JP2016224881A

JP2016224881A - プラント設計装置、プラント総合設計システムおよびプラント総合設計方法

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Publication number: JP2016224881A
Application number: JP2015113656A
Authority: JP
Inventors: 義正山崎; Yoshimasa Yamazaki; 慎二曽利; Shinji Sori
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2016-12-28

Abstract

【課題】溶接工事に関するエンジニアリングにおける人的負荷を軽減し品質を向上させる。【解決手段】実施形態によればプラント設計装置４００は、複数の部材とこれらの間の溶接部の配置情報および溶接部属性情報を受け入れる入力部４１０と、配置情報を記憶する構造物ＣＡＤデータベース２１０と、溶接部属性情報を記憶する溶接部属性データベース２４０と、配置情報に基づいて構造物ＣＡＤデータを作成するとともに溶接部ＣＡＤデータを作成するＣＡＤデータ作成部１１０と、溶接部ＣＡＤデータに基づいて物量データを作成する物量演算部１２０と、構造物ＣＡＤモデルに基づいて部材の画像とともに、溶接部ＣＡＤデータに基づいて溶接部画像と溶接部属性情報を出力する出力部４２０を有する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、プラント設計装置、これを有するプラント総合設計システム、およびこれを用いたプラント総合設計方法に関する。

図１３は、プラント建設における機電工事のエンジニアリングの全体の流れを示すフロー図である。プラント建設等の大規模な工事のうち機電工事、すなわち、機械設備関係（機器関係および配管関係）および電気設備関係の工事を計画する際のエンジニアリングの流れを示している。

プラント建設における機電工事のエンジニアリングは、まず、図１３のＰ１で示す系統設計から始まる。系統設計においては、プラント全体を構成するそれぞれの系統について、たとえば、各系統に属する機器等についての設計条件、確保すべき性能、機能、機器および配管相互の取り合い条件等を明確にする。

系統設計の結果に基づいて、それぞれの系統に属する機器、配管、電気計装設備のそれぞれについて、機器設計、配管設計、電気設計、計装設計等を実施する。図１３では、電気計装設備については図示を省略している。機器関係については、Ｐ２で示す機器設計および機器設計の結果に基づくＰ３で示す機器詳細設計が行われる。機器詳細設計の段階では、Ｐ４で示す機器の製造を順次開始する。配管関係については、Ｐ５で示す配管設計が行われ、続いてＰ６で示す配管の製造を順次開始する。

このように、機器設計と配管設計が並行して行われる。この機器設計および配管設計の段階の途中の時点から、Ｐ７で示す配置設計が順次行われる。配置設計としては、機器設計および配管設計の段階に並行して行われる１次の配置設計、機器詳細設計、機器製造、および配管製造に並行して行われる２次のステップ１の配置設計、および２次のステップ２の配置設計と段階を追って配置設計のグレードが詳細化していく。

この配置設計の途中、具体的には、２次のステップ２を開始する段階に並行して、図１３においてＰ８で示す工事計画が開始される。また、現地工事が開始されるにつれて、順次、工事管理の段階に移行する。

図１４は、従来の溶接作業計画に係るエンジニアリングの手順の例を示すフロー図であり、（ａ）は３次元ＣＡＤモデルを用いた配置設計の手順、（ｂ）は溶接作業計画に関する手順を示す。

３次元ＣＡＤモデルを用いた配置設計の手順は、図１４（ａ）に示すように、まず、機器設計者、配管設計者による設計図書の作成が行われる（ステップＳ０１）。次に、これらの設計図書についての配置設計側による確認が行われる（ステップＳ０２）。また、３次元ＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）モデル作成のため、３次元ＣＡＤモデリングソフトへの入力作業が行われる（ステップＳ０３）。

続いて、３次元ＣＡＤモデリングソフトを用いた３次元ＣＡＤモデルが作成される（ステップＳ０４）。すなわち、機器設計および配管設計の結果である設計図書に基づいて、配置設計において３次元ＣＡＤモデルが作成され、各機器、配管などの設備の相互の干渉のない最適な配置が計画される。

一方、溶接作業計画に関する手順は、図１４（ｂ）に示すように、まず、機器設計者および配管設計者による溶接部の設計が行われる（ステップＳ１１）。こののち、工事計画のために、工事計画者等が、溶接作業計画を行うための準備として、溶接部の設計結果に基づいて必要な情報を調査する（ステップＳ１２）。ここで、工事計画を行う者および工事管理を行う者を工事計画者等と総称している。

具体的には、機器設計者、配管設計者が作成した施工図などの設計図書に基づいて、溶接作業に係る詳細情報を調査するとともに、溶接工事に係る工事物量を算出する。次に、この結果に基づいて、工事計画者等は、工事計画を検討する（ステップＳ１３）。

