JPH0793408A

JPH0793408A - 工程計画作成法および装置

Info

Publication number: JPH0793408A
Application number: JP25905493A
Authority: JP
Inventors: Masanori Takamoto; 政典高元; Naoyuki Yamada; 直之山田; Yasuhiro Kobayashi; 康弘小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 1995-04-07
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JP3146300B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プラント建設等の大規模な工程計画を少ない
労力でかつ短時間で作成するに好適な工程計画作成法を
提供することにある。【構成】大規模な工程計画を作成する全作業範囲を小
範囲に分割し、まず、小範囲毎に工程計画を作成し、次
に、この小範囲を１工程とみなして全範囲の工程計画を
概略的に作成し、最後に、各小範囲内の工程を再び調整
して全範囲の工程計画を作成する工程計画作成法であっ
て、各段階における工程計画は、工程計画に関する情報
に基づいて作業シミュレーションを行い、作業の実行に
際し、情報間に矛盾や干渉が発生すれば、当該情報の修
正または制約条件の生成を行い、これら情報に基づいて
最適化計算を行い、計算結果である工程計画の質を示す
評価値と予め与えられている基準評価値とを比較し、工
程計画の質を悪くしている原因となっている情報を特定
し、これを修正または削除してから再び最適化計算を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設や工事等、種々の
作業工程計画作成において、満たすべき制約条件を満足
しつつ最良の工程計画案を作成する工程計画作成法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント据付け工程における人的資源の
平準化を目的とした工程計画作成支援装置に対して、制
約ネットワーク管理に関する特許が「特願昭６３−３１
６７８０号」に、また工程進捗管理に関して「特願平１
−１９２６２５号」にそれぞれ出願されている。また、
画面表示等インタフェースに関する特許が「特願昭６２
−１９７３４７号」、「特願昭６３−１９３７９号」に
出願されている。これらは、工程間の制約をネットワー
ク形式で表し、そのネットワーク内で山積み平準化に対
する評価値を逐次改善していくという手法をとってい
る。また、その他に、人間が計画を作成する際の知識を
利用した計画のエキスパートシステムが「特開昭６３−
２３６１６１号公報」に紹介されている。また、特開昭
６４−１７１５０号公報には、全体作業を複数の作業群
に区分し、各作業群の代表作業所要日数から全体の所要
日数を仮決定した後、詳細スケジュールを調整する技術
が記載され、特開平４−７８９５３号公報には、部分計
画を作成し、この作成した部分計画を用いて全体の計画
を作成する技術が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラント建
設等の大規模な工程計画を作成するためには、建設建屋
の設計や据付け物のレイアウトといった作業環境に関す
るデータ、物資の搬入経路や作業人員といった作業方法
に関するデータ、どのような工程計画が望ましいかを示
す最適化の要求に関するデータを作成しなければならな
い。この作業を人手によると多大な労力を要する事が多
い。しかもこれら計画データの質により工程計画の要求
の満たされる度合い、すなわち工程計画の質が左右さ
れ、一旦作成した工程計画が必ずしも満足したものであ
るとは限らない。また、プラント建設等の工程計画は規
模が非常に大きいため、工程計画の作成に当たって、全
体を一度に取り扱うことは非常に時間を要する。そこ
で、本発明の目的は、プラント建設等の大規模の工程計
画を作成するにあたって、質の良い最適な工程計画を少
ない労力でかつ短時間で作成するに好適な工程計画作成
法および装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決しようとする手段】上記目的は、大規模な
工程計画を作成する全作業範囲を小範囲に分割し、ま
ず、小範囲毎に工程計画を作成し、次に、この小範囲を
１工程とみなして全範囲の工程計画を概略的に作成し、
最後に、各小範囲内の工程を再び調整して全範囲の工程
計画を作成する工程計画作成法であって、各段階におけ
る工程計画は、入力装置から入力された工程計画に関す
る情報のうち、まず、作業環境に関するデータと作業方
法に関するデータに基づいて、実際の作業を模擬する作
業シミュレーションを行い、シミュレーションした作業
の実行に際し、これらデータ間に矛盾や干渉が発生すれ
ば、それを自動的にまたは対話的に解消することで計画
データの修正または制約条件の生成を行い、これら計画
データに基づいて最適化計算を行い、計算結果である工
程計画の質を示す評価値と予め与えられている基準評価
値とを比較し、工程計画を作成し直す必要が有るか否か
を判定し、必要であれば工程計画の質を悪くしている原
因となっている工程計画に関する情報を特定し、これを
修正または削除してから再び最適化計算を行うことによ
って、達成される。

