JP2002149725A - ３次元展開データ作成装置及び３次元展開データ作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元展開データ入力作業を不要とし設計作
業を効率化できる３次元展開データ作成装置及び方法を
得る。 【解決手段】 設備要素シンボル１０１〜１０４及び接
続線１１０を用いて２次元平面上に図的に表現した２次
元図１００と、各々の設備要素の高さ情報を保持した設
備データ２００とに基づき、設備要素と接続要素の３次
元展開図３００を作成する装置であって、２次元平面の
設備要素シンボル１０１〜１０４の配置座標と高さ情報
とに基づいて、設備要素と接続要素の３次元展開データ
を自動的に作成する３次元展開データ自動作成手段１０
０３を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラントやビル
等の建造物に設置される複数の設備要素及びこれらの設
備要素同士を結合する配管又は配線の接続要素の接続関
係を表す３次元展開図を作成する設計生産支援システム
に関し、特に、高さ情報に基づいて３次元展開図を自動
的に作成する３次元展開データ作成装置及び３次元展開
データ作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は例えば特開平６−３０９４１８
号公報に示された従来の設計支援システムを説明する説
明図である。このような構成の従来の設計支援システム
においては、まずはじめに、図１３に示されるように、
２次元論理接続情報（２次元図１１００）が、機器１１
０１〜１１０４が配置される３次元の配置スペースの所
定面に重ねられて初期配置図としての３次元展開図１３
００が表示される。

【０００３】その後、設計者と設計支援システムとの対
話操作により、各機器１１０１〜１１０４のＺ軸方向の
高さが入力され、各機器１１０１〜１１０４が３次元の
配置スペース内でＺ軸方向に移動される（図示せず）。
この際、各機器１１０１〜１１０４と配管・配線１１１
０の接続関係は、その関係を保ったまま表示される。す
なわち、配管・配線１１１０がゴムのように伸びるラバ
ーバンド表示の手法が用いられる。その後、さらに設計
者と設計支援システムとの対話操作が行われて、配管・
配線１１１０が実際のプラントに合うように修正されて
３次元展開図が完成する。

【０００４】このような構成の従来の設計支援システム
においては、プラントを構成する複数の機器の接続関係
を記述する二次元論理接続情報（２次元図１１００）
を、このプラントを構成する機器１１０１〜１１０４が
配置される配置スペース情報に基づき、３次元空間で展
開する機器配置の展開手段を有し、設計者に対して機器
の初期配置の情報を支援するとともに、接続関係を保持
したままの配置変更が可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の従来の設計支援システムにおいては、３次元
展開図の初期データの作成において、２次元論理接続情
報（２次元図１１００）のすべての図形データの高さ情
報が一律に所定の値にされたにすぎず、各機器機器１１
０１〜１１０４の高さは、その後の設計者と設計支援シ
ステムとの対話操作により入力されるものであり、設計
支援システムとして依然として利用価値が低いものであ
った。

【０００６】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、設計者による３次元展開データ
入力作業を不要とし設計作業を効率化することができ、
また、設計者が修正する場合においても、初期データと
して利用価値が高い図を出力することができる３次元展
開データ作成装置及び３次元展開データ作成方法を得る
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る３次元展
開データ作成装置は、建造物に設置される複数の設備要
素及び設備要素同士を結合する配管又は配線の接続要素
の接続関係を、設備要素シンボル及び接続線を用いて２
次元平面上に図的に表現した２次元図と、各々の設備要
素の高さ情報を保持した設備データとに基づき、設備要
素と接続要素の３次元展開図を作成する装置であって、
２次元平面の設備要素シンボルの配置座標と高さ情報と
に基づいて、設備要素と接続要素の３次元展開データを
自動的に作成する３次元展開データ自動作成手段を備え
ている。