ここで、工事計画者等が利用する３次元ＣＡＤによるデータと、上記各機器設計者、配管設計者が作成する詳細な設計図書に記載される情報（例えば溶接線）などは、それぞれがデータベース化あるいは３次元ＣＡＤ化は、なされていない。このため、工事計画者等が、３次元ＣＡＤ情報と設計図書に基づいて、工事物量を算出し、工事上必要な情報を付加した上で工事計画に活用している。ここで、工事計画上、必要とされる情報としては、たとえば、溶接のための開先の有無、開先タイプ、検査コード、部品ナンバー、対象物、溶接線長さ、溶接量、検査・試験項目等がある。

機電工事計画への３次元ＣＡＤの活用は、主に機器・配管・電気品・計装品などを対象としているが、火力発電所や原子力発電所建設工事の復水器の組立て工事や配管工事において工程に大きく影響する溶接作業に関しては、３次元ＣＡＤモデルの作成、物量算出、その他の工事計画上必要な情報の作成は、非常に手間を要する。ここで、溶接関係の情報としては、溶接部の開先情報、溶接作業エリア、溶接部のタグナンバー、溶接部の検査項目等がある。

このように、溶接に関する情報の作成および溶接作業計画の流れが、３次元ＣＡＤ体系に係るエンジニアリングの流れと全く独立しており、溶接に関する情報が３次元ＣＡＤ体系に組み込まれていない。

一方、工事計画者等は、それぞれの溶接部に関する必要情報を把握し、工事管理に使用する必要がある。このため、個々の設計図書から必要情報を抽出して溶接工事用のデータとして整備する必要があった。

溶接工事のために３次元ＣＡＤモデルを利用する技術としては、部材間の溶接線のうちのどの部分が溶接部となるかについて、３次元ＣＡＤを用いて仮組することにより、摘出する方法が知られている。

特開２００２−０４５９６５号公報

前記の３次元ＣＡＤを利用する技術は、配置設計側の負荷を軽減するものではあるが、工事計画に適用するためのシステムではない。このため、工事計画に必要な開先の有無、開先タイプ、検査コード、部品ナンバー、溶接線長、体積等のデータを揃えるには、前述のように、工事計画側が３次元ＣＡＤのデータと設計図書とから、工事上必要な情報を溶接線一本毎に確認する必要がある。これは工事計画側にとって大変な負荷となる。

そこで、本発明の実施形態は、溶接工事に関するエンジニアリングにおける効率の向上を図ることができるプラント総合設計システムおよびこれを用いたプラント総合設計方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本実施形態に係るプラント設計装置は、複数の部材、当該複数の部材間の溶接部の配置情報および前記溶接部の開先情報を含む属性に関する溶接部属性情報を外部から受け入れる入力部と、前記入力部で受け入れた前記配置情報を記憶する構造物ＣＡＤデータベースと、前記入力部で受け入れた前記溶接部属性情報を記憶する溶接部属性データベースと、前記配置情報に基づいて前記複数の部材に関する構造物ＣＡＤモデルを作成するとともに、前記構造物ＣＡＤモデルおよび前記溶接部属性データベース内の前記溶接部属性情報とに基づいて、前記溶接部に関する溶接部ＣＡＤデータを作成するＣＡＤデータ作成部と、前記溶接部ＣＡＤデータに基づいて、溶接工事に関する物量データを作成する物量演算部と、前記構造物ＣＡＤモデルに基づく前記部材の画像とともに、前記溶接部ＣＡＤデータに基づく前記溶接部の溶接部画像と前記溶接部属性情報を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

また、本実施形態に係るプラント総合設計システムは、複数の部材に関する画像を作成するとともに、前記複数の部材間の溶接部に関する溶接部画像の作成および前記溶接部に関する情報を整備するプラント設計装置と、前記プラント設計装置にアクセス可能な操作端末と、を備え、前記プラント設計装置は、前記複数の部材および前記溶接部の配置情報および前記溶接部の開先情報を含む属性に関する溶接部属性情報を外部から受け入れる入力部と、前記入力部で受け入れた前記配置情報を記憶する構造物ＣＡＤデータベースと、前記入力部で受け入れた前記溶接部属性情報を記憶する溶接部属性データベースと、前記配置情報に基づいて前記複数の部材に関する構造物ＣＡＤモデルを作成するとともに、前記構造物ＣＡＤモデルおよび前記溶接部属性データベース内の前記溶接部属性情報とに基づいて、前記溶接部に関する溶接部ＣＡＤデータを作成するＣＡＤデータ作成部と、前記溶接部ＣＡＤデータに基づいて、溶接工事に関する物量データを作成する物量演算部と、前記構造物ＣＡＤモデルに基づく前記部材の画像とともに、前記溶接部ＣＡＤデータに基づく前記溶接部の溶接部画像と前記溶接部属性情報を出力する出力部と、を具備することを特徴とする。

