JPS6021193A - 配管の溶接位置決定方法 - Google Patents

配管の溶接位置決定方法

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JPS6021193A
JPS6021193A JP12769083A JP12769083A JPS6021193A JP S6021193 A JPS6021193 A JP S6021193A JP 12769083 A JP12769083 A JP 12769083A JP 12769083 A JP12769083 A JP 12769083A JP S6021193 A JPS6021193 A JP S6021193A
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JP
Japan
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welding
site
piping
point
welding position
Prior art date
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Application number
JP12769083A
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English (en)
Inventor
Noboru Tsuchiya
土屋 昇
Hideaki Kobayashi
秀明 小林
Teruo Matsumoto
松本 輝夫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B23K31/027Making tubes with soldering or welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Domestic Plumbing Installations (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、配管の溶接位置決定方法に係り、特に、工場
溶接費用よりも現地溶接費用の方が高いプラントの配管
を対象として、溶接点数を最小化する様に溶接位置を決
定する方法に関するものである。
〔発明の背景〕
第1図に一般的な配管の形状を示す。図において、配管
は機器1から機器2へ建屋の壁部3を通過して連結され
ており、曲げ部4.エルボ5、サポート部6.枝管7.
その他ノ(ルプ、フランジ等の部分から構成される。が
かる形状の配管の溶接位置を決定するにあたっては、種
々の制約条件(輸送限界サイズ、定尺長、溶接禁止領域
、溶接必要領域、現地溶接禁止領域、現地溶接必要領域
1等)を考慮する必要のfある。
この場合、第1図における構造上の溶接線8(ま一義的
に決定できるが、現地溶接位置9と工場溶接位置10f
、決めるには前記の制約条件を考慮しなければならず、
従来は、設計者が試行錯誤を繰返して決定しており、必
ずしも最適解が得られなかった。このため1.設計期間
の増加、溶接費用の増加、及び管理工数の増加等の弊害
を生じていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した従来の問題点をなくし、製作
期間短縮、溶接費用低減、歩留り向上及び管理工数低減
を達成することのできる配管の溶接位置決定方法を提供
することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、工場溶接費よりも現地溶接費の方が高い配管
を対象として、まず、輸送限界(配管を輸送できる大き
さの限界)を考慮した現地溶接数の最小化を行ない、次
に、この現地溶接数が増加しない範囲内で工場溶接数を
最小化しさらに、切断せずに使える定尺材(一定の長さ
の購人材)数を最大化する様に溶接位置を決定スルこと
により、上記目的を達成させることにある。
〔発明の実施例〕
本発明の実施例を図面によって、以下説明する。
−前記したように、配管は第1図に示す如く、機器1が
ら機器2へ建屋の壁部3を通過して連結される。ここで
、配管は、曲げ部4、エルボ5、サポート部6、枝管7
、その他パルプ、フランジ等の部分から構成される。
この配管を製作し、現地の建屋内に据え付ける場合、通
常は建屋外の場所(例えば工場)で配管を分割した部分
(スプールと呼ぶ)を製作し、現地までトラック等で輸
送し、建屋内で溶接等に工り据え付げられる。スプール
とスプールの溶接は建屋内で行われ、現地溶接と呼ぶ。
スプール内にある溶接は工場内で行われ、工場溶接と呼
ぶ。通常、1箇所当りの現地溶接費用(3!J地溶接単
価)は工場溶接単価忙比べて高くなる。
配管の溶接位置決定は、次の(1)〜(6)等の制約条
件を満たす最適(例えば、溶接費用の最小、合計溶接数
