JP2000293567A - モジュール設計支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラント設計のうち、三次元ＣＡＤシステムを
利用したモジュール設計に係り、プラントレイアウト設
計とモジュール設計が異なるデータベースを用いて設計
をしているため、データの不整合が生じ、設計のやり直
しが発生しているという問題があった。モジュールの製
作図，組図を二次元の図面で作成していたため、時間が
かかり、また、熟練者の技術が必要だという問題があっ
た。 【解決手段】レイアウト設計用の三次元ＣＡＤ形状デー
タに影響を与えることなく、モジュール範囲定義データ
を作成する手段と、その中のスプール定義データを作成
する手段とそれら定義したデータを記憶し何時でも再現
し表示する手段とレイアウト設計とモジュール設計が互
いの設計に支障を与えずに効率的に実施でき、モジュー
ル製作者への指示も的確に実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラント設計のう
ち、モジュール設計支援装置に係り、特に三次元ＣＡＤ
システムを利用したモジュール構造基本計画と製作用の
指示図を作成することを支援するためのモジュール設計
支援装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力・火力プラント等の大規模プラン
トの建設・据付工法には、建設費低減を目的としたモジ
ュール工法が利用されている。モジュール工法を効果的
に活用するためには、基本計画設計段階からプラントの
建屋内配置の何処にモジュールとなる構造物を作り、そ
の計画したモジュールの構造基本計画を十分に検討する
必要がある。

【０００３】モジュールの構造基本計画では、モジュー
ルの搬入・組立てを考慮したモジュール範囲の計画、そ
のモジュールに組入れる構造物の計画、必要な支持構造
物である仮設、本設の鋼構造物の計画が含まれる。更
に、組入れる構造物の計画では、プラント内の最終的な
配置とは変えて仮置きした状態の形状の計画を実施す
る。

【０００４】これらの計画には、プラント設計支援装置
として利用しているレイアウト設計の三次元ＣＡＤシス
テムを利用しているが、モジュールの構成物である仮設
の鋼構造物や仮置きの構造物の形状は、レイアウト設計
用の三次元ＣＡＤ形状データと同じデータベースに格納
することができないため、一旦、レイアウト設計用の三
次元ＣＡＤ形状データの複製のデータベースを作成し、
異なるデータベースでモジュールの構造計画を実施して
いる。

【０００５】モジュールの構造基本計画が終了後、モジ
ュール製作・組立て作業者への製作指示用として二次元
の製作図，組図を作成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年では、設計期間の
短縮が図られてきており、また、製作性を考慮した設計
が必須となってきていることから、レイアウト設計と並
行して、モジュールの構造基本計画が実施されている。
レイアウト設計者とモジュール設計者は異なるため、設
計の進捗により、モジュール化範囲の定義内のレイアウ
トが変更される場合があり、もう一度モジュールの構造
基本計画をやり直す必要が生じる場合があるという問題
があった。特に、レイアウト設計とモジュール構造基本
設計を異なるデータベースで実施している際には、お互
いの設計者同士が頻繁に意思疎通を図らないとデータベ
ースの不整合を生じやすいという問題があった。

【０００７】また、モジュールの構造基本計画終了後の
製作図，組図を二次元の図面で作成しているため、図面
作成に多大な時間がかかるという問題があった。更に、
二次元の図面で作成すると、容易に三次元の形状をイメ
ージするのが難しく、熟練の製作・組立て指導者によ
り、個々の製作・組立て担当者に的確な指示を与える必
要があるという問題があった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、プラント設計支
援装置として利用しているレイアウト設計の三次元ＣＡ
Ｄシステムと同じデータベースを利用してモジュール範
囲の定義、モジュールの構成物である仮設の鋼構造物や
仮置きの構造物の形状の計画といったモジュールの構造
基本計画を実施することを互いの設計に支障を与えるこ
となく実施可能とし、モジュール計画設計業務の効率化
を図りうるモジュール設計支援装置を提供することにあ
る。

