WO2021205625A1 - 処理プラントの機器の配置方法、及び処理プラントの製造方法 - Google Patents

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WO2021205625A1
WO2021205625A1 PCT/JP2020/016039 JP2020016039W WO2021205625A1 WO 2021205625 A1 WO2021205625 A1 WO 2021205625A1 JP 2020016039 W JP2020016039 W JP 2020016039W WO 2021205625 A1 WO2021205625 A1 WO 2021205625A1
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arrangement
pipe rack
area
equipment
sub
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PCT/JP2020/016039
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俊一 宮下
弘道 崎山
秋山　茂
昭博 加藤
慧 金澤
謙司 毛利
祥徳 山田
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日揮グローバル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for determining the arrangement of equipment constituting a processing plant.
  • Processing plants that process fluids include natural gas plants that liquefy natural gas, separate and recover natural gas liquids, petroleum refining plants that distill and desulfurize crude oil and various intermediate products, petroleum chemical products and intermediate products. There are chemical plants that produce chemicals and polymers.
  • the term "fluid” includes not only gas and liquid but also fluid powders and granules (powder, granules, pellets, etc.).
  • Patent Document 1 natural gas that limits the range in which equipment is actually arranged within a preset equipment arrangement area corresponding to the range of the working radius of the maintenance crane determined according to the lifting load.
  • the processing equipment is described.
  • Document 1 does not mention a technique for quantitatively grasping the economic efficiency of a determined device arrangement.
  • This technology provides a technology for searching for an arrangement in which the total amount of piping material used is smaller for the equipment group including the equipment that constitutes the processing plant.
  • This method is a method of arranging the equipment constituting the processing plant that processes the fluid.
  • the plurality of devices constituting the processing plant at least one device is included, an occupied area including the arrangement area of the device is set, and the devices are grouped into a plurality of device groups that can be distinguished from each other.
  • the outer edge of the occupied area of the one equipment group and the long side of the strip-shaped pipe rack arrangement area are in contact with each other by a computer, and between the one equipment group and the other equipment groups.
  • the first step of arranging the plurality of device groups in the site area so that the occupied areas do not overlap with each other, and with respect to the arrangement of the plurality of device groups the position where the outer edge of each occupied area touches the long side.
  • the first step includes changing the arrangement of the plurality of equipment groups, including a second step of calculating the total amount of piping material used for the piping supported by the pipe rack based on the connection information. It is characterized by including a step of selecting a plurality of arrangements in which the total amount of the piping material used is small from a plurality of arrangements obtained by repeatedly executing the second step.
  • the method of arranging the equipment of the processing plant may have the following features.
  • A) In the step of selecting an arrangement in which the total amount of the piping material used is small, the arrangement of a plurality of device groups is changed by using a genetic algorithm or a particle optimization method, and the total amount of the piping material used is small. To carry out the process of selecting an arrangement.
  • B) In the step of setting the site area and the pipe rack arrangement area, setting a plurality of cases in which at least one of the arrangement position of the pipe rack arrangement area and the number of arrangements is different, and regarding these a plurality of cases.
  • the plurality of cases further include the orientation of the long side to which the sub-pipe rack is connected and the number of sub-pipe racks connected to each long side when viewed from the main pipe rack. While common to (including the case of zero), the arrangement position of the main pipe rack shall be different from each other in the direction intersecting the long side.
  • the pipe rack arrangement area of the main pipe rack is set so as to be movable within a preset range toward the direction intersecting the long side, and the above.
  • the arrangement area of the sub-pipe rack can be moved in the direction intersecting the long side of the sub-pipe rack (however, if multiple sub-pipe racks are connected to the main pipe rack, one sub-pipe rack and the other
  • the main pipe rack and the main pipe rack and when the first step is executed by changing the arrangement of the plurality of equipment groups It is possible to change the arrangement position of the pipe rack arrangement area for the sub-pipe rack.
  • a connection side connected to the long side of the pipe rack is preset for the outer edge of each occupied area.
  • the one is placed in an area opposite to the connecting side connected to the long side of the pipe rack with the occupied area in between. Provide a maintenance area in which the equipment arranged in the equipment group of the above is carried out, and neither the occupied area nor the pipe rack arrangement area of the other equipment group is provided.
  • the piping information includes information necessary for calculating the cost per unit length of the piping as the amount of the piping material used, and in the second step, the piping material of the piping supported by the pipe rack. Calculate the total cost of these piping materials as the total amount used.
  • the manufacturing method of the processing plant for processing the fluid is based on the arrangement included in the plurality of arrangements in which the total amount of the piping material used is small, which is selected by the arrangement method of the equipment of the processing plant described above. It is characterized by arranging a group and including a step of manufacturing the processing plant.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a processing plant 1 to which the equipment arrangement method (equipment arrangement method) of this example is applied.
  • the processing plant 1 to which the equipment arrangement method of this example can be applied include the above-mentioned natural gas plant, petroleum refining plant, chemical plant, and the like.
  • These processing plants 1 include a large number of devices 31 that process fluids such as gases, liquids, and fluid powders and granules.
  • the equipment 31 provided in the processing plant 1 include various processing towers such as a distillation column and a reaction column, static equipment such as a receiving tank and a heat exchanger in which gas-liquid separation is performed, and dynamic equipment such as a pump and a compressor. Can be done.
  • the equipment 31 provided in the processing plant 1 is connected to each other via a pipe 4 through which a fluid flows.
  • the processing plant 1 in the preset site area 10 When constructing the processing plant 1 in the preset site area 10, if a large number of devices 31 constituting the site area 10 are randomly arranged, the piping 4 connecting the devices 31 becomes long, and the piping material The total amount of usage will increase. Also, from the viewpoint of maintenance management and safety management, it is desirable to arrange the devices 31 in an orderly manner based on a preset concept.
  • the devices are grouped according to the order of processing the fluid and the relationship between the devices 31 (hereinafter referred to as "equipment group 3"), and common devices are used.
  • the devices 31 included in the group 3 may be arranged together in a group area.
  • group area is referred to as "occupied area 30".
  • a large number of devices 31 constituting the processing plant 1 are grouped into a plurality of device groups 3, and the devices 31 included in each device group 3 are occupied in association with the device group 3. It shows the state of being arranged in the area 30.
  • the device group 3 includes at least one device 31.
  • one to several tens of devices 31 may be grouped so as to be included in one device group 3 for each process performed on the fluid along the flow of the fluid.
  • the applicant analyzes the relevance of the equipment 31 by a computer based on the data of the piping instrumentation diagram (piping & instrument flow diagram) created at the time of designing the processing plant 1, and the highly relevant equipment 31 is a common equipment.
  • the devices 31 may be automatically grouped using a computer based on a predetermined algorithm.
  • moving equipment such as pumps and compressors, and packed towers filled with catalysts and adsorbents are the same equipment so that they can be used for maintenance, regeneration, and replacement of fillings. May be redundantly provided. These redundant devices are often provided in the common device group 3.
  • the devices 31 may be set as one device 31 so that they are not divided into separate device groups 3 at the time of grouping, or these devices 31 may be grouped into one device group 3 in advance. You may set it.
  • the pipe 4 connecting the devices 31 included in the common device group 3 is arranged in the common occupied area 30 in which these device groups 3 are arranged. Will be done.
  • the pipe 4 connecting the devices 31 included in the different device groups 3 passes through the pipe racks (main pipe rack 21, sub pipe rack 22, sub sub pipe rack 23) in principle outside the occupied area 30. Is placed in.
  • the pipe racks 21, 22, and 23 are frame structures that support the pipe 4 and are formed in a strip shape when viewed in a plan view. In this example, the area in which the pipe racks 21, 22, and 23 are arranged and the planar shape is strip-shaped is referred to as the “pipe rack arrangement area 20”.
  • a large number of devices 31 provided in the processing plant 1 are grouped into a plurality of device groups 3, and the devices 31 included in each device group 3 are arranged in a common occupied area 30.
  • devices 31 related to each other can be arranged at close positions.
  • the number of device groups 3 after grouping is large, and there are many patterns when arranging these device groups 3 in the common site area 10. could be.
  • the length of the pipe 4 connecting the devices 31 included in the different device groups 3 changes depending on the arrangement position of the device groups 3. Further, the pipes 4 having different diameters and wall thicknesses have different amounts of piping materials used, and if the selected piping materials are different, the piping costs per unit weight are also different.
  • the total amount of piping material used and the total cost, which affect the construction cost of the processing plant 1 vary in a complicated manner according to the arrangement pattern of the equipment 31. Therefore, the person in charge of designing the arrangement of the equipment 31 in the processing plant 1 searches for the arrangement of the equipment 31 in which the total usage amount of the piping material of the pipe 4 and the total cost value are smaller by trial and error. Requires a great deal of effort. In addition, the result may be affected by the skill of the designer.
  • the total usage amount (which may be converted into the total cost; the same applies hereinafter) of the pipes 4 arranged so as to pass through the pipe racks 21, 22, and 23 using a computer is smaller.
  • the arrangement of the device group 3 is searched. This problem is caused by arranging a plurality of equipment groups 3 in the site area 10 of the processing plant 1 so that the total amount of piping materials used in the pipes 4 supported by the pipe racks 21, 22, and 23 is smaller. It can be understood as an optimization problem to be explored.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the site area 10 of the processing plant 1 and the occupied area 30 of the equipment group 3 arranged in the site area 10.
  • the site area 10 is an area in which the occupied area 30 and the pipe rack arrangement area 20 are arranged. Coordinates are set in the site area 10, and an area in which the occupied area 30 and the pipe rack arrangement area 20 are arranged can be specified.
  • FIG. 2 illustrates a case where the outer edge of the site area 10 is formed in a rectangular shape, but the shape of the site area 10 is not limited to this example.
  • the shape of the site area 10 may be set according to the shape of the land on which the treatment plant 1 is constructed.
  • the shape of the site area 10 may be set by excluding the area where the device is arranged.
  • the device arrangement area excluded from the site area 10 may be set in an excursion shape inside the site area 10.