の最小、現地溶接数の最小等)な溶接位置(現地溶接位
置9.工場溶接位置10)をめようとするものである。
(]) 溶接禁止領域:配管中で溶接線を入れてはなら
ない領域。例えば、壁部3、曲げ部4、サポート部6等
には溶接線を入れることができない。
(2) 溶接必要領域:配管中で必ず溶接しなければな
らない領域。例えば、エルボ5等の継手類の両側には必
ず溶接線(構造上溶接線8)が入る。
(3) 現地溶接禁止領域:現地の建屋内での作業スペ
ースの不足等の理由で、現地の建屋内では溶接をしない
領域。
(4) 現地溶接必要領域:現地の建屋の狭い場所に配
管を搬入する際のスペースの不足等の理由で現地の建屋
内で溶接する領域。
(5)輸送限界サイズ:スプールを輸送する際のスプー
ルの大きさの制限。例えばトラックで昼間に運ぶ時、長
さ8m、幅23m、高さ2.9m以下でなければならな
い。
(6)定尺長:管メーカがら購入する定尺材の長さ。配
管中の隣り合う溶接線の間隔は、定尺材の長さを越える
事はできない。
まず、第2図、第3図及び第4図を用いて現地溶接数量
小化の方法を説明し、次に第5図を用いて工場内溶接位
置決定法を説明し、最稜に第6図を用いて溶接位置決定
法を説明する。
第2図は第1図で示した配管の例を、1本の直線状に表
示したもので、構造上溶接線が図中11〜13で示しで
ある。左端点11は構造上溶接線でもあり、現地溶接位
置でもある。
まず始めに配管を軸方向にメツシュに分割する。ただし
、溶接禁止領域内はメツシュ分割しない。各メツシーに
は左がら0,1.・・・と番号全村ける。
また、処理装置(コンピュータ)を用いて溶接位置を計
算処理するために、予じめ次の項目を入力装置よりデー
タとして入力しておく。
・配管の形状:始点(B)、終点(E)、途中の折点C
C)等の位置情報。
溶接可否領域の位置:溶接禁止領域(FE)。
溶接必要領域CNE)’e現地溶接禁止領域(にF)。
現地溶接必要領域(GN )の各位置情報。
輸送限界サイズ(LS)、定尺長(ps)。
次に上記条件をもとに、第2図の左端点11から最小の
現地溶接数及び現地溶接位置が最も右となるような現地
溶接位置(最古現地溶接位置)をめる方法(手順)につ
いて第4図を用いて説明する。まず、第4図において、
最初のステップ401で、配管の左端点(始点B)をP
とする。次のステップ402では、Pから輸送限界サイ
ズ(LS)内にあって最も遠い位置のうちPより右側の
点Q゛を計算する。この点Qは輸送限界の条件のみ全考
慮しており、前記の制約条件(1)〜(4)の溶接可否
に関する制約を考慮していない。そこで、次にステップ
403でPからQに至る塗中に現地溶接必要領域(GN
 )があるか判定し、もし1箇所以上の現地溶接必要領
域(GN)が在ればその中でPに最も近い領域の右端の
点を新たにQとする(ステップ4o4)。
次に、この点Qが右端の点(終点E)がをチェックしく
ステップ405)、また右端に到達していなげれば、そ
の点Qが溶接禁止領域(FB)又は現地溶接禁止領域(
GF)中の点であるか判定する(ステップ406)。も
し禁止領域(第3図の17)中の点であれば、Qより左
側にあって最もQに近い溶接可能な一点を新たにQとす
る(ステップ407)。以上でp−tt−ら最も遠く、
輸送可能で、溶接可能な点Qがめられるので、この点Q
を最古現地溶接位置として登録し、この点Q′t−新た
なPとして置き換える(ステップ408)。
以後、この新しく設定された点Pをもとに、上述のステ
ップ402カら408までを繰り返し、順次点Pを更新
して、全ての最古現地溶接位置(第3図の18〜24)
をめて登録する。ただし、Qが配管の右端の点の場合に
ステップ405で判定し、計算を終了する。各最古現地
溶接位置を左側から順番にG。(第3図の1s)、G、
(同19)、・・・と呼ぶ。
これらの最古現地溶接位置はどれもこれ以上右側には動
がし得ない。また、これらの最古現地溶接位置より少な
い数の現地溶接線は、前述の制約条件(1)〜(5)の
どれで)を満たさないことになり、これらの最古現地溶
接位置の数が最小の現地溶接数となる。
次に、第5図を用いて、工場内溶接位置決定法を説明す
る。ここで考慮する条件は、前述の制約条件(11、(
21及び(6)である。一方、条件(3)。
(4)及び(5)は第4図における最古現地溶接位置の
計算の際に考慮しており、ここでは考慮する必要がない
第5図において、P、は配管の左端点(始点B)を、〈
α、h>は配管上の領域を、H〈α、b〉は領域〈α、
h〉における評価値(poから〈α。
h〉内の点迄の配管中にある溶接数Xと、切断せずに使
える定尺材数yの組(:L:、y))を、V〈α、h>
はH〈α、h>を実現するための直前の溶接位置を、L
は定尺長を、Sは未調査CH<α、h>が未定義)の領
域の集合を、そぞれ示す。
まず、H< ” 、 Po >とH< Pa 、 Po
 > k第5図におけるステップ501で初期設定する