【０００９】本発明の他の目的は、前記モジュールの構
造基本計画で設計した三次元ＣＡＤ形状データを利用し
て、製作用の指示を行い、モジュール製作・組立て作業
の効率化を図りうるモジュール設計支援装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に関わるモジュー
ル設計支援装置は、プラント設計支援装置として利用し
ているレイアウト設計の三次元ＣＡＤシステムと同じデ
ータベースを利用して、レイアウト設計用の三次元ＣＡ
Ｄ形状データを阻害することなしにモジュールを構成す
る複数の構造物を纏めて一つのモジュール範囲データを
定義し記憶する手段と、レイアウト設計の進捗により前
記で定義したモジュール範囲定義データがレイアウト設
計者により阻害されない手段と、前記で定義した一つの
モジュール範囲定義データの中に長物データが含まれて
いた場合、レイアウト設計用の三次元ＣＡＤ形状データ
とは別に、自動的にスプールとして分割する手段と、前
記で分割された個々のスプールデータをレイアウト設計
用の三次元ＣＡＤ形状データを阻害することなしに移動
・回転させて表示し記憶する手段と、レイアウト設計用
の三次元ＣＡＤ形状データを阻害することなしに仮設の
構造物を入力し記憶する手段と、計画された全てのモジ
ュールに関するデータを記憶して表示することのできる
手段を有することによって達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例であるモジュー
ル設計支援装置を具体的に説明する。

【００１２】図２は、本発明を実施するモジュール設計
支援装置の全体構成を示す。図２のモジュール設計支援
装置は、モジュールの設計を支援する第１設計支援装置
１，プラントレイアウトの設計を支援する第２設計支援
装置１０及びプラントレイアウト設計の三次元ＣＡＤデ
ータベースであるメモリ２０から構成される。第１設計
支援装置１と第２設計支援装置１０は複数設けられ、こ
れらの設計支援装置のデータを記憶するメモリ２０と共
に、通信回線１９に接続される。第１設計支援装置１
は、中央演算装置（以下ＣＰＵという）２，ＣＰＵ２に
接続された入出力制御装置３，作業メモリ４，表示装置
であるディスプレイ５，入出力装置であるキーボード６
とマウス７及びメモリ８は、入出力制御装置３に接続さ
れる。通信制御装置９はＣＰＵ２及び通信回線１９に接
続される。メモリ８はモジュールの設計を行う図１に示
す処理を制御するモジュール設計プログラムを記憶す
る。

【００１３】第２設計支援装置１０は、ＣＰＵ１１，Ｃ
ＰＵ１１に接続された入出力制御装置１２，作業メモリ
１３，表示装置であるディスプレイ１４，入出力装置で
あるキーボード１５とマウス１６及びメモリ１７は、入
出力制御装置１２に接続される。通信制御装置１８はＣ
ＰＵ１１及び通信回線１９に接続される。メモリ１７は
プラントレイアウトの設計を行うプラントレイアウト設
計プログラムを記憶する。

【００１４】プラントレイアウト設計の三次元ＣＡＤデ
ータベースであるメモリ２０は、プラントレイアウト設
計の三次元ＣＡＤ形状データを記憶しているメモリ２０
Ａ，モジュール範囲定義データを記憶しているメモリ２
０Ｂ及びモジュール内のスプール定義データを記憶して
いるメモリ２０Ｃを備えており、通信回線１９を介し
て、第１設計支援装置１と第２設計支援装置１０に接続
される。

【００１５】本実施例における処理の内容を図１の処理
手順に沿って以下に詳細に説明する。

【００１６】本実施例の処理手順のステップ２１では、
モジュール設計プログラム８をキーボード６及びマウス
７を使用して入出力装置３を介して起動し、モジュール
設計を実施しようとするエリア内の三次元ＣＡＤ形状デ
ータをメモリ２０Ａから通信回線１９，通信制御装置
９，ＣＰＵ２を介して作業メモリ４に読み込み、ディス
プレイ５に表示する。この時、レイアウト設計者により
事前に第２設計支援装置１０を利用して三次元形状デー
タの入力とその三次元形状データの一部である長物デー
タに付随する溶接点情報が入力され、三次元ＣＡＤ形状
データ２０Ａに記憶されていることが前提である。

