JP6576788B2

JP6576788B2 - プラント建設計画支援装置

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Publication number: JP6576788B2
Application number: JP2015210540A
Authority: JP
Inventors: 洋平杉本; 洋関; 憲彦中満
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: JP2017084033A

Description

本発明は、プラントの建設計画を支援するプラント建設計画支援装置に関する。

発電プラントや化学プラント等の建設において、プロジェクト全体におけるロスコストの低減や建設スケジュールの遅延防止などは重要な課題であり、そのためには事前の精度良い計画策定によってプラント建設に係る複数の作業を並行して円滑に進めることが必要である。

例えば、躯体建設工事と設備据付工事などのようにクレーンを共同使用することが多い作業では計画の調整に不具合がある場合、躯体建設工事側と設備据付工事側とで互いにクレーンを使用したいタイミングが重複してしまうという状況が発生し得る。もし、クレーンの使用時間が十分にとれないと判断された場合には、スケジュールの遅延を防止するためのクレーンの増設や追加作業によってクレーンの使用時間を確保する必要が生じるために追加コストが発生してしまう。また、海外での建設では法令等の制約によってクレーンの増設や追加作業などの対応がとれない場合など、プロジェクトの遅延に直結してしまう可能性もある。したがって、躯体建設工事や設備据付工事などの作業では、お互いの都合を加味しつつクレーンの使用計画を調整する必要がある。

このようなプラントの建設計画に関連する技術として、例えば特許文献１（特開平１０−２８０６８５号公報）には、建設現場の所定の位置に機器を搬入又は据え付ける建設計画のシミュレーションを行う建設シミュレーション装置において、前記建設現場に配置された施設に関する情報と、前記機器に関する情報と、該機器を搬入又は据え付ける際に用いる複数の建設機材に関する情報とを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した前記施設に関する情報から取得した作業半径と、前記機器に関する情報と、各建設機材に関する情報とに基づいて、該機器を取り扱うことができる複数の建設機材を特定する１次候補特定手段と、前記１次候補特定手段が特定した複数の建設機材のいずれかを用いて、前記機器を搬入又は据え付けるシミュレーションを行い、各建設機材の制約条件を抽出するシミュレータとを具備することを特徴とする建設シミュレーション装置が開示されている。

特開平１０−２８０６８５号公報

しかしながら上記従来技術においては以下のような問題点がある。

建設計画において、例えばプラントへの搬入物の搬入経路を生成するためには、搬入する時点での躯体建設工事の進捗状況を反映した３Ｄモデルなどのデータが必要となるが、大規模なプラントでは３Ｄモデルのデータ量は膨大なものとなり、常に変動する進捗状況に合わせて３Ｄモデルを逐一作成するのは非常に多くの時間を要する。また、搬入物の搬入経路に加えて、搬入に用いるクレーンの特定の時間帯（月や週など）における稼働率を予測する場合には、クレーンと搬入物との対応付けを行う必要があるので、さらに膨大なデータ処理のための時間を要する。したがって、プラントの建設計画において想定される複数の建設工程パターンやクレーンの配置パターンについて、各パターンにおける建設計画同士を比較評価するために、それぞれのパターンの稼動状況をシミュレーションすることは非常に難しく現実的ではなかった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、作業計画の策定に必要な各種データのデータ量を削減し、より高速にプラントの建設計画を策定することができるプラント建設計画支援装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、建設対象のプラントおよび該プラントを構成する部材の３Ｄモデルのデータに基づいて、前記プラントの３Ｄモデルを含む空間を予め定めた大きさを単位とする複数の分割空間に分割する３Ｄ空間分割部と、前記３Ｄ空間分割部で分割した複数の前記分割空間のそれぞれについて、前記分割空間に含まれる前記部材の３Ｄモデルと前記分割空間とを対応させ、前記部材の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの搬入作業量とを対応させたデータに基づいて、前記分割空間に含まれる前記部材の搬入作業量の総和を算出する３Ｄモデル縮約部と、前記部材の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの作業工程とを対応させたデータと、前記プラントの建設工程を構成する複数の作業工程の少なくとも開始予定日及び完了予定日を含むデータとに基づいて、前記分割空間ごとに対応付けられた前記部材の３Ｄモデルに対応する作業工程のうちで最も早い開始予定日と最も遅い完了予定日とを抽出し、前記分割空間ごとに対応させた作業工程縮約データを作成する作業工程縮約部と、前記分割空間のそれぞれにおける前記部材の搬入作業量の総和と、前記作業工程縮約データと、予め定められた計算期間とに基づいて、前記分割空間ごとに対応付けられた前記部材の３Ｄモデルの搬入作業量の前記計算期間における総和を算出し、算出結果を前記分割空間ごとに対応させた作業状態データを作成する作業状態計算部と、前記部材の搬入作業に用いる作業機の前記プラントの３Ｄモデルにおける作業範囲の情報と前記作業状態データとを対応させて表示する表示部とを備えたものとする。