。初期値は任意の値としても結果として得られる溶接位
置に変りはないが、便宜上、それぞれ(−1,−1)、
(−1,0)とする。0内の第1項は、poからその領
域内の点迄の配管を作るのに要する最小の工場内溶接数
であり、第2項は切断せずに使える最大の定尺材数を示
す。次に配管を溶接可能、溶接禁止、溶接必要の領域単
位に分割し、左側から領域<Pa 、P+ > 、 <
P、。
P、〉、・・・とする。ここで、”〈”及び”〉”は閉
区間又は閉区間であり、隣り合う領域<Pi−+。
Pi>、 <Pi Pi++ >において、点Piが左
側の領域に属するのであれば、<Pi−、、Pi > 
の右側は閉区間であり、< Pi * Pi++ >の
左側は閉区間となる。すなわち、配管上の全ての点はい
ずれがの領域内にあり、しかも、2つ以上の領域に属す
ることはない。この区間の集合を未調査領域集合Sとし
、同時に、T′t−空集合に初期設定する(ステップ5
02)。次に、Sが空になるまでステップ504〜50
9 ’i−繰り返す。すなわち、ステップ504でSが
らP。に最も近い領域〈α。
b>を取り出し、ステップ505でα−りを含む領域(
c 、 d、 )をTから選び出す。次にステップ50
6で、〈α、h>を(c + L 、 cl + L 
)で細分し、〈α、h’> 、 <b’、h> を得る
。もしく A’ 、 b >が空でないならば<h’、
h>をSに戻す(ステップ507)。ステップ508で
は、〈α、h′〉の最適な直前の工場内溶接位置rくα
、h′〉と、Poから〈α、h′〉迄の配管に要する最
小の溶接数、及び切断せずに使える定尺材数H〈α、h
′〉を計算する。すなわち、〈α、h′〉の直前の工場
内溶接位置が(c 、 d )にあればH(a 、 b
′〉はH(c 、 rL )に比べて溶接が1箇所増加
し、切断せずに使える定尺材数も1本増加する。従って
、 H<a、 、 h’〉−H<c 、 d)+ (1,1
)V〈α、h′〉−(Lだけ手前の点) である。一方、直前の工場内溶接が〈C9d〉より右で
、〈α、b′〉より左の領域< Pj 、7’)’、+
+ >にあれば、 H〈α 、h’ 〉 =H<pノ rP)’++> +
 (1+O)V 〈 α 、b’>=pノや。
である。これらの中から溶接数が最も少なく、溶接数が
同じ場合は切断せずに使える定尺材数が最大のものを選
ぶことにより、最適なH〈α。
A’)とV〈α、b′〉が得られる。
H〈α、b′〉とV〈α、h′〉 が得られたのでステ
ップ509で〈α、h’>を調査済領域の集合Tに追加
する、 なお、ステップ504において〈α、h> が溶接禁止
領域(FB )の場合には、H〈α、b〉=(−1,−
1) としてTに追加する。また、ステップ505にお
いて、〈c、d〉とくαsh>の間に溶接必要領域<’
*f>がある場合には、〈−の。
e>を溶接禁止領域とみなすことKJI:す、以下同様
の計算を行うことにより、この条件を満足することがで
きる。
第5図に示すアルゴリズムにより、終点Cpeとする)
に対する解H(Pe、’Pg>とV < pe、 。
Pt> が得られる。Vを用いて次の様にして最小の工
場内溶接位置を具体的に決定する。終点P、の直前の工
場内溶接位置Pは 7’ = J’ < Pe 、 Pe >で与えられる
。同様に、点Pの直前の工場内溶接位置P′は、Pを含
む領域〈α、h)を用いてp’=V〈α、h〉 で与えられる。以下同様にして、次々と直前の工場溶接
位置をめ、始点P。Ic至るまで繰返すと全ての工場内
溶接位置がめられる。
以上で、工場内溶接位置決定法の説明を終り最後に、最
小の現地溶接数を増加させずに工場内溶接数を最小化し
、かつ、切断せずに使える定尺材数を最大化する方法に
ついて、第6図を用いて説明する。
第6図において、k、i等はメツシュ番号を、F (、
z)は配管の左端点(メツシュ番号’6oとする〕から
メツシーXまでの配管を作るときの溶接数及び切断せず
に使える定尺材数を、U @)は同じく直前の現地溶接
位置を、G (x)はXがi−1番目の最古現地溶接位
置Gi−+より右側で1番目の最古現地溶接位置G、よ
りGiを含めて左側にあるとき、G (r) = iと
なり、G(O)=0と定義される関数を、Hh(i)は
メツシュkからkより左側にあるメツシーtまでの配管
に要する工場内溶接数及び切断せずに使える定尺材数で
第5図で示した方法で計算したものを、それぞれ示す。
まず、第6図において、F (o)とU CO)を初期
設定し、kfQとする(ステップ601)。FとUの初
期値を、例えば、それぞれ(1,0)、−1とする。次
に、メツシュ番号kil増加しくステップ602)、配
管の右端の点を越えていないかをチェックしくステップ
605)、越えてなげればステップ604以下を処理し
、越えていると、全てのメツシュに対するF(→とU←
)の計算が終了したのでステップ609以下を計算する
ステップ604では、点にの直前の現地溶接位誰の左側