【０００８】また、３次元展開データ自動作成手段は、
接続要素を、設備要素と同一平面上に、あるいは平面と
垂直になるように配置する。

【０００９】また、３次元展開データ自動作成手段は、
高さ拘束条件に基づき、接続要素の一部あるいは全部の
高さを拘束する。

【００１０】さらに、設備要素の高さを変更したり、拘
束条件を変更したりする高さ変更手段をさらに有する。

【００１１】この発明に係る３次元展開データ作成方法
は、建造物に設置される複数の設備要素及び設備要素同
士を結合する配管又は配線の接続要素の接続関係を、設
備要素シンボル及び接続線を用いて２次元平面上に図的
に表現した２次元図と、各々の設備要素の高さ情報を保
持した設備データとに基づき、設備要素と接続要素の３
次元展開図を作成する方法であって、２次元平面の設備
要素シンボルの配置座標と高さ情報とに基づいて、設備
要素と接続要素の３次元展開データを自動的に作成する
３次元展開データ自動作成工程を備えている。

【００１２】また、３次元展開データ自動作成工程は、
接続要素を、設備要素と同一平面上に、あるいは平面と
垂直になるように配置する。

【００１３】また、３次元展開データ自動作成工程は、
高さ拘束条件に基づき、接続要素の一部あるいは全部の
高さを拘束する。

【００１４】さらに、設備要素の高さを変更したり、拘
束条件を変更したりする高さ変更工程をさらに有する。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の３
次元展開データ作成装置を説明する説明図である。本実
施の形態においては、図１に示すように、２次元図１０
０は、設備要素としての設備シンボル１０１〜１０４と
それら結ぶ接続要素としての配管の線分（接続線）１１
０の情報を有している。一方、設備データとしての設備
情報２００は、設備シンボル１０１〜１０４の各々の高
さを示す情報を有している。そして、２次元図１００の
設備シンボル１０１〜１０４の幾何データの平面配置デ
ータ（Ｘ，Ｙ）座標に、その各々の高さのＺ値を設備情
報２００から取り出し、それらを合成することにより３
次元展開図３００に配置した設備シンボル３０１〜３０
４を生成する。

【００１６】２次元図１００に存在する複数の線分１１
０については、各線分の端点が設備シンボルに接続して
いる場合は、その端点の配置データ（Ｘ，Ｙ）座標にシ
ンボルのＺ値を合成して３次元展開図３００に線分３１
０を生成する。一方、設備シンボルと接続しない端点に
ついては、２次元図１００の配置データだけを利用し、
２次元図１００での線分のつながりを満たすように適当
にＺ値を決める。

【００１７】図２は３次元展開データ生成の処理を示す
フローチャートである。まずはじめに、２次元図１００
から図形要素を取り出し、各要素のＺ軸方向の高さを０
にして３次元展開データを作成する（ステップＳ１０
２）。その後、設備シンボル３０１〜３０４について、
そのシンボルの高さ情報を設備情報２００から抽出する
（ステップＳ１０３）。各設備シンボル３０１〜３０４
について、抽出した高さ情報に従ってシンボルの高さを
変更する（ステップＳ１０４）。

【００１８】そして、全設備シンボルの高さ情報を変更
した後に、設備シンボルにつながる線分の高さ情報を変
更する。その際、まずはじめに、設備シンボルと接続す
る線分要素の、設備シンボルとの接続端点の高さを、接
続先シンボルの高さにする（ステップＳ１０５）。設備
シンボルに接続する全ての線分要素についてこの操作を
実施した後、残りの線分要素端点の高さを決定する（ス
テップＳ１０６）。このとき、元図である２次元図形デ
ータ１００の設備シンボル１０１〜１０４との接続関係
を維持するように決定する。図２において、ステップＳ
１０２〜Ｓ１０６は、２次元平面の設備要素シンボル１
０１〜１０４の配置座標と高さ情報とに基づいて、設備
要素と接続要素の３次元展開データを自動的に作成する
３次元展開データ自動作成工程をなしている。

【００１９】図３は２次元図形データ１００にある接続
線分の端点Ｐ１〜Ｐ５を例に、その高さを求める一手法
を示したものである。高さを求める各処理２００１〜２
００３は、図２の処理ステップＳ１０２，Ｓ１０５，Ｓ
１０６に対応して示したものである。ただし、端点Ｐ
２，端点Ｐ４の決定方法は本手法に拘束されるものでは
ない。

