JP4410595B2 - Ｃａｄデータ変換装置および方法ならびにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、データ構造が異なるそれぞれのＣＡＤデータを、コンピュータを用いて双方向に変換する、ＣＡＤデータ変換装置および方法ならびにプログラムに関する。

例えば、原子力・火力などの発電プラントに関する製造業では、設計、運用・保守、廃棄など、各段階におけるプラントライフサイクル全体に渡り、それぞれに使いやすい設計支援システム（データ処理ツール）を利用して、設計結果や保守結果などを格納している。
ところで、それぞれが利用するデータベース（ＤＢ）の構造や、使用するデータ項目は大きく異なるのが普通であり、例えば、設計段階のデータを、運用・保守段階で再利用することはなされていない。具体的に、設計段階に限ってみても、系統設計、配管設計、構造設計、機器設計などで異なるＣＡＤ（Computer Aided Design）ツールを使って設計を実施しているため、設計段階の中でも各設計段階の設計結果を意味ある構造で有機的に結合して統合することはかなり困難であった。

この問題を解決するために、国際的にＩＳＯなどでＳＴＥＰ（standard for the exchange of product model data）と称される設計データに関する製品構造の標準モデルを作り、複数の設計支援システムからのデータの統合や異なる設計支援システム間のデータ交換がなされようとしている。また、異種設計支援システムの設計データをＰＤＭ（product data management）システムを用いてトランスレータを構築することで統合しようとする試みもなされている（例えば、非特許文献１参照）。

一方、異なるＣＡＤフォーマット間で図面要素データの対応付け（マッピング）を実施する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
この方法によれば、図２１に示されるように、異種ＣＡＤシステム７０毎にデータ変換装置を要し、ＣＡＤシステム同士で双方向変換を実施しなければならないとすれば、そのＣＡＤデータ変換装置１０の数は、ＣＡＤシステム７０の種類が５つの場合２０個、ＣＡＤデータの種類がｎ個とすれば、ｎ（ｎ−１）個のＣＡＤデータ変換装置が必要となる。さらに、マッピングのみで、ＣＡＤデータを変換した場合には、変換後のＣＡＤデータの関連付けをなんらかの処理により実現する必要がある。

また、複数種類のＣＡＤシステムとＰＤＭシステムを同時並行に連携する方法もある（例えば、特許文献２参照）。ここでは、ＣＡＤ／ＰＤＭインタフェース部と関連する情報管理テーブルの連携により、複数種類の表現形式の異なるＣＡＤデータを統合管理している。すなわち、表現形式の異なるＣＡＤデータを製品構成ツリーで管理している。
従って、形状も含めた各ＣＡＤシステムで固有の表現形式のＣＡＤデータを他の表現形式に変換するような処理は備えていないため、複数種類のＣＡＤシステムでそれぞれ部分的に作成したＣＡＤデータを合成して、視覚的に統合して表示することはできない。本来、ＰＤＭシステムは、製品構成管理とファイル管理を実現するものであるため、部分的なＣＡＤデータを後からその形状データについて合成して統合し可視化する機能は持ち合わせていない。

さらに、ツリー形式の製品構成表とＣＡＤデータを対応付けて、通常、他のシステムからはファイル単位でしか管理できないＣＡＤデータに関して、管理可能な範囲をあらかじめ作成済みの製品構成表と対応付けることで、必要な仕様を満たす部品の検索や管理の効率化を目指す技術も存在する。
これに関しても、あらかじめ記述した範囲の製品構成表の中でのみ、ＣＡＤデータが管理できるだけであるため、通常、形状データの管理や、その統合イメージを可視化することは困難である。
特開平１１−３１１６７号広報（段落「０００８」、「０００９」、図１） 特開２０００−１１３００７号公報（段落「０００９」、図１） 特開２００３−３１６８３４号公報（段落「０００９」〜「００２２」、図１） 雑誌「Computer-Aided Design」vol33(2001) pp521―529の「Mapping product structures between CAD and PDM systems using UML」

前記したＩＳＯによる製品構造の標準モデルやその類の標準モデルを用いることについては、異なる設計支援システムそれぞれにおける設計データの構造を、この標準モデルと対応付けるためのトランスレータと呼ばれるプログラムを構築して各設計支援システム間でのデータの統合を実施する必要がある。また、そのトランスレータプログラムは、各設計支援システムの設計データから標準モデルへの順方向の変換と、標準モデルから各設計支援システムの設計データへの逆方向の変換のそれぞれについて作ることになる。

前記したトランスレータプログラムにより、各設計支援システムの設計データと標準モデル間の構造変換を行う方式によれば、従来、データ構造変換のための情報がプログラム言語記述の中に埋め込まれてしまい、構造変換情報に関してブラックボックス的な存在になっている。このため、例えば、Ａというグループでなされていたデータの統合に新たにＢというグループが加わってＢグループ用のトランスレータプログラムを作る際に、Ａグループで用いられていた構造変換情報をＢグループでも利用するといった場合の構造変換情報の再利用が困難であるという問題があった。

また、ＣＡＤの種類ごとにデータ変換装置を用意する方法によれば、構築すべきデータ変換装置の数が非常に多くなるという問題があり、また、構造変換情報として、マッピングだけでは不充分であるという問題があった。
さらに、ＰＤＭシステムと連携する方法によれば、ＣＡＤデータの中で行われている部品の形状データや全ての属性データにわたる製品構成情報を抜き出して統合しているわけではないため、部分的な部品情報の統合にとどまるという問題点があった。

本発明は、前記諸々の事情に鑑みてなされたものであり、ＣＡＤデータの構造変換情報の再利用を容易とし、ＣＡＤデータ変換処理のプログラム記述部分を必要最小限とする、ＣＡＤデータ変換装置および方法ならびにプログラムを提供することを目的とする。
また、データ統合状況の確認を容易化し、双方向変換を行うことで特定のＣＡＤ向けに編集、修正、追加処理を行うことのできる、ＣＡＤデータ変換装置および方法ならびにプログラムを提供することも目的とする。

