JPH108706A - 仮設足場の盛り替えの計画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラント建設で用いる仮設足場の盛り替えを最
適化し、かつ最適化計算の進行状況を確認しうる計画方
法を提供する。 【解決手段】据え付けする部品２１、２２、２３毎に足
場を配置すべき必要領域４１、４２、４３を定義し、予
め定めた順序で部品と必要領域との順次配置する際に、
配置したすべての必要領域について足場の高さ方向に関
して共通となる部分が存在しない場合、あるいは、部品
のいずれかと必要領域のいずれかが大きく干渉する場合
には、足場の盛り替えを行うべき時期であると判定する
ものであって、これを制約条件として複数の盛り替え案
の候補を作成し、候補の中から評価基準に良く適合した
ものを選び、候補同士を組み合わせ、あるいは一部を修
正し、候補の種類の数に応じて詳細度を変えたモデルに
より表示しながら、最適な盛り替え計画を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電プラントなど
の建設工事のために建設計画の作成を支援する計算機シ
ステムに係わり、特に、建設に用いる仮設足場の配置検
討での利用が好適な、仮設足場の盛り替えの計画方法及
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラントの建設工数を削減するために、
建設計画の高度化が求められている。仮設の足場は、建
設の進行に応じて、「盛り替え」と呼ばれる分解および
組み立て作業が繰り返えされ、その形状の変更が行われ
る。この盛り替えにより定まる足場配置の良否が工数へ
与える影響が大きく、建設計画の作成においては、最適
な盛り替えの計画が必要とされている。

【０００３】最適化のための技術の一つとして、遺伝的
アルゴリズムが知られている。これは世代を重ねるうち
に、生物が環境に適応して進化していく過程を模擬した
手法である。この手法では問題に対する解の候補を、遺
伝子情報を持つ個々の生物体として考え、これを個体と
呼ぶ。この遺伝子情報は問題を表現するようにコード化
されており、具体的には計算機上の文字列やリストなど
の形式で記憶する。そしてある世代においては、問題か
ら与えられる条件に対して適応度の高い個体だけが、そ
の次の世代に自身の遺伝的性質を受け継いだ子孫を残す
ように手続きを定める。すると一定の後の世代には、遺
伝により個体が進化して、条件に対して最適化した個体
すなわち最適解だけが生き残るというアルゴリズムであ
る。具体的には各世代の各個体に対して、選択交配や交
叉および突然変異と呼ぶ遺伝的操作を繰り返し適用す
る。ここで、選択交配とは適応度が高く、遺伝的性質の
優れた個体を優先して選択する処理である。また、交叉
とは選択された個体同志で遺伝子情報の一部を交換し
て、さらに優れた遺伝的性質を生成するための処理であ
る。さらに、突然変異とは、遺伝的性質とは無関係に、
遺伝子情報の一部をランダムに変更する処理をいう。以
上のような遺伝的操作により、問題に対する最適解を得
ることができる。

【０００４】物体の配置を最適化する問題では、例えば
電気学会論文誌Ｃ編第１１５巻第４号の第５８０頁から
第５８８頁（１９９５年）において、アナログＬＳＩの
素子の配置問題に遺伝的アルゴリズムを適用する方法が
示されている。この方法では、素子を配置する座標値を
列挙したものを遺伝子コードとして考え、これに対して
交叉や突然変異等の遺伝的操作を加えて、各素子の最適
な配置位置を得ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】プラント建設では、図
１に示すように建屋の区画１０内の天井面１２や壁面１
３に対して、作業者１１が配管や機器などの部品２１、
２２を据え付けするために、足場３１や３２が必要にな
る。据え付けは天井近くの高い部分から順次行うので、
据え付け物体の高さが変わる度に、盛り替えと呼ぶ仮設
足場の分解および組み立て作業を行う。図１では、部品
１の据え付けのために足場１（３１）をレベル１に示す
ような高さに設定し、次に部品２（２２）のためには盛
り替えによって足場２（３２）をレベル２に再設定して
いる様子を示している。すなわち盛り替えによって足場
の形状を変化させながら、順次に部品を据え付ける。