  • a pipe rack arrangement area 20 is set in advance for the site area 10.
  • the arrangement positions and the number of arrangements of the pipe racks 21, 22, and 23 can be changed when searching for the arrangement of the equipment group 3, and the details thereof will be described later.
  • the equipment 31 of the processing plant 1 arranged in the site area 10 is divided into a plurality of equipment groups 3 in advance.
  • Each device group 3 can be identified from each other, and in the example shown in FIG. 2, identification numbers (1) to (25) are assigned.
  • Each device group 3 has the area and outer edge of the occupied area 30 in consideration of the number of devices 31 to be arranged, the size of each device 31, the arrangement interval between the devices 31 set from the viewpoint of maintenance management and safety management, and the like.
  • the shape of is set.
  • the shape of the outer edge of the occupied area 30 is also not limited to the rectangular shape illustrated in FIG. 2 (see also FIGS. 4A and 4B).
  • a connection side 301 connected to the pipe racks 21, 22 and 23 may be set in the occupied area 30.
  • the area of the occupied area 30 and the shape of the outer edge can be specified by determining the specific arrangement of each device 31 provided in the occupied area 30.
  • a frame having a plurality of layers may be provided in the occupied area 30, and the device 31 may be installed in the plurality of layers.
  • the specific arrangement of each device 31 is determined in order to specify the area of the occupied area 30 and the shape of the outer edge.
  • the area of the occupied area 30 is simply determined according to variables such as the number of devices 31 provided in the occupied area 30, the size (occupied area) of each device 31, the arrangement interval of the devices 31, the presence / absence of a frame, and the number of layers.
  • the outer edge shape may be calculated automatically.
  • FIG. 3 shows a specific example in which the equipment 31 included in the process constituting the processing plant 1 is grouped into a plurality of equipment groups 3 (3a, 3b).
  • the gas flowing out from the top of the distillation column 311a on the front stage side is cooled and liquefied by the overhead cooler 312a, and a part of the liquid accumulated in the receiver 313a is partially discharged from the distillation column 311b on the rear stage side by the liquid feed pump 314.
  • the process of pumping liquid to is described.
  • a plurality of devices 31 related to the distillation column 311a on the front stage side are grouped into the device group 3a, and a plurality of devices 31 related to the distillation column 311b on the rear stage side are grouped into the device group 3b. .. Focusing on the flow of the liquid from the receiver 313a to the distillation column 311b, the liquid feed pump 314, which is the equipment 31 included in the equipment group 3a, and the distillation column 311b, which is the equipment 31 included in the equipment group 3b, are connected to each other. It is connected via 4. At this time, in the device arrangement method of this example, it is assumed that the device group 3a and the device group 3b are paired via the pipe 4.
  • the fluid flows in from the outside of each device group 3a and 3b, and the fluid flows from each device group 3a and 3b to the outside.
  • the fluid that flows out is being exchanged.
  • the equipment groups 3a and 3b and the other equipment groups 3 are paired through the pipe 4 through which each fluid flows.
  • the information indicating the equipment 31 included in the equipment group 3 is set in each equipment group 3 shown in FIG. Further, among these devices 31, those device groups 3 are paired for those that transfer fluid to and from the partner device 31 included in the other device group 3 via the pipe 4.
  • the connection information indicating that is set. In addition, even when the fluid is exchanged between the outside of the processing plant 1 and the equipment arrangement area excluded from the site area 10 in advance as described above, connection information indicating that fact is set.
  • the specific device 31 (also the liquid transfer pump 314) included in one device group 3 (equipment group 3a in the example of FIG. 3) is included in the other device group 3 (similarly device group 3b).
  • Information that can identify which pipe 4 the fluid is to be sent to the device 31 is set.
  • the equipment 31 (also equipment group 3b in the example of FIG. 3) that accepts a fluid
  • the equipment 31 (also equipment group 3a) included in another equipment group 3 (also equipment group 3a) for a specific equipment 31 (also distillation column 311b).
  • information indicating which pipe 4 the fluid is sent from the liquid feeding pump 314) is set as connection information.
  • connection information corresponds to these devices 31. Multiple, set. Further, when the pipe 4 connected to one device 31 included in a certain device group 3 branches outside the device group 3 and is connected to the device 31 included in each of the other plurality of device groups 3. There can also be. In this case, the connection information may be set assuming that the one device 31 is connected to another device 31 via a plurality of pipes 4 different from each other.
  • the pipe 4 corresponding to the connection information information corresponding to the amount of the pipe material used per unit length is set as the pipe information according to the diameter and the wall thickness of the pipe 4. Further, when calculating the total cost as the total usage amount of the pipe 4, the cost per unit length of the pipe 4 is set as the pipe information in consideration of the pipe material. Note that these piping information does not directly indicate the amount (weight) or price of the piping material used per unit length, but may be, for example, identification information set in association with these values. ..
  • the total amount of piping material used in the pipe 4 and the arrangement of the equipment 31 in which the total cost value becomes smaller are searched.
  • the method to be used will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
  • the area where the pipe rack arrangement area 20 is already arranged in the site area 10 or the area where the other occupied area 30 is already arranged includes these areas.
  • the next occupied area 30 cannot be arranged so as to overlap.
  • each occupied area 30 is arranged in the site area 10 so that the connection side 301 is in contact with the long side of the pipe rack arrangement area 20.
  • each occupied area 30 is any side (generally a straight line, but a curved line) capable of providing a connection of the pipe 4 with the pipe racks 21, 22, and 23. Is arranged in the site area 10 so as to be in contact with the long side of the pipe rack arrangement area 20.
  • the occupied area 30 can be arranged so that the side (for example, the connecting side 301) of the pipe 4 is in contact with the long side of the pipe rack arrangement area 20, a part of the occupied area 30 protrudes from the site area 10. May be allowed (occupied area 30 in (3) of FIG. 4B). On the contrary, a constraint may be provided that requires that all the occupied area 30 is included in the site area 10.
  • the four occupied areas 30 of (1) to (4) are arranged with respect to the site area 10 in which the pipe rack arrangement areas 20 of the pipe racks 21 and 22 are arranged at predetermined positions.
  • the fluid to be processed flows in the order of equipment group 3 of (2) ⁇ (4) ⁇ (1) ⁇ (3) from the position indicated by the symbol “IN” in the figure, and is shown in the figure. It flows out from the position marked with "OUT".
  • IN ⁇ (2) ⁇ (4) is connected by pipe A (indicated by the arrow of the alternate long and short dash line and marked with “4a” in the figure) in which common pipe information is set. Has been done.
  • pipe B in the figure, indicated by a solid arrow and marked with “4b”, in which pipe information different from that of pipe A is set is attached. It is connected by).
  • the site area 10 is determined.
  • Each device group 3 is arranged in.
  • the pipes 4a and 4b are connected so as to pass through the pipe rack arrangement areas 20 (main pipe racks 21 and 22) and connect the connection sides 301 (including the IN and OUT positions of the site area 10) by the shortest path. Deploy.
  • the "shortest path" of the pipes 4a and 4b is the connection between the equipment group 3 (or IN and OUT positions; hereinafter the same in the description of FIGS. 4A and 4B) and the pipe racks 21 and 22. It may be sufficient if the path of the pipe 4 connecting the positions can be set without meandering or folding back.
  • the routes of the pipes 4a and 4b are staggered so as not to overlap each other in FIGS. 4A and 4B.
  • the position of the connection between each device group 3 and the pipe racks 21 and 22 will be described.
  • the specific arrangement of each device 31 provided in the occupied area 30 is decided, the actual position of the connection may be set according to the arrangement.
  • a simple setting may be set in which the central position of the connection side 301 is uniformly set as the connection position. 4A and 4B show an example of the latter.
  • the route in which the pipes 4a and 4b are arranged is determined according to the arrangement of the equipment group 3, and the length of each pipe 4a and 4b can be calculated based on the coordinates of the route. Then, by totaling the lengths of the pipes 4a and 4b connecting the device groups 3 for each type of pipe, the total length of each of the pipes A and B can be calculated.
  • the arrangement of the equipment group 3 is such that the pipes 4a and 4b cover the same area of the pipe rack arrangement area 20 until the fluid flowing in from the IN position flows out from the OUT position. It is arranged so that it has to go back and forth again and again. As a result, the total lengths x 1 and y 1 of the pipes 4a and 4b tend to be longer.
  • the number of times the pipes 4a and 4b reciprocate in the same area of the pipe rack arrangement area 20 is small, and the total lengths x 2 and y 2 of the pipes 4a and 4b are relatively relative. short.
  • the number of device groups 3 arranged in the site area 10 is limited to four for convenience of explanation, but in reality, a large number as shown in FIG. It may be necessary to search for the optimal arrangement of equipment group 3. Further, the arrangement of the equipment group 3 is also changed due to the influence of the arrangement of the pipe racks 21, 22, and 23 (pipe rack arrangement area 20). In these cases, in order to prevent the amount of calculation of the computer from becoming too large, various restrictions described below may be provided to search for the optimum arrangement of the device group 3.
  • FIGS. 5A to 5C are examples of cases in which the number of arrangements of the main pipe rack 21 and the sub pipe rack 22 and the connection relationship between the pipe racks 21 and 22 are set in advance.
  • the main pipe rack 21 is provided independently with the short side of the strip-shaped pipe rack arrangement area 20 not connected to other pipe racks.
  • one main pipe rack 21 is provided so as to cross the site area 10 along the short side direction of the site area 10 set in a rectangular shape. ing.
  • the arrangement direction of the main pipe rack 21, the length of the long side and the short side of the strip-shaped pipe rack arrangement area 20, and the number of arrangements are not limited to the examples in these figures.
  • the main pipe rack 21 may be provided along the long side direction of the site area 10 set in a rectangular shape, or the length of the long side of the main pipe rack 21 is interrupted in the middle of crossing the site area 10. May be good.
  • a plurality of main pipe racks 21 may be arranged in the site area 10.