また、本実施形態に係るプラント総合設計方法は、プラント総合設計システムの入力部が、設計者が作成した構造物設計図書についての構造物情報の入力を受け入れ、構造物ＣＡＤデータベースが前記構造物情報を記憶する構造物ＣＡＤモデル入力ステップと、プラント総合設計システムの入力部が、設計者が作成した溶接部設計図書についての溶接部属性情報の入力を受け入れ、溶接部属性データベースが前記溶接部属性情報を記憶する溶接情報入力ステップと、プラント総合設計システムのＣＡＤデータ作成部が、前記構造物情報に基づいて構造物ＣＡＤモデルを作成し、構造物ＣＡＤデータベースが前記構造物ＣＡＤモデルを記憶する構造物ＣＡＤモデル作成ステップと、プラント総合設計システムのＣＡＤデータ作成部が、前記構造物ＣＡＤモデルと前記溶接部属性データベースが記憶する前記溶接部属性情報に基づいて、溶接部ＣＡＤデータを作成し、溶接部ＣＡＤデータベースが前記溶接部ＣＡＤデータを記憶する溶接部ＣＡＤデータ作成ステップと、プラント総合設計システムの物量演算部が、前記溶接部属性情報および前記溶接部ＣＡＤデータに基づいて物量リストデータを作成し、物量データベースが前記物量リストデータを記憶する物量リスト作成ステップと、プラント総合設計システムの出力部が、前記構造物ＣＡＤモデルに基づく画像、前記溶接部ＣＡＤデータに基づく前記溶接部の溶接部画像、および前記物量リストデータに基づく物量リストを出力する出力ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、溶接工事に関するエンジニアリングにおける効率の向上を図ることができるプラント設計装置、プラント総合設計システムおよびこれを用いたプラント総合設計方法を提供することができる。

実施形態に係るプラント総合設計システムの構成を示すブロック図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置の構成を示すブロック図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における溶接部位置情報の第１の例を示す説明図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における溶接部位置情報の第２の例を示す説明図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における溶接部寸法情報の第１の例を示す説明図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における溶接部寸法情報の第２の例を示す説明図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における溶接部寸法情報の第３の例を示す説明図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置におけるオブジェクトコードの例を示す表である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における物量演算部での演算の第１の例を示す説明図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における物量演算部での演算の第２の例を示す説明図である。実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における物量演算部での演算の第３の例を示す説明図である。実施形態に係るプラント総合設計方法の手順を示すフロー図である。プラント建設における機電工事のエンジニアリングの全体の流れを示すフロー図である。従来の溶接作業計画に係るエンジニアリングの手順の例を示すフロー図であり、（ａ）は３次元ＣＡＤモデルを用いた配置設計の手順、（ｂ）は溶接作業計画に関する手順を示す。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るプラント総合設計システムおよびプラント総合設計方法について説明する。

図１は、実施形態に係るプラント総合設計システムの構成を示すブロック図である。プラント総合設計システム５００は、プラント設計装置４００、第１操作端末５１０、第２操作端末５２０、第３操作端末５３０、および第４操作端末５４０を有する。第１操作端末５１０、第２操作端末５２０、第３操作端末５３０、および第４操作端末５４０は、ネットワーク５５０を介してプラント設計装置４００にアクセス可能である。

詳細は後述するが、プラント設計装置４００は、３次元の配置情報作成装置３００、入力部４１０および出力部４２０を有する。プラント設計装置４００は、第１操作端末５１０、第２操作端末５２０、第３操作端末５３０、および第４操作端末５４０に対してホストコンピュータの関係にある。

第１操作端末５１０は、設計部門に設けられており、機器設計者あるいは配管設計者が、プラント設計装置４００にアクセスし、後述する３次元の配置情報や溶接部に関するデータの入力、および３次元での画像の確認、その他の操作が可能に構成されている。

第２操作端末５２０は、配置設計部門に設けられており、配置設計者が、プラント設計装置４００にアクセスし、配置の調整のための、３次元の配置情報の入力、３次元での画像の確認、その他の操作が可能に構成されている。

第３操作端末５３０は、工事計画部門に設けられており、工事計画者が、プラント設計装置４００にアクセスし、工事計画のための３次元での画像の確認、物量に関する情報の確認、その他の操作が可能に構成されている。