作業計画の策定に必要な各種データのデータ量を削減し、より高速にプラントの建設計画を策定することができる。

本発明の一実施の形態に係るプラント建設計画支援装置の全体構成を概略的に示す機能ブロック図である。３Ｄ空間分割部による空間分割の概略を示す図である。空間分割の一例を模式的に示す図であり、プラントの３Ｄモデルの上面図である。空間分割の一例を模式的に示す図であり、プラントの３Ｄモデルの正面図である。分割空間と部品の３Ｄオブジェクトの包含関係を計算する様子を示す上面図である。分割空間と部品の３Ｄオブジェクトの包含関係を計算する様子を示す正面図である。部品の３Ｄオブジェクトが複数の分割空間にまたがる場合を示す上面図である。部品の３Ｄオブジェクトが複数の分割空間にまたがる場合を示す正面図である。対象の分割空間内における３Ｄオブジェクトの情報の概念を示す図である。物量から作業量への変換の概念を示す図である。作業工程および作業量の縮約の概念を示す図である。実施済みの作業量の時刻に対する変化を示す図である。分割空間の生成に係る情報を設定する設定画面を示す図である。４Ｄ縮約データを用いた作業状態可視化システムの出力例を示す図である。４Ｄ縮約データを用いた作業状態可視化システムの出力例であって、クレーンの配置をさらに追加した例を示す図である。クレーン毎の選択期間内の総作業量や一日当りの平均作業量の表形式での表示例を示す図である。選択期間内の総作業量や一日当りの平均作業量の棒グラフでの表示例を示す図である。部品の３Ｄオブジェクトが三角柱形状の分割空間に含まれる場合を示す上面図である。部品の３Ｄオブジェクトが三角柱形状の分割空間に含まれる場合を示す正面図である。分割空間を構成する三角形をベクトル表示で示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るプラント建設計画支援装置の全体構成を概略的に示す機能ブロック図である。

図１において、プラント建設計画支援装置１は、プラント建設計画支援装置１の全体の動作を制御する制御装置１１と、各種プログラムやデータを記憶する記憶装置１２と、各種情報の入力を行う入力装置１３と、各種データや設定の入力画面、シミュレーション結果等を表示する表示部を含む出力装置１４とから概略攻勢されている。

制御装置１１は、例えばパーソナルコンピュータによって構成されており、マウスやキーボードなどの入力装置１３からの入力操作にしたがって、３Ｄモデルデータベース（３ＤモデルＤＢ）２、建設工程データベース（建設工程ＤＢ）３、３Ｄ―工程対応関係データベース（３Ｄ―工程対応関係ＤＢ）４、および物量―作業量換算データベース（物量―作業量換算ＤＢ）５に格納された各種データを用いて、３Ｄ空間分割部１１１、３Ｄモデル縮約部１１２、作業工程縮約部１１３、作業状態計算部１１４により、４Ｄデータ（３Ｄモデルと建設工程を統合したデータ）のデータ量を削減したデータ（以下、４Ｄ縮約データと称する）、当該削減結果をメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置１２により記憶する。また，前記制御装置１１における，作業状態計算部１１４は，前記入力装置１３により入力された時期（開始日から完了日までの期間）における，搬入作業状態，および，各クレーンの割当作業量を前記記憶装置１２に記憶した４Ｄ縮約データを用いて計算し，計算結果を液晶ディスプレイなどの出力装置１４により表示する。

３ＤモデルＤＢ２には、建設対象のプラントおよびプラントを構成する部材の３Ｄモデルのデータとして、プラントを構成する個々の部品（部材）毎のレコードが登録されている。各レコードには、プロジェクトＩＤ（IDentification：識別子）、部品ＩＤ、形状情報、座標情報、構造物種類、属性などが格納される。