【００２０】図４は本実施の形態の３次元展開データ作
成装置の構成を示したものである。プラント設備の接続
関係を表した２次元図形データ１００を保存・管理する
２次元データ管理部１００１と、その中の設備高さ情報
２００を保存・管理する設備情報管理部１００２と、２
次元情報と設備高さとを組み合わせて３次元展開データ
を生成する３次元展開データ自動作成手段としての３次
元展開データ生成部１００３と、２次元図形や３次元図
形を表示する２次元・３次元表示部１００４からなる。
３次元展開データ生成部１００３は、３次元展開データ
自動作成工程としての図２のステップＳ１０２〜Ｓ１０
６を実行する。

【００２１】図５は本実施の形態の３次元展開データ作
成装置の計算機システムの構成を示したものである。設
計者３００６は、マウスやキーボードなどの入出力装置
３００５を用いて、計算機に３次元展開データ３００の
作成や各種計算機操作の処理命令をあたえる。

【００２２】２次元図形データ１００や設備情報２００
は、データ記憶装置３００１に格納されており、適宜メ
モリー３００３にロードされる。演算装置３００４で
は、２次元データ１００の管理（２次元データ管理部１
００１）や設備情報２００の管理（設備情報管理部１０
０２）を行うとともに、それらデータを用いて３次元展
開データ生成部１００３が３次元展開データ３００を作
成する。

【００２３】作成された２次元図形データ１００や３次
元展開データ３００を、２次元・３次元表示部１００４
がＣＲＴなどの入出力装置３００５に表示し、その結果
を設計者３００６に通知する。尚、本装置では、作成し
た３次元展開データ３００を保存装置３００１に格納す
る必要はないが、データ記憶装置３００１に格納しても
かまわない。

【００２４】このような構成の３次元展開データ作成装
置においては、設備シンボル３０１〜３０４の他に接続
線分３１０まで、２次元図形データ１００から３次元展
開データ３００に自動的に作成できる。そのため、元図
である２次元図形データ１００に変更を加えた場合で
も、その変更をすぐに３次元展開データ３００に反映で
きる。また、最初に設備シンボル３０１〜３０４のＺ値
を０として３次元展開データ３００を作成するため、設
備情報２００の中に、全ての設備シンボルのデータがな
くても、３次元の自動展開が可能である。さらには、２
次元図形データ１００から自動展開するため、３次元展
開データをデータ記憶装置３００１に格納する必要がな
い。

【００２５】すなわち、本実施の形態の３次元展開デー
タ作成装置は、プラントやビル等の建造物に設置される
複数の設備要素及び設備要素同士を結合する配管又は配
線の接続要素の接続関係を、設備要素シンボル１０１〜
１０４及び接続線１１０を用いて２次元平面上に図的に
表現した２次元図１００と、各々の設備要素の高さ情報
を保持した設備データ２００とに基づき、設備要素と接
続要素の３次元展開図３００を作成する装置であって、
２次元平面の設備要素シンボル１０１〜１０４の配置座
標と高さ情報とに基づいて、設備要素と接続要素の３次
元展開データを自動的に作成する３次元展開データ自動
作成手段（３次元展開データ生成部１００３）を備えて
いる。これにより、設計者による３次元展開データ入力
作業が不要となり、設計作業を効率化できる。また、設
計者が修正する場合の初期データとして利用価値が高い
ものとなり設計作業を効率化できる。

【００２６】実施の形態２．図６は本発明の３次元展開
データ作成装置の他の例を説明する説明図である。本実
施の形態においては、３次元展開データ自動作成手段と
しての３次元展開データ生成部１００３に関し、２次元
図１００の線分１１０の３次元展開について別の方法に
て展開する。特に、図２の処理ステップＳ１０６の方法
について、別の方法にて行う。すなわち、本実施の形態
においては、３次元展開データ３００において、接続線
分３２０が、ＸＹ平面上か、Ｚ軸に平行になるように線
分端点を決定する。

【００２７】図７は線分端点の決定の一手法を示したも
のである。線分を求める処理２００４は、図２の処理ス
テップＳ１０６に対応する部分である。処理２００４で
は、図３の処理２００３に加え、斜め線分がある場合の
処理２００５が追加されている。