  • the sub-pipe rack 22 is a pipe rack in which the short side of the strip-shaped pipe rack arrangement area 20 is connected to the long side of the pipe rack arrangement area 20 of the main pipe rack 21 and extends in a direction intersecting the long side.
  • FIG. 5A is an example in which the sub-pipe rack 22 is not provided.
  • FIG. 5 (b) shows an example in which one sub-pipe rack 22 is provided on each of the west side and one east side of the main pipe rack 21, and
  • FIG. 5 (c) shows the west long side of the main pipe rack 21.
  • This is an example in which two sub-pipe racks 22 are provided on the east side and one sub-pipe rack 22 is provided on the long side on the east side.
  • the lengths of the long sides and short sides of the pipe rack arrangement area 20 of the sub-pipe rack 22 and the number of arrangements may also be changed for each case.
  • the orientation of the long side to which the sub-pipe rack 22 is connected and the sub-pipe rack 22 connected to each long side when viewed from the main pipe rack 21 A plurality of cases in which the pipe rack arrangement area 20 is set are prepared in advance so that the number of the pipe racks (including the case of zero) is different.
  • the arrangement of the main pipe rack 21 and the sub pipe rack 22 is fixed only at the positions illustrated in these figures, the restriction in searching for the optimum arrangement of a large number of equipment groups 3 becomes too large. It may end up. Therefore, a sub-case in which the arrangement positions of the main pipe rack 21 and the sub-pipe rack 22 are changed may be further prepared.
  • FIG. 6A is a reprint of Case 3 shown in FIG. 5C.
  • one side of the contour line of the site area 10 extending in the direction intersecting the long side of the main pipe rack 21 (east-west direction) is divided into five equal parts, and "W2, W1, C, E1, E2" are divided into each divided area. "Is attached.
  • the main pipe rack 21 (pipe rack arrangement area 20) shown in FIG. 6A is set so as to be movable in a direction intersecting the long side thereof within the range of the divided area marked with C. Has been done.
  • the pipe rack arrangement area 20 of the sub pipe rack 22 is set so as to be movable in a direction intersecting the long side of the sub pipe rack 22.
  • two sub-pipe racks 22 are connected to the long side of the main pipe rack 21 on the west side (left-hand side when facing the figure) when viewed from the main pipe rack 21 in FIG. 6 (a).
  • the movable range of each sub-pipe rack 22 includes the pipe rack arrangement area 20 between one sub-pipe rack 22 and the other sub-pipe rack 22. Limited to non-overlapping areas.
  • the movement of the position of each pipe rack arrangement area 20 described above is executed when the computer searches for the optimum arrangement of the equipment group 3.
  • the pipe rack arrangement area 20 of the main pipe rack 21 is arranged in the divided area designated by W1 or E1, respectively.
  • W1 or E1 the divided area designated by W1 or E1
  • the pipe rack arrangement area 20 of the main pipe rack 21 is set so as to be movable in the direction intersecting the long side thereof within the range of the divided areas labeled with W1 or E1, respectively.
  • the movable range of the pipe rack arrangement area 20 of the sub pipe rack 22 is set in the same manner as in the example of FIG. 6A.
  • the pipe rack arrangement area 20 of the main pipe rack 21 is set to be movable within the range of the divided area designated by W2 or E2, and the sub pipe is also set.
  • a sub-case (not shown) similar to the example of FIG. 6A is also prepared.
  • a plurality of sub-cases are prepared in advance in which the number of sub-pipe racks 22 connected to the sides is common, but the arrangement positions of the main pipe racks 21 are different from each other. Further, the case is not limited to FIG. 5 (c), and the cases shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) and other cases are also the main pipes within the divided regions (W2, W1, E1, E2) described above. A plurality of subcases having different arrangement positions of the rack 21 are prepared.
  • the main pipe rack 21 may be moved within the divided area, and the sub-pipe rack 22 may be moved within the range that does not overlap with the other sub-pipe racks 22.
  • the points that can be made are the same as those described in FIGS. 6 (a) to 6 (c).
  • the optimum device group 3 layout is searched for using a computer for each of the plurality of cases and subcases described above. In this way, by preparing a case and a sub-case in which the arrangement number and connection relationship of the main pipe rack 21 and the sub-pipe rack 22 and the movable range of the pipe rack arrangement area 20 are limited in advance, these conditions are completely satisfied. The amount of calculation can be reduced as compared with the case where the search for the optimum arrangement of the device group 3 is started from an undefined state.
  • FIG. 7 shows an example in which the connecting side 301 connected to the long side of the pipe racks 21, 22, and 23 (pipe rack arrangement area 20) is preset with respect to the outer edge of the occupied area 30 of the equipment group 3.
  • the connection side 301 is not set in advance, any side of the occupied area 30 may be connected to the long side of the pipe racks 21, 22, and 23.
  • the connection side 301 is set in advance, the amount of computer calculation when searching for the optimum arrangement of the device group 3 can be reduced.
  • the device 31 arranged in the device group 3 at the time of maintenance is carried out to the area on the opposite side of the occupied area 30 from the connection side 301 side, and is the area of the other device group 3.
  • connection side 301 in which the connection side 301 is not set in advance, the side selected to be connected to the long side of the pipe racks 21, 22, 23 (pipe rack arrangement area 20) is set as the connection side.
  • the above-mentioned maintenance area 5 may be provided in the area on the opposite side of the occupied area 30 from the connection side side, as in the example shown in FIG. 7.
  • the device arrangement method of this example is the arrangement position of the occupied area 30 of the plurality of device groups 3 and the pipe racks 21, 22 respectively.
  • the arrangement position of the pipe rack arrangement area 20 is set as a variable parameter.
  • the coordinate range occupied by each occupied area 30 and the pipe rack arrangement area 20 is a variable parameter.
  • the search for the arrangement of the device group 3 satisfying such a condition can be executed by a computer using commercially available general-purpose optimization software.
  • general-purpose optimization software examples include modeFRONTIER from ESTECO, HyperStudy from Altair, Optimas from Noesis Solutions, and HEED from Red Cedar Technology.
  • the search for the optimum arrangement can be searched by a genetic algorithm or a particle swarm optimization method using such optimization software or a search tool.
  • Examples of specific algorithms for executing these optimization methods include NCGA (Neighborhood Cultivation Genetic Algorithm), NBI (Normal Boundary Intersection), and IOSO (Indirect Optimization on the basis of Self-Organization).
  • NCGA Neighborhood Cultivation Genetic Algorithm
  • NBI Normal Boundary Intersection
  • IOSO Indirect Optimization on the basis of Self-Organization
  • the search for the optimum arrangement is not limited to the case of using these illustrated methods, and any method capable of searching for the arrangement of the equipment group 3 that reduces the total usage amount or the total cost of the pipe 4 can be used. ..
  • the computer that searches for the optimum arrangement of the equipment group 3 by using the above method may use the total amount of the piping material of the pipe 4 or the total amount of the piping material used in the pipe 4 from the searched equipment group 3 arrangements. Select multiple arrangements with lower total cost and output to the user. As the arrangement to be selected, a preset number of arrangements may be output in ascending order of the desired value (total usage amount or total cost) in each case (including subcases). Further, all the arrangements in which the target value is smaller than the preset threshold value may be selected and output.
  • FIG. 9 is an example of an implementation procedure of the device arrangement method of this example.
  • the plurality of devices 31 included in the processing plant 1 are grouped into a plurality of device groups 3 in advance, and the area of the occupied area 30 and the shape of the outer edge of each device group 3 are determined.
  • connection information indicating that two specific device groups 3 are paired via the pipe 4 and the connection information about the pipe 4 are provided. Piping information is set (process P1 in FIG. 9).
  • a plurality of cases in which the site area 10 of the processing plant 1 and the pipe rack arrangement area 20 described with reference to FIGS. 5 and 6 are set including sub-cases; the same shall apply hereinafter in the description of FIG. 9). (Processing P2 in FIG. 9).
  • a plurality of device groups 3 are arranged in the site area 10 with the arrangement positions of the occupied area 30 and the pipe rack arrangement area 20 as variable parameters (process P3 in FIG. 9: first step).
  • the arrangement position of the pipe rack arrangement area 20 may be changed within the range of the restrictions described with reference to FIG.
  • the pipe rack arrangement area 20 of the sub-sub pipe rack 23 may be generated based on the concept described with reference to FIGS. 8A and 8B.
  • Process P4 Second step).
  • the preset end condition for example, when the arrangement of the device group 3 whose target value is smaller than that of other arrangements cannot be searched any more during the predetermined repetitive calculation period
  • the first operation is performed.
  • the second step is repeated.
  • the total length of the long side of the main pipe rack 21 is short, and all the occupied areas 30 shown in FIG. 2 are connected. If it is found that the side 301 cannot be connected, the search for the optimum arrangement may be terminated at that point, and information to that effect may be output.
  • the user From the output arrangement of the plurality of device groups 3, the user considers restrictions such as maintenance management, safety management, total usage of piping materials, and cost factors other than total cost, and more realistic device group 3 is used. Select the placement of. After that, the arrangement of the equipment group 3 is adjusted in consideration of the above-mentioned various restrictions. As a result, as shown in FIG. 10, the arrangement of the plurality of equipment groups 3 is determined with respect to the site area 10 shown in FIG.
  • the arrangement of each equipment 31 constituting the processing plant 1 is determined, and the processing plant 1 is constructed based on this arrangement.
  • the equipment arrangement method with respect to the arrangement of the equipment group 3 in which a large number of equipment 31 constituting the processing plant 1 are grouped, the total amount of piping materials used and the total cost are small by the computer. Ask for. As a result, it is possible to quantitatively grasp the economic efficiency of the determined equipment arrangement while reducing the work load required for determining the equipment arrangement.
  • a computer may be used to search for the arrangement positions of the pipe rack arrangement areas 20 of the various pipe racks 21, 22, and 23 as well as the arrangement positions of the equipment group 3.