【０００６】ところで上記のような従来技術では、形状
の固定した物体の最適配置を扱っているので、盛り替え
する足場のように、時間的に形状が変化する物体の配置
を処理することはできない。また遺伝的アルゴリズムの
遺伝子が示す内容を、ユーザが把握することは困難であ
った。

【０００７】本発明の目的は、遺伝的アルゴリズムによ
り盛り替えする足場の配置を最適化し、また容易に計算
の進行状況を確認しうる、仮設足場の盛り替えの計画方
法及び装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、据え付けす
る部品ごとに足場を配置すべき足場必要領域を定義し、
部品と足場必要領域との配置関係から盛り替えが必要と
なる時期を判定し、これを制約条件として複数の盛り替
え案の候補を作成し、候補の中から評価基準に良く適合
したものを選び、候補同士を組み合わせ、あるいは一部
を修正し、候補の種類の数に応じて詳細度を変えたモデ
ルにより候補をディスプレイ表示しながら、最適な盛り
替えを決定することで達成できる。

【０００９】本発明の詳細を更に述べれば以下のとおり
である。

【００１０】本発明の一態様としては、足場を一旦分解
してから再度組み立てする盛り替えにより、仮設の足場
の平面形状と高さを変更しながら、所定の区画に所定の
順序で所定の部品を据え付ける作業のために、足場の盛
り替えの内容を計画する方法であって、作業基準点に作
業者が立つときに作業が可能な範囲を作業空間として定
め、前記部品に対して据え付け時に作業をおこなう範囲
を作業範囲として定め、前記作業空間が前記作業範囲を
包含するように移動させたときに、前記作業基準点が移
動する範囲から定める形状を、前記部品ごとに足場必要
領域として設定し、前記順序にしたがって前記区画内
に、前記部品および前記足場必要領域を順次に配置する
際において、配置したすべての前記足場必要領域につい
て、前記区画における足場の高さ方向に関して共通とな
る部分が存在しない場合、あるいは、配置した前記部品
のいずれかと前記足場必要領域のいずれかが０を含む所
定の体積よりも大きく干渉する場合には、据え付けの前
に足場の盛り替えを行わねばならない盛り替え限界であ
ると判定することを特徴とする仮設足場の盛り替えの計
画方法が提供される。

【００１１】より具体的には、前記部品の据え付け回数
に等しい文字長を持つ文字列を設け、前記文字列の先頭
から前記順序に従って、各部品の据え付け時点における
足場の盛り替え有または盛り替え無を示す１文字を格納
するものとし、前記盛り替え限界の以前の時点に、盛り
替え有とする時点を乱数によりランダムに設定すること
により前記文字列を所定の文字列数だけ作成し、所定数
の文字列の中から、盛り替え有とする時期の数が小さい
ことを評価基準として、適合するものから優先して文字
列を選択し、選択した文字列の間で、同時に盛り替え有
となる時点で文字列を切断して相互に文字を交換し、交
換した文字列の中で、前記盛り替え限界以前かつ次の盛
り替え有とする時点以前の時点に、盛り替え有とする時
点を変更し、前記選択と前記交換および前記変更からな
る適合化操作を、所定の操作数につき繰り返すことによ
り、前記評価基準に最も適合した文字列を生成し、最も
適合した文字列が示す盛り替え有とする時点を、仮設足
場の盛り替え時期とすることが好ましい。

【００１２】前記適合化操作の結果を表示するために、
前記文字列の示す内容について、表示しうる情報の多少
により詳細度の異なる表示モデルを複数用意し、前記文
字列同士の内容を参照比較することにより、前記文字列
の種類数を算出し、前記種類数が所定の値よりも大きい
場合には、表示しうる情報を少なくして省略化した表示
モデルを選択し、前記種類数が所定の値よりも小さい場
合には、表示しうる情報を多くして詳細化した表示モデ
ルを選択し、選択した表示モデルにより、前記文字列の
示す盛り替えの内容をディスプレイ上に表示することが
好ましい。