前記した課題を解決するために本発明は、ＣＡＤシステム固有のデータ（第１のＣＡＤシステム）の構成要素を抽出して、視覚的に表示し、また、ＣＡＤデータを統合しようとするＣＡＤ標準形式のデータ（第２のＣＡＤシステム）の構成要素を抽出して、視覚的に表示する。そして、それらの間を直線などにより視覚的に対応付け、当該直線上に変換関数を視覚的に配置することで、ＣＡＤ固有形式のデータの構成要素と標準形式のデータ構成要素間の対応関係と変換関数をデータ構成要素間対応ルールとして視覚的に表示する。また、変換後の標準形式のデータを関連づけるための変換結果束縛ルールを視覚的に表示する。これらのＣＡＤ固有形式のデータ構成要素、標準形式のデータ構成要素、データ要素間対応付けルール、および、変換結果束縛ルールを統合データベースに、例えば、ファイルとしてＣＡＤ種別毎にＣＡＤ変換時利用データとして記録し、ＣＡＤデータ変換時の処理に再利用可能なデータとして利用する。

本発明によれば、ＣＡＤデータの構造変換情報の再利用を容易とし、ＣＡＤデータ変換処理のプログラム記述部分を必要最小限とすることができる。また、データ統合状況の確認が容易化され、双方向変換を行うことで特定のＣＡＤ向けに編集、修正、追加処理を容易に行うことができる。

以下、図面を参照しながら本発明実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明のＣＡＤデータ変換装置を含むシステム構成の一例を示す図である。
ここでは、複数種のＣＡＤシステム７、８、９によって入力されるＣＡＤデータを、例えば標準形式に変換して共通化して統合ＤＢ４０に登録し、または、統合ＤＢ４０からそれぞれのＣＡＤシステム７、８、９が持つ固有のＣＡＤデータに逆変換することによって抽出することができる。このため、本発明のＣＡＤデータ変換装置１、ならびに、標準形式に変換後のＣＡＤデータを統合ＤＢ４０に格納するアップローダ２、統合ＤＢ４０に格納されたＣＡＤデータを取り出すダウンローダ３が付加される。
また、符号４は、統合ＤＢ４０他、各種データベースに格納されているデータの入出力処理や図形表示の加工処理を実施するデータ統合サーバ、符号５は、図形的なデータ統合状況やデータのダウンロード、アップロードを指示するデータ統合状況可視化モニタである。
なお、符号７〜９は、設計・運転・保守などのプラントに関わる業務に利用するそれぞれのＣＡＤシステムであり、ここでは、それぞれ、Ａ−ＣＡＤシステム、Ｂ−ＣＡＤシステム、Ｃ−ＣＡＤシステムと称する。

本発明のＣＡＤデータ変換装置１は、例えば、ＣＡＤシステム７（８、９）の種類が５種類であれば、図２に示されるように、１０個、ＣＡＤデータの種類がｎ個であれば２ｎ個必要とされる（ｎ（ｎ−１）個ではなく２ｎ個で済む）。これは、統合ＤＢ４０を構築することにより実現される。前記したシステム構成により、変換に必要なルールの数を減らし、データ変換装置の開発に必要な労力を削減するものである。以下にその詳細を説明する。

図３に、本発明のＣＡＤデータ変換装置の内部構成が機能展開され示されている。本発明のＣＡＤデータ変換装置１は、機能的に、ＧＵＩ（Graphical User Interface）提供部Ａ（１１）と、ＧＵＩ提供部Ｂ（１２）と、ＧＵＩ提供部Ｃ（１３）と、変換関数編集部１４と、ルール登録部１５と、ルール参照部１６と、双方向データ変換部１７で構成される。
ＧＵＩ提供部Ａ（１１）は、第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムに固有のデータ構造およびその表現形式を要素毎に抽出し、図示せぬ表示モニタへ視覚的に表示する機能を持ち（第１のＧＵＩ提供部）、ＧＵＩ提供部Ｂ（１２）は、ＧＵＩ提供部Ａ（１１）により起動され、第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムが持つ要素毎の対応関係を示す入力を取り込み、要素間対応ルールを生成（登録）して視覚的に表示する機能を持つ（第２のＧＵＩ提供部）。
ここで、第１のＣＡＤシステムとは、ＣＡＤシステムＡ、Ｂ、Ｃのようにシステムに固有のデータ構成要素を持つＣＡＤシステムとし、第２のＣＡＤシステムとは、統合化をはかるために標準となる形式のデータ構成要素を持つＣＡＤシステムとする。以下、前者のデータ形式をＣＡＤ固有形式、後者のデータ形式を標準形式と称し説明を継続する。

ＧＵＩ提供部Ｃ（１３）は、ＧＵＩ提供部Ｂ（１２）によって起動され、ＣＡＤ固有形式から標準形式への、もしくは、標準形式からＣＡＤ固有の形式へのデータ構造およびその表現形式の変換結果を関係づける変換結果束縛ルールを登録（生成）して視覚的に表示する機能を持つ（第３のＧＵＩ提供部）。
なお、ＧＵＩ提供部Ｂ（１２）は、要素間対応ルールを生成する際に、要素毎の対応関係を示す直線上に変換関数を視覚的に表示する機能も併せ持つ。このとき、変換関数編集部１４による変換関数の編集、追加を可能とする。また、ルール登録部１５は、生成され、あるいは登録された要素間対応ルールと変換結果束縛ルールを、ＣＡＤシステム種別に対応付け、ネットワークを介して接続されたデータ統合サーバ４の統合ＤＢ４０に格納する機能を持つ。