第４操作端末５４０は、プラント建設の現場の建設所に設けられており、工事計画者および工事管理者（以下、工事計画者等という。）が、プラント設計装置４００にアクセスし、工事計画あるいは工事管理のための３次元での画像の確認、物量に関する情報の確認、その他の操作が可能に構成されている。

なお、以上は、たとえば、機器設計と配管設計を含むプラントのエンジニアリングを例示しているが、機器・配管のみではなく、それ以外を含めた複数の部材を有するとともにこれらの部材間の溶接を必要とするプラントであれば適用可能である。また、機器設計者あるいは配管設計者が使用する操作端末は、第１操作端末５１０のみの場合を示したが、機器設計部門、配管設計部門ごと、あるいは、機器設計者、配管設計者ごとに複数設けられていてもよい。また、配置設計者が使用する操作端末は、第２操作端末５２０のみの場合を示したが、配置設計部門ごと、あるいは、配置設計者ごとに複数設けられていてもよい。

同様に、工事計画者が使用する操作端末は、第３操作端末５３０のみの場合を示したが、工事計画部門ごと、あるいは、工事計画者ごとに複数設けられていてもよい。また、建設所の工事計画者等が使用する操作端末は、第４操作端末５４０のみの場合を示したが、建設所の工事計画者等ごとに複数設けられていてもよい。

図２は、実施形態に係るプラント総合設計システム５００のプラント設計装置４００の構成を示すブロック図である。プラント設計装置４００は、前述のように、配置情報作成装置３００、入力部４１０および出力部４２０を有する。

配置情報作成装置３００は、演算部１００および記憶部２００を有する。配置情報作成装置３００は、例えば電子計算機を用いて実現される。演算部１００は、３次元のＣＡＤデータ作成部１１０および物量演算部１２０を有する。また、記憶部２００は、３次元の構造物ＣＡＤデータベース２１０、３次元の溶接部ＣＡＤデータベース２２０、溶接部物量データベース２３０、および溶接部属性データベース２４０を有する。また、溶接部属性データベース２４０は、溶接部位置情報データベース２４１、溶接部寸法情報データベース２４２、およびオブジェクトコードデータベース２４３を有する。

演算部１００は、所定のプログラムコードを実行することができる電子回路、ＡＳＩＣ等の電子回路を用いたハードウェア処理で実現したユニットまたは計算機、または、ソフトウェア処理とハードウェア処理とを組み合わせて実現したユニットまたは計算機として構成することが可能である。記憶部２００は、半導体メモリやハードディスクなどの記憶装置により実現可能である。入力部４１０は、例えばキーボードやスイッチ等直接の入力を受けるハードウェアデバイス、信号の入力を受けるコネクタ、電子回路を用いたインターフェイス等のハードウェアにより実現される。出力部４２０は、例えばＣＲＴやＬＣＤ等のディスプレイ、プリンタ、信号を出力するコネクタ、電子回路を用いたインターフェイス等のハードウェアにより実現される。なお、入力部４１０および出力部４２０についてはそれぞれ、所定のプログラムコードをプロセッサなどの電子回路において実行することによって実現しても良く、またソフトウェア処理に限らず、例えば、ＡＳＩＣ等の電子回路を用いたハードウェア処理で実現したユニットあるいは計算機として構成しても良いし、ソフトウェア処理とハードウェア処理とを組み合わせたユニットあるいは計算機として構成しても良い。

入力部４１０は、機器設計者による設計の結果である機器に関する設計図書、配管設計者による設計の結果である配管に関する設計図書、および機器設計者、配管設計者による溶接に関する設計結果としての溶接施工図に基づく情報入力を受け入れる。

入力部４１０が受け入れた溶接に関する溶接施工図の情報は、溶接部属性データベース２４０に、その情報の種別によって区分されて記憶される。具体的には、溶接部の位置に関する情報は、溶接部位置情報データベース２４１に、溶接部の寸法に関する情報は溶接部寸法情報データベース２４２に、またオブジェクトコードの情報はオブジェクトコードデータベース２４３に記憶される。また、入力部４１０が受け入れた機器に関する設計図書の情報および配管に関する設計図書の情報は、３次元の構造物ＣＡＤデータベース２１０に記憶される。

図３は、実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における溶接部位置情報の第１の例を示す説明図である。溶接部位置情報は、前述のように入力部４１０により受け入れられ溶接部位置情報データベース２４１に記憶される。溶接部位置情報は、溶接部の属性情報の一部であり、溶接線の位置を示す情報である。