  • the initial arrangement of the equipment group 3 occupied area 30
  • various pipe racks 21 and 22 pipe rack arrangement area 20
  • the computer may be made to search for the arrangement of the equipment group 3 in which the total amount of piping material used is reduced.
  • each pipe rack arrangement area 20 it is not essential to configure each pipe rack arrangement area 20 to be movable.
  • the optimum arrangement of the equipment group 3 in each case may be searched under the condition that the position of the pipe rack arrangement area 20 is fixed. Then, for a specific case or sub-case in which the total amount of piping material used is smaller, the optimum arrangement of the equipment group 3 may be searched again under the condition that the pipe rack arrangement area 20 can be moved.
  • all the pipes that were arranged in the pipe racks 21, 22, and 23 when searching for the optimum arrangement are arranged in the pipe racks 21, 22, and 23 in the actual processing plant 1. It is not mandatory to do.
  • these devices 31 may be connected between the devices 31 included in the device group 3 in which the occupied areas 30 are arranged adjacent to each other without passing through the pipe racks 21, 22, and 23.
  • the pipe 4 can be further shortened as compared with the case where the pipe 4 is routed from the arrangement position of each device 31 to the pipe racks 21, 22, and 23.
  • Processing plant 10 Site area 20 Pipe rack arrangement area 21 Main pipe rack 22 Sub pipe rack 23 Sub sub pipe racks 3, 3a, 3b Equipment group 30 Occupied area 31 Equipment 4, 4a, 4b Plumbing

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Abstract

【課題】処理プラントを構成する機器を含む機器グループについて、配管材の総使用量がより少なくなる配置を探索する技術を提供する。 【解決手段】流体を処理する処理プラント１を構成する複数の機器３１を含み、占有領域３０が設定された複数の機器グループ３について、特定の２つの機器グループ３が配管４を介して接続されたペアとなることを示す接続情報と、配管材の使用量の算出に必要な配管情報を設定する。次いで、占有領域３０の外縁と、パイプラック配置領域２０の長辺とが接するように、処理プラント１の敷地領域１０に複数の機器グループ３を配置する第１ステップと、パイプラック２１、２２、２３に支持される配管４の配管材の総使用量を算出する第２ステップと、を繰り返し実施し、複数の機器グループ３の配置を変化させて得られた結果から、配管材の総使用量が少ない複数の配置を選択する。

Description

処理プラントの機器の配置方法、及び処理プラントの製造方法
　本発明は、処理プラントを構成する機器の配置を決定する技術に関する。
　流体の処理を行う処理プラントには、天然ガスの液化や天然ガス液の分離、回収などを行う天然ガスプラント、原油や各種中間製品の蒸留や脱硫などを行う石油精製プラント、石油化学製品や中間化学品、ポリマーなどの生産を行う化学プラントなどがある。なお、本願において「流体」とは、気体、液体に加え、流動性を有する粉粒体（粉体、粒体やペレットなど）も含んでいる。
　これらの処理プラントは、所定の敷地領域内に、例えば塔槽や熱交換器などの静機器、ポンプやコンプレッサーなどの動機器といった多数の機器を配置し、これらの機器間を配管で接続した構成となっている。　
　このとき、処理プラントを構成する多数の機器の配置は、流体を処理する順序、敷地領域の地形や面積の制約、安全上の制約、機器や配管の構成材料の使用量（経済性）などを総合的に考慮し、設計担当者が試行錯誤しながら決定する必要があった。
　しかしながら、配管を介して多数の機器が互いに接続された処理プラントは、複雑な構成を有する場合が多い。このとき、多くの制約の範囲内で、より効率的な機器配置を探索する作業は、検討の負荷が大きくなりやすいばかりでなく、設計担当者の技量によって結果が左右されてしまう場合もある。このため、機器配置の決定に必要な作業の負荷を軽減しつつ、決定された機器配置の経済性を定量的に把握することが可能な手法が求められている。
　ここで特許文献１には、吊り上げ荷重に応じて決まるメンテナンス用クレーンの作業半径の範囲に対応させて、予め設定された機器配置領域内において、実際に機器が配置される範囲を限定した天然ガス処理装置が記載されている。しかしながら、文献１には、決定された機器配置の経済性を定量的に把握する技術についての言及はない。
国際公開第２０１８／２３５２６７号
　本技術は、処理プラントを構成する機器を含む機器グループについて、配管材の総使用量がより少なくなる配置を探索する技術を提供する。
　本方法は、流体を処理する処理プラントを構成する機器の配置方法であって、
　前記処理プラントを構成する複数の機器について、少なくとも１つの機器を含み、前記機器の配置領域を含む占有領域が設定され、互いに識別可能な複数の機器グループにグループ分けし、これらの機器グループに対し、一の機器グループに含まれる各機器と、他の機器グループに含まれる相手先の機器との間で流体の授受を行うため、特定の２つの機器グループが配管を介して接続されたペアとなることを示す接続情報と、前記接続情報に対応する配管の単位長さあたりの配管材の使用量の算出に必要な配管情報と、を設定する工程と、
　前記処理プラントの敷地領域と、前記配管を支持するために前記敷地領域内に設けられるパイプラックについての、平面形状が帯状のパイプラック配置領域と、を設定する工程と、
　次いで、コンピュータにより、前記一の機器グループの前記占有領域の外縁と、前記帯状のパイプラック配置領域の長辺とが接し、且つ、前記一の機器グループと、それ以外の機器グループのとの間で前記占有領域が重なり合わないように、前記敷地領域に前記複数の機器グループを配置する第１ステップと、前記複数の機器グループの配置について、各占有領域の外縁が前記長辺に接する位置と、前記接続情報とに基づき、前記パイプラックに支持される配管の配管材の総使用量を算出する第２ステップと、を含み、前記複数の機器グループの配置を変化させながら、前記第１ステップと第２ステップとを繰り返し実行して得られた複数の配置から、前記配管材の総使用量が少ない複数の配置を選択する工程と、を含むことを特徴とする。
　前記処理プラントの機器の配置方法は以下の特徴を備えてもよい。　
（ａ）前記配管材の総使用量が少ない配置を選択する工程では、遺伝的アルゴリズムまたは粒子的最適化法を用いて複数の機器グループの配置を変化させ、前記配管材の総使用量が少なくなる配置を選択する工程を実行すること。　
（ｂ）前記敷地領域とパイプラック配置領域とを設定する工程では、前記パイプラック配置領域の配置位置と、配置数との少なくとも一方が異なる複数のケースを設定することと、これら複数のケースについて、各々、前記配管材の総使用量が少なくなる配置を選択する工程を実行し、各ケースについての前記配置の選択結果から、前記配管材の総使用量がより少ないケースと配置との組み合わせを複数選択すること。　
（ｃ）（ｂ）において、前記敷地領域に対し、前記パイプラックとして、メインパイプラックと、当該メインパイプラックの長辺に接続され、当該長辺と交差する方向に延設されるサブパイプラックとのパイプラック配置領域を設定することが可能であることと、前記複数のケースは、前記メインパイプラックから見て、前記サブパイプラックが接続される前記長辺の向きと、各長辺に接続されるサブパイプラックの数（ゼロの場合を含む）とが相違するように、前記パイプラック配置領域が設定されているものを含むこと。　
（ｄ）（ｃ）において、さらに前記複数のケースは、前記メインパイプラックから見て、前記サブパイプラックが接続される前記長辺の向きと、各長辺に接続されるサブパイプラックの数（ゼロの場合を含む）とが共通する一方、前記メインパイプラックの配置位置が前記長辺と交差する方向に向けて互いに相違するものを含むこと。　
（ｅ）（ｃ）において、前記複数のケースにおいて、前記メインパイプラックのパイプラック配置領域は、前記長辺と交差する方向へ向けて予め設定された範囲内で移動可能に設定され、また前記サブパイプラックの配置領域は、当該サブパイプラックの長辺と交差する方向へ移動可能（但し、メインパイプラックに複数のサブパイプラックが接続されている場合には、一のサブパイプラックと他のサブパイプラックとの配置領域が重なり合わない範囲に限る）に設定されていることと、前記複数の機器グループの配置を変化させて前記第１ステップを実行する際に、前記メインパイプラック及び前記サブパイプラックについてのパイプラック配置領域の配置位置を変化させることが可能であること。　