【０００５】

【作用】大規模な工程計画を作成する全作業範囲を小範
囲に分割し、まず、小範囲毎に工程計画を作成し、次
に、この小範囲を１工程とみなして全範囲の工程計画を
概略的に作成し、最後に、各小範囲内の工程を再び調整
して全範囲の工程計画を作成する。各工程計画の作成に
あたって、作業環境に関するデータと作業方法に関する
データに基づく作業シミュレーションで両者の矛盾・干
渉の有無を判定し、これら矛盾や干渉を自動的にまたは
対話的に解消することにより、計画データの修正または
制約条件の生成を自動的にまたは半自動的に行えるよう
になり、これにより計画データの修正・最適化計算を繰
り返すことで、質の良い最適かつ大規模な工程計画とそ
れを与える計画データを少ない労力でかつ短時間で作成
することができる

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１に、本発明を実施する工程計画作成装置の構成
例を示す。本装置は、中央処理装置２１、入力手段２
２、データ記憶装置２３、出力手段２４、プログラム記
憶装置２５からなる。中央処理装置２１は、入力手段２
２および出力手段２４におけるデータの入出力制御、デ
ータ記憶装置２３へのデータの記憶・取出し、プログラ
ム記憶装置２５のプログラムに従ったデータの処理を行
う。入力手段２２は工程計画に関する情報を入力する。
データ記憶装置２３には、作業環境に関する情報、作業
方法に関する情報、最適化に関する情報を蓄える。ま
た、データ記憶装置２３には最適化計算に必要な目的関
数のデータベースも記憶させることができる。プログラ
ム記憶装置２５には工程計画作成プログラムを格納し、
中央処理装置２１はこのプログラムに従ってデータの処
理を行う。その間、工程計画のデータとして生成される
制約条件や計算途中の必要なデータは随時、データ記憶
装置２３に記憶されるものとする。工程計画作成結果は
出力装置２４から出力される。

【０００７】図２に、本発明の工程計画作成の処理手順
を示す。処理１１で工程計画に関する情報を入力し、処
理１４で工程計画のデータの作成または修正に基づいて
制約条件を生成し、次いで、処理１２で最適化計算を行
い、処理１３では、作成された工程計画の質に関して最
適性の基準が満たされているか否かを判定し、満たされ
ていなければ工程計画に関する情報が修正されて再最適
化計算を行い、満たされていれば工程計画を出力する。

【０００８】以下では、本発明による工程計画作成装置
の使用例として、作業人員の山積みを平準化する工程計
画を作成する場合をとりあげ、上記各処理の内容を具体
的に説明する。図３に、作業人員の山積みを平準化する
工程計画について示す。各工程にはその作業を遂行する
ために必要な延べ作業員が決められており、それを保存
するように作業長（作業日数）と各日の作業人員が決定
される。作業人員の山積みは各日の必要作業人員の総和
で表される。作業人員の山積みの平準化とは、この作業
人員の山積みが最も平準化されるように各工程の作業長
と作業開始日を決定することである。