【００１７】ステップ２２では、モジュール範囲の定義
を行う。図３にステップ２２の詳細な処理内容を示す。
ステップ２２Ａでは、これから定義するモジュールの名
称をキーボード６及びマウス７を使用して入力し、作業
メモリ４に記憶する。ステップ２２Ｂでは、ディスプレ
イ５に表示された三次元ＣＡＤ形状データからモジュー
ルの構成物として含む対象物をキーボード６及びマウス
７を利用して選択し作業メモリ４に記憶する。ステップ
２２Ｃでは、ステップ２２Ｂで選択した三次元ＣＡＤ形
状データが長物データであるか判定する。長物データで
あった場合は、ステップ２２Ｄにより、モジュールに組
入れる範囲の始点と終点をキーボード６及びマウス７を
利用して選択し作業メモリ４に記憶する。ステップ２２
Ｅでは、ステップ２２Ｂで選択した長物データの三次元
ＣＡＤ形状データのステップ22Ｄで選択した始点と終点
の点ステイタスにモジュール分割点と設定し作業メモリ
４に記憶する。

【００１８】図４に長物データの三次元ＣＡＤ形状デー
タの構成を示す。一つの長物データは、データＮo.とデ
ータ属性情報（口径，色等）を備えた一つのデータヘッ
ダ部３１と点名称，点座標，点種別及び点ステイタスを
備えた複数の点構成データ部３２から構成される。この
点構成データ部３２の点ステイタスのフィールドにステ
ップ２２Ｅでモジュール分割点を設定する。モジュール
分割点という点ステイタスを長物データの三次元ＣＡＤ
形状データに備えることにより、作業メモリ４から三次
元ＣＡＤ形状データ２０Ａに記憶させることが可能とな
り、第２設計支援装置１０のプラントレイアウト設計プ
ログラムを使用して、モジュール分割点という点ステイ
タスを記憶した三次元ＣＡＤ形状データを修正しようと
した場合、モジュール設計者とレイアウト設計者間で意
志の疎通を事前に行わなくてもレイアウト設計者にアラ
ームを出すことができ、もし、設計変更をする場合は、
モジュール設計者とレイアウト設計者間で調整後に三次
元ＣＡＤ形状データの変更を実施する手順とすることが
できる。また、点ステイタスという形状には影響のない
データを加えるだけなので、レイアウト設計で使用して
いる形状をなんら変更することがない。ステップ２２Ｆ
では、ステップ２２Ｂで選択したデータ種別及びデータ
名称と、ステップ２２Ｄで選択した始点と終点の点名称
をモジュール範囲定義データに組込み、作業メモリ４に
記憶する。

【００１９】図５にモジュール範囲定義データの構成を
示す。一つのモジュール範囲定義データは、モジュール
Ｎo.を備えたデータヘッダ部３３とデータ種別，データ
名称，始点名称及び終点名称を備えた複数のモジュール
構成データ部３４から構成される。データ種別が長物デ
ータでない場合は、始点名称及び終点名称フィールドに
は何も設定されない。モジュール範囲定義データは、形
状に関する情報を持たないため、レイアウト設計で使用
している三次元ＣＡＤ形状データを変更することがな
い。ステップ２２Ｂで選択した三次元ＣＡＤ形状データ
が長物データでない場合は、ステップ２２Ｃを経て、ス
テップ２２Ｆの処理に移行し、データ種別及びデータ名
称をモジュール範囲定義データへ組込み作業メモリ４に
記憶する。ステップ２２Ｇでは、更にモジュール範囲定
義データに組込むデータがあるかないか判定する。組込
むデータがある場合は、ステップ２２Ｂに処理を移し、
上記に記載した手順でモジュール範囲定義データに組込
み作業メモリ４に記憶する。組込むデータがない場合
は、モジュール範囲の定義処理を終了する。

【００２０】ステップ２３では、ステップ２２で定義し
たモジュール範囲内にある長物データに関して、スプー
ル分割を実施する。図６にステップ２３の詳細な処理内
容を示す。ステップ２３Ａでは、これからスプール分割
するモジュール範囲定義データをキーボード６及びマウ
ス７を使用して選択し、下記（ａ）の定義によって長物
データの溶接点情報から自動的にスプールに分割する。