プロジェクトＩＤとは、プロジェクトの名称を表す文字列であり，例えばプラントの名称等を表す文字列が入る。部品ＩＤとは、個々の部品を一意に識別するための文字列などからなる識別子である。形状情報とは、部品の形状を示すものであり、例えば、直管・エルボー・直方体などである。座標情報とは、建設対象のプラントを含んで予め設定した座標空間内における部品の空間的な位置を示すものであり、例えば、直管・エルボーであれば２つの端面（例えば、上面と底面）を形成する円の中心座標とその半径、直方体であれば１２本の線分の情報（線分の情報は２点の座標で与えられる）から構成される。種別とは、部品が表す構造物の種類を示すものであり、例えば、躯体、鉄骨，鉄筋，機器、配管などである。属性とは、各３Ｄモデルに付与される製品情報であり、例えば機器や配管であれば系統名（プラント運転時の機能別にグループ化された単位）や施工図番号、躯体であれば床・壁、フロア等が付与される。

建設工程ＤＢ３には、プラントの建設工程を構成する複数の作業工程のデータとして、作業工程を単位とした複数のレコードが登録されており、各レコードには、プロジェクトＩＤ、作業工程ＩＤ、構造物の種類、作業名、作業開始日（開始予定日）、作業完了日（完了予定日）、属性が格納される。プロジェクトＩＤとは、その作業工程が属するプロジェクト名を表するものであり、３ＤモデルＤＢ２のプロジェクトＩＤと同一のものである。作業工程ＩＤとは、建設工程の工程表を構成している各作業工程を一意に識別するために付与される識別子であり、例えば、「ｗ１」などの文字列である。作業名とは、工程表などに記載されるような人間が作業内容を判別するための名称であり、例えば、「１Ｆ−壁建築」、「１Ｆ−天井建築」などの文字列である。作業開始日（開始予定日）とは、その作業工程の作業を開始する日付であり、作業完了日（完了予定日）とは、その作業工程の作業を完了する日付である。つまり、作業開始日および作業完了日は、例えば、「２０１５／０１／０１（年／月／日）」などの日付データである。属性とは、各作業工程と作業対象の部品とを対応づけるための複数の文字列であり、各作業工程の作業フロア名、作業対象の部品名などを表す文字列が入る。例えば、作業名「１Ｆ−ポンプ搬入」の作業工程であれば、フロア名「１Ｆ」や部品名「Ｐｕｍｐ１」といった複数の文字列である。

３Ｄ−工程対応関係ＤＢ４には、部品の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの作業工程とを対応させたデータとして、３ＤモデルＤＢ２に格納されている３Ｄオブジェクトの部品ＩＤと、建設工程ＤＢ３に格納されている作業工程ＩＤとが組合せられて格納される。これにより、プラントを構成する個々の部品の３Ｄオブジェクト作業開始日（開始予定日）をその部品の搬入作業日時として取得することができる。

物量−作業量換算ＤＢ５には、部品の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの搬入作業量とを対応させたデータが格納されている。

図２は、３Ｄ空間分割部による空間分割の概略を示す図である。また、図３及び図４は、空間分割の一例を模式的に示す図であり、図３はプラントの３Ｄモデルの上面図、図４は正面図である。

図２に示すように、３Ｄ空間分割部１１１は、３ＤモデルＤＢ２に格納された建設対象のプラントおよびプラントを構成する部材の３Ｄモデルのデータに基づいて、プラントの３Ｄモデルを含む空間を予め定めた大きさを単位とする複数の分割空間に分割するものである。

図３では、建屋Ａ、建屋Ｂ、建屋Ｃのような複数の建屋で構成されるプラントの３Ｄモデルについて分割空間に分割する場合を例示して説明する。図３に示すように、空間分割において、３Ｄ空間分割部１１１は、まず、プラントの３Ｄモデルを含むように座標系を設定する。続いて、入力装置１３から空間を分割する際の分割空間の形状（本実施の形態では直方体を例示する）およびサイズの情報を受け取り、分割空間（直方体）の各辺が３次元空間（座標系）上のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のいずれかに平行となるよう生成する。分割空間のサイズは直方体の各軸方向辺の長さ（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を指定するものである。なお、ΔＸ、ΔＹ、ΔＺは正の値である。