【０００９】以下では、プラント等の建設中の建屋内に
種々の資材を据え付ける据付け工事の作業内容を例にと
る。図４に、処理１１で入力される据付け工程計画に関
する入力情報の例を示す。据付け工程計画に必要な情報
は、据付け対象建屋内の構造、据付け物相互の位置関
係、各工程の延べ作業人員数、各部屋への据付け物の搬
入経路、工程計画作成の要求項目（本実施例では、作業
人員山積みの平準化）、最適性の基準（最終的に必要な
平準化の度合い）である。これら入力情報の具体例を表
１に示す。作業環境に関する情報は、据付け対象建屋の
構造と各部屋据付け物相互の位置関係を内容とし、具体
例として、”建設建屋の見取り図”、”部屋Ａでは据付
け物〇の右に据付け物□を配置”の例を示す。作業方法
に関する情報は、各工程の延べ作業人員と各部屋への据
付け物の搬入路を内容とし、具体例として、”工程ａ：
１００人・日”、”据付け物搬入経路図”の例を示す。
最適化に関する情報は、工程計画作成の最適化の要求項
目と最適性の基準（最終的に必要な平準化の度合い）を
内容とし、”作業人員山積みの平準化”、”山積みのピ
ーク値が１０００人以下”の例を示す。これら情報に基
づき、処理１４で制約条件等の計画データが作成され
る。

【００１０】処理１４の詳細な処理手順の例を図５に示
す。図５では、工程計画に関する情報は、作業環境に関
する情報、作業方法に関する情報、最適化に関する情報
に分けて取り扱う。表１の工程計画に関する情報は、図
５中で、据付け対象建屋の構造と各部屋据付け物相互の
位置関係が作業環境に関する情報に対応し、各工程の延
べ作業人員、各部屋への据付け物の搬入路が作業方法に
関する情報に対応し、最適化の項目、最適性の基準が最
適化に関する情報に対応する。これらの情報は、例え
ば、建設建屋の見取り図として、据え付け物相互の位置
関係が見取り図上の座標データとして、各工程の延べ作
業人員が数値データとして、最適化項目が指定された言
語形式による文字列データとして、最適性に基準が指定
された言語形式と数値による文字列および数値データと
してそれぞれ記憶装置２３に蓄えられる。これらのデー
タの内、作業環境に関するデータと作業方法に関するデ
ータに基づき、処理３１で作業シュミレーション（図６
の点線は据付けシュミレーションで決定された配置を示
す）を行い、処理３２で作業環境と作業方法との矛盾・
干渉（設定された作業環境のために指定した作業方法で
は作業が実行できない）が発生するか否かを調べる。こ
の作業シュミレーションはあらかじめプログラム記憶装
置２５に蓄えられたシュミレーションプログラムグラム
に従って、中央処理装置２１が自動的に行う。図６で
は、部屋Ｂへの据え付け作業を行うとき、先に部屋Ａの
据え付け物が障害となって部屋Ｂへの据え付け物の搬入
ができない様子を示している。この場合、処理３３、処
理３５、処理３７で作業環境を修正すべきか、作業方法
を修正すべきか、矛盾・干渉を回避する制約条件を追加
すべきかが判定される。処理３３で作業環境の修正が可
能であれば、処理３４で作業環境を修正し、処理３１で
作業シュミレーションを繰り返す。また、処理３５で作
業方法の修正が可能であれば、処理３６で作業方法を修
正し、処理３１で作業シュミレーションを繰り返す。さ
らに、処理３７で矛盾・干渉を回避する等の制約条件の
追加が不可能であれば、処理３８で計画データを修正
し、処理３１で作業シュミレーションを繰り返す。そこ
で、本例では、処理３３で作業環境である部屋Ａの入口
の位置が修正不可であるとすれば、処理３５で作業方法
である据え付け物搬入経路も修正不可であると判定し、
ここで、部屋Ａと部屋Ｂの据付け物の配置順序が任意で
あるという規則を設けるとすれば、部屋Ａの据付け物を
搬入する前に、部屋Ｂの据付け物を部屋Ａを経由して搬
入することが可能となることから、処理３７で制約条件
の生成が可能であると判定し、処理３９で「工程Ａは工
程Ｂの完了後に作業開始」という制約条件が生成され
て、データ記憶装置２３に蓄えられる。これら一連の判
定手順、判定規則、制約条件生成手順はプログラム記憶
装置２５中のプログラム中に記憶され、中央処理装置２
１により自動的に行われる。