一方、ルール参照部１６は、外部からＣＡＤシステム種別が指定されることにより、データ統合サーバ４を介して、統合ＤＢ４０を参照して該当する要素間対応ルールと変換結果束縛ルールを取り出し、双方向データ変換部１７は、指定されたＣＡＤシステム種別において、当該ＣＡＤシステムが持つ辞書に格納された用語が指定されることにより、ルール参照部１６によって取り出された要素間対応ルールと変換結果束縛ルールに従い、指定されたＣＡＤシステム種別に則したデータ構造およびその表現形式に変換出力する機能を持つ。

図４は、ＣＡＤ固有形式と標準形式のデータ構造を対応付けるマッピングツール１２０を説明するために引用した図である。
具体的には、Ａ−ＣＡＤシステム７のＣＡＤデータと統合ＤＢ４０との間のデータ構造を対応付けるために視覚化した例であり、図３に示されるＧＵＩ提供部Ａ（１１）と、ＧＵＩ提供部Ｂ（１２）によって構成されるマッピングツール１２０によって実現される。

ここでは、ＣＡＤ固有形式のデータ構造および構成要素（以下、Ａ−ＣＡＤ形式１２１と呼ぶ）と、あらかじめ定めた標準形式のデータ構造および構成要素（以下、標準形式１２２と呼ぶ）が一例として示されており、ユーザが、前記したデータ構造と構成要素（Ａ−ＣＡＤ形式１２１と標準形式１２２）間の関係づけについて線を用いて視覚的に接続する。Ａ−ＣＡＤ形式１２１はＡ−ＣＡＤシステム７のＣＡＤデータの構成要素を階層的に表示したものである。また、表示画面上に示された、□は要素、○は属性を示している。標準形式１２２もプラントに関わるデータ構成要素を階層的に表示したものである。
例えば、配管グループという要素がplant＿systemという要素と対応するとした場合、ユーザは、配管グループからplant＿systemにマウスでドラッグ＆ドロップすることにより、対応付けの線（マッピングライン）を作成することができる。あるいは、別の方法として、配管グループとplant＿systemという２つの要素を選択しておき、「接続」ボタン１２５をクリックすることでマッピングラインを作成することができる。

他に、マッピング変換操作にかかわるボタンとして、「切断」ボタン１２６、「関数」ボタン１２７、「変換」ボタン１２８、さらに「束縛」ボタン１３０がある。
「切断」ボタン１２６は、ユーザが選択したマッピングラインを削除するためのボタンである。「関数」ボタン１２７は、ユーザが選択したマッピングラインに関数を付加するためのボタンである。「変換」ボタン１２８は、作成したマッピングデータを基に、Ａ−ＣＡＤ形式１２１のデータを標準形式１２２のデータに順方向に変換、あるいは逆方向に変換するためのツールを起動するためのボタンである。それぞれの詳細については後記する。

図５は、配管部品エルボの三次元図形表示例である。図示したエルボは、幾何形状要素としてはトーラスを利用しており、プラント部品としては配管の間で流体の流れ方向を９０度変更するための接続継ぎ手として利用されるものである。
部品表現上、＋Ｚ方向を上、−Ｘ方向を第一の配管接続方向、＋Ｙ方向を第２の配管接続方向とする。ＣＡＤシステムによっては、配管の中心軸の交点である１２１Ｅ１−１を部品座標原点とする場合があったり、エルボの円弧の中心である１２１Ｅ１−２を部品座標原点とする場合があったりする。また、座標系、そのものが違う場合がある。例えば、あるＣＡＤシステムではＹ軸が上方向を示す場合もある。このような場合に、図４に示すマッピングツール１２０は、幾何形状同士を対応付けるだけではなく、部品座標原点や座標系を補正する関数を埋め込むものとして利用する。

点１２１Ｅ１−１から点１２１Ｅ１−３までの距離は、トーラスの寸法を決めるための値を計算するのに利用される。さらに、距離１２１Ｅ１−５は、トーラスの管の直径を表す。ＣＡＤシステムによっては、管の半径で形状も定めるものもあるので、その際には直径から半径の計算も必要になる。トーラスがなす角度、すなわち、ベクトルとしての１２１Ｅ１−１から１２１Ｅ１−３と、１２１Ｅ１−１から１２１Ｅ１−４がなす角度は計算により求められる。しかしながら、この角度を直接記述する場合もあるので、その際には関数による計算により求めることになる。

図６に、ＣＡＤ固有形式から標準形式への変換結果を関係付ける変換結果束縛ルールの視覚化の一例を示す。これは、図４に示すマッピングツール１２０の「束縛ボタン」１３０によって起動されるバインディングルールビルダ１３０により生成される画面であり、具体的には図３に示されるＧＵＩ提供部Ｃ（１３）によって実現される。
標準形式への変換結果を束縛するために標準形式のデータ構成要素より、要素（１３１から１３９）をコピーし、それらをアソシエーションと呼ばれる直線（１３０１から１３０３）で関係づける。また、接続先の●は接続相手が複数あることを示し、●がないときは、接続相手が一つであることを示している。

ここで、例えば、アソシエーション１３０１の実線は"is＿assembled＿from"と呼ばれる関係を表し、上位の要素が下位の要素を部分として含むことを表現する。すなわち、plant１３１という要素は、plant＿system１３２という要素を含む。また、system＿unit１３３、unit＿segment１３４およびplant＿item１３６の間、plant＿item＿shape１３７、shape＿representation＿item１３８、およびgeometric＿representaion＿item１３９の間は直線is＿assembled＿fromアソシエーション１３０１の関係により接続され、上位−下位の関係がなりたっている。plant＿item１３６は個々のプラント部品を代表するクラスであり、プラントにおける論理構成の最小の単位でもある。そして、plant＿item１３６は破線のpossessアソシエーション１３０３により接続点を表すport１３５と関係づけられ、一点鎖線のis＿represented＿byアソシエーション１３０２により、プラント部品の図形表現を表すplant＿item＿shape１３７と接続される。
geometric＿representation＿item１３９は、シリンダ、トーラスなどの三次元幾何形状の最小構成単位、プリミティブに対応している。また、shape＿representation＿item１３８は、そのプリミティブの集合を表し、plant＿item＿shape１３７は、さらに、shape＿representation＿item１３８の集合を表す。ここに示すアソシエーションの種類に関しては、後記する図１１に示す標準形式のデータ記述文法のアソシエーションの項目として示す。
図６に示したルールを用いて、例えば、plant＿item１３６に対応するＣＡＤデータが変換された際に、変換データに関わる、unit＿segment１３４やport１３５、plant＿item＿shape１３７に対応するＣＡＤデータ変換結果が関係付けられて表現される。もし、変換先の要素が変換前のＣＡＤデータの要素として表現されていないときは、この変換結果束縛ルールに照らし合わせて、データ変換処理モジュールが、欠落する要素に関わるデータを、矛盾の無いように生成する。