続いて、プラントの３Ｄオブジェクト全体を分割空間で分割するために、プラントの３Ｄオブジェクト全体のサイズを計算する。すなわち図３及び図４に示すように、プラントの３Ｄモデルが配置されている座標系の中で、プラント３Ｄモデルの持つ座標がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに関して最小となる最小座標（Ｘｍｉｎ,Ｙｍｉｎ,Ｚｍｉｎ）および最大となる最大座標（Ｘｍａｘ,Ｙｍａｘ,Ｚｍａｘ）を計算する。これは、例えば、一般の３ＤＣＡＤが有する機能等を活用して計算される３Ｄオブジェクトの軸平行バウンディングボックス（３Ｄオブジェクトを覆う最小の直方体で、かつ、各辺がＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のいずれかに平行となるもの）の最小座標および最大座標の中から、最小および最大となる座標を選択することで取得できる。

続いて、プラントの３Ｄオブジェクト全体の最小座標（Ｘｍｉｎ,Ｙｍｉｎ,Ｚｍｉｎ）から順次、分割空間としての直方体を生成していく。一つ目の分割空間は、図３及び図４に示すように最小座標（Ｘｍｉｎ,Ｙｍｉｎ,Ｚｍｉｎ）と、最小座標からそれぞれＸ軸方向にΔＸ移動した点(Ｘｍｉｎ＋ΔＸ,Ｙｍｉｎ,Ｚｍｉｎ)、Ｙ軸方向にΔＹ移動した点（Ｘｍｉｎ,Ｙｍｉｎ＋ΔＹ,Ｚｍｉｎ)、Ｚ軸方向にΔＺ移動した点（Ｘｍｉｎ,Ｙｍｉｎ,Ｚｍｉｎ＋ΔＺ）の４点を頂点として持つ直方体となる。この分割空間をそれぞれＸ軸方向にΔＸ、Ｙ軸方向にΔＹ、Ｚ軸方向にΔＺずつ平行移動していくことで、複数の分割空間を生成することができる。このとき、Ｘ座標についてはＸｍａｘ、Ｙ座標についてはＹｍａｘ、Ｚ座標についてはＺｍａｘのいずれかの座標値を超える点を頂点として持つ直方体を生成した場合は、超過座標の軸方向への平行移動を停止する。このようにすることで、プラントの３Ｄモデルの存在しない部分において無駄な分割空間（直方体）を生成することを防止できる。

なお、分割空間が直方体以外の場合の場合も考えられる。例えば、分割空間を三角柱に設定した場合には、直方体の分割空間を生成した後に、三角柱に分割すればよい。直方体の三角柱への分割方法としては、直方体の上面から対角線を選択し、対角線を通りかつ底面に垂直に交わる平面によって直方体を分割する方法が考えられる。その他に、直方体や三角柱の分割空間を生成した後、隣接する分割空間を併合して１つの分割空間としても良い。これにより、建設対象のプラントやプラントを構成する部品の形状を考慮した分割空間の設定を行うことができる。

３Ｄモデル縮約部１１２は、３Ｄ空間分割部１１１で分割した複数の分割空間のそれぞれについて、分割空間に含まれる部材の３Ｄモデルと分割空間とを対応させ、物量−作業量換算ＤＢ５から読み込んだ部材の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの搬入作業量とを対応させたデータに基づいて、分割空間に含まれる部材の搬入作業量の総和を算出するものである。

図５及び図６は、分割空間と部品の３Ｄオブジェクトの包含関係を計算する様子を示す図であり、図５は上面図、図６は正面図である。

各分割空間内の部品の３Ｄオブジェクトの判定は、軸平行バウンディングボックスのような３Ｄ干渉判定手法を用いることで実現できる。図５及び図６において、例えば、円柱形状の部品の３Ｄオブジェクトと分割空間との包含関係を計算する場合、部品の３Ｄオブジェクトの軸平行バウンディングボックスの頂点座標から座標Ｘ２１,Ｘ２２,Ｙ２１,Ｙ２２,Ｚ２１,Ｚ２２を取得する。そして、分割空間の頂点座標値である座標Ｘ１１,Ｘ１２,Ｙ１１,Ｙ１２,Ｚ１１,Ｚ１２との大小比較を行う。部品の３Ｄオブジェクトが分割空間に完全に包含されている場合は、各軸についてＸ１１＜Ｘ２１＜Ｘ２２＜Ｘ１２、かつ、Ｙ１１＜Ｙ２１＜Ｙ２２＜Ｙ１２、かつ、Ｚ１１＜Ｚ２１＜Ｚ２２＜Ｚ１２という条件が成立する。また、部分的な干渉は、Ｘ１１＜Ｘ２１＜Ｘ１２である場合、または、Ｘ１１＜Ｘ２２＜Ｘ１２、かつ、Ｙ１１＜Ｙ２１＜Ｙ１２である場合、または、Ｙ１１＜Ｙ２２＜Ｙ１２、かつ、Ｚ１１＜Ｚ２１＜Ｚ１２である場合、または、Ｚ１１＜Ｚ２２＜Ｚ１２である場合を確認すれば良い。このようにして、３Ｄオブジェクトと干渉する分割空間の組合せを、それぞれのＩＤ情報を用いて対応づけて保持する。