【００１３】また、前記文字列にて盛り替え有とする時
点において、その時点までに配置したすべての前記足場
必要領域について、前記区画における足場の高さ方向に
関して共通となる部分の中から、足場の高さを決定し、
すべての前記足場必要領域を、高さ方向と垂直な平面に
投影して定まる形状から、足場の平面形状を決定するこ
とが好ましい。

【００１４】前記評価基準には、足場の前記平面形状か
ら算出した足場面積が小さいことを含むことが好まし
い。

【００１５】前記評価基準には、足場の前記高さと前記
平面形状から定まる足場形状が、前記部品の形状と干渉
する体積が小さいことが好ましい。

【００１６】前記部品において、相互に結合して据え付
けするものは同じ系統に所属するものとし、前記評価基
準には、据え付けする部品が所属する前記系統の種類の
数が小さいことを含むことが好ましい。

【００１７】また、本発明の他の態様としては、足場を
一旦分解してから再度組み立てする盛り替えにより、仮
設の足場の平面形状と高さを変更しながら、ある区画に
予め定めた順序で複数の部品を据え付ける作業のため
の、足場の盛り替えの内容を計画する装置であって、前
記各部品毎にその据え付けに必要な空間的範囲に対応す
る足場必要領域を設定する足場必要領域設定手段と、前
記部品と前記足場必要領域との相対位置関係および前記
部品毎の足場必要領域間の相対的位置関係のうち少なく
とも一方から、足場の盛り替え限界を判定する盛り替え
限界判定手段と、盛り替え時期の有無を示す文字列を複
数個、前記判定された盛り替え限界を逸脱しない範囲で
初期設定する初期世代生成手段と、前記初期設定された
複数の文字列から予め定めた評価基準に最も適合した最
適解を求めることで、足場の盛り替え時期を決定する最
適解算出手段とを有することを特徴とする仮設足場の盛
り替えの計画装置が提供される。

【００１８】

【発明の実施の形態】図２は仮設足場の盛り替えの計画
方法のフローチャートであり、以下これに従って本発明
の実施の一形態を示す。

【００１９】ステップ１０１は入力のステップで、据え
付け部品の設計情報および遺伝的アルゴリズムの制御パ
ラメータの読み込む。このステップの詳細を、図８の入
力処理方法のフローチャートを参照して説明する。

【００２０】ステップ１０１．１では、据え付けする部
品の形状や配置および系統情報を読み込む。部品の形状
や配置情報は、設計時に別途のＣＡＤシステムにより決
定されているものとし、そこからこれらの情報を取得す
る。プラントでは配管や機器の内部を流れる媒体の種
別、および連続して接続する部品群を示すために、系統
分けがされている。系統情報とは、部品の所属を示す識
別子で、系統の名前や番号から構成される内容である。
この情報も上記ＣＡＤシステムにより決定されているも
のとし、そこから取得する。

【００２１】ステップ１０１．２では、部品の据え付け
順序情報を読み込む。本実施形態において、各部品を据
え付けする順番は、別途の工程計画システムなどで既に
決定されているものとし、そこからの情報を取得する。
ここでは据え付け順序は変更せず、与えられた順序で据
え付けるときの、足場の盛り替えを最適化する。

【００２２】ステップ１０１．３では、足場の必要領域
の生成規則を読み込む。この必要領域の内容を、図３の
盛り替えの要否判定方法の説明図に示す。すでにステッ
プ１０１．１で入力した部品の形状や配置情報から、部
品毎に足場を配置すべき範囲を算出し、この範囲を必要
領域とする。このとき必要領域を算出するための方法
が、生成規則である。たとえば、図３の部品１（２１）
に対しては必要領域１（４１）が定められている。足場
はこの必要領域の空間内で、いずれかの高さに設定すれ
ば良いことを示している。