図３で示す溶接線が直線の場合は、ｗ１が溶接線の始点を、ｗ３が溶接線の終点を示す。また、ｗ２は溶接線の通過点を示す。それぞれの位置情報は、ＣＡＤデータ作成部１１０による３次元のＣＡＤ作成の際の基準座標系に基づいて設定する。なお、溶接対象とする機器、配管など部材間の相対的な位置として入力し、ＣＡＤデータ作成部１１０において基準座標系に基づく座標に変換することでもよい。

図４は、実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置における溶接部位置情報の第２の例を示す説明図である。図３と同様に、ｗ１は溶接線の始点を、ｗ３は溶接線の終点を、またｗ２は溶接線の通過点を示す。また、溶接線の一部が曲線で図４に示すリング状のように中心がある場合、ｗ４を中心点とする。それぞれの位置情報については、図３で説明した内容と同様である。以上の、ｗ１ないしｗ４を、溶接部位置情報のうちの第１番目ないし第４番目の情報とする。

図５は、溶接部寸法情報の第１の例を示す説明図である。溶接部寸法情報は、前述のように入力部４１０により受け入れられ溶接部寸法情報データベース２４２に記憶される。溶接部寸法情報は、溶接部の属性情報の一部であり、溶接部の寸法に関する情報である。また、溶接部寸法情報は、そのものが溶接施工に関する基本情報であるとともに、物量演算部１２０が、溶接部の物量を算出するための情報である。図５は、隅肉溶接の場合である。図５に示すように、隅肉溶接部の脚長寸法Ｓを、溶接部位置情報のうちの第５番目の情報ｗ５とする。

図６は、溶接部寸法情報の第２の例を示す説明図である。図６はＶ形開先の場合を示している。Ｖ形開先部の深さｄｐを第６の寸法情報ｗ６とする。Ｖ形開先の角度Θを第７の寸法情報ｗ７とする。Ｖ形開先の突合せ部の間隔ｙを第８の寸法情報ｗ８とする。また、母材の厚さｔを第９の寸法情報ｗ９とする。

図７は、溶接部寸法情報の第３の例を示す説明図である。図７は、裏はつり部が有る場合である。裏はつり部の開先深さｄｐを第６の寸法情報ｗ６とする。余盛高さｄｈを第１０の寸法情報ｗ１０とする。余盛部の幅ｙａを第１１の寸法情報ｗ１１とする。また、はつり部開先幅ｙｂを第１２の寸法情報ｗ１２とする。

図８は、実施形態に係るプラント総合設計システムのプラント設計装置におけるオブジェクトコードの例を示す表である。オブジェクトコードは、前述のように、入力部４１０から読み込まれて、オブジェクトコードデータベース２４３に記憶される。また、オブジェクトコードの内容は、溶接部の属性情報の一部としてＣＡＤデータ作成部１１０でまとめられて、溶接部の属性情報の一部として３次元での情報を記憶する溶接部ＣＡＤデータベース２２０に記憶され、出力部４２０によって表示される。

オブジェクトコードは、Ｃ１ないしＣ３０からなるそれぞれが文字あるいは数字による情報である。以下、構成を説明する。まず、Ｃ１は固定コードであり具体的にはＷを用いて溶接部を示す。Ｃ２は、母材別コードでありどの場所に溶接するかを示す。具体的には、機器（機器に付随する仮設物を含む。）はＡ、配管はＢ、架台はＣ、サポートはＤ、仮設物はＥ、およびその他はＺである。

Ｃ３は、溶接箇所別コードであり、開先の有無を指定する。具体的には、開先無しの隅肉溶接はＡ、開先部の溶接はＢ、および裏はつり部の溶接はＣである。Ｃ４は、Ｃ３で開先有りと指定した場合、すなわち、この例では、Ｃ３がＢ、Ｃの場合は、開先形状を設定する。具体的には、Ｖ形開先はＡ、Ｘ形開先はＢ、Ｋ形開先はＣ、レ形開先はＤ、裏はつり部はＥであり、開先無しの場合、Ｃ４はＺで表示される。

Ｃ５ないしＣ３０は、溶接線の管理番号であり、プラント全体の管理体系における管理番号も含んでいてもよい。この管理番号は、その溶接部が属する機器、配管、その機器、配管の供給者、溶接の施工者等を含めた情報である。