【００２８】図８は２次元図形データ１００の中のシン
ボル間の接続要素として曲線１１１が含まれている場合
の３次元展開データ作成例を示したものである。

【００２９】このような構成の３次元展開データ作成装
置においては、実際のプラントの配管の殆どが、ＸＹ平
面内かＺ軸となっているため、この方法により、実際の
プラントに近い３次元展開データを作成できる。また、
２次元図形データ１００の線分１１０をそのまま、Ｚ軸
方向に平行移動した形式であるため、２次元図形データ
１００の設備シンボル同士を結ぶ接続要素が、線分の他
に円弧やスプラインなどの曲線であっても、容易に接続
要素の３次元展開データが作成できる。

【００３０】すなわち、本実施の形態の３次元展開デー
タ作成装置においては、３次元展開データ自動作成手段
（３次元展開データ生成部１００３）は、接続要素を、
設備要素と同一平面上に、あるいは平面と垂直になるよ
うに配置する。これにより、接続要素の展開データが、
より実際のプラントに近いものとなり、設計者の修正作
業を軽減することができる。

【００３１】実施の形態３．図９は本発明の３次元展開
データ作成装置のさらに他の例を説明する説明図であ
る。本実施の形態においては、３次元展開データ自動作
成手段としての３次元展開データ生成部１００３におい
て、２次元図１００の線分１１０の３次元展開に関しさ
らに他の方法を実行するものである。本実施の形態の線
分端点の高さを求める処理２０１１は、図２の処理ステ
ップＳ１０６の方法に対応するものである。

【００３２】本実施の形態においては、設備情報２００
の中に、設備シンボルの他に接続端点の高さを記述した
り、設計者が対話的に接続端点の高さを指定できるよう
にする。図９の例では、例えばＰ２の高さをＺ＝５に拘
束するものである。処理２０１１では、図３の処理２０
０２と同様に、拘束条件がついている端点があれば、ま
ず、この拘束点の高さを決定する処理２０１２を実施す
る。その後で、図３の処理２００３と同様の処理を実施
する。尚この説明の例では、端点について拘束条件を与
えたが、線分要素に与えてもかまわない。

【００３３】図１０は本実施の形態の３次元展開データ
作成装置の構成を示したものである。この３次元展開デ
ータ作成装置は、図４の３次元展開データ作成装置に、
高さ変更手段として拘束条件の入力処理部１００５を付
加したものである。拘束条件は、設備情報管理部１００
２に端点の拘束条件を記述する場合や、３次元展開デー
タ生成部に対して指定する方法などがある。拘束条件入
力処理部は、そのどちらか一方、あるいは両方にアクセ
スする手段を有する。

【００３４】図１１は本実施の形態の３次元展開データ
作成装置の計算機システムの構成を示したものである。
高さ変更手段としての拘束条件入力処理部１００５によ
って、設備情報管理部１００２のデータを変更したりで
き、さらにそのデータを保存装置３００１に格納でき
る。そして、３次元展開データ自動作成手段としての３
次元展開データ生成部１００３は、高さ拘束条件に基づ
き、接続要素の一部あるいは全部の高さを拘束する。

【００３５】このような構成の３次元展開データ作成装
置においては、設備シンボル３０１〜３０４以外に、接
続線分３１０の作成についても設計者がコントロールで
きるため、最初から目的にあった３次元展開データを作
成できる。また、拘束条件を付与したり削除したり、あ
るいは変更したりするだけで３次元展開データの編集が
可能となるため、３次元展開データの編集作業を効率化
できる。

【００３６】すなわち、本実施の形態の３次元展開デー
タ作成装置においては、３次元展開データ自動作成手段
（３次元展開データ生成部１００３）は、高さ拘束条件
に基づき、接続要素の一部あるいは全部の高さを拘束す
る。これにより、接続要素の展開データが、さらに実際
のプラントに近いものとなり、設計者の修正作業を軽減
することができる。

【００３７】また、設備要素の高さを変更したり、拘束
条件を変更したりする高さ変更手段（拘束条件入力処理
部１００５）を有するので、設備要素の高さや拘束条件
の変更で３次元展開データを編集でき、展開データ作成
を効率化できるとともに、設計者は試行錯誤を容易に行
うことができる。