【００２３】具体的な生成規則の例として、図１６に足
場の必要領域の設定方法を示す。まず、ある作業基準点
１７に作業者１１が立つときに、該作業者１１が作業す
ることができる空間的な範囲を作業空間６０として与え
る。つぎに部品２０上で作業を行うべき範囲、すなわち
部品２０の取り付けの際に作業が必要な、該部品２０上
の範囲を作業範囲５０として与える。するとＸＹ平面に
おいて、作業空間６０が作業範囲５０をカバーするため
に必要な作業基準点１７の移動範囲、すなわちＸおよび
Ｙ方向の必要範囲が定められる。同様にＺ方向について
も、作業基準点１７のＺ方向の必要範囲を決定できる。
これらのＸＹＺ方向における必要範囲から定まる空間
を、足場の必要領域４０とする。

【００２４】ステップ１０１．４では、部品毎の足場の
必要領域を生成する。前ステップで述べたように、読み
込んだ生成規則から、部品毎に必要領域を定義する。

【００２５】ステップ１０１．５では、世代数、個体
数、交叉率、突然変異率などの遺伝的操作のための制御
パラメータを読み込む。ここで、世代数とは個体が世代
交代をする回数であり、個体数は一世代あたりの個体の
総数である。また、交叉率とは全個体の中で交叉させる
個体の割合、突然変異率は突然変異させる割合である。

【００２６】ステップ１０１．６では、適応度関数の重
み係数などの、個体の適応度計算のための評価パラメー
タを読み込む。適応度計算の内容は後述するが、ここで
はその計算に必要な各種のパラメータを取得する。

【００２７】ステップ１０１．７では、個体の種類数と
表示モデルとの対応などの、表示パラメータを読み込
む。遺伝子を可視化するために必要な情報として、ここ
で取得する。以上で入力のステップを終了し、図２のフ
ローチャートへ復帰する。

【００２８】図２のステップ１０２は初期世代生成のス
テップで、制約条件の範囲内で、盛り替え時期をランダ
ムに生成し、遺伝子情報として格納する。このステップ
の詳細を、図９の初期世代生成処理方法のフローチャー
トに示す。

【００２９】ステップ１０２．１は各個体につきステッ
プ１０２．２から１０６までの処理を繰り返すことを意
味する。

【００３０】ステップ１０２．２は各足場につきステッ
プ１０２．３から１０２．１２までの処理を繰り返すこ
とを意味する。ここで、一つの足場は一定の足場高さを
持ち、特定の盛り替えの間の期間のみ存在するものとす
る。

【００３１】ステップ１０２．３は各部品につきステッ
プ１０２．４から１０２．８までの処理を繰り返すこと
を意味する。これらの処理の順番は、ステップ１０１．
２で入力した据え付け順序にしたがって行われる。

【００３２】ステップ１０２．４では、現在の据え付け
状態に当該部品および必要領域を追加する。例えば図３
では、部品１（２１）および部品２（２２）が固定され
て据え付け状態にあり、各々に必要領域１（４１）と必
要領域２（４２）が定義された状態を示している。本ス
テップの処理は、ここにさらに部品３（２３）と必要領
域３（４３）を追加した状態を作成し、以下の処理によ
り盛り替えの要否を判定しようとするものである。

【００３３】ステップ１０２．５では、共通の足場高さ
の有無を検出する。図３において、必要領域１（４１）
と必要領域２（４２）の間には、Ｚ方向について共通す
る区間があるので、この区間内で足場１（３１）の足場
高さを決定すればよい。この場合、共通の足場高さは有
との判定となる。しかし、この状態に必要領域３（４
３）を追加すると、これらの必要領域間には、もはやＺ
方向で共通する区間は存在しない。このため、共通の足
場高さは無との判定となり、ステップ１０２．６の処理
を選択する。足場の高さは、必要領域のＡＮＤの論理演
算により定まる領域から定めることになる。