【００２１】（ａ）モジュール範囲内定義データの中に
含まれる長物データを現地溶接点で囲まれた範囲で分割
したものを１スプールと定義する。

【００２２】図７，図８，図９に上記（ａ）に基づいて
スプール分割された長物データ形状の例を示す。図７は
一つの長物データが一つのスプールに分割される場合の
例である。太線で示された長物データ３５は、現地溶接
点３７，３９と溶接点以外の種別を示す点３８を備え
る。現地溶接点３７，３９はモジュールの分割点であっ
てもよいし、モジュール範囲内の現地溶接点であっても
よい。モジュールの分割点の場合は、モジュール分割点
の先に更に長物データが存在する場合もあるが、モジュ
ール範囲定義外のため、考慮しない。この場合は、現地
溶接点３７，３９で分割され、点線で示された範囲のス
プール３６となる。長物データ３５には溶接点以外の種
別を示す点３８が存在するが、このような溶接点以外の
種別を示す点や現地溶接点以外の溶接点が現地溶接点３
７，３９の間に何点存在しても、長物データ３５のスプ
ール分割には影響しない。

【００２３】図８は複数の長物データで構成されるスプ
ールの例である。太線で示された長物データ４０は、テ
ィー４１，現地溶接点４２，４５，４６，溶接点以外の
種別を示す点４３及び現地溶接点以外の溶接点４４を備
える。細線で示された長物データ４７は、現地溶接点５
０，溶接点以外の種別を示す点４９及び現地溶接点以外
の溶接点４８を備える。現地溶接点４２，４６，５０は
モジュールの分割点であってもよいし、モジュール範囲
内の現地溶接点であってもよい。モジュールの分割点の
場合は、モジュール分割点の先に更に長物データが存在
する場合もあるが、モジュール範囲定義外のため、考慮
しない。この場合は、現地溶接点４２，５０で分割され
た太点線で示された範囲のスプール５１と、現地溶接点
４５，４６で分割された細点線で示された範囲のスプー
ル５２の二つのスプールに分割される。スプール５１は
長物データ４０の一部と長物データ４７の二つの長物デ
ータで構成される。溶接点以外の種別を示す点や現地溶
接点以外の溶接点が現地溶接点４２，５０の間及び現地
溶接点４５，４６の間に何点存在しても、長物データ４
０，４７のスプール分割には影響しない。

【００２４】図９は複数の長物データで構成されるスプ
ールの例である。太線で示された長物データ５３は、レ
デューサ５７，現地溶接点５４，溶接点以外の種別を示
す点５５及び現地溶接点以外の溶接点５６を備える。細
線で示された長物データ５８は、現地溶接点６０及び現
地溶接点以外の溶接点５９を備える。現地溶接点５４，
６０はモジュールの分割点であってもよいし、モジュー
ル範囲内の現地溶接点であってもよい。モジュールの分
割点の場合は、モジュール分割点の先に更に長物データ
が存在する場合もあるが、モジュール範囲定義外のた
め、考慮しない。この場合は、現地溶接点５４，６０で
分割された点線で示された範囲のスプール６１となる。
スプール６１は長物データ５３と長物データ５８の二つ
の長物データで構成される。

【００２５】ステップ２３Ｂでは、ステップ２３Ａで自
動的に分割されたスプールからスプール定義データを生
成して作業メモリ４に記憶する。図１０にスプール定義
データの構成を示す。一つのモジュール範囲定義データ
毎に生成される。モジュールＮo.及びスプールの個数を
備えたデータヘッダ部６２とスプール相対移動量（Ｘ，
Ｙ，Ｚ），スプール回転角（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及びスプール
回転中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を備えた複数のメインデー
タ部６３とデータ種別，データ名称，始点名称及び終点
名称を備えた複数のスプールデータ部６４から構成され
る。メインデータ部６３は必ず一つ以上のスプールデー
タ部６４を備える。スプール定義データは、元の三次元
ＣＡＤ形状データの相対移動量，回転角を持つだけなの
で、レイアウト設計で使用している三次元ＣＡＤ形状デ
ータを変更することがない。