【００３８】実施の形態４．図１２は本発明の３次元展
開データ作成装置のさらに他の例を説明する説明図であ
る。本実施の形態においては、実施の形態２と実施の形
態３の両方を用いた場合の３次元展開データ生成を実行
する。これにより、実際のプラントに近く、設計者の意
図を反映した３次元展開データ３００を効率よく作成す
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】この発明に係る３次元展開データ作成装
置は、建造物に設置される複数の設備要素及び設備要素
同士を結合する配管又は配線の接続要素の接続関係を、
設備要素シンボル及び接続線を用いて２次元平面上に図
的に表現した２次元図と、各々の設備要素の高さ情報を
保持した設備データとに基づき、設備要素と接続要素の
３次元展開図を作成する装置であって、２次元平面の設
備要素シンボルの配置座標と高さ情報とに基づいて、設
備要素と接続要素の３次元展開データを自動的に作成す
る３次元展開データ自動作成手段を備えている。これに
より、設計者による３次元展開データ入力作業が不要と
なり、設計作業を効率化できる。また、設計者が修正す
る場合の初期データとして利用価値が高いものとなり設
計作業を効率化できる。

【００４０】また、３次元展開データ自動作成手段は、
接続要素を、設備要素と同一平面上に、あるいは平面と
垂直になるように配置する。これにより、接続要素の展
開データが、より実際のプラントに近いものとなり、設
計者の修正作業を軽減することができる。

【００４１】また、３次元展開データ自動作成手段は、
高さ拘束条件に基づき、接続要素の一部あるいは全部の
高さを拘束する。これにより、接続要素の展開データ
が、さらに実際のプラントに近いものとなり、設計者の
修正作業を軽減することができる。

【００４２】さらに、設備要素の高さを変更したり、拘
束条件を変更したりする高さ変更手段をさらに有する。
これにより、設備要素の高さや拘束条件の変更で３次元
展開データを編集でき、展開データ作成を効率化できる
とともに、設計者は試行錯誤を容易に行うことができ
る。

【００４３】この発明に係る３次元展開データ作成方法
は、建造物に設置される複数の設備要素及び設備要素同
士を結合する配管又は配線の接続要素の接続関係を、設
備要素シンボル及び接続線を用いて２次元平面上に図的
に表現した２次元図と、各々の設備要素の高さ情報を保
持した設備データとに基づき、設備要素と接続要素の３
次元展開図を作成する方法であって、２次元平面の設備
要素シンボルの配置座標と高さ情報とに基づいて、設備
要素と接続要素の３次元展開データを自動的に作成する
３次元展開データ自動作成工程を備えている。これによ
り、設計者による３次元展開データ入力作業が不要とな
り、設計作業を効率化できる。また、設計者が修正する
場合の初期データとして利用価値が高いものとなり設計
作業を効率化できる。

【００４４】また、３次元展開データ自動作成工程は、
接続要素を、設備要素と同一平面上に、あるいは平面と
垂直になるように配置する。これにより、接続要素の展
開データが、より実際のプラントに近いものとなり、設
計者の修正作業を軽減することができる。

【００４５】また、３次元展開データ自動作成工程は、
高さ拘束条件に基づき、接続要素の一部あるいは全部の
高さを拘束する。これにより、接続要素の展開データ
が、さらに実際のプラントに近いものとなり、設計者の
修正作業を軽減することができる。

【００４６】さらに、設備要素の高さを変更したり、拘
束条件を変更したりする高さ変更工程をさらに有する。
これにより、設備要素の高さや拘束条件の変更で３次元
展開データを編集でき、展開データ作成を効率化できる
とともに、設計者は試行錯誤を容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の３次元展開データ作成装置を
説明する説明図である。