（ｆ）（ｃ）において、前記複数の機器グループの配置を変化させて前記第１ステップを実行する際に、前記パイプラックとして、前記サブパイプラックの長辺に接続され、当該長辺と交差する方向に延設されるサブサブパイプラックのパイプラック配置領域を生成することが可能であること。　
（ｇ）前記複数の機器グループには、各々の占有領域の外縁に対し、前記パイプラックの長辺と接続される接続辺が予め設定されていること。　
（ｈ）前記ステップ１にて前記複数の機器グループを配置する際に、前記パイプラックの長辺と接続される接続辺側とは前記占有領域を挟んで反対側の領域に、メンテナンス時に前記一の機器グループ内に配置された機器が運び出される領域であって、他の機器グループの前記占有領域及び前記パイプラック配置領域のいずれもが設けられていないメンテナンス領域を設けること。　
（ｉ）前記配管情報は、前記配管材の使用量として、配管の単位長さあたりのコストの算出に必要な情報を含み、前記第２ステップでは、前記パイプラックに支持される配管の配管材の総使用量として、これらの配管材の総コストを算出すること。
　また、流体を処理する処理プラントの製造方法は、前記に記載の処理プラントの機器の配置方法により選択された前記配管材の総使用量が少ない複数の配置に含まれる配置に基づき前記複数の機器グループを配置して、前記処理プラントを製造する工程を含むことを特徴とする。
　本手法によれば、処理プラントを構成する多数の機器がグループ分けされた機器グループの配置について、コンピュータにより、配管材の総使用量が少ない配置を求める。この結果、機器配置の決定に必要な作業の負荷を軽減しつつ、決定された機器配置の経済性を定量的に把握することができる。
処理プラントのプロットプランの模式図である。 処理プラントの敷地領域と、機器グループの占有領域とを示す模式図である。 機器グループの構成図である。 機器グループの配置手法に係る第１の説明図である。 機器グループの配置手法に係る第２の説明図である。 パイプラック配置領域の構成例を示す平面図である。 パイプラック配置領域の移動に係るバリエーションを示す平面図である。 機器グループの占有領域に設定される接続辺、及びメンテナンス領域を示す平面図である。 サブサブパイプラックの生成手法に係る第１の説明図である。 サブサブパイプラックの生成手法に係る第２の説明図である。 処理プラントの機器の配置方法の実施手順を示す説明図である。 処理プラントの敷地領域に、機器グループの占有領域が配置された状態を示す模式図である。
　図１は、本例の機器の配置方法（機器配置方法）が適用される処理プラント１の構成を模式的に示した平面図である。　
　本例の機器配置方法を適用可能な処理プラント１としては、既述の天然ガスプラント、石油精製プラント、化学プラントなどを例示できる。これらの処理プラント１は、気体、液体、流動性を有する粉粒体などの流体の処理を行う多数の機器３１を備えている。処理プラント１に設けられる機器３１の例としては、蒸留塔や反応塔などの各種処理塔、気液分離が行われる受槽や熱交換器といった静機器、ポンプやコンプレッサーなどの動機器を例示することができる。処理プラント１に設けられる機器３１は、流体が流れる配管４を介して互いに接続される。
　予め設定された敷地領域１０内に処理プラント１を建設するにあたり、敷地領域１０を構成する多数の機器３１を無秩序に配置してしまうと、機器３１同士を接続する配管４が長くなり、配管材の総使用量が増大してしまう。また、メンテナンス管理や安全管理などの観点においても、予め設定した考え方に基づき秩序立てて機器３１の配置を行うことが望ましい。
　このため、多数の機器３１が設けられる処理プラント１においては、流体を処理する順序や、機器３１同士の関連性に応じて機器をグループ分け（以下「機器グループ３」という）し、共通の機器グループ３に含まれる機器３１をひとまとまりの領域内にまとめて配置する場合がある。以下、上述の「ひとまとまりの領域」を「占有領域３０」という。　
　例えば図１には、処理プラント１を構成する多数の機器３１が複数の機器グループ３にグループ分けされ、各機器グループ３に含まれる機器３１が、当該機器グループ３と対応付けて設定された占有領域３０内に配置されている状態を示している。本例において、機器グループ３には、少なくとも１つの機器３１が含まれる。
　図１に示す例のように、処理プラント１に設けられる多数の機器３１を、複数の機器グループ３にグループ分けする手法について特段の限定はない。例えば、流体の流れに沿って、流体に対して実施される処理毎に、１～数十基程度の機器３１が１つの機器グループ３に含まれるようにグループ分けを行ってもよい。
　また出願人は、処理プラント１の設計時に作成する配管計装図（piping & instrument flow diagram）のデータに基づき、コンピュータにより機器３１の関連性を分析し、関連性の高い機器３１が共通の機器グループ３に含まれるようにグループ分けを行う手法の開発を行っている。このように、所定のアルゴリズムに基づき、コンピュータを利用して自動的に機器３１のグループ分けを行ってもよい。
　このほか、ポンプやコンプレッサーなどの動機器や、触媒、吸着剤が充填された充填塔などは、メンテナンス時や充填物の再生、交換時などに切り替えて使用することが可能なように、同じ機器が複数基、冗長的に設けられている場合がある。これら、冗長化された機器は、共通の機器グループ３に設けられる場合も多い。
　また、コンプレッサーの出口のサージタンクのように、近接した位置に設けられることを前提として設計が行われている機器３１もある。この種の機器３１が、グループ分けの際に別々の機器グループ３に分けられることがないように、１つの機器３１としてセットにしてもよいし、予めこれらの機器３１を１つの機器グループ３に設定しておいてもよい。
　機器グループ３が複数の機器３１を含んでいる場合、共通の機器グループ３に含まれる機器３１同士を接続する配管４は、これらの機器グループ３が配置されている共通の占有領域３０内に配置される。　
　一方、互いに異なる機器グループ３に含まれる機器３１同士を接続する配管４は、占有領域３０外においては、原則としてパイプラック（メインパイプラック２１、サブパイプラック２２、サブサブパイプラック２３）を通るように配置される。パイプラック２１、２２、２３は、配管４を支持し、平面視したとき帯状に構成された架構構造物である。本例では、パイプラック２１、２２、２３が配置される、平面形状が帯状の領域を「パイプラック配置領域２０」という。
　以上に説明したように、処理プラント１に設けられる多数の機器３１を複数の機器グループ３にグループ分けし、各機器グループ３に含まれる機器３１を共通の占有領域３０内に配置することにより、例えば互いに関連する機器３１同士を近接した位置に配置することができる。この結果、多数の機器３１を無秩序に配置する場合と比較して、機器３１同士を接続する配管４が長くなりすぎることを抑え、配管材の総使用量を抑制することができる。
　一方で、多数の機器３１を備えた処理プラント１においては、グループ分け後の機器グループ３の数も多く、共通の敷地領域１０内にこれらの機器グループ３を配置する際にも多数のパターンがあり得る。そして、互いに異なる機器グループ３に含まれる機器３１同士を接続する配管４の長さは、これらの機器グループ３の配置位置によって変化する。また、直径や肉厚が異なる配管４は、配管材の使用量も相違し、さらに選択した配管材料が異なれば、単位重量あたりの配管コストも相違する。
　このように、処理プラント１の建設コストに影響を及ぼす配管材の総使用量や総コストは、機器３１の配置のパターンに応じて複雑に変化する。このため、処理プラント１における機器３１の配置に係る設計担当者が、トライアルアンドエラーによって、配管４の配管材の総使用量や、総コストの値がより小さくなる機器３１の配置を探索することは多大な労力を要する。また、設計担当者の技量によって結果が左右されてしまう場合もある。
　そこで本例の機器配置方法は、コンピュータを用い、パイプラック２１、２２、２３を通るように配置される配管４の総使用量（総コストに換算してもよい。以下同じ。）がより少なくなる機器グループ３の配置を探索する。
　この問題は、処理プラント１の敷地領域１０内に、複数の機器グループ３を配置するにあたって、パイプラック２１、２２、２３に支持される配管４の配管材の総使用量がより少なくなる配置を探索する最適化問題として理解することができる。
　図２は処理プラント１の敷地領域１０と、この敷地領域１０に配置される機器グループ３の占有領域３０とを模式的に示す平面図である。　
　敷地領域１０は、占有領域３０及びパイプラック配置領域２０が配置される領域である。敷地領域１０には座標が設定され、占有領域３０やパイプラック配置領域２０が配置されている領域を特定することができる。図２には敷地領域１０の外縁が矩形状に構成されている場合を例示しているが、敷地領域１０の形状はこの例に限定されない。処理プラント１が建設される土地の形状に応じて敷地領域１０の形状を設定すればよい。
　また敷地領域１０には、処理プラント１を構成するすべての機器３１を本例の機器配置方法に基づいて配置することを必須とするものでもない。例えば、外部から原料を受け入れる機器など、配置される位置が予め決まっている機器については、当該機器が配置される領域を除外して敷地領域１０の形状を設定すればよい。なお、敷地領域１０から除外される機器配置領域は、敷地領域１０の内側に、飛び地状に設定されていてもよい。
　さらに敷地領域１０に対しては、予めパイプラック配置領域２０が設定されている。パイプラック２１、２２、２３の配置位置や配置数は、機器グループ３の配置の探索の際に変化させることができるが、その詳細については後述する。
　既述のように、敷地領域１０に配置される処理プラント１の機器３１は、複数の機器グループ３に予めグループ分けされている。各機器グループ３は、互いに識別可能となっており、図２に示す例では（１）～（２５）の識別番号が付されている。　
　各機器グループ３は、配置される機器３１の数や各機器３１の大きさ、メンテナンス管理や安全管理上の観点から設定される機器３１同士の配置間隔など踏まえて、占有領域３０の面積や外縁の形状が設定されている。占有領域３０の外縁の形状についても、図２に例示する矩形状に限定されるものではない(図４Ａ、図４Ｂも参照)。また後述するように、占有領域３０には、パイプラック２１、２２、２３と接続される接続辺３０１が設定されていてもよい。
　ここで、占有領域３０の面積や外縁の形状は、当該占有領域３０内に設けられる各機器３１の具体的な配置を決めることによって特定することができる。このとき、占有領域３０内に複数階層の架構を設け、これら複数の階層に分けて機器３１を設置してもよい。　