なお、部分的な干渉の場合のように、３Ｄオブジェクトが複数の隣接する分割空間と干渉するときは、３Ｄオブジェクトの軸平行バウンディングボックスと分割空間との干渉部分の体積が最大となる組合せ（対応関係）のみ保持したり、干渉する全ての分割空間と３Ｄオブジェクトの対応付けを干渉体積の比率と共に保持しておいたりしても良い。

図７及び図８は、部品の３Ｄオブジェクトが複数の分割空間にまたがる場合を示す図であり、図７は上面図、図８は正面図である。

干渉部分の体積は、軸平行バウンディングボックスと分割空間の頂点座標を用いて次のように計算できる。図７及び図８に示すように、分割空間Ａとの干渉部分は、Ｘ軸方向に長さ（Ｘ１２−Ｘ２１）、Ｙ軸方向に長さ（Ｙ２２−Ｙ２１）、Ｚ軸方向に長さ（Ｚ２２−Ｚ２１）の直方体であるから、その体積Ｖ１は、Ｖ１＝（Ｘ１２−Ｘ２１）×（Ｙ２２−Ｙ２１）×（Ｚ２２−Ｚ２１）で計算できる。同様に分割空間Ｂとの干渉部分の体積Ｖ２は、Ｖ２＝（Ｘ２２−Ｘ１２）×（Ｙ２２−Ｙ２１）×（Ｚ２２−Ｚ２１）で計算できる。このとき、干渉体積の比率は、分割空間Ａとの干渉部分についてはＶ１／（Ｖ１＋Ｖ２）となり、分割空間Ｂとの干渉部分についてはＶ２／（Ｖ１＋Ｖ２）となる。

図１８及び図１９は、部品の３Ｄオブジェクトが三角柱形状の分割空間に含まれる場合を示す図であり、図１８は上面図、図１９は正面図である。

図１８及び図１９において、分割空間が三角柱の場合は、分割空間と３Ｄオブジェクトの干渉判定方法のみ異なり、その他は同じである。３Ｄオブジェクトと分割空間の干渉判定は、３Ｄオブジェクトの軸平行バウンディングボックスの各頂点が三角柱の内部に存在するかどうかを判定することで計算できる。三角柱はＸＹ平面上で三角形を構成しＺ軸方向を高さとしている。このとき、まず、ＸＹ平面上で三角形の内部に軸平行バウンディングボックスの頂点４点が存在するかを判定する。図２０に示すように、分割空間を構成する三角形の３辺を時計回りまたは反時計回りにベクトルとし（図２０では反時計回りで、ベクトルＡＢ、ベクトルＢＣ、ベクトルＣＡ）、それぞれのベクトルの先端の点から判定対象の点Ｐまでのベクトル（順にベクトルＢＰ、ベクトルＣＰ、ベクトルＣＰ）との外積を計算する（ＡＢ×ＢＰ、ＢＣ×ＣＰ、ＣＡ×ＣＰ）。得られた３つの外積の符号（正または負）がすべて一致してれば当該点は三角形内部に存在し、不一致であれば三角形の外部に存在する。その他、複数の直方体や三角柱を複合した形状を持つ分割空間の場合は、３ＤＣＡＤ等が有する干渉チェック機能を用いて干渉を判定できるが、計算時間削減効果が弱くなるデメリットが存在する。

作業工程縮約部１１３は、３Ｄ−工程対応関係ＤＢ４から部材の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの作業工程とを対応させたデータを読み込み、建設工程ＤＢ３からプラントの建設工程を構成する複数の作業工程の少なくとも開始予定日及び完了予定日を含むデータを読み込み、分割空間ごとに対応付けられた前記部材の３Ｄモデルに対応する作業工程のうちで最も早い開始予定日と最も遅い完了予定日とを抽出し、分割空間ごとに対応させた作業工程縮約データを作成するものである。つまり、作業工程縮約部１１３は、３Ｄモデル縮約部１１２の計算結果を踏まえて、各分割空間内に存在する部品の３Ｄオブジェクト毎の搬入作業工程情報（作業開始日、完了日、および、作業量）を縮約し、記憶装置に格納する機能を有する。

