は、障害物Ｃ３との干渉は回避しながら、エンベローブＥ３については干渉を回避することなく、その内部を通過している。この場合には、熱交換器Ｍ３の内部からシリンダを取り出す作業において、熱交換器Ｍ３の終点に連結された配管も取り外されるため、代替ルートがエンベローブＥ３を回避する必要がないからである。

一方、図３４Ｃの例では、始点Ａ４を有するオブジェクトと、終点Ｂ４を有するオブジェクトと、を繋ぐ代替ルートＲ２４が作成されている。代替ルートＲ２４は、エンベローブＥ３を回避するようにルーティングされている。仮に、エンベローブＥ３と近接しない他の機器同士を繋ぐ配管がエンベローブＥ３の内部を通過していると、熱交換器Ｍ３のメンテナンスにおいて、一時的にシリンダを取りだす作業の妨げとなる。このため、この例では、エンベローブＥ３を回避するように、エンベローブＥ３と近接しない他の機器同士を繋ぐ配管の代替ルートが生成される。

このほうに、変形例に係る代替ルートの作成処理では、始点又は終点の近傍に配置されるオブジェクトについては、干渉回避の対象とならないエンベローブと判断し、干渉回避の対象としない。このため、作業スペースの確保等といった各種の目的のために、又は設計の初期段階における配管ルートの経路長の概算のために、適宜、干渉回避を行わない代替ルートの作成を行うことができ、より一層自由度の高い配管のルーティング処理を実現することができる。

（その他の変形例）
上記実施形態では、ルーティングモジュール２０８６が、代替ルートに対して修正ルートを生成する処理を説明したが、このような態様に限られない。ルーティングモジュール２０８６は、修正ルートを生成しなくてもよい。
また、ルーティングもモジュール２０３８は、仮に複数の暫定ルートの全てに対して、障害物の干渉が検出されない場合には、代替ルートを生成することなく、複数の暫定ルートから最適ルートを選出してもよい。

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。
また、各処理は、矛盾しない範囲で処理の順番を変更することができる。

１ 配管ルーティングシステム
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
２０３ 制御部
３０１ 通信部
３０２ 記憶部
３０３ 制御部

Claims (11)

1. プロセッサを備えるコンピュータに実行させるプログラムであって、前記プログラムは、プラントの設計を行うためのものであり、前記プロセッサに、
   仮想空間に、始点を有する第１のオブジェクトと、終点を有する第２のオブジェクトと、を配置する操作をユーザから受け付けるステップと、
   仮想空間の座標軸に沿って、前記始点と前記終点とを結ぶ暫定ルートを複数設定するステップと、
   設定された前記暫定ルートに対して、障害物との干渉の有無を検出するステップと、
   前記干渉の有無を検出するステップにおいて干渉が検出された暫定ルートを変更して、仮想空間の座標軸に沿って前記障害物を避ける代替ルートを生成するステップと、
   干渉が検出されなかった暫定ルート、および前記代替ルートから、最も低コストとなる最適ルートを選出するステップと、を実行させるプログラム。
2. 前記プロセッサに、
   生成した前記代替ルートを修正して、前記代替ルートよりも屈曲回数が少なく、かつ経路長が短い修正ルートを生成するステップを実行させ、
   前記最適ルートを選出するステップでは、
   干渉が検出されなかった暫定ルート、前記代替ルート、および前記修正ルートから、最も低コストとなる最適ルートを選出する請求項１に記載のプログラム。
3. 前記最適ルートを選出する際における各ルートのコストは、各ルートそれぞれの経路長により算出され、前記経路長が同じである場合には、前記屈曲回数に基づいて、前記屈曲回数が少ないものが高評価とされる、請求項２に記載のプログラム。
4. 前記最適ルートを選出する際における各ルートのコストは、前記経路長および前記屈曲回数が同じである場合には、前記各ルートの経路間における高さの変化量が少ないものが高評価とされる、請求項３に記載のプログラム。
5. 前記最適ルートを選出するステップにおいて、前記経路間における前記高さの変化に関する制約条件を満たすルートを予め選別し、選別された前記ルートから、前記最適ルートを選出する請求項４に記載のプログラム。
6. 前記代替ルートを生成するステップにおいて、エルボを用いて、前記代替ルートを生成する、請求項１に記載のプログラム。
7. 前記代替ルートを生成するステップにおいて、前記代替ルートに新たな直管を適用する場合には、前記直管の両端部における最小溶接間距離を満たすように、代替ルートを生成する、請求項１に記載のプログラム。
8. 前記代替ルートを生成するステップにおいて、
   前記暫定ルートとの干渉が検出された複数の障害物から、前記始点および前記終点それぞれの位置との間の距離が、予め設定された閾値以内である前記障害物を除外して、前記代替ルートが避けるべき前記障害物である障害物オブジェクトを特定し、
   特定された前記障害物オブジェクトを避ける前記代替ルートを生成する、請求項１に記載のプログラム。
9. 前記プロセッサに、
   前記暫定ルートに用いられる配管のサイズを含む仕様値である配管設計パラメータの入力をユーザから受け付けるステップを実行させ、
   前記閾値は、前記配管設計パラメータにより設定される前記暫定ルートに使用可能な最小のエルボが連結可能な距離を指す、請求項８に記載のプログラム。
10. プロセッサを備えるコンピュータに実行させる方法であって、前記方法は、プラントの設計を行うためのものであり、前記プロセッサが、
    仮想空間に、始点を有する第１のオブジェクトと、終点を有する第２のオブジェクトと、を配置する操作をユーザから受け付けるステップと、
    仮想空間の座標軸に沿って、前記始点と前記終点とを結ぶ暫定ルートを複数設定するステップと、
    設定された前記暫定ルートに対して、障害物との干渉の有無を検出するステップと、
    前記干渉の有無を検出するステップにおいて干渉が検出された暫定ルートを変更して、仮想空間の座標軸に沿って前記障害物を避ける代替ルートを生成するステップと、
    干渉が検出されなかった暫定ルート、および前記代替ルートから、最も低コストとなる最適ルートを選出するステップと、を実行する方法。
11. 制御部を備え、プラントの設計を行うシステムであり、
    前記制御部は、
    仮想空間に、始点を有する第１のオブジェクトと、終点を有する第２のオブジェクトと、を配置する操作をユーザから受け付ける手段と、
    仮想空間の座標軸に沿って、前記始点と前記終点とを結ぶ暫定ルートを複数設定する手段と、
    設定された前記暫定ルートに対して、障害物との干渉の有無を検出する手段と、
    前記干渉の有無を検出するステップにおいて干渉が検出された暫定ルートを変更して、仮想空間の座標軸に沿って前記障害物を避ける代替ルートを生成する手段と、
    干渉が検出されなかった暫定ルート、および前記代替ルートから、最も低コストとなる最適ルートを選出する手段と、を備えるシステム。