【図２】 ３次元展開データ生成の処理を示すフローチ
ャートである。

【図３】 ２次元図形データ１００にある接続線分の端
点Ｐ１〜Ｐ５を例に、その高さを求める一手法を示した
ものである。

【図４】 実施の形態１の３次元展開データ作成装置の
構成を示したものである。

【図５】 実施の形態１の３次元展開データ作成装置の
計算機システムの構成を示したものである。

【図６】 実施の形態２の３次元展開データ作成装置を
説明する説明図である。

【図７】 実施の形態２における線分端点の決定の一手
法を示したものである。

【図８】 ２次元図形データ１００の中のシンボル間の
接続要素として曲線１１１が含まれている場合の３次元
展開データ作成例を示したものである。

【図９】 実施の形態３の３次元展開データ作成装置を
説明する説明図である。

【図１０】 実施の形態３の３次元展開データ作成装置
の構成を示したものである。

【図１１】 実施の形態３の３次元展開データ作成装置
の計算機システムの構成を示したものである。

【図１２】 実施の形態４の３次元展開データ作成装置
を説明する説明図である。

【図１３】 従来の設計支援システムを説明する説明図
である。

【符号の説明】

１００ ２次元図、１０１〜１０４ 設備シンボル（設
備要素）、１１０ 線分（接続線）、２００ 設備情報
（設備データ）、３００ ３次元展開図、３０１〜３０
４ 設備シンボル（設備要素）、１００１ ２次元デー
タ管理部、１００２ 設備情報管理部、１００３ ３次
元展開データ生成部（３次元展開データ自動作成手
段）、１００４ ２次元・３次元表示部、１００５ 拘
束条件入力処理部（高さ変更手段）。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建造物に設置される複数の設備要素及び
   該設備要素同士を結合する配管又は配線の接続要素の接
   続関係を、設備要素シンボル及び接続線を用いて２次元
   平面上に図的に表現した２次元図と、各々の上記設備要
   素の高さ情報を保持した設備データとに基づき、上記設
   備要素と上記接続要素の３次元展開図を作成する装置で
   あって、 ２次元平面の上記設備要素シンボルの配置座標と上記高
   さ情報とに基づいて、上記設備要素と上記接続要素の３
   次元展開データを自動的に作成する３次元展開データ自
   動作成手段を備えたことを特徴とする３次元展開データ
   作成装置。
2. 【請求項２】 上記３次元展開データ自動作成手段は、
   上記接続要素を、上記設備要素と同一平面上に、あるい
   は該平面と垂直になるように配置することを特徴とする
   請求項１に記載の３次元展開データ作成装置。
3. 【請求項３】 上記３次元展開データ自動作成手段は、
   高さ拘束条件に基づき、接続要素の一部あるいは全部の
   高さを拘束することを特徴とする請求項１または２のい
   ずれかに記載の３次元展開データ作成装置。
4. 【請求項４】 上記設備要素の高さを変更したり、上記
   拘束条件を変更したりする高さ変更手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項３記載の３次元展開データ作成
   装置。
5. 【請求項５】 建造物に設置される複数の設備要素及び
   該設備要素同士を結合する配管又は配線の接続要素の接
   続関係を、設備要素シンボル及び接続線を用いて２次元
   平面上に図的に表現した２次元図と、各々の上記設備要
   素の高さ情報を保持した設備データとに基づき、上記設
   備要素と上記接続要素の３次元展開図を作成する方法で
   あって、 ２次元平面の上記設備要素シンボルの配置座標と上記高
   さ情報とに基づいて、上記設備要素と上記接続要素の３
   次元展開データを自動的に作成する３次元展開データ自
   動作成工程を備えたことを特徴とする３次元展開データ
   作成方法。
6. 【請求項６】 上記３次元展開データ自動作成工程は、
   上記接続要素を、上記設備要素と同一平面上に、あるい
   は該平面と垂直になるように配置することを特徴とする
   請求項５に記載の３次元展開データ作成方法。
7. 【請求項７】 上記３次元展開データ自動作成工程は、
   高さ拘束条件に基づき、接続要素の一部あるいは全部の
   高さを拘束することを特徴とする請求項５または６のい
   ずれかに記載の３次元展開データ作成方法。
8. 【請求項８】 上記設備要素の高さを変更したり、上記
   拘束条件を変更したりする高さ変更工程をさらに有する
   ことを特徴とする請求項７記載の３次元展開データ作成
   方法。