ＣＡＤデータ作成部１１０は、構造物ＣＡＤデータベース２１０に記憶された情報に基づいて、機器および配管といった部材について３次元表示が可能な構造物ＣＡＤモデルを作成する。この機器配管などの部材に関する３次元の構造物ＣＡＤモデルは、構造物ＣＡＤデータベース２１０に記憶される。また、ＣＡＤデータ作成部１１０は、構造物ＣＡＤデータベース２１０に記憶された構造物ＣＡＤモデル、溶接部位置情報データベース２４１、溶接部寸法情報データベース２４２、およびオブジェクトコードデータベース２４３に記憶された溶接部の属性に関する情報に基づいて、溶接部についての３次元表示が可能な溶接部ＣＡＤデータおよび溶接部属性データを作成する。溶接部ＣＡＤデータは、溶接部ＣＡＤデータベース２２０に記憶される。

物量演算部１２０は、溶接部ＣＡＤデータベース２２０に記憶された溶接部ＣＡＤデータに基づいて、物量リスト用データ（物量データ）を作成する。物量リスト用データは、溶接部物量データベース２３０に記憶される、現場等での溶接工事の工数や、溶接工事に必要となる溶材の量（必要量）を算出するために必要な情報、すなわち溶接工事に関する各種情報である。以下、図９ないし図１２により、具体的な物量算定の例を説明する。

図９は、物量演算部１２０での演算の第１の例を示す説明図である。図９は、隅肉溶接の場合の例である。物量演算部１２０は、脚長寸法Ｓおよび溶接線長Ｌを用いて、溶接部の体積Ｖｓを、次の式（１）により算出する。
Ｖｓ＝Ｓ^２×Ｌ／２ …（１）

図１０は、物量演算部１２０での演算の第２の例を示す説明図である。図１０は、Ｖ形開先の場合の例である。物量演算部１２０は、開先深さｄｐ、開先角度Θ、開先幅ｙ、開先部板厚ｔ、および溶接線長Ｌを用いて、溶接部の体積Ｖｖを、次の式（２）により算出する。
Ｖｖ
＝Ｌ×｛π×ｄｐ×Θ／１０８０＋（２／√３−１）×ｙ｝×ｄｐ＋Ｌ（ｔ×ｙ）
…（２）

図１１は、物量演算部１２０での演算の第３の例を示す説明図である。図１１は、裏はつり部を有する場合の例である。物量演算部１２０は、開先深さｄｐ、余盛高さｄｈ、余盛幅ｙａ、はつり部開先幅ｙｂ、および溶接線長Ｌを用いて、溶接部の体積Ｖ_Ｂを、次の式（３）により算出する。
Ｖ_Ｂ
＝Ｌ×｛ｙａ^２×ｃｏｓ^−１（１−２ｄｐ／ｙａ）−（ｙａ／２−ｄｐ）√｛ｙａ^２／４−（ｙａ／２−ｄｐ）^２｝
＋Ｌ×｛ｙｂ^２×ｃｏｓ^−１（１−２ｄｈ／ｙｂ）−（ｙｂ／２−ｄｈ）√｛ｙｂ^２／４−（ｙｂ／２−ｄｈ）^２｝ …（３）

出力部４２０は、構造物ＣＡＤデータベース２１０に記憶された構造物ＣＡＤモデルに基づく機器配管などの部材の３次元画像（構造物画像）および溶接部ＣＡＤデータベース２２０に記憶された溶接部ＣＡＤデータに基づく溶接部の３次元画像（溶接部画像）および溶接部の属性情報を表示する。また、出力部４２０は、溶接部物量データベース２３０に記憶された物量リスト用データに基づいて物量リストを出力する。物量リストは、必要となる工数や溶材の量などの溶接に関する各種情報を、溶接部ごとにまとめてリストアップした表である。

図１２は、実施形態に係るプラント総合設計方法の手順を示すフロー図である。まず、機器設計者および配管設計者などの設計者が、それぞれ設計図書を作成する（ステップＳ０１）。この場合、機器設計者は、プラント総合設計システム５００の対象とされる機器の種類に応じて、通常、複数である。ただし、単独でもよい。同様に、配管設計者は、プラント総合設計システム５００の対象とされる配管の種類に応じて、通常、複数である。ただし、単独でもよい。

次に、機器設計者および配管設計者が、溶接部に関する設計図書を作成する（ステップＳ１０１）。溶接部に関する設計図書としては、たとえば施工図がある。施工図は、溶接部の位置、形状および寸法、その他の溶接施行法に関する情報、および溶接部管理番号等の溶接部の管理情報等を示す。

また、配置設計者は、機器設計者および配管設計者が作成した設計図書を確認する（ステップＳ０２）。ここで、配置設計者が確認する設計図書は、少なくとも機器設計者および配管設計者が作成した設計図書のうち、構造物に関する３次元の配置情報であり、溶接部に関する情報は含まなくともよい。この場合は、ステップＳ０２は、ステップＳ０１の後で、ステップＳ１０１の前でもよい。