　但し、占有領域３０の面積や外縁の形状を特定するにあたって各機器３１の具体的な配置が決まっていることは必須の要件ではない。例えば占有領域３０に設けられる機器３１の数、各機器３１の大きさ（占有面積）、機器３１の配置間隔、架構の有無や階層数などの変数に応じて、簡易的に占有領域３０の面積や外縁形状を自動計算してもよい。
　図３は、処理プラント１を構成するプロセスに含まれる機器３１を、複数の機器グループ３（３ａ、３ｂ）にグループ分けした具体例を示している。図３には、前段側の蒸留塔３１１ａの塔頂から流出した気体をオーバーヘッドクーラー３１２ａにて冷却、液化し、レシーバー３１３ａに溜まった液体の一部を送液ポンプ３１４により後段側の蒸留塔３１１ｂへと送液するプロセスが記載されている。
　上述のプロセスでは、前段側の蒸留塔３１１ａに関連する複数の機器３１が機器グループ３ａにグループ分けされ、後段側の蒸留塔３１１ｂに関連する複数の機器３１が機器グループ３ｂにグループ分けされている。　
　ここでレシーバー３１３ａから蒸留塔３１１ｂへの液体の流れに着目すると、機器グループ３ａに含まれる機器３１である送液ポンプ３１４と、機器グループ３ｂに含まれる機器３１である蒸留塔３１１ｂとは、配管４を介して接続されている。このとき、本例の機器配置方法では、機器グループ３ａと機器グループ３ｂとが配管４を介してペアとなっているものとする。
　また図３中に記載のように、機器グループ３ａ、３ｂに含まれる他の機器３１についても、各機器グループ３ａ、３ｂの外部から流体が流入し、各機器グループ３ａ、３ｂから外部へと流体が流出する流体の授受が行われている。これらの流体の授受に関しても、各々の流体が流れる配管４を介して、機器グループ３ａ、３ｂと他の機器グループ３とがペアとなっているものとする。
　以上に説明した関係を示す情報として、図２に示す各機器グループ３には、当該機器グループ３に含まれる機器３１を示す情報が設定されている。さらにこれらの機器３１のうち、他の機器グループ３に含まれる相手先の機器３１との間で配管４を介して流体の授受を行うものについては、これらの機器グループ３がペアとなっていることを示す接続情報が設定される。なお、処理プラント１の外部や、既述のように、敷地領域１０から予め除外されている機器配置領域との間で流体の授受を行う場合も、その旨を示す接続情報が設定される。
　接続情報としては、一の機器グループ３（図３の例では機器グループ３ａ）に含まれる特定の機器３１（同じく送液ポンプ３１４）について、他の機器グループ３（同じく機器グループ３ｂ）に含まれる機器３１（同じく蒸留塔３１１ｂ）に対していずれの配管４を介して流体を送液するかを識別することが可能な情報が設定されている。　
　同じく流体を受け入れる一の機器グループ３（図３の例では機器グループ３ｂ）についても、特定の機器３１（同じく蒸留塔３１１ｂ）について他の機器グループ３（同じく機器グループ３ａ）に含まれる機器３１（同じく送液ポンプ３１４）からいずれの配管４を介して流体が送液されるかを示す情報が、接続情報として設定されている。
　任意の一の機器グループ３について、他の機器グループ３に含まれる機器３１と配管４を介して接続されている機器３１が複数ある場合、上述の接続情報は、これらの機器３１に対応して複数、設定される。　
　また、ある機器グループ３に含まれる１つの機器３１に接続された配管４が、当該機器グループ３の外で分岐し、他の複数の機器グループ３に各々含まれる機器３１と接続されている場合もあり得る。この場合は、前記１つの機器３１が、互いに異なる複数本の配管４を介して各々、他の機器３１に接続されているものとして接続情報を設定してよい。
　さらに、前記接続情報に対応する配管４に対しては、当該配管４の直径や肉厚に応じ、単位長さあたりの配管材の使用量に対応する情報が配管情報として設定される。また、配管４の総使用量として総コストを算出する場合には、さらに配管材料を勘案し、配管４の単位長さあたりのコストが配管情報として設定される。なお、これらの配管情報は、実際の単位長さあたりの配管材の使用量（重量）や価格を直接示すものでなく、例えばこれらの値と対応付けて設定された識別情報であってもよい。
　以上に説明した各種の情報が設定された敷地領域１０、機器グループ３（占有領域３０）について、配管４の配管材の総使用量や、総コストの値がより小さくなる機器３１の配置を探索する手法について、図４Ａ、図４Ｂを参照しながら説明する。　
　占有領域３０の配置を行うにあたっての制約条件として、敷地領域１０において既にパイプラック配置領域２０が配置されている領域、または他の占有領域３０が既に配置されている領域には、これらの領域と重なり合うように次の占有領域３０を配置することができない。
　接続辺３０１が設定されている場合、各占有領域３０は、当該接続辺３０１がパイプラック配置領域２０の長辺と接するように敷地領域１０に配置される。接続辺３０１が設定されていない場合、各占有領域３０は、パイプラック２１、２２、２３との間で配管４の取り合いを設けることが可能ないずれかの辺（一般に直線であるが、曲線であってもよい）がパイプラック配置領域２０の長辺と接するように敷地領域１０に配置される。
　配管４の取り合いとなる辺（例えば接続辺３０１）が、パイプラック配置領域２０の長辺と接するように占有領域３０を配置することができれば、占有領域３０の一部が敷地領域１０からはみ出すことを許容してもよい（図４Ｂの（３）の占有領域３０）。これとは反対に、全ての占有領域３０が敷地領域１０内に含まれることを必須とする制約を設けてもよい。
　図４Ａ、図４Ｂは、予め定められた位置にパイプラック２１、２２のパイプラック配置領域２０が配置された敷地領域１０に対し、（１）～（４）の４つの占有領域３０を配置した例を示している。　
　これらの例において、処理対象の流体は、図中の「ＩＮ」の符号を示した位置から、（２）→（４）→（１）→（３）の機器グループ３の順に流れ、図中に「ＯＵＴ」の符号を付した位置より外部へと流出する。また、ＩＮ→（２）→（４）の間は、共通の配管情報が設定された配管Ａ（同図中には一点鎖線の矢印で示し「４ａ」の符号を付してある）により接続されている。一方、（４）→（１）→（３）→ＯＵＴの間は、配管Ａとは異なる配管情報が設定された配管Ｂ（同図中には実線の矢印で示し「４ｂ」の符号を付してある）により接続されている。
　そして、既述の制約に基づき、敷地領域１０の座標内において（１）～（４）の占有領域３０の向きと、これらの占有領域３０によって占有される座標範囲とを決定すると、敷地領域１０に各機器グループ３が配置された状態となる。次いで、パイプラック配置領域２０（メインパイプラック２１、２２）を通り、且つ、各接続辺３０１（敷地領域１０のＩＮ、ＯＵＴ位置を含む）間を最短経路で接続するように配管４ａ、４ｂを配置する。
　ここで、配管４（４ａ、４ｂ）の総使用量がより少なくなる機器グループ３の配置を探索する観点では、機器グループ３の配置の違いに基づく配管４の長さの変化の影響を把握することができればよい。従って、当該最適配置の探索の段階で、実際に使用する配管４の長さを厳密に特定することは必須ではない。　
　この観点で、各配管４ａ、４ｂの「最短経路」としては、各機器グループ３（またはＩＮ、ＯＵＴ位置。以下、図４Ａ、図４Ｂの説明において同じ）とパイプラック２１、２２との取り合いの位置同士の間を、蛇行や折り返しなく接続する配管４の経路が設定できれば十分としてもよい。なお、図示の便宜上、図４Ａ、図４Ｂには配管４ａ、４ｂの経路が互いに重複しないようにずらして記載してある。
　さらにここで、各機器グループ３とパイプラック２１、２２との取り合いの位置について説明しておく。例えば、占有領域３０内に設けられる各機器３１の具体的な配置が決まっている場合には、当該配置に応じて実際に近い取り合いの位置を設定してもよい。また、占有領域３０内における具体的な機器３１の配置が決まっていない場合は、例えば接続辺３０１の中央位置を一律に取り合いの位置とする簡易的な設定を設定してもよい。図４Ａ、図４Ｂには、後者の例を示してある。
　上述の手法により、機器グループ３の配置に対応して配管４ａ、４ｂが配置される経路が決まり、当該経路の座標に基づき、各配管４ａ、４ｂの長さを算出することができる。そして、各機器グループ３を接続する配管４ａ、４ｂの長さを配管の種類毎に合計することにより、配管Ａ、Ｂの各々の合計の長さを算出することができる。
　例えば図４Ａに記載の例では、機器グループ３の配置は、ＩＮの位置から流入した流体がＯＵＴの位置から流出するまでの間に、パイプラック配置領域２０の同じ領域を配管４ａ、４ｂが何度も往復しなければばらない配置となっている。この結果、配管４ａ、４ｂの合計の長さｘ１、ｙ１は長くなる傾向が見られる。　
　これに対して図４Ｂに記載の例では、パイプラック配置領域２０の同じ領域を配管４ａ、４ｂが往復する回数が少なく、配管４ａ、４ｂの合計の長さｘ２、ｙ２は相対的に短い。
　各種の配管４ａ、４ｂの合計の長さを算出したら、配管Ａ、Ｂに対して各々設定されている配管情報に基づき、単位長さあたりの配管材の使用量またはコストを乗算することにより、機器グループ３の配置の違いに応じた配管４ａ、４ｂの配管材の総使用量または総コストを算出することができる。　
　既述のように、本例の機器配置方法は、コンピュータを用い、機器グループ３の配置位置を変化させながら上述の計算を繰り返し行い、配管４ａ、４ｂの総使用量や総コストがより少なくなる機器グループ３の配置を探索する。
　ここで図４Ａ、図４Ｂを用いて説明した例は、説明の便宜上、敷地領域１０に配置される機器グループ３の数を４つに制限したが、実際には図２に示すように多数の機器グループ３の最適な配置を探索しなければならない場合がある。また、パイプラック２１、２２、２３（パイプラック配置領域２０）の配置の影響を受けて、機器グループ３の配置も変化する。　
　これらの場合において、コンピュータの計算量が大きくなり過ぎてしまうことを抑制するため、以下に説明する各種の制約を設けて機器グループ３の最適配置の探索を行ってもよい。
　図５（ａ）～（ｃ）に示す例は、メインパイプラック２１、サブパイプラック２２の配置数やこれらのパイプラック２１、２２の接続関係を予め設定したケースの例である。　
　メインパイプラック２１は、帯状のパイプラック配置領域２０の短辺が、他のパイプラックに接続されず、独立して設けられる。図５（ａ）～（ｃ）に示す例において、メインパイプラック２１は、矩形状に設定された敷地領域１０の短辺方向に沿って、敷地領域１０内を横断するように１つ設けられている。
　メインパイプラック２１の配置方向や帯状のパイプラック配置領域２０の長辺や短辺の長さ、配置数は、これらの図の例に限定されるものではない。例えば矩形状に設定された敷地領域１０の長辺方向に沿ってメインパイプラック２１を設けてもよいし、メインパイプラック２１の長辺の長さは、敷地領域１０を横切る途中で途切れていてもよい。また、敷地領域１０内に複数本のメインパイプラック２１を配置してもよい。