【００１１】つぎに、処理１２で制約条件を満たし、目
的関数を最適化（最大化または最小化）する最適化計算
を行う。最適化計算は、例えば初期工程計画から始ま
り、目的関数値の改善の可能性を判定しながら、改善の
可能性が有れば、属性値（工程の開始日、工程の作業
長）を目的関数値の改善がされるように変更し、目的関
数値の改善ができる可能性なしと判定されれば、その時
点の工程計画を最適（準最適）な工程計画として記憶装
置２３に保存するようにする。なお、目的関数値の改善
可能性の判定や目的関数値の改善は数理計画法における
手法（シンプレックス法のピボット操作等）を適用する
ことができる。最適化計算の手順は、プログラム記憶装
置２５に蓄えられたプログラム中に記憶され、中央処理
装置２１で自動的に行われる。つぎに、処理１３では、
作成された工程計画が最適化に関する情報の中の最適性
の基準を満たしているか否かについて、最適性の基準値
と工程計画の評価値とを比較することにより判定する。
本実施例では、表１の例に示すように工程計画の評価値
を山積みのピーク値として「ピーク値が１０００人以
下」が最適性の基準の例であり、もし作成された工程計
画の山積みのピーク値が１０００人以下であれば、最適
性の基準を満たしているとして処理１５へ移り、工程計
画作成結果を出力手段２４より出力させ、作成された工
程計画の山積みのピーク値が１０００人以上であれば、
最適性の基準を満たしていないとして、処理１４へ戻
る。処理１４では、最適性の基準を満たすことの障害と
なった情報が削除される。本実施例では、例えば、工程
Ａが原因で高い作業人員の山積みのピークが生まれ、か
つ、制約条件「工程Ａは工程Ｂの作業完了後に作業開
始」によって移動不可能であるとすると、この制約条件
が削除される。処理１４中の処理３１で再び作業シミュ
レーションが行われ、作業環境と作業方法との矛盾・干
渉が回避されようとするが、今度は制約条件「工程Ａは
工程Ｂの作業完了後に作業開始」が生成できないため、
作業環境の「部屋Ａの据え付け物の相互配置」が修正さ
れる。修正結果の例を図７に示す。図７では、図６の部
屋Ａの据え付け物の配置から、部屋Ａの据え付け物が部
屋Ｂへの搬入の障害とならないように左隅みの配置に変
更されている。

【００１２】処理１４で行われる障害となった情報を特
定する手順を図８に示す。処理８１で評価値が改善しな
い原因となっている部分、すなわちピークの作業人員を
特定し、処理８２で特定されたピークの原因となってい
る作業工程を特定し、処理８３で特定された作業工程に
関連し、評価値を改善できない原因となっている制約条
件を特定し、処理８４で特定された制約条件を削除・生
成不能とする。これら一連の処理手順は、プログラム記
憶装置に蓄えられたプログラム中に記述され、中央処理
装置２１で自動的に処理される。以上処理手順に従い、
最適化計算ー工程計画に関するデータの修正を繰り返す
ことにより、質の良い最適な工程計画およびそれを与え
ることのできる作業環境、作業方法（工程計画データ）
が自動的にかつ効率的に作成される。以上説明した工程
計画の作成方法は、１つの工程計画を直接的に１段階で
作成している。