次に、プラント総合設計システム５００の入力部４１０が、機器設計者および配管設計者が作成し配置設計者が確認した機器配管等の構造物に関する構造物設計図書についての３次元のＣＡＤモデル構築のための構造物情報入力を受け入れ、構造物ＣＡＤデータベース２１０が記憶する（ステップＳ０３）。次に、プラント総合設計システム５００の入力部４１０が、機器設計者および配管設計者が作成した溶接部設計図書についての３次元のＣＡＤモデル構築のための溶接情報を受け入れる（ステップＳ１０２）。入力部４１０が受け入れた溶接情報は、溶接部ＣＡＤデータベース２２０が記憶する。

次に、プラント総合設計システム５００のＣＡＤデータ作成部１１０が、前記構造物情報入力に基づいて構造物ＣＡＤモデルを作成し、構造物ＣＡＤデータベース２１０が記憶する（ステップＳ０４）。なお、このステップＳ０４は、ステップＳ０３の後であれば、ステップＳ１０２の前に行われてもよい。

ステップＳ１０２およびステップＳ０４の後に、プラント総合設計システム５００のＣＡＤデータ作成部１１０が、構造物ＣＡＤモデルと溶接部属性データベース２４０が記憶する溶接部属性情報に基づいて、３次元の溶接部ＣＡＤモデルを作成する（ステップＳ１０３）。溶接部ＣＡＤモデルは、溶接部ＣＡＤデータベース２２０が記憶する。

ステップＳ１０３の後に、プラント総合設計システム５００の物量演算部１２０が、溶接部属性データベース２４０に記憶されている溶接部属性情報、および溶接部ＣＡＤデータベース２２０に記憶されている溶接部ＣＡＤデータに基づいて物量リスト用データを作成し、この物量リスト用データを溶接部物量データベース２３０が記憶する（ステップＳ０５）。

次に、プラント総合設計システム５００の出力部４２０が、工事計画者等による溶接作業計画の実施のために、構造物ＣＡＤモデルおよび溶接部ＣＡＤデータに基づいて３次元の画像（構造物画像および溶接部画像）を表示する。また、出力部４２０は、物量リスト用データに基づいて物量リストを出力する。

このように、本実施形態においては、溶接部の設計を行った機器設計者あるいは配管設計者によって、溶接部に関する情報がプラント総合設計システム５００に入力される。第三者が設計図書を読み取って内容を理解した上で入力する場合に比べて、溶接部について設計した当事者が入力するため、設計図書の内容を理解する手間がなくなる。このため、効率が向上する。また、内容を熟知した者により入力が行われるため、第三者の誤解による間違えもなくなり、情報の品質が確保される。

さらに、プラント総合設計システム５００に溶接部の情報を組み込むことによって、プラントシステム全体の中での溶接部の位置づけが明確になるとともに、必要に応じて容易にそれぞれの溶接部の属性情報にアクセスできることから、エンジニアリングの効率化および品質の向上を図ることができる。溶接部の詳細とその溶接部の周囲の配置状況を一目で把握できるため、たとえば、溶接姿勢から、その溶接を実施することが困難であることが容易に把握できる。

溶接部の設計が終了した時点で、プラント総合設計システム５００に溶接部の情報を組み込むことができるため、工事計画者等がこのような課題を早期に摘出することができる。このため、プラントのエンジニアリングが進行する中で、工事計画者等が摘出した課題を早期に機器設計者あるいは配管設計者側にフィードバックすることによる影響は、その時期が遅いほど大きくなる。

本実施形態によれば、影響を最小限に止めながら修正を行うことができる。この結果、エンジニアリング工程および現地の建設工程への影響を最小限に止め、コスト増加要因を抑制することができる。

以上のように、本実施形態により、溶接工事に関するエンジニアリングにおける人的負荷の軽減および品質の向上を図ることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

また、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００…演算部、１１０…ＣＡＤデータ作成部、１２０…物量演算部、２００…記憶部、２１０…構造物ＣＡＤデータベース、２２０…溶接部ＣＡＤデータベース、２３０…溶接部物量データベース、２４０…溶接部属性データベース、２４１…溶接部位置情報データベース、２４２…溶接部寸法情報データベース、２４３…オブジェクトコードデータベース、３００…配置情報作成装置、４００…プラント設計装置、４１０…入力部、４２０…出力部、５００…プラント総合設計システム、５１０…第１操作端末、５２０…第２操作端末、５３０…第３操作端末、５４０…第４操作端末、５５０…ネットワーク