図９〜図１１は、作業工程縮約部による処理の概念を模式的に示す図である。図９は対象の分割空間内における３Ｄオブジェクトの情報の概念を示す図であり、図１０は物量から作業量への変換の概念を示す図であり、図１１は作業工程および作業量の縮約の概念を示す図である。

作業工程縮約部１１３は、まず、分割空間と３Ｄオブジェクトの対応関係を用いて各分割空間内に存在する３ＤオブジェクトのＩＤを全て取得する。次に、作業開始日と作業完了日を縮約するため、３Ｄ−工程対応関係ＤＢ４を用いて３Ｄオブジェクトに対応する作業工程ＩＤを全て取得する。そして、建設工程ＤＢ３を用いて、作業工程ＩＤに紐づく作業開始日と作業完了日を全て取得する。最後に、取得した全ての作業開始日の中から最早の作業開始日（以降，分割空間の作業開始日と記載）と、取得した全ての作業完了日の中から最遅の作業完了日（以降、分割空間の作業完了日と記載）を計算し、記憶しておく。

一方、作業量の情報縮約を行うため、取得した３ＤオブジェクトのＩＤから３ＤモデルＤＢ２に格納されている形状情報を用いて物量情報を計算する。物量は、例えば、３Ｄオブジェクトの個数や体積であり、また、配管のように経路を持つ場合は３Ｄオブジェクトの経路上での長さなどである。物量は機器や配管などの資材の種類ごとに単位が異なるものである。ただし、配管であってもその口径に応じて別々に物量を集計しても良い。また、躯体・鉄骨・鉄筋等の躯体系作業と機器・配管等の設備系作業とで分類して集計したり、担当業者毎に分類して集計したりしても良い。これらの分類方法については，入力装置１３を通じてあらかじめ受け取っておく。また、前記分割空間との干渉体積の比率が記憶されている場合は、干渉堆積の比率を物量に掛け合わせることにより、複数の分割空間に跨る３Ｄオブジェクトの物量を各分割空間へ振り分けることも可能である。続いて、集計した各種資材の物量と、物量―作業量換算ＤＢ５のデータとに基づいて、各種資材の作業量を計算し、作業量の和を取ることで，各分割空間の作業量を計算する。作業量は、例えば、特定の資材を単位物量搬入するのに要する時間や工数である。このようにして、分割空間の作業開始日、作業完了日、作業量を計算し、４Ｄ縮約データとして記憶装置１２に格納しておく。

作業状態計算部１１４は、４Ｄ縮約データを用いて、入力装置１３によって与えられる特定の期間（開始日と完了日の対、以降では検索期間と記載）に基づいて、検索期間における各分割空間の作業状態を計算する。

図１２は、実施済みの作業量の時刻に対する変化を示す図である。

図１２において、ある分割空間の作業開始日をＴ１、完了日をＴ２、作業量をＷ１２とする。また、検索期間の開始日をＴｓ、完了日をＴｅとする。作業量Ｗ１２はＴ１からＴ２の期間内において一定速度で実施されるとすると、ある時刻における実施済みの作業量Ｗ（ｔ）は、Ｗ（ｔ）＝（Ｗ１２／（Ｔ２−Ｔ１））×（ｔ−Ｔ１）で与えられる。従って、検索期間内における作業量は、Ｗ（Ｔｅ）−Ｗ（Ｔｓ）＝（Ｗ１２／（Ｔ２−Ｔ１））×（Ｔｅ−Ｔｓ）と計算できる。

図１３は、分割空間の生成に係る情報を設定する設定画面を示す図である。

図１３において、設定画面１３０は、分割空間の形状を設定する形状設定部１３１と、分割空間のサイズを設定するサイズ設定部１３２と、作業量のグループ分けの対象となるグループを追加するグループ追加部１３３と、作業量のグループを設定するグループ設定部１３４，１３５とを有している。

図１４は、４Ｄ縮約データを用いた作業状態可視化システムの出力例を示す図である。

図１４においては、プロジェクトの開始日から完了日まで１ヶ月単位で、各分割空間の作業状態の変化を画面上に表示する様子を示している。このとき、システム上で選択されている期間の作業状態を計算し、その結果に応じて分割空間の表示形態を変更することで、分割空間の作業量の過多をユーザに分かりやすく表示できる。