【００２６】ステップ２４では、ステップ２３で定義さ
れたスプールの移動量，回転角の定義を実施する。図１
１にステップ２４の詳細な処理内容を示す。ステップ２
４Ａでは、ステップ２３Ａで自動的に分割されたスプー
ルの内、レイアウト設計で計画された配置から移動，回
転したいスプールをキーボード６及びマウス７を使用し
て選択する。ステップ２４Ｂではステップ２４Ａで選択
したスプールの移動，回転中心位置をキーボード６及び
マウス７を使用して選択する。ステップ２４Ｃでは、ス
テップ２４Ｂで選択した移動，回転中心位置をどの位置
に移動するのかキーボード６及びマウス７を使用して指
定する。この時、図１２に示すようなパネルを利用して
位置を指定しても良い。ここで移動した移動量，回転
角，回転中心位置は、図１０に示されるメインデータ部
６３に反映され、作業メモリ４に記憶する。ステップ２
４Ｄでは、更に移動，回転する他のスプールがないかど
うか判定する。移動，回転する他のスプールがある場合
は、ステップ２４Ａに処理を移し、上記に記載した手順
でスプールを移動，回転し、メインデータ部６３に反映
され、作業メモリ４に記憶する。移動，回転する他のス
プールがない場合は、スプールの移動量，回転角の定義
処理を終了する。

【００２７】ステップ２５では、通信制御装置９と通信
回線１９を介して、ステップ２２，２３，２４で作業メ
モリに記憶してきた図４の三次元ＣＡＤ形状データ、図
５のモジュール範囲定義データ及び図１０のスプール定
義データをプラントレイアウト設計の三次元ＣＡＤデー
タベースであるメモリ２０に備えられているメモリ２０
Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに記憶する。この処理は、ステップ
２２，２３，２４の途中で何度でも実施して構わない。

【００２８】ステップ２６では、仮設形状データの入力
を実施する。これは、第２設計支援装置１０に備えられ
たプラントレイアウト設計プログラム１７を利用して入
力し、通信回線１９を介してメモリ２０Ａに記憶する。
この時、仮設形状データのデータ名称の頭文字を固定と
することで、プラントレイアウト設計の形状データと区
別して扱うことができる。ステップ２７では、ステップ
２６で作成した仮設形状データの三次元ＣＡＤ形状デー
タをメモリ２０Ａから作業メモリ４に読み込み、ステッ
プ２２の処理手順でモジュール範囲定義データへ追加
し、ステップ２５の処理手順でメモリ２０Ｂに記憶す
る。ステップ２６をステップ２１を始める前に実施して
おけば、ステップ２２で他のモジュール構成物と同様に
処理できるため、ステップ２６，２７を実施する必要は
なくなる。

【００２９】ステップ２８では、メモリ２０Ｂに記憶し
てあるモジュール範囲定義データをキーボード６及びマ
ウス７を使用して作業メモリ４に読み込む。更に、モジ
ュール範囲定義データ内に含まれる三次元ＣＡＤ形状デ
ータも作業メモリ４に読み込む。ステップ２９では、ス
テップ２８で読み込んだモジュール範囲定義データに関
するスプール定義データをメモリ２０Ｃからキーボード
６及びマウス７を使用して作業メモリ４に読み込む。ス
テップ３０で、ステップ２８，２９で作業メモリ４に読
み込んだデータをＣＰＵ２，入出力制御装置３を介して
ディスプレイ５に表示する。これらの処理手順で得られ
た全てのデータは、三次元ＣＡＤ形状データをメモリ２
０Ａにモジュール範囲定義データをメモリ２０Ｂにスプ
ール定義データをメモリ２０Ｃに記憶させておけば、何
時でも必要な時にディスプレイ５に表示し、モジュール
設計に利用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、三
次元ＣＡＤ形状データに点ステイタスというフィールド
を持たせ、モジュール範囲定義データ，スプール定義デ
ータをプラントレイアウト設計三次元ＣＡＤデータベー
スのメモリ２０に記憶することにより、プラント設計支
援装置として利用しているレイアウト設計の三次元CAD
システムと同じデータベースを利用してモジュール範囲
の定義，モジュールの構成物である仮設の鋼構造物や仮
置きの構造物の形状の計画といったモジュールの構造基
本計画を実施することをお互いの設計に支障を与えるこ
となく実施可能とし、モジュール計画設計業務の効率化
を図るという効果がある。