図７は、ＣＡＤ固有形式のデータ構成要素と標準形式のデータ構成要素間の対応付け線上に配置する関数の視覚化の一例を示す。
この画面生成は、関数ビルダ１４０（関数作成ツール）によって実現され、具体的には、図３に示す変換関数編集部１４が機能することにより実現される。図５に示すトーラスからなるエルボの流体流れ方向変更角度を計算する関数を作成する例を示す。図４に示すマッピングツールにおいて、Ａ−ＣＡＤ形式１２１の図形要素のトーラスは標準形式１２２のtorusと対応づけられる。また、その属性であるangleは接続点と方向要素であるP1とP2という属性に対応づけられる。このマッピングライン上に関数を追加するために、ユーザがそのマッピングラインを選択したあと、関数ボタン１２７を押すと、関数（ｆｎ）というシンボルがマッピングライン上に付加され、関数ビルダ１４０が起動する。

ここでは、選択項目として、あらかじめ用意したライブラリ関数１４５、定数１４６、マッピングツール１２で選択した対応元要素１４７、対応先要素１４８が表示される。関数番号１４１は、作成した関数を一意に識別するための番号で関数ビルダが自動的に生成する。コメント１４２は、ユーザが覚書として作成するもので、入力は任意である。関数は１４３という領域に作成する。ここではライブラリ関数１４５よりCALCULATEANGLE１４５−１、対応元要素１４７よりP1１４７−１とP2１４７−２をマウスで選択して、領域１４３にドラッグ＆ドロップで関数文字列を作成する。
そして、「確認」ボタン１４４をクリックすることにより、この関数がデータ変換に有効に作用するか否かを確認した後、「保存」ボタン１４４により正式に関数を保存する。この関数ビルダにより、ユーザによる文字列入力なしに、データ変換の処理が可能となる。このため、関数作成の際の間違いを削減することもできる。ここでは、オプションとしてユーザによる文字列入力により自由に関数作成を行うことも可能にしている。

以下、図８〜図１６を参照して具体的なデータ記述例について説明する。図８は、ＣＡＤ固有形式のデータ構成要素と標準形式のデータ構成要素間の対応付けデータの記述例である。ここでは、この記述データのことをマッピングスキーマ１２３０と呼ぶことにする。マッピングスキーマ１２３０は、図４に示すマッピングツール１２０が生成するファイルであり、データ構成要素ファイル名として、対応元データ構成要素ファイル名と対応先データ構成要素ファイル名を参照している。また、それらの間におけるデータ構成要素間の対応付けを、以下、マッピングデータとして記述する。
マッピングデータには、マッピングラインに対応する一連の番号としてマッピング番号を一意に付与し、要素間のマッピング、属性間のマッピング結果を、対応元と対応先の要素または属性の名称を記述することで作成する。また、多対多のマッピングの際には、あるマッピング番号の下に要素あるいは属性のマッピング結果を並列して記述する。関数が追加される場合には、別ファイルに記述される関数の一貫番号を参照として記述する。このマッピングスキーマ１２３０をデータ変換モジュールに作用させることで、異なる種類のＣＡＤに対応した変換処理をコーディングすることなしに実現することができる。すなわち、データ変換処理モジュールは共通で、マッピングスキーマの変更が変換元ＣＡＤの種類の変さらに対応することになる。

図９は、変換結果束縛ルールの記述例である。ここでは、符号１３１０を変換結果束縛ルールと呼ぶことにする。１３１０は、図６に示すバインディングルールビルダ１３０により作成される。また、記述内容は、図１１に示す標準形式データ記述文法に従う。
変換結果束縛ルール１３１０は、図１２に示すクラスライブラリ１２２０の抜粋でもある。このデータはＣＡＤデータの変換結果を再度関係づける処理を実施するために利用される。ここでは標準形式のデータを生成するために７個のルールを用意した。逆に、ＣＡＤ固有形式に変換するためにも、このようなルールを用意するものとする。例えば、ルール１３１０−１には、plantに対応するデータは、is＿assembled＿fromアソシエーションを介して、複数のplant＿systemに対応するデータと関係づけられると記述する（＊は複数接続可能であることを意味する）。生成されるplant＿systemに対応するデータのうち、特定のplantに対応するplant＿systemデータの識別は、データに付加する識別子（ｉｄ）により実施するものとする。標準形式として生成するデータやｉｄの具体例に関しては図１３と図１４に示す。ルール１３１０−２から１３１０−７についても前記同様の考え方で、データ変換処理モジュールで変換結果の関係づけに使用する。