作業状態は、期間内（開始日をＴｓ、完了日をＴｅとする）において作業完了済み、作業中、作業未実施などで分類でき、作業中の場合にはその作業量に応じてさらに分類できる。例えば、作業完了済みの作業状態とは、期間の開始日時点で分割空間内の全ての作業が完了している場合であり、分割空間の作業完了日Ｔ２が当該期間の開始日Ｔｓ以前に存在する場合である。また、作業中の作業状態とは、期間内に分割空間の作業開始日Ｔ１と作業完了日Ｔ２の少なくとも一方が含まれるか、または、分割空間の作業開始日Ｔ１が期間の開始日Ｔｓ以前に存在しかつ分割空間の作業完了日Ｔ２が期間の完了日Ｔｅ以後に存在する場合である。また、作業未実施の作業状態とは、分割空間の作業開始日Ｔ１が期間の完了日Ｔｅ以後に存在する場合である。

表示形態の変更は、色、点滅、透明度、非表示・ワイヤーフレーム・塗りつぶしが含まれる。例えば、色で表示する場合、前記ＴｓからＴｅの期間内におけるある分割空間の作業量Ｑｓｅとし、１日当りの平均作業量Ｑｓｅａｖｅは、Ｑｓｅａｖｅ＝Ｑｓｅ／（Ｔｅ−Ｔｓ）の大きさに応じて、大きい順に３段階で赤、黄、青のように分類すると良い。同様に点滅の速度や、透明度の大小でも表現可能である。また、既に作業が完了している分割空間については灰色で表示したり、まだ作業が実施されない分割空間についてはワイヤーフレーム表示や非表示としたりしても良い。なお、図１４及び後の図１５においては、図示の簡単のためにハッチングを用いて表示形態の変更を示している。

図１５は、４Ｄ縮約データを用いた作業状態可視化システムの出力例であって、クレーンの配置をさらに追加した例を示す図である。

制御装置１１はクレーン配置の機能を有しており、図１５に示すように、１ヶ月単位でのクレーン配置を検討することを支援できる。クレーン配置の機能では、クレーンの座標およびクレーンの作業半径を本画面上でのマウスクリックやキーボード、テキストファイルを通じて数値で受け取り、画面上にクレーンの配置を示す形状と作業半径を示す形状を表示する。クレーンの配置を示す形状は、円形や円柱、長方形や直方体、または、事前に作成しておいたクレーンの３Ｄモデルでも良い。また、作業半径を示す形状は、２次元の円形や３次元の円柱である。

また、制御装置１１のクレーン配置の機能には、各クレーンの作業半径内に存在する分割空間を判定し、判定結果に基づいて選択期間（ＴｓからＴｅ）内の各クレーンの作業量を計算する機能が含まれている。この機能では、まず、各分割空間の頂点と円柱の干渉を判定する。具体的には、ＸＹ平面上で、分割空間の各頂点とクレーンの配置座標との距離を計算し、その距離がクレーンの作業半径以下であるかどうかを判定する。これにより、各クレーンの作業半径内に存在する分割空間を判定できる。また、各クレーンの作業量をその作業半径内に存在する分割空間の作業量の総和を取ることにより計算できる。なお、１つの分割空間が複数のクレーンの作業半径内に含まれる場合には、その分割空間の作業量を各クレーンへ均等に配分するなどの方法をとる。計算結果については、出力装置１４を通じてクレーンの配置の表示形態の変更として表示される。クレーンの配置の表示形態の変更は、分割空間の表示形態の変更と同様に、選択期間内の１日当りの平均作業量の大小で色・透明度・点滅速度を分類して表示する。

なお、クレーンの作業量の表示は、図１６に示すように、クレーン毎の選択期間内の総作業量や一日当りの平均作業量を表形式で表示したり、図１７に示すように、選択期間内の総作業量や一日当りの平均作業量を棒グラフで表示したりしても良い。