【００１３】図９に、本発明の大規模な工程計画作成の
処理手順を示す。図９は、この大規模な工程計画に対し
て図２の工程計画作成プロセスを繰り返すことにより、
工程計画を段階的に行う。本実施例では、図９の各段階
（ステップ）に図２の工程計画作成法を適用し、大規模
な工程計画に対して、工事作業の全範囲を空間的に小範
囲（小規模）に分割し、この小範囲を１工程とみなして
全範囲の工程計画を概略的に作成し、各小範囲内の工程
を再び調整して全範囲の工程計画を作成する。従って、
工程計画データはあらかじめ小範囲毎に与えられている
ものとする。まず、処理９１で小範囲毎の工程計画が作
成され、処理９２で小範囲毎の工程計画から全範囲の工
程計画の概略が構成され、処理９３で小範囲毎の内部の
作業工程が再調整、最適化され、全範囲の工程計画が完
成する。この段階的な工程計画作成法の、図３の作業人
員山積み平準化計画に即した具体的な方法の概略を図１
０に、図９に対応した処理フローを図１１に示す。図１
０において、ステップ１はエリア毎の作業人員山積みを
平準化したときの工程計画を示す。ここで、エリアは図
９の小範囲に対応する。ステップ２は全建屋内の平準
化、つまりステップ１のエリア毎の作業員山積みと作業
工程を集合化し、全エリアの作業人員山積みを平準化し
たときの工程計画を示す。ステップ３は、作業人員と作
業日数を可変、延べ作業人員を一定として、各エリア内
の工程単位・工期を調整可変し、全建屋（全エリア）内
の作業人員山積みを平準化したときの工程計画を示す。
図１１において、処理１１１では、図１０中のステップ
１に示すエリア毎の作業人員山積みを平準化したときの
工程計画の作成が行なわれ、図９の処理９１に対応す
る。なお、エリア毎の作業人員山積みを平準化したとき
の工程計画は、最早計画（初期計画）の基礎となる。処
理１１２では、図１０中のステップ１のエリアを１工程
とみなし、全建屋内の各エリアの工程開始日を調整し、
作業人員山積みを平準化したときの工程計画の作成が行
なわれ、図９の処理９２に対応する。処理１１３では、
図１０中のステップ２の各エリアの工程開始日を固定し
て、各エリア内の工程の工期（日数）や開始日を調整
し、更に全建屋内の作業人員山積みを平準化する作業が
行なわれ、最適化された工程計画を作成する。これは図
９の処理９３に対応する。以上本実施例では、大規模な
工程計画に対して、工事作業の全範囲を空間的に小範囲
に分割し、小範囲毎の工程計画から全体の工程計画を作
成するので、質の良い最適な工程計画を短時間で作成す
ることができ、同時にそれを与える工程計画データを効
率的に得ることができる。なお、本発明の判定および特
定操作を図８の処理に替えて対話的に行うようにするこ
ともできる。図１２に示すように、作業人員山積みと作
業工程を表示させて、その山積みが十分平準化されてい
なければ、例えばマウスにより山積みのピークの原因と
なっている作業工程を特定指定することができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大規模な工程計画に対して、全体を小規模な工程計画に
分割し、まず概略的な工程計画を作成してから最後に微
調整を行う段階的な処理であり、各工程計画の作成にあ
たって、工程計画が所望の質の基準を満たすまで、自動
的に工程計画データの修正と最適化計算を繰り返すの
で、より質の良い最適な工程計画と同時にそれを与える
工程計画データを効率的にまた短時間に作成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する工程計画作成装置の構成例