図１０は、変換関数の記述例である。これは、図７に示す関数ビルダ１４０で生成されるもので、ここでは変換関数リスト１４００と呼ぶことにする。
例えば、関数番号１５で示されるものは、標準形式のデータで必要とされるトーラスの実半径の計算式である。変換元パラメータｓ１として、図形要素の実外径属性を、変換先パラメータｄ１としてtorus要素のminor＿radius属性を指定して、関数表現ｓ１／２によりｄ１を計算している。また、関数番号１６で示されるものは、標準形式のデータで必要とされる二軸からのトーラス角度の計算式である。変換元パラメータｓ１、ｓ２として、接続点と方向要素のP1、P2属性、変換先パラメータｄ１としてはtorus要素のangle属性を指定して、関数表現CALCULATEANGLE(ｓ１,ｓ２)によりｄ１を計算している。単なる四則演算では、この計算はできないため、あらかじめ、関数ライブラリとして、データ変換モジュールに角度計算のための関数を登録しておき、関数ビルダでそれを利用することにより、データ変換処理に関わるパラメータ間の関係をわかりやすく表示している。

図１１は、標準形式のデータの記述文法である。これを標準形式データ記述文法１２００と呼ぶことにする。
まず、上位表現として、標準形式のデータはオブジェクトと複数のオブジェクトをアソシエーションで結合するという構造をとることにする。また、オブジェクトは、クラス、またはインスタンスとして表現される。クラスは、プラント構成要素の抽象的な意味を表現するもので、プラントデータの構築の際に辞書、あるいは、表現モデルとして利用する。インスタンスは、具体的なプラントデータの記述を表現するもので、内容はユーザ、あるいは、システムが決定し、クラスと対応付けることで、他のインスタンスとの関係や意味、表現構造が理解できる。アソシエーションとしてはクラスの分類として上位・下位を表現するis＿classified＿as、オブジェクトの全体・部分の関係を表現するis＿assembled＿from、オブジェクトの所有・被所有の関係を表現するpossesses、オブジェクトの図形表現の関係を表現するis＿represented＿by、オブジェクトに属する属性を表現するhas＿property＿ofがある。この他、必要に応じて、アソシエーションを定義できるものとする。

図１２は、標準形式におけるデータの辞書データ記述例である。これをクラスライブラリ１２２０と呼ぶことにする。
クラスライブラリ１２２０の記述は、図１１に示す標準形式データ記述文法１２００に従い、例えば、配管部品としてのpiping＿componentは属性として、呼び径nominal＿size、設計圧力design＿pressure、設計温度design＿temperatureなどを持ち、さらにis＿classified＿asアソシエーションで、elbow、valve、pipeなどの下位概念に分類される。また、幾何形状プリミティブとしてgeometric＿primitiveというクラスがあり、これはワイヤフレームwire＿frame、境界表現boundary＿representation、ソリッド立体表現constructive＿solid＿geometry(CSG)というクラスに分類され、CSGは円柱cylinderやトーラスtorusに分類される。さらに、トーラスは属性として、大半径major＿radius、管の半径minor＿radius、定義角度angleなどを有する。このクラスライブラリは、図４に示すマッピングツールの右辺を構成する元データとして利用される他、後記する図１３や図１４に示すようなインスタンス表現のチェックや三次元情報の再構成に利用される辞書的情報を提供するものである。

図１３は、標準形式におけるデータの第一の記述例である。ここではプラントにおける配管要素の表現の例１２２１−１をＷ３Ｃ(World Wide Web Organization)が規定するＸＭＬ(Extensible Markup Language)で表現した例を示している。
識別子ｉｄとしてAA-PG-108-p-001で示されるインスタンスは、is＿classified＿asアソシエーションで配管pipeであることを示す。is＿classified＿asアソシエーションは、各インスタンスにつき必ず一つ以上表現することにする。インスタンスが複数のクラスに属することもあるからである。ここでは、属性として、三次元配置座標locationとして(X,Y,Z)で(90337.4, 171013, 11214)、方向directionとして(X,Y,Z)で(1,0,0)（すなわち、+X方向を向いている）、呼び径として200Aが表現されている。また、図形表現としてAA-PG-108-p-001-pisというインスタンスとis＿represented＿byアソシエーションで関係付けられ、それは幾何形状プリミティブとしてAA-PG-108-p-001-gri-001という円柱cylinderインスタンスと関係づけられる。AA-PG-108-p-001-gri-001は属性として高さheight、半径radiusを有している。このように標準形式への変換処理により単にインスタンス一つを変換するだけでなく、図９に示すような変換結果束縛ルールとインスタンスｉｄの番号づけルールを利用することで他のインスタンスの関係づけを同時に実現する。

図１４は、標準形式におけるデータの第二の記述例である（符号１２２１−２）。ここでも、図１３と同様にＸＭＬでデータを記述することにし、サンプルとしてエルボelbowのインスタンスと関係する幾何形状プリミティブのインスタンスの例を示す。
識別子ｉｄとしてAA-PG-108-e-002で示されるインスタンスは、is＿classified＿asアソシエーションで配管継手elbowであることを示す。ここでも図１３と同様の属性を表現するほか、幾何形状プリミティブも同じようにAA-PG-108-e-002-gri-001としてトーラスtorusとして関係づける。以上のようにして、標準形式の三次元データとして、ＣＡＤ固有形式のデータを変換することになる。

図１５は、ＣＡＤ固有形式のデータの構成要素の例である。これを、ＣＡＤ−Ａ形式データ構成要素１２１０と呼ぶことにする。ＣＡＤ−Ａ形式データ構成要素１２１０は、図４のマッピングツールの左辺を構成する元データとして利用される他、図１６に示すようなＡ−ＣＡＤ固有形式のデータ表現のチェックやＡ−ＣＡＤ固有形式の三次元情報の再構成に利用される辞書的情報を提供するものである。

図１６は、ＣＡＤ固有形式のデータの記述例である。符号１２１１で示されるこの記述例は、図１５に示すＣＡＤ−Ａ形式データ構成要素１２１０の定義に従い、Ａ−ＣＡＤシステム７で読み込み可能なデータである。Ａ−ＣＡＤシステム７を用いて設計した三次元データであり、標準形式への変換前のデータでもある。