　サブパイプラック２２は、帯状のパイプラック配置領域２０の短辺が、メインパイプラック２１のパイプラック配置領域２０の長辺に接続され、当該長辺と交差する方向に延設されたパイプラックである。図５（ａ）は、サブパイプラック２２が設けられていない例である。また図５（ｂ）は、メインパイプラック２１の西側及び東側の長辺に１本ずつサブパイプラック２２が設けられた例であり、図５（ｃ）はメインパイプラック２１の西側の長辺に２本、東側の長辺に１本のサブパイプラック２２を設けた例である。　
　ここで、サブパイプラック２２のパイプラック配置領域２０の長辺や短辺の長さ、配置数についてもケース毎に変化させてよい。
　以上、図５（ａ）～（ｃ）に例示したように、メインパイプラック２１から見て、サブパイプラック２２が接続される長辺の向きと、各長辺に接続されるサブパイプラック２２の数（ゼロの場合を含む）とが相違するように、パイプラック配置領域２０が設定された複数のケースを予め準備しておく。
　一方で、これらの図に例示した位置のみにメインパイプラック２１やサブパイプラック２２の配置が固定されていると、多数の機器グループ３の最適な配置を探索するにあたっての制約が大きくなりすぎてしまう場合もある。そこで、メインパイプラック２１やサブパイプラック２２の配置位置を変化させたサブケースをさらに準備してもよい。
　例えば図６（ａ）は、図５（ｃ）に示すケース３を再掲したものである。同図には、メインパイプラック２１の長辺と交差する方向（東西方向）に延びる敷地領域１０の輪郭線の一辺を５等分し、各分割領域に「Ｗ２、Ｗ１、Ｃ、Ｅ１、Ｅ２」の符号を付してある。ここで図６（ａ）に記載のメインパイプラック２１（パイプラック配置領域２０）は、Ｃの符号を付した分割領域の範囲内で、その長辺と交差する方向へ向けて移動可能に設定されている。
　さらに、図６（ａ）に示す例においてサブパイプラック２２のパイプラック配置領域２０は、当該サブパイプラック２２の長辺と交差する方向へ移動可能に設定されている。但し、図６（ａ）のメインパイプラック２１から見て西側（図に向かって左手側）には、メインパイプラック２１の長辺に対して２つのサブパイプラック２２が接続されている。このように複数のサブパイプラック２２が接続されている場合には、各サブパイプラック２２の移動可能範囲は、一のサブパイプラック２２と他のサブパイプラック２２とのパイプラック配置領域２０が重なり合わない範囲に限られる。　
　以上に述べた各パイプラック配置領域２０の位置の移動は、コンピュータにより、機器グループ３の最適な配置の探索を行う際に実行される。
　上述の図６（ａ）と比較して、図６（ｂ）、（ｃ）は、メインパイプラック２１のパイプラック配置領域２０が、各々、Ｗ１またはＥ１の符号を付した分割領域に配置されている点が異なる。これらのサブケースについても、メインパイプラック２１のパイプラック配置領域２０は、各々Ｗ１またはＥ１の符号を付した分割領域の範囲内で、その長辺と交差する方向へ向けて移動可能に設定されている。　
　一方、サブパイプラック２２のパイプラック配置領域２０の移動可能範囲は、図６（ａ）の例と同様に設定されている。
　図６（ｂ）、（ｃ）に記載した例に加え、Ｗ２またはＥ２の符号を付した分割領域の範囲内でメインパイプラック２１のパイプラック配置領域２０を移動可能に設定し、またサブパイプラック２２のパイプラック配置領域２０の移動可能範囲は、図６（ａ）の例と同様とした不図示のサブケースも準備されている。
　以上に説明したように、図５（ｃ）のケースに対して、メインパイプラック２１の配置数や、メインパイプラック２１に対してサブパイプラック２２が接続される長辺の向き、及び各長辺に接続されるサブパイプラック２２の数が共通する一方、メインパイプラック２１の配置位置が互いに相違する複数のサブケースを予め準備しておく。　
　また、図５（ｃ）に限定されず、図５（ａ）、（ｂ）に記載のケースやそのほかのケースについても、既述の分割領域（Ｗ２、Ｗ１、Ｅ１、Ｅ２）内でメインパイプラック２１の配置位置が異なる複数のサブケースが準備されている。
　各々のケース、サブケースについては、メインパイプラック２１については分割領域の範囲内で、サブパイプラック２２については他のサブパイプラック２２と重なり合わない範囲でパイプラック配置領域２０を移動させることができる点については、図６（ａ）～（ｃ）にて説明した例と同様である。
　本例の機器配置方法においては、以上に説明した複数のケース、サブケースについて、各々、コンピュータを用いた最適な機器グループ３の配置の探索を行う。このように、メインパイプラック２１、サブパイプラック２２の配置数や接続関係、パイプラック配置領域２０の移動可能範囲を予め制限したケース、サブケースを準備しておくことにより、これらの条件が全く定義されていない状態から機器グループ３の最適配置の探索を開始する場合と比較して計算量を低減することができる。
　図７は、機器グループ３の占有領域３０の外縁に対し、パイプラック２１、２２、２３（パイプラック配置領域２０）の長辺と接続される接続辺３０１を予め設定した例を示している。　
　これとは反対に接続辺３０１が予め設定されていない場合は、パイプラック２１、２２、２３の長辺に対して、占有領域３０のいずれの辺を接続してもよい。但し、接続辺３０１を予め設定しておいた方が、機器グループ３の最適配置を探索する際のコンピュータの計算量を低減することができる。
　また図７には、接続辺３０１側とは占有領域３０を挟んで反対側の領域に、メンテナンス時に機器グループ３内に配置された機器３１が運び出される領域であって、他の機器グループ３の占有領域３０及びパイプラック配置領域２０のいずれもが設けられていないメンテナンス領域５を設けた例を併記してある。
　また、予め接続辺３０１が設定されていない占有領域３０においては、パイプラック２１、２２、２３（パイプラック配置領域２０）の長辺と接続されることが選択された辺を接続辺とする。そして、この接続辺側とは占有領域３０を挟んで反対側の領域に、既述のメンテナンス領域５を設けてもよい点は、図７に示す例と同様である。
　このほか、図８Ａに示すように、空いている敷地領域１０に機器グループ３を配置するにあたり、当該機器グループ３を接続可能なメインパイプラック２１、サブパイプラック２２がない場合がある。このような場合には、サブパイプラック２２の長辺に接続され、当該長辺と交差する方向に延設されるサブサブパイプラック２３のパイプラック配置領域２０を生成し、当該サブサブパイプラック２３の長辺に機器グループ３を接続してもよい（図８Ｂ）。この動作は、機器グループ３の最適な配置の探索を行う際に実行される。
　以上に説明した各制約やメインパイプラック２１、サブパイプラック２２の設置ケースを踏まえ、本例の機器配置方法は、複数の機器グループ３の占有領域３０の配置位置、及び各パイプラック２１、２２、２３のパイプラック配置領域２０の配置位置を可変パラメータとする。言い替えると、敷地領域１０において、各占有領域３０やパイプラック配置領域２０によって占有される座標範囲が可変パラメータとなる。
　そして予め準備された各ケース及びサブケースについて、可変パラメータを変化させ、各ケース及びサブケースについて配管４の総使用量または総コストがより少なくなる機器グループ３の配置を探索する。　
　このような条件を満たす機器グループ３の配置の探索は、市販されている汎用的な最適化ソフトウェアを用いてコンピュータにより実行することができる。このようなソフトウェアの例としては、ESTECO社のmodeFRONTIER、Altair社のHyperStudy、Noesis Solutions社のOptimas、Red Cedar Technology社のHEEDなどを例示することができる。ここで、汎用的な最適化ソフトウェアを用いて機器グループ３の最適配置の探索を実行することは必須の要件ではなく、専用に開発した探索ツールを用いて最適配置の探索を行ってもよい。
　前記最適配置の探索は、このような最適化ソフトウェアや探索ツールを用い、遺伝的アルゴリズムや粒子群最適化法によって探索することができる。これらの最適化法を実行する具体的なアルゴリズムの例としては、ＮＣＧＡ(Neighborhood Cultivation Genetic Algorithm)、ＮＢＩ（Normal Boundary Intersection)、ＩＯＳＯ（Indirect Optimization on the basis of Self‐Organization）などを例示することができる。但し、当該最適配置の探索は、これら例示した手法を用いる場合に限定されず、配管４の総使用量または総コストが少なくなる機器グループ３の配置を探索可能な任意の手法を用いることができる。
　また、本例の機器の配置方法において、上述の手法を用いて機器グループ３の最適配置を探索するコンピュータは、探索した機器グループ３の配置の中から、配管４の配管材の総使用量または総コストがより少ない複数の配置を選択し、ユーザーに対して出力する。　
　選択する配置は、各ケース（サブケースを含む）のうち、目的の値（総使用量または総コスト）が少ない順に、予め設定された数の配置を出力してもよい。また、予め設定したしきい値よりも目的の値が小さくなる全ての配置を選択して出力してもよい。
　図９は、本例の機器の配置方法の実施手順の一例である。　
　初めに、処理プラント１に含まれる複数の機器３１について、予め複数の機器グループ３にグループ分けし、各機器グループ３について占有領域３０の面積や外縁の形状を決めておく。
　しかる後、複数の機器グループ３に対し、図３を用いて説明した考え方に基づき、特定の２つの機器グループ３が配管４を介してペアとなることを示す接続情報と、当該配管４についての配管情報とを設定する（図９の処理Ｐ１）。　
　次いで、図５、図６を用いて説明した、処理プラント１の敷地領域１０と、パイプラック配置領域２０とが設定された複数のケース（サブケースを含む。以下、図９の説明において同じ）を準備する（図９の処理Ｐ２）。
　しかる後、所定のケースについて、占有領域３０、パイプラック配置領域２０の配置位置を可変パラメータとして、敷地領域１０に複数の機器グループ３を配置する（図９の処理Ｐ３：第１ステップ）。　
　このとき、占有領域３０を配置する領域が確保できない場合などは、図６を用いて説明した制約の範囲内でパイプラック配置領域２０の配置位置を変更してもよい。また、図８Ａ、図８Ｂを用いて説明した考え方に基づきサブサブパイプラック２３のパイプラック配置領域２０を生成してもよい。
　次いで、第１ステップにて得られた機器グループ３の配置について、既述の接続情報、配管情報に基づき配管４の配管材の総使用量または総コスト（目的の値）を算出する（図９の処理Ｐ４：第２ステップ）。　
　以下、予め設定した終了条件（例えば所定の繰り返し計算期間中に、他の配置よりも目的の値が少なくなる機器グループ３の配置がこれ以上、探索できなかった場合など）を満たすまで、第１、第２ステップを繰り返す。