【００３４】ステップ１０２．６では、現時点を盛り替
え限界として記録する。これは足場高さを変更せずに、
盛り替えを行わなくて済む限界の時期であることを意味
している。

【００３５】ステップ１０２．７では、足場との干渉の
有無を検出する。この内容を図４の盛り替えの要否判定
方法の説明図により示す。図３と同様に、部品１（２
１）および部品２（２２）が据え付けられた状態にあ
り、さらに部品３（２３）を追加しようとする状況であ
る。ここでは部品３（２３）の形状と、足場の必要領域
の共通区間１５との、干渉の有無をチェックする。これ
らの干渉は、部品や必要領域のＸＹＺ方向の最小および
最大値から判定できる。図４の例では、両者間に大きな
干渉があるので、部品３（２３）を追加すると、足場１
（３１）の設置位置が確保できないことを意味してい
る。この場合、足場との干渉は有との判定となり、１０
２．８の処理を選択する。また、干渉があっても所定の
干渉体積よりも小さい場合には、干渉はないものとして
判定する。ここで干渉体積とは互いに干渉する部分の体
積である。

【００３６】本実施形態では図１６に示すように、作業
範囲５０と足場の必要領域４０とは異なる。よって、必
要領域同士が干渉していても、作業範囲５０をカバーで
きる作業空間６０が確保できれば、その足場で作業がで
きるため問題は生じない。本実施形態では、この作業空
間確保の可否を干渉体積の値に応じて判定するものであ
る。

【００３７】ステップ１０２．８では、現時点を盛り替
え限界として記録する。本ステップの内容はステップ１
０２．６と同一である。

【００３８】ステップ１０２．９では、乱数により盛り
替え限界より以前の時期を、盛り替え時期として選択す
る。この内容を図５のコーディング方法の説明図により
示す。いま８個の部品を据え付けるものとし、その順番
は図のように据え付け順序リスト５０と呼ぶリストに登
録されている順に行うものとする。そして据え付け開始
の時刻をｔ＝０とし、据え付け終了の時刻をｔ＝８とす
る。

【００３９】次に、このような据え付け条件に対して盛
り替え時期リスト５１と呼ぶデータを定義する。このリ
スト５１において文字“１”が格納されている要素は盛
り替えが有ることを、文字“０”の要素は盛り替えが無
いことを意味しており、計算処理の上ではこのリストを
文字列として扱う。例えば第２要素の文字“１”は、部
品３を据え付ける前に盛り替え１を実施することを示
す。同様に部品７の前に盛り替え２を、部品６の前に盛
り替え３を行う。このように盛り替え時期リスト５１に
は、すべての盛り替えのタイミングが記録されることに
なる。なお、盛り替えの有無を示す文字としては、それ
らの区別がつけば、“０”、“１”以外の数字や文字を
用いても良い。

【００４０】盛り替えの時期の選択は、各足場の制約の
範囲内にて行う。例えば図５の足場１では、ｔ＝３が盛
り替え限界であるので、それ以前のｔ＝１から３までの
３ヵ所が盛り替え時期の選択候補となる。同図では選択
候補を“○”で示しており、このうち“＊”を付加した
ｔ＝２の時期を乱数により選択している。またｔ＝０の
設置開始点での盛り替えは無意味であるので選択の対象
外とし、“●”で示してある。

【００４１】ステップ１０２．１０では、盛り替え時期
での状態を現在の据え付け状態と設定する。前ステップ
にて盛り替え時期が確定するので、この時期までの部品
を据え付け状態とする。以降の足場では、この状態に部
品を一つずつ追加して、さらに盛り替え限界の時期を調
べることになる。

【００４２】ステップ１０２．１１では、据え付けの終
了を判定する。すべての部品が据え付け状態になったと
きには、据え付けを終了したものと判断し、ステップ１
０２．１２の処理を選択する。