【００３１】更に、前記モジュールの構造基本計画で設
計した三次元ＣＡＤデータがメモリ２０に記憶され、通
信回線１９を介して何時でも必要な時にディスプレイ５
に表示することができるため、必要に応じて製作用の指
示を行うためのモジュール製作図，組図を視覚的にわか
り易い三次元の図で表示させることができ、熟練の作業
者でなくとも完成構造を容易に理解することができると
いう効果がある。また、モジュール範囲定義データ内に
ある三次元ＣＡＤ形状データを組立ての順番通りに表示
させて出力すれば、組立ての手順図にもなり、熟練の指
導者が側についていなくとも作業が実施できるという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である図２のモジュール設計支
援装置で実行されるモジュール設計の処理手順を示す説
明図である。

【図２】本発明の実施例であるモジュール設計支援装置
の構成図である。

【図３】図１のステップ２２の詳細処理手順を示す説明
図である。

【図４】図２の三次元ＣＡＤ形状データ２０Ａの内、長
物データに関する三次元ＣＡＤ形状データの構成の説明
図である。

【図５】図２のモジュール範囲定義データ２０Ｂのデー
タ構成図の説明図である。

【図６】図１のステップ２３の詳細処理手順を示す説明
図である。

【図７】一つの長物データが一つのスプールに分割され
る場合の説明図である。

【図８】複数の長物データで構成されるスプールの説明
図である。

【図９】複数の長物データで構成されるスプールの説明
図である。

【図１０】図２のスプール定義データ２０Ｃのデータ構
成図の説明図である。

【図１１】図１のステップ２４の詳細処理手順を示す説
明図である。

【図１２】ステップ２４の処理手順の画面表示の例の説
明図である。

【符号の説明】

１…第１設計支援装置、４…作業メモリ、８…モジュー
ル設計プログラム、１０…第２設計支援装置、１７…プ
ラントレイアウト設計プログラム、１９…通信回線、２
０…プラントレイアウト設計三次元ＣＡＤデータベー
ス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 美樹 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 5B046 AA02 BA04 DA02 FA02 GA01 KA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラント設計支援装置として利用している
   レイアウト設計の三次元ＣＡＤシステムと同じデータベ
   ースを利用して、レイアウト設計用の三次元ＣＡＤ形状
   データを阻害することなしにモジュールを構成する複数
   の構造物を纏めて一つのモジュール範囲データとして定
   義し記憶することを特徴とするモジュール設計支援装
   置。
2. 【請求項２】レイアウト設計の進捗により請求項１で定
   義したモジュール範囲定義データがレイアウト設計者に
   より阻害されないようにモジュール範囲定義のステイタ
   ス情報を定義し記憶することを特徴とするモジュール設
   計支援装置。
3. 【請求項３】請求項１で定義した一つのモジュール範囲
   定義データの中に配管データ及びケーブルトレイデータ
   及びダクトデータ（以下長物データという）が含まれて
   いた場合、レイアウト設計用の三次元ＣＡＤ形状データ
   とは別に、自動的にスプールとして分割することを特徴
   としたモジュール設計支援装置。
4. 【請求項４】請求項３で分割された個々のスプールデー
   タをレイアウト設計用の三次元CAD形状データを阻害す
   ることなしに移動及び回転させて表示し記憶することを
   特徴としたモジュール設計支援装置。
5. 【請求項５】レイアウト設計用の三次元ＣＡＤ形状デー
   タを阻害することなしに仮設の構造物を入力し記憶する
   ことを特徴としたモジュール設計支援装置。
6. 【請求項６】請求項１，請求項２，請求項４，請求項５
   の計画された全てのモジュールに関するデータを記憶し
   必要に応じ何時でも再現し表示することを特徴としたモ
   ジュール設計支援装置。