　また、第１、第２ステップを実行するにあたり、例えば図５（ａ）のケース１のように、メインパイプラック２１の長辺の総延長が短く、図２に示す全ての占有領域３０の接続辺３０１を接続することができないことが判明した場合は、その時点で最適配置の探索を終了し、その旨の情報を出力してもよい。
　こうして探索を実行しているケースについて、終了条件に到達したら、目的の値が少なくなる機器グループ３の配置を複数、記憶する。しかる後、最適配置を探索するケースを変更しながら、上述の第１、第２ステップの実行を繰り返す。
　準備されているすべてのケースについて機器グループ３の最適配置の探索が完了したら、記憶しておいた、配管材の総使用量または総コストがより少ないケースと機器グループ３の配置との組み合わせを出力する（図９の処理Ｐ５）。　
　出力された複数の機器グループ３の配置の中から、ユーザーは、メンテナンス管理や安全管理、配管材の総使用量や総コスト以外のコスト要因などの制約を考慮し、より現実的な機器グループ３の配置を選択する。しかる後、上述の各種制約も踏まえて機器グループ３の配置の調整を行う。この結果、図１０に示すように、図２に示した敷地領域１０に対する、複数の機器グループ３の配置が決定される。
　このようにして決定された機器グループ３の配置に基づき、処理プラント１を構成する各機器３１の配置が決定され、この配置に基づいて処理プラント１が建設される。
　本実施の形態に係る機器配置方法によれば、処理プラント１を構成する多数の機器３１がグループ分けされた機器グループ３の配置について、コンピュータにより、配管材の総使用量や総コストが少ない配置を求める。この結果、機器配置の決定に必要な作業の負荷を軽減しつつ、決定された機器配置の経済性を定量的に把握することができる。
　ここで、図５を用いて説明したケースを予め準備し、機器グループ３の最適配置を探索することは必須の要件ではない。機器グループ３の配置位置と共に、各種パイプラック２１、２２、２３のパイプラック配置領域２０の配置位置についてもコンピュータを用いて探索させてもよい。　
　これとは反対に、例えば図４Ａに示した例のように、機器グループ３（占有領域３０）及び各種パイプラック２１、２２（パイプラック配置領域２０）の初期配置を設定し、この初期配置よりも配管材の総使用量等が少なくなる機器グループ３の配置をコンピュータに探索させてもよい。
　また図６を用いて説明した各ケース及びサブケースについて、各パイプラック配置領域２０を移動可能に構成することは必須ではない。例えば、パイプラック配置領域２０の位置を固定した条件下で各ケース（サブケースを含む）における機器グループ３の最適配置を探索してもよい。しかる後、配管材の総使用量等がより少なくなる特定のケースまたはサブケースについて、パイプラック配置領域２０を移動可能な条件下で再度、機器グループ３の最適配置を探索してもよい。
　さらにまた処理プラント１を建設するにあたって、最適配置の探索の際にパイプラック２１、２２、２３に配置されていたすべての配管を、実際の処理プラント１においてもパイプラック２１、２２、２３に配置することは必須ではない。例えば占有領域３０が隣り合って配置された機器グループ３に含まれる機器３１間にて、パイプラック２１、２２、２３を通さずにこれらの機器３１を接続してもよい。各機器３１の配置位置からパイプラック２１、２２、２３まで配管４を引き回す場合と比較して、さらに配管４を短くできる場合がある。
１　　　　処理プラント
１０　　　敷地領域
２０　　　パイプラック配置領域
２１　　　メインパイプラック
２２　　　サブパイプラック
２３　　　サブサブパイプラック
３、３ａ、３ｂ
　　　　　機器グループ
３０　　　占有領域
３１　　　機器
４、４ａ、４ｂ
　　　　　配管
 

 

Claims (11)

  1. 　流体を処理する処理プラントを構成する機器の配置方法であって、
    　前記処理プラントを構成する複数の機器について、少なくとも１つの機器を含み、前記機器の配置領域を含む占有領域が設定され、互いに識別可能な複数の機器グループにグループ分けし、これらの機器グループに対し、一の機器グループに含まれる各機器と、他の機器グループに含まれる相手先の機器との間で流体の授受を行うため、特定の２つの機器グループが配管を介して接続されたペアとなることを示す接続情報と、前記接続情報に対応する配管の単位長さあたりの配管材の使用量の算出に必要な配管情報と、を設定する工程と、
    　前記処理プラントの敷地領域と、前記配管を支持するために前記敷地領域内に設けられるパイプラックについての、平面形状が帯状のパイプラック配置領域と、を設定する工程と、
    　次いで、コンピュータにより、前記一の機器グループの前記占有領域の外縁と、前記帯状のパイプラック配置領域の長辺とが接し、且つ、前記一の機器グループと、それ以外の機器グループのとの間で前記占有領域が重なり合わないように、前記敷地領域に前記複数の機器グループを配置する第１ステップと、前記複数の機器グループの配置について、各占有領域の外縁が前記長辺に接する位置と、前記接続情報とに基づき、前記パイプラックに支持される配管の配管材の総使用量を算出する第２ステップと、を含み、前記複数の機器グループの配置を変化させながら、前記第１ステップと第２ステップとを繰り返し実行して得られた複数の配置から、前記配管材の総使用量が少ない複数の配置を選択する工程と、を含むことを特徴とする処理プラントの機器の配置方法。
  2. 　前記配管材の総使用量が少ない配置を選択する工程では、遺伝的アルゴリズムまたは粒子的最適化法を用いて複数の機器グループの配置を変化させ、前記配管材の総使用量が少なくなる配置を選択する工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  3. 　前記敷地領域とパイプラック配置領域とを設定する工程では、前記パイプラック配置領域の配置位置と、配置数との少なくとも一方が異なる複数のケースを設定することと、
    　これら複数のケースについて、各々、前記配管材の総使用量が少なくなる配置を選択する工程を実行し、各ケースについての前記配置の選択結果から、前記配管材の総使用量がより少ないケースと配置との組み合わせを複数選択することと、を特徴とする請求項１に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  4. 　前記敷地領域に対し、前記パイプラックとして、メインパイプラックと、当該メインパイプラックの長辺に接続され、当該長辺と交差する方向に延設されるサブパイプラックとのパイプラック配置領域を設定することが可能であることと、
    　前記複数のケースは、前記メインパイプラックから見て、前記サブパイプラックが接続される前記長辺の向きと、各長辺に接続されるサブパイプラックの数（ゼロの場合を含む）とが相違するように、前記パイプラック配置領域が設定されているものを含むことと、を特徴とする請求項３に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  5. 　さらに前記複数のケースは、前記メインパイプラックから見て、前記サブパイプラックが接続される前記長辺の向きと、各長辺に接続されるサブパイプラックの数（ゼロの場合を含む）とが共通する一方、前記メインパイプラックの配置位置が前記長辺と交差する方向に向けて互いに相違するものを含むことを特徴とする請求項４に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  6. 　前記複数のケースにおいて、前記メインパイプラックのパイプラック配置領域は、前記長辺と交差する方向へ向けて予め設定された範囲内で移動可能に設定され、また前記サブパイプラックの配置領域は、当該サブパイプラックの長辺と交差する方向へ移動可能（但し、メインパイプラックに複数のサブパイプラックが接続されている場合には、一のサブパイプラックと他のサブパイプラックとの配置領域が重なり合わない範囲に限る）に設定されていることと、
    　前記複数の機器グループの配置を変化させて前記第１ステップを実行する際に、前記メインパイプラック及び前記サブパイプラックについてのパイプラック配置領域の配置位置を変化させることが可能であることと、を特徴とする請求項請求項４に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  7. 　前記複数の機器グループの配置を変化させて前記第１ステップを実行する際に、前記パイプラックとして、前記サブパイプラックの長辺に接続され、当該長辺と交差する方向に延設されるサブサブパイプラックのパイプラック配置領域を生成することが可能であることを特徴とする請求項４に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  8. 　前記複数の機器グループには、各々の占有領域の外縁に対し、前記パイプラックの長辺と接続される接続辺が予め設定されていることを特徴とする請求項１に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  9. 　前記ステップ１にて前記複数の機器グループを配置する際に、前記パイプラックの長辺と接続される接続辺側とは前記占有領域を挟んで反対側の領域に、メンテナンス時に前記一の機器グループ内に配置された機器が運び出される領域であって、他の機器グループの前記占有領域及び前記パイプラック配置領域のいずれもが設けられていないメンテナンス領域を設けることを特徴とする請求項１に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  10. 　前記配管情報は、前記配管材の使用量として、配管の単位長さあたりのコストの算出に必要な情報を含み、前記第２ステップでは、前記パイプラックに支持される配管の配管材の総使用量として、これらの配管材の総コストを算出することを特徴とする請求項１に記載の処理プラントの機器の配置方法。
  11. 　流体を処理する処理プラントの製造方法において、
    　請求項１に記載の処理プラントの機器の配置方法により選択された前記配管材の総使用量が少ない複数の配置に含まれる配置に基づき前記複数の機器グループを配置して、前記処理プラントを製造する工程を含むことを特徴とする処理プラントの製造方法。
     
PCT/JP2020/016039 2020-04-09 2020-04-09 処理プラントの機器の配置方法、及び処理プラントの製造方法 WO2021205625A1 (ja)

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