【図２】本発明の工程計画作成の処理手順

【図３】作業人員の山積みを平準化する工程計画

【図４】据え付け工程計画に関する入力情報の例

【図５】工程計画のデータの作成または修正のための詳
細な処理手順

【図６】搬入経路を考慮した作業シミュレーション

【図７】作業環境修正後の据付け物の配置

【図８】制約条件削除のための処理手順

【図９】本発明の大規模な工程計画作成の処理手順

【図１０】作業人員の山積みを段階的に平準化する工程
計画

【図１１】作業人員山積み平準化を段階的に平準化する
処理手順

【図１２】対話的な最適化のための入出力装置

【符号の説明】

２１中央処理装置２２入力手段２３データ記憶装置２４出力手段２５プログラム記憶装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大規模な工程計画を作成する全作業範囲
を小範囲に分割し、まず、小範囲毎に工程計画を作成
し、次に、この小範囲を１工程とみなして全範囲の工程
計画を概略的に作成し、最後に、各小範囲内の工程を再
び調整して全範囲の工程計画を作成する工程計画作成法
であって、各段階における工程計画は、工程計画に関す
る情報を入力し、該情報に基づいて実際の作業を模擬す
る作業シミュレーションを行い、該シミュレーションし
た作業の実行に際し、これら情報間に矛盾や干渉が発生
すれば、これら情報の修正または制約条件の生成を行
い、当該情報に基づいて最適化計算を行い、作成された
工程計画の質を表す評価値と予め要求されている最適な
工程計画の評価基準値とを比較し、作成された工程計画
が評価基準を満足していないと判定された場合、前記工
程計画に関する情報中で障害となった情報を特定し、そ
れら情報を修正または削除して作成することを特徴とす
る工程計画作成法。
【請求項２】請求項１において、工程計画に関する情
報として、工程の作業環境に関する情報、工程の作業方
法に関する情報および工程計画の最適化に関する情報を
含むことを特徴とする工程計画作成法。
【請求項３】大規模な工程計画を作成する全作業範囲
を小範囲に分割し、まず、小範囲毎に工程計画を作成
し、次に、この小範囲を１工程とみなして全範囲の工程
計画を概略的に作成し、最後に、各小範囲内の工程を再
び調整して全範囲の工程計画を作成する工程計画作成法
であって、各段階における工程計画は、工程計画に関す
る情報を入力し、工程の作業環境に関する情報および工
程の作業方法に関する情報に基づいて実際の作業を模擬
する作業シミュレーションを行い、該シミュレーション
した作業の実行に際し、これら情報間に矛盾や干渉が発
生すれば、これら情報の修正または制約条件の生成を行
い、当該情報に基づいて最適化計算を行い、作成された
工程計画の質を表す評価値と工程計画の最適化に関する
情報として予め要求されている最適な工程計画の評価基
準値とを比較し、作成された工程計画が要求されている
評価基準を満足していないと判定された場合、前記工程
計画に関する情報中で障害となった情報を特定し、それ
ら情報を修正または削除して作成することを特徴とする
工程計画作成法。
【請求項４】入出力手段、データ記憶装置、プログラ
ム記憶装置およびプログラムに従って処理を実行する中
央処理装置からなり、大規模な工程計画を作成する全作
業範囲を小範囲に分割するとともに小範囲毎に工程計画
を作成し、この小範囲を１工程とみなして全範囲の工程
計画を概略的に作成し、各小範囲内の工程を再び調整し
て全範囲の工程計画を作成する工程計画作成装置であっ
て、前記各工程計画に関する工程の作業方法に関する情
報と工程の作業環境に関する情報および工程計画の最適
化に関する情報を入力手段を介してデータ記憶装置に記
憶し、該記憶装置に蓄えられた情報に基づいて実際の作
業を模擬する作業シミュレーション手段、前記工程計画
に関する情報間に矛盾や干渉が発生したとき、該工程計
画に関する情報を修正または制約条件を生成する手段、
当該情報に基づいて最適化計算を行う手段、計算結果で
ある工程計画の質を示す評価値と予め与えられている基
準評価値とを比較し、工程計画を作成し直す必要がある
か否かを判定する手段、質を悪くしている原因となって
いる工程計画に関する情報を特定し、当該情報を修正ま
たは削除して再び最適化計算を行う手段を具備すること
を特徴とする工程計画作成装置。
【請求項５】請求項４において、工程計画が出力され
た画面から直接画面入力できる入出力手段を設け、工程
計画の画面を用いて対話的に評価基準を満たしているか
否かを判定することを特徴とする工程計画作成装置。