配管および機器配置の自動設計システムに関する研究

• 研究課題/領域番号: 23360388
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 船舶海洋工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 木村 元 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40302963)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: 配管 / 自動設計 / パイプ / 艤装 / 配管自動設計 / パイプルーティング / 配管設計 / 機器配置 / 取り付け手順 / ルーティング / 遺伝的アルゴリズム / 機器配置問題 / 経路探索 / 自己組織化 / バルブ操作性

研究概要

本研究では、今まで学術的な研究がほとんどなされていなかった配管設計問題に対し、問題の定式化および解決方法の提案を行った。
まず配管設計問題において探索すべき設計パラメータを機器の位置と方法および分岐の無いパイプの経路に分け、問題の表現を単純化していくつかの既存の問題解決法を組み合わせて適用することにより、配管設計の自動化を可能とした。設計案の評価方法として、それまでベテラン技術者の経験頼みだったバルブ操作性等について幾何学的に計算し定量化する方法を提案し、最適な設計案を自動計算で得ることを可能とした。

研究成果

• [雑誌論文] 配管自動設計システム実現の試み：配管経路探索と機器配置の最適化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村 元
  • 雑誌名: 配管技術 734 巻: Vol.55, No.2
  • NAID: 40019562428
• [雑誌論文] エルボおよびベンドを考慮した配管設計アルゴリズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 安藤悠人, 木村元
  • 雑誌名: 日本船舶海洋工学会論文集 巻: 第15号
  • NAID: 10030509865
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjasnaoe/15/0/15_219/_pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] 機器配置およびパイプの分岐を扱う配管自動設計システム -パイプ材料コストおよびバルブ操作性評価の多目的最適化- (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村元
  • 雑誌名: 日本船舶海洋工学会論文集 巻: 第14号
  • NAID: 10030137232
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjasnaoe/14/0/14_0_165/_pdf
• [雑誌論文] エルボおよびベンドを考慮した配管設計アルゴリズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 安藤悠人
  • 雑誌名: 日本船舶海洋工学会論文集 巻: 15 号: 0 ページ: 219-226
  • DOI: 10.2534/jjasnaoe.15.219
  • NAID: 10030509865
  • ISSN: 1880-3717, 1881-1760
  • 査読あり
• [雑誌論文] 機器配置およびパイプの分岐を扱う配管自動設計システム-パイプ材料コストおよびバルブ操作性評価の多目的最適化- (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村元
  • 雑誌名: 日本船舶海洋工学会論文集 巻: 第14号 ページ: 165-173
  • NAID: 10030137232
  • 査読あり
• [学会発表] タッチアンドクロス法を利用した配管自動ルーティング (2014)
  • 著者名/発表者名: 安藤悠人, 木村元
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会論文集
  • 発表場所: 宮城県仙台市 仙台国際センター)
• [学会発表] タッチアンドクロス法を利用した配管自動ルーティング (2014)
  • 著者名/発表者名: 安藤 悠人，木村 元
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会
  • 発表場所: 仙台市
• [学会発表] Automatic Pipe Routing to Avoid Ar Pockets (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuto Ando and Hajime Kimura
  • 学会等名: International Conference on Computer Applications in Shipbuilding 2013 (ICCAS2013)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] A Material Distribution Scheduling for Rigging Ship-Hull Blockis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Noda, Shohei Shindo and Hajime Kimura
  • 学会等名: International Conference on Computer Applications in Shipbuilding 2013 (ICCAS2013)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] 溜りの影響を考慮した自動配管設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安藤悠人, 木村元
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会論文集
  • 発表場所: 広島県広島市広島国際会議場
• [学会発表] 配管工事におけるパイプ配材計画の自動生成に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 進藤翔平, 木村元
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会論文集
  • 発表場所: 広島県広島市広島国際会議場
• [学会発表] Automatic Pipe Routing to Avoid Air Pockets (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuto Ando and Hajime Kimura
  • 学会等名: International Conference on Computer Applications in Shipbuilding 2013 (ICCAS2013)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] 溜りの影響を考慮した自動配管設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安藤 悠人，木村 元
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会
  • 発表場所: 広島県広島市
• [学会発表] 配管工事におけるパイプ配材計画の自動生成に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 進藤 翔平，木村 元
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会
  • 発表場所: 広島県広島市
• [学会発表] An Automatic Pipe Arrangement Algorithm Considering Elbows and Bends (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuto Ando and Hajime Kimura
  • 学会等名: Proceedings of the 11th International Marine Design Conference (IMDC2012)
  • 発表場所: Glassgow, Scotland
• [学会発表] An Automatic Pipe Arrangement Algorithm Considering Elbows and Bends (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuto Ando
  • 学会等名: The 11th International Marine Design Conference (IMDC2012)
  • 発表場所: Glassgow, Scotland
• [学会発表] 機器配置およびパイプの分岐を扱う配管自動設計システムにおけるバルブ操作性評価の最適化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村元
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会
  • 発表場所: 福岡県中小企業センター(福岡)
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] エルボおよびベンドを考慮した配管設計アルゴリズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 安藤悠人, 木村元
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会
  • 発表場所: 福岡県中小企業センター(福岡)
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] Automatic Designing System for Piping and Instruments Arrangement including Branches of Pipes (2011)
  • 著者名/発表者名: Hajime Kimura
  • 学会等名: International Conference on Computer Applications in Shipbuilding 2011 (ICCAS2011)
  • 発表場所: Trieste, Italy
• [学会発表] An Automatic Piping Algorithm including Elbows and Bends (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuto Ando and Hajime Kimura
  • 学会等名: International Conference on Computer Applications in Shipbuilding 2011 (ICCAS2011)
  • 発表場所: Trieste, Italy
• [備考]
  • URL: http://sysplan.nams.kyushu-u.ac.jp/gen/edu/Pipe/index.html
• [備考] 木村 元:配管自動設計システム実現の試み:配管経路探索と機器配置の最適化, 配管技術 734. Vol.55. No.2, pp.12-18 (2013) 日本工業出版.(解説記事)
• [備考] 配管および機器配置の自動設計システムに関する研究
  • URL: http://sysplan.nams.kyushu-u.ac.jp/gen/edu/Pipe/index.html