次に、図１７に示すフローチャートを参照しながらマッピング操作手順について説明する。図１７は、図４に示すマッピングツールにより、ＣＡＤ固有形式のデータ構成要素と標準形式のデータ構成要素を対応付ける操作手順を示す。
まず、図１５に示すようなＣＡＤ固有形式のデータ構成要素のファイルと、図１２に示すようなクラスライブラリのファイル（符号１２２０）を読み込む（Ｓ１７１）。次に、マッピングする構成要素数が必要とするマッピング数に達するまで（Ｓ１７２）、ＣＡＤ固有形式のデータ構成要素と標準形式のデータ構成要素を接続してマッピングラインを作成する（Ｓ１７３）。さらに、マッピングラインの作成を終了したら、変換関数を、図７に示す関数ビルダで作成する（Ｓ１７４）。
最後に、マッピング結果を図８に示すようなマッピングスキーマファイルとして保存する（Ｓ１７５）。

次に、図１８、図１９を参照しながらデータ変換モジュールについて説明する。データ変換モジュールは、図３に示す、ルール参照部１６ならびに双方向データ変換部１７によって実行される。図１８は、データ変換モジュール１２８０の起動画面例である。
データ変換モジュール１２８０は、図４に示すマッピングツールの「変換」ボタン１２８をクリックすることにより起動され、マッピングツールを用いて設定したマッピングスキーマを利用してＣＡＤデータの双方向変換を実施する機能を持つ。ここでは、ＣＡＤ固有形式ファイル名１２８１と標準形式ファイル名１２８２、および順方向１２８３または逆方向１２８４のどちらかの変換方向を指定することでデータ変換内容および変換方向を決める。
「了解」ボタン１２８５をクリックすることで、順方向変換または逆方向変換が開始する。「取消」ボタン１２８６は、前記した操作を取り消す。この操作画面により、マッピングスキーマの変更のみで、異なるＣＡＤデータの変換に容易に対応できる。

図１９は、データ変換モジュールの処理の流れをフローチャートで示した図である。データ変換モジュールの起動画面は、図１８に示したとおりであって、当該画面を用いてＣＡＤ固有形式ファイル名１２８１と標準形式ファイル名１２８２、および、マッピングスキーマファイルを指定して読み込む（Ｓ１９１）。
次に、変換元のデータ要素数が実際のデータの変換数より小さい場合（Ｓ１９２）、マッピングスキーマに記述されているデータ記述要素、変換方向、マッピングルールおよび変換関数の指示に従い、変換処理を実施する（Ｓ１９３）。
この一対一の変換処理が終了したあと、変換結果を検索して、変換後データ要素数が束縛済みデータ数より小さい場合（Ｓ１９４）、変換結果束縛ルールに従い関係する記述要素同士を接続していく（Ｓ１９５）。これらの処理の終了後、得られた変換結果をファイルとして保存する（Ｓ１９６）。

最後に、データ統合とデータ再利用のためのダウンロードの一方法について図２０に示す概念図を参照しながら説明する。
図２０は、ＣＡＤデータ統合結果ブラウザの表示例と関連する処理モジュールの関係、および、統合データベースより、部分的なＣＡＤデータを取り出すためのインタフェース画面を示す。これは、図１に示すデータ統合状況可視化モニタ５の表示画面（符号５０）の一例でもある。
クラス表示部分５１、クラス対応インスタンス表示部分５２から、クラスとしてunit＿segment、インスタンスとしてAA-PG-180/L1を選択して、三次元情報表示の指示を出すと、三次元表示ダイアログ５３上に、選択部分の三次元表示がなされる。これは統合ＤＢ４０中に格納されている標準形式のデータを参照することによって実施している。また統合されるべきデータは、本発明のＣＡＤデータ変換装置１によって作成されたデータ２１を、アップローダ２を用いて格納したものである。
データを統合ＤＢ４０から取り出す際には、例えば、データ統合状況可視化モニタ５の三次元表示ダイアログ５３上で三次元的な直方体（バウンディングボックス）５６を指定して、ポップアップメニューによりダウンロード（符号５５）の指示を発行することで、直方体５６に含まれる標準形式のデータをファイル３１として、ダウンローダ３により取り出すことになる。取り出したあとのファイル３１は、ＣＡＤデータ変換装置１の入力データとして利用し、ＣＡＤ固有形式のデータに逆変換するためのデータとして利用する。

以上、説明のように本発明実施形態は、まず、ＣＡＤシステム固有のデータ構造および表現形式を抽出して視覚的に表示し、また、統合しようとするＣＡＤ標準形式のデータ構造および表現形式を抽出して視覚的に表示する。そして、それらの間を直線により視覚的に対応付け、直線上に変換関数を視覚的に配置することでＣＡＤ固有形式のデータ構成要素と標準形式のデータ構成要素間の対応関係と変換関係をデータ要素間対応ルールとして視覚的に表示するものである。また、変換後の標準形式のデータ構成要素間を関連づけるための変換結果束縛ルールを視覚的に表示し、これらのＣＡＤ固有形式のデータ構造、標準形式のデータ構造、データ要素間対応付けルール、および、変換結果束縛ルールをＣＡＤ変換時の利用知識としてコンピュータ読み取り可能な記録媒体（統合ＤＢ４０）に、例えば、ＣＡＤ種別ごと、あるいはＣＡＤデータ作成部署、作成者ごと、ファイルとしてＣＡＤ変換時利用データとして記録するものである。

さらに、前記した記録済みのＣＡＤ変換時利用知識に関し、少なくとも、ＣＡＤ種別を指定し、特定のＣＡＤデータ、すなわち、データ構造に値が対応付けられているデータを指定することで、特定のＣＡＤ変換時利用知識を読み出し、ＣＡＤデータおよび読み出されたＣＡＤ変換時利用知識に基づき標準形式にデータを変換し、あるいは標準形式に変換したデータを、プラントの統合的な情報表現形式にかかわる辞書データに対応付けて格納し、既に統合ＤＢ４０に格納されているデータと併せて、ＣＡＤデータの統合状況を可視化するものである。
また、統合ＤＢ４０に格納されている標準形式のデータから、部品種別、あるいは辞書上の用語を指定することにより、部分的なＣＡＤデータを指定し、ＣＡＤ種別を指定することによって特定のＣＡＤ固有形式のデータに逆変換するものである。