Claims

複数の部材、当該複数の部材間の溶接部の配置情報および前記溶接部の開先情報を含む属性に関する溶接部属性情報を外部から受け入れる入力部と、
前記入力部で受け入れた前記配置情報を記憶する構造物ＣＡＤデータベースと、
前記入力部で受け入れた前記溶接部属性情報を記憶する溶接部属性データベースと、
前記配置情報に基づいて前記複数の部材に関する構造物ＣＡＤモデルを作成するとともに、前記構造物ＣＡＤモデルおよび前記溶接部属性データベース内の前記溶接部属性情報とに基づいて、前記溶接部に関する溶接部ＣＡＤデータを作成するＣＡＤデータ作成部と、
前記溶接部ＣＡＤデータに基づいて、溶接工事に関する物量データを作成する物量演算部と、
前記構造物ＣＡＤモデルに基づく前記部材の画像とともに、前記溶接部ＣＡＤデータに基づく前記溶接部の溶接部画像と前記溶接部属性情報を出力する出力部と、
を備えることを特徴とするプラント設計装置。
前記溶接部属性データベースは、
前記入力部で受け入れた各溶接部の位置に関する情報を含む溶接部位置情報を記憶する溶接部位置情報データベースと、
前記入力部で受け入れた各溶接線の開先寸法を含む溶接部寸法情報を記憶する溶接部寸法情報データベースと、
前記入力部で受け入れた各溶接部に関するコード化情報を記憶するオブジェクトコードデータベースと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラント設計装置。
前記出力部は、前記画像において前記溶接部が存在することを所定の形状で存在表示し、外部からの要求によって、当該存在表示に対応する前記溶接部属性情報を表示するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラント設計装置。
前記出力部は、前記物量演算部で得られた前記物量データを示す物量リストを出力することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のプラント設計装置。
複数の部材に関する画像を作成するとともに、前記複数の部材間の溶接部に関する溶接部画像の作成および前記溶接部に関する情報を整備するプラント設計装置と、
前記プラント設計装置にアクセス可能な操作端末と、
を備え、
前記プラント設計装置は、
前記複数の部材および前記溶接部の配置情報および前記溶接部の開先情報を含む属性に関する溶接部属性情報を外部から受け入れる入力部と、
前記入力部で受け入れた前記配置情報を記憶する構造物ＣＡＤデータベースと、
前記入力部で受け入れた前記溶接部属性情報を記憶する溶接部属性データベースと、
前記配置情報に基づいて前記複数の部材に関する構造物ＣＡＤモデルを作成するとともに、前記構造物ＣＡＤモデルおよび前記溶接部属性データベース内の前記溶接部属性情報とに基づいて、前記溶接部に関する溶接部ＣＡＤデータを作成するＣＡＤデータ作成部と、
前記溶接部ＣＡＤデータに基づいて、溶接工事に関する物量データを作成する物量演算部と、
前記構造物ＣＡＤモデルに基づく前記部材の画像とともに、前記溶接部ＣＡＤデータに基づく前記溶接部の溶接部画像と前記溶接部属性情報を出力する出力部と、
を具備することを特徴とするプラント総合設計システム。
プラント総合設計システムの入力部が、設計者が作成した構造物設計図書についての構造物情報の入力を受け入れ、構造物ＣＡＤデータベースが前記構造物情報を記憶する構造物ＣＡＤモデル入力ステップと、
プラント総合設計システムの入力部が、設計者が作成した溶接部設計図書についての溶接部属性情報の入力を受け入れ、溶接部属性データベースが前記溶接部属性情報を記憶する溶接情報入力ステップと、
プラント総合設計システムのＣＡＤデータ作成部が、前記構造物情報に基づいて構造物ＣＡＤモデルを作成し、構造物ＣＡＤデータベースが前記構造物ＣＡＤモデルを記憶する構造物ＣＡＤモデル作成ステップと、
プラント総合設計システムのＣＡＤデータ作成部が、前記構造物ＣＡＤモデルと前記溶接部属性データベースが記憶する前記溶接部属性情報に基づいて、溶接部ＣＡＤデータを作成し、溶接部ＣＡＤデータベースが前記溶接部ＣＡＤデータを記憶する溶接部ＣＡＤデータ作成ステップと、
プラント総合設計システムの物量演算部が、前記溶接部属性情報および前記溶接部ＣＡＤデータに基づいて物量リストデータを作成し、物量データベースが前記物量リストデータを記憶する物量リスト作成ステップと、
プラント総合設計システムの出力部が、前記構造物ＣＡＤモデルに基づく画像、前記溶接部ＣＡＤデータに基づく前記溶接部の溶接部画像、および前記物量リストデータに基づく物量リストを出力する出力ステップと、
を有することを特徴とするプラント総合設計方法。