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

これに対して、本実施の形態においては、建設対象のプラントおよび該プラントを構成する部材の３Ｄモデルのデータに基づいて、プラントの３Ｄモデルを含む空間を予め定めた大きさを単位とする複数の分割空間に分割する３Ｄ空間分割部１１１と、３Ｄ空間分割部で分割した複数の分割空間のそれぞれについて、分割空間に含まれる部材の３Ｄモデルと分割空間とを対応させ、部材の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの搬入作業量とを対応させたデータに基づいて、分割空間に含まれる部材の搬入作業量の総和を算出する３Ｄモデル縮約部１１２と、部材の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの作業工程とを対応させたデータと、プラントの建設工程を構成する複数の作業工程の少なくとも開始予定日及び完了予定日を含むデータとに基づいて、分割空間ごとに対応付けられた部材の３Ｄモデルに対応する作業工程のうちで最も早い開始予定日と最も遅い完了予定日とを抽出し、分割空間ごとに対応させた作業工程縮約データを作成する作業工程縮約部１１３と、分割空間のそれぞれにおける部材の搬入作業量の総和と、作業工程縮約データと、予め定められた計算期間とに基づいて、分割空間ごとに対応付けられた部材の３Ｄモデルの搬入作業量の計算期間における総和を算出し、算出結果を前記分割空間ごとに対応させた作業状態データを作成する作業状態計算部１１４と、部材の搬入作業に用いる作業機のプラントの３Ｄモデルにおける作業範囲の情報と作業状態データとを対応させて表示する出力装置１４とを備えたので、作業計画の策定に必要な各種データのデータ量を削減することができ、より高速にプラントの建設計画を策定することができる。すなわち、大規模なプラントの３Ｄモデルおよび作業工程のデータ量を削減することができるので、ユーザがクレーンの配置計画を行う際においても、時系列的な作業量の変動を速やかに計算することができ、速やかに画面に表示することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１プラント建設計画支援装置
２モデルデータベース
３建設工程データベース
４工程対応関係データベース
５物量―作業量換算データベース
１１制御装置
１２記憶装置
１３入力装置
１４出力装置
１１１空間分割部
１１２モデル縮約部
１１３作業工程縮約部
１１４作業状態計算部
１３０設定画面
１３１形状設定部
１３２サイズ設定部
１３３グループ追加部
１３４，１３５グループ設定部

Claims

建設対象のプラントおよび該プラントを構成する部材の３Ｄモデルのデータに基づいて、前記プラントの３Ｄモデルを含む空間を予め定めた大きさを単位とする複数の分割空間に分割する３Ｄ空間分割部と、
前記３Ｄ空間分割部で分割した複数の前記分割空間のそれぞれについて、前記分割空間に含まれる前記部材の３Ｄモデルと前記分割空間とを対応させ、前記部材の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの搬入作業量とを対応させたデータに基づいて、前記分割空間に含まれる前記部材の搬入作業量の総和を算出する３Ｄモデル縮約部と、
前記部材の３Ｄモデルとその３Ｄモデルの作業工程とを対応させたデータと、前記プラントの建設工程を構成する複数の作業工程の少なくとも開始予定日及び完了予定日を含むデータとに基づいて、前記分割空間ごとに対応付けられた前記部材の３Ｄモデルに対応する作業工程のうちで最も早い開始予定日と最も遅い完了予定日とを抽出し、前記分割空間ごとに対応させた作業工程縮約データを作成する作業工程縮約部と、
前記分割空間のそれぞれにおける前記部材の搬入作業量の総和と、前記作業工程縮約データと、予め定められた計算期間とに基づいて、前記分割空間ごとに対応付けられた前記部材の３Ｄモデルの搬入作業量の前記計算期間における総和を算出し、算出結果を前記分割空間ごとに対応させた作業状態データを作成する作業状態計算部と、
前記部材の搬入作業に用いる作業機の前記プラントの３Ｄモデルにおける作業範囲の情報と前記作業状態データとを対応させて表示する表示部と
を備えたことを特徴とするプラント建設計画支援装置。
請求項１記載のプラント建設計画支援装置において、
前記表示部は、前記作業機の作業範囲に対応する前記分割空間の前記作業状態データと前記作業機とを対応させて表示することを特徴とするプラント建設計画支援装置。
請求項１に記載のプラント建設計画支援装置において、
前記分割空間は、直方体、三角柱、またはそれらの複合体の何れかであることを特徴とするプラント建設計画支援装置。
請求項１記載のプラント建設計画支援装置において、
前記表示部は、前記分割空間の形状と大きさをユーザが設定できる設定画面を表示することを特徴とするプラント建設計画支援装置。
請求項２記載のプラント建設計画支援装置において、
前記表示部は、少なくとも前記作業機の前記プラントの３Ｄモデルに対する相対位置と、２Ｄまたは３Ｄ形状で作成された前記作業機の作業半径とを、前記分割空間の前記計算期間における作業の進捗状態と同時に表示することを特徴とするプラント建設計画支援装置。