前記したように、複数種類のＣＡＤ固有のデータ形式を標準形式のデータに対応付けるルールと、変換後のデータ間に対応関係を持たせるルールを視覚的に、かつ、ある特定のプログラミング言語によるコーディングを伴わずに実現し、かつ、再利用可能なファイルとして保存しておくことで、ＣＡＤデータ変換に利用するトランスレータの構築や修正を容易にすることができる。また、他者により作られたＣＡＤデータ変換のためのルールを理解しやすい形で保存するため、トランスレータの継続的な修正も可能になる。
さらに、異なるＣＡＤ同士の間の変換機構として利用することも可能であるが、標準形式の統合ＤＢ４０を中心とし、標準用語辞書を利用することで、例えば、図２に示すように、双方向のＣＡＤデータ変換装置１により、ＣＡＤシステムが５種類あったとすれば１０個、ＣＡＤの種類がｎ個であれば２ｎ個とすることができる。これは、中央にＣＡＤデータ統合のための統合ＤＢ４０を配置することにより実現する。このようなシステムにより、変換に必要なルールの数を減らすことができ、データ変換装置開発に必要な労力を削減することが可能になる。

なお、本発明によれば、異種ＣＡＤシステムにより作成された部分的なＣＡＤデータの統合や交換、および再利用に利用可能になる。ここでは、プラントの設計データのみ例示して説明したが、半導体設計など他の分野においても同様、応用が可能である。また、ＣＡＤシステムと統合ＤＢ４０間のマッピングデータは、ＣＡＤデータ変換装置１に再利用が可能であり、そのどちらかのデータ構成要素に変更があったとしても、ＣＡＤデータ変換装置１のプログラムを修正することなく、マッピングデータを前記したＧＵＩにより修正することが可能である。
また、本発明のＣＡＤデータ変換装置１を、図３に示すＧＵＩ提供部Ａ（１１）、ＧＵＩ提供部Ｂ（１２）、ＧＵＩ提供部Ｃ（１３）、変換関数編集部１４、ルール生成・登録部１５、ルール参照部１６、双方向データ変換部１７として機能させるためのコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録され磁気ディスクなどに格納された後、メモリにロードされて実行されるものとする。なお、前記プログラムを記録する記録媒体はＣＤ−ＲＯＭ以外の他の記録媒体でも良い。また前記プログラムを当該記録媒体からＣＡＤデータ変換装置１にインストールして使用しても良いし、ネットワークを通じて当該記録媒体にアクセスして前記プログラムを使用するものとしても良い。

本発明が使用されるシステム構成の一例を示す図である。 本実施形態に係わる統合ＤＢを用いた場合のシステム構成の一例を示す図である。 本実施形態に係わる内部構成を機能展開して示したブロック図である。 本実施形態に係わるマッピングツールの一例を示す図である。 本実施形態に係わる配管部品エルボの三次元図形表示例を示す図である。 本実施形態に係わるバインディングルールビルダの一例を示す図である。 本実施形態に係わる関数ビルダの一例を示す図である。 本実施形態に係わるデータの記述の一例を示す図である。 本実施形態に係わる変換結果束縛ルール記述の一例を示す図である。 本実施形態に係わる変換関数の記述例を示す図である。 本実施形態に係わる標準形式のデータの記述文法を示す図である。 本実施形態に係わる標準形式の辞書データの記述例を示す図である。 本実施形態に係わる標準形式データの第一の記述例を示す図である。 本実施形態に係わる標準形式データの第二の記述例を示す図である。 本実施形態に係わるＣＡＤ固有形式のデータ構成要素の一例を示す図である。 本実施形態に係わるＣＡＤ固有形式のデータ記述例を示す図である。 本実施形態に係わる操作手順をフローチャートで示した図である。 本実施形態に係わるデータ変換モジュールの起動画面の一例を示す図である。 本実施形態に係わるデータ変換モジュールの動作をフローチャートで示した図である。 本実施形態に係わるインタフェース画面の一例を示す図である。 異種ＣＡＤシステム毎にデータ変換装置を要する場合を示した図である。

符号の説明

１ ＣＡＤデータ変換装置
２ アップローダ
３ ダウンローダ
４ データ統合サーバ
５ データ統合状況可視化モニタ
７〜９ ＣＡＤシステム
１１ ＧＵＩ提供部Ａ（マッピングツール１２０）
１２ ＧＵＩ提供部Ｂ（マッビングツール１２０）
１３ ＧＵＩ提供部Ｃ（バインディングルールビルダ１３０）
１４ 変換関数編集部（関数ビルダ１４０）
１５ ルール登録部
１６ ルール参照部（データ変換モジュール）
１７ 双方向データ変換部（データ変換モジュール）

Claims (8)