限界tを計算する。点にの直前の現地溶接位置が存在可
能な範囲は、tより右で、G(りの値(左端点↓すiま
での配管に要する最小現地溶接数)がG(k)jり小さ
い範囲である。そのようなメツシュLをステップ605
で全てめて、その集合を1とする。第5図で示した方法
でHk(す(1el)f、poをkとし、八をtとして
める。ただし、第5図においては説明の便宜上P0が左
端点、P2が右端点としているが、ステップ607にお
いては逆に右から左に向って計算することに工り、全て
のtに対するHhCoを1度でめられる。608では既
に値の分っているF(x) (x = 0 、1、− 
k−1)とEk(i) (i g I )を用いて最小
の溶接数を与えるi(これftとする)をめ、 F(k) = 1?(t ) +J& (t ) + 
1U (&) = t とする。同じ溶接数を与える番が複数有る場合圧は、切
断せずに使える定尺材数が最大となる乙の方を最適Co
pt)とし、これも複数有る場合には、その中から1つ
を任意に選びtとする。
kに対するFとUがまったので、次のメツシュ゛に+1
に対するFとUをめるためにステップ602 FC戻る
。F (x) 、 U←)は直接忙溶接位置を与えるも
のではなく、ステップ609で現地溶接位置を、ステッ
プ610て工場内溶接位置を最終的に決定する。配管の
右端のメツシュ(これをP、とする)に対するUCPx
)からPEの直前の現地溶接位置P=U(Pi)が得ら
れ、Pの直前の現地溶接位置p’=v(p)が得られ、
以下同様にして左端点に至るまでの全ての現地溶接位置
が得られる。また、隣り合う現地溶接位置間の工場内溶
接位置は第5図に示した方法でめる。
このようにして処理装置でめられた現地溶接位置と工場
内溶接位置は、プリンター、 CRTディスプレイ等の
出力装置に出力される。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく本発明によれは、配管の溶接位置を
自動的に短時間で決定することができ、現地溶接数を最
小化し、現地溶接数が増加しない範囲で工場溶接数を最
/JX化し、切断せずに使える定尺材数を最大化するこ
とが可能となる。さらに、設計期間の短縮、設計工数の
低減。
溶接費用の低減、管理工数の低減等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、配管の構成例を示す図、第2図は第1図の配
管を1次元状に示す図、第6図は、第2図に基づき、現
地溶接位置と工場内溶接位置を示す図、第4図は、最小
現地溶接数置と最小現地溶接数をめる手順を示すフロー
チャート、第5図は、現地溶接位置間の工場内溶接位置
と最小の工場内溶接数をめる手順を示すフローチャート
、第6図は、現地溶接位置を決定する手順を示すフロー
チャートである。 1.2:機器 6:壁部 4:曲げ部 5:エルポ 6:サポート部 7:枝管8.11〜15
二a造上溶接位置 9.18〜24:現地溶接位置 10 ・T七已r#労被を区位着 17 :を草勾〉毫
ル jト領域第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 配管を据え付ける現地とは別の場所で定人材金切断また
    ぽ溶接して配管の部分を作り、該部分配管を現地で組み
    立てる配管に対し、配管の一方の端点から所定領域内の
    点までについて必要な最小溶接数と定尺材の長さを考慮
    して、溶接数と定尺材の数を順次求める第1の手順と、
    配管を分割して配管の一方の端点を第1の現地溶接限界
    点とし、輸送限界と溶接禁止領域と現地溶接禁止領域と
    現地溶接必要領域を満足する最も遠い点をめて第2の現
    地溶接限界点とし順次他方の端点までの現地溶接限界点
    をめることにより、最小の現地溶接数と全ての現地溶接
    限界点をめる第2の手順と、始点から次の分割点に対し
    、第2の手順でめた現地溶接限界点と第゛1の手順を用
    いて最小の現地溶接数と最小の現地溶接費用定尺材の最
    大数とを計算し、順次始点がら終点までの最適の数を計
    算して、最適な配管の溶接位置を決定する第3の手順2
    )−ら成る配管の溶接位置決定方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01182423A (ja) * 1988-01-11 1989-07-20 Kitamura Valve Kk 給水栓の吐水管
JPH0412557U (ja) * 1990-05-16 1992-01-31
CN104741489A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 上海袋式除尘配件有限公司 一种袋式除尘器框架撑环焊接方法及装置

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