1. データ構造が異なるそれぞれのＣＡＤデータを、コンピュータを用いて双方向に変換するＣＡＤデータ変換装置であって、
   第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムに固有の前記データ構造およびその表現形式を要素毎に抽出し、視覚的に表示する第１のＧＵＩ提供部と、
   前記第１のＧＵＩ提供部により起動され、外部から前記第１と前記第２のＣＡＤシステムが持つ要素毎の対応関係を示す入力を取り込み、当該入力に基づき要素間対応ルールを生成して視覚的に表示する第２のＧＵＩ提供部と、
   前記第２のＧＵＩ提供部により起動され、前記第１のＣＡＤシステムから前記第２のＣＡＤシステムへの、もしくは前記第２のＣＡＤシステムから前記第１のＣＡＤシステムへのデータ構造およびその表現形式の変換結果を関係づける変換結果束縛ルールを生成して視覚的に表示する第３のＧＵＩ提供部と、
   を具備することを特徴とするＣＡＤデータ変換装置。
2. 前記第２のＧＵＩ提供部は、
   前記要素間対応ルールを生成する際に、前記要素毎の対応関係を示す直線上に変換関数を視覚的に表示することを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤデータ変換装置。
3. 前記生成される要素間対応ルールと、変換結果束縛ルールを、ＣＡＤシステム種別に対応付けて統合データベースへ登録するルール登録部と、
   を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＡＤデータ変換装置。
4. データ構造が異なるそれぞれのＣＡＤデータを、コンピュータを用いて双方向に変換するＣＡＤデータ変換装置であって、
   第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムが持つ要素毎の対応関係を示す入力を取り込んで要素間対応ルールを生成し、かつ、前記第１のＣＡＤシステムから前記第２のＣＡＤシステムへの、もしくは前記第２のＣＡＤシステムから前記第１のＣＡＤシステムへのデータ構造およびその表現形式の変換結果を関係づける変換結果束縛ルールを登録するルール登録部と、
   前記生成された要素間対応ルールと変換結果束縛ルールが格納される統合データベースと、
   外部からＣＡＤシステム種別が指定されることにより、前記統合データベースを参照して該当する要素間対応ルールと変換結果束縛ルールを取り出すルール参照部と、
   前記指定されたＣＡＤシステム種別において、当該ＣＡＤシステムが持つ辞書に格納された用語が指定されることにより、前記取り出された要素間対応ルールと変換結果束縛ルールに従い、前記指定されたＣＡＤシステム種別に則したデータ構造およびその表現形式に変換出力する双方向データ変換部と、
   を具備することを特徴とするＣＡＤデータ変換装置。
5. データ構造が異なるそれぞれのＣＡＤデータを、コンピュータを用いて双方向に変換するＣＡＤデータ変換方法であって、
   前記コンピュータを構成する演算装置は、
   第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムに固有の前記データ構造およびその表現形式を要素毎に抽出し、視覚的に表示する過程と、
   外部から前記第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムが持つ要素毎の対応関係を示す入力を取り込み、当該入力に基づき要素間対応ルールを生成して視覚的に表示する過程と、
   前記第１のＣＡＤシステムから前記第２のＣＡＤシステムへの、もしくは前記第２のＣＡＤシステムから前記第１のＣＡＤシステムへのデータ構造およびその表現形式の変換結果を関係づける変換結果束縛ルールを登録して視覚的に表示する過程と、
   を実行することを特徴とするＣＡＤデータ変換方法。
6. データ構造が異なるそれぞれのＣＡＤデータを、コンピュータを用いて双方向に変換する方法であって、
   前記コンピュータを構成する演算装置は、
   第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムが持つ要素毎の対応関係を示す入力を取り込んで要素間対応ルールを生成し、かつ、前記第１のＣＡＤシステムから前記第２のＣＡＤシステムへの、もしくは前記第２のＣＡＤシステムから前記第１のＣＡＤシステムへのデータ構造およびその表現形式の変換結果を関係づける変換結果束縛ルールを登録する過程と、
   前記生成された要素間対応ルールと変換結果束縛ルールを統合データベースに格納する過程と、
   外部からＣＡＤシステム種別が指定されることにより、前記統合データベースを参照して該当する要素間対応ルールと変換結果束縛ルールを取り出す過程と、
   前記指定されたＣＡＤシステム種別において、当該ＣＡＤシステムが持つ辞書に格納された用語が指定されることにより、前記取り出された要素間対応ルールと変換結果束縛ルールに従い、前記指定されたＣＡＤシステム種別に則したデータ構造およびその表現形式に変換出力する過程と、
   を実行することを特徴とするＣＡＤデータ変換方法。
7. データ構造が異なるそれぞれのＣＡＤデータを、コンピュータを用いて双方向に変換するＣＡＤデータ変換装置に用いられるプログラムであって、
   第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムに固有の前記データ構造およびその表現形式を要素毎に抽出し、視覚的に表示する処理と、
   外部から前記第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムが持つ要素毎の対応関係を示す入力を取り込み、当該入力に基づき要素間対応ルールを生成して視覚的に表示する処理と、
   前記第１のＣＡＤシステムから前記第２のＣＡＤシステムへの、もしくは前記第２のＣＡＤシステムから前記第１のＣＡＤシステムへのデータ構造およびその表現形式の変換結果を関係づける変換結果束縛ルールを登録して視覚的に表示する処理と、
   を前記コンピュータに実行させるプログラム。
8. データ構造が異なるそれぞれのＣＡＤデータを、コンピュータを用いて双方向に変換するＣＡＤデータ変換装置に用いられるプログラムであって、
   第１のＣＡＤシステム、および第２のＣＡＤシステムが持つ要素毎の対応関係を示す入力を取り込んで要素間対応ルールを生成し、かつ、前記第１のＣＡＤシステムから前記第２のＣＡＤシステムへの、もしくは前記第２のＣＡＤシステムから前記第１のＣＡＤシステムへのデータ構造およびその表現形式の変換結果を関係づける変換結果束縛ルールを登録し、それぞれ統合データベースに格納する処理と、
   外部からＣＡＤシステム種別が指定されることにより、前記統合データベースを参照して該当する要素間対応ルールと変換結果束縛ルールを取り出す処理と、
   前記指定されたＣＡＤシステム種別において、当該ＣＡＤシステムが持つ辞書に格納された用語が指定されることにより、前記取り出された要素間対応ルールと変換結果束縛ルールに従い、前記指定されたＣＡＤシステム種別に則したデータ構造およびその表現形式に変換出力する処理と、
   を前記コンピュータに実行させるプログラム。

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