【００４３】ステップ１０２．１２では、各足場ごとの
処理ループから脱出する。

【００４４】ステップ１０２．１３では、盛り替え時期
リストを生成する。以上の処理により、各足場の盛り替
え時期がすべて定まったので、その結果を個体毎に図５
のような盛り替え時期リスト５１に記録する。本実施形
態において、個体の遺伝子情報とは、具体的にはこの盛
り替え時期リストである。

【００４５】ステップ１０６では、後述の方法により、
個体の適応度を計算する。以上で初期世代生成処理を終
了し、図２のフローチャートへ復帰する。

【００４６】図２のステップ１０３は、選択交配のステ
ップで、各個体の適応度に比例した確率で遺伝的操作を
加える個体を選択する。この詳細は図１０の選択交配処
理のフローチャートを参照して説明する。

【００４７】ステップ１０３．１では、全個体の適応度
の総合計を算出し、これをΣＡとする。

【００４８】ステップ１０３．３では、当該個体の適応
度と、全個体の適応度の総合計とから、選択確率を決定
する。例えば、当該個体の個体の適応度をＡｉ、その選
択確率をＳｉとすると、 Ｓｉ＝Ａｉ／ΣＡ ………………（数１） として計算する。すでに計算した適応度を基準に、優れ
た性質を持つ個体が優先的に選択されるように、個体の
選択確率を設定する。

【００４９】ステップ１０３．４は、ステップ１０３．
５と１０３．６を個体数分だけ繰り返すことを意味して
いる。

【００５０】ステップ１０３．５では、乱数を発生させ
る。

【００５１】ステップ１０３．６では、乱数値と各個体
の選択確率とから、遺伝的操作候補となる個体を選択す
る。例えばａ、ｂ、ｃの３つの個体があり、それぞれの
適応度が１、２、３であるとすると、上記数１からそれ
ぞれの選択確率は１／６、２／６、３／６となる。ここ
で０〜６までの乱数を発生させるとすると、乱数値が０
〜１の範囲のときにはａが、１〜３の範囲ではｂが、３
〜６の範囲ではｃが選択されるようにする。

【００５２】本処理では、全体の個体数を初期世代と同
じ個体数に維持するために、適応度の高い個体は複数回
選ばれ、適応度の低い個体は１度も選ばれないという場
合もある。ここで選択された個体が、次世代に生き残れ
ることを意味し、以降の交叉および突然変異などの遺伝
的操作処理の候補となる。以上で選択交配処理を終了
し、図２のフローチャートへ復帰する。

【００５３】図２のステップ１０４は、交叉のステップ
で、制約条件の範囲内で選択した個体間にて遺伝子情報
の一部を交換する。この詳細は図１１の交叉処理方法の
フローチャートを参照して説明する。

【００５４】ステップ１０４．１では、交叉率にしたが
って遺伝的操作候補の中から交叉する個体を選択する。
交叉率の指定により交叉する個体数が決定し、乱数によ
り交叉する個体を選定する。

【００５５】ステップ１０４．２は、交叉する個体につ
いてのみ、以下の処理を繰り返すことを意味している。

【００５６】ステップ１０４．３では、盛り替え時期リ
ストを参照する。以降の処理内容を図６の交叉の計算方
法の説明図に示す。同図は交叉する個体として、親１と
親２が選択されており、交叉により子１と子２という個
体を生成することを表わしている。このステップでは、
親１および親２の個体の盛り替え時期リストを取得す
る。

【００５７】ステップ１０４．４では、盛り替えが同時
に行われる時期を交叉候補に設定する。先に取得した盛
り替え時期リストから、親１と親２で同時に盛り替えが
行われる時期を検出する。これには、リスト中の文字
“１”が格納された要素の位置を調べればよい。図６の
例では、第２、第４要素の示す盛り替え時期が同時であ
るので、この両者を交叉候補とする。もし同時期でない
ところでの交叉を認めると、盛り替え限界を超えて足場
を設置するような、実行不可能な解が現われる可能性が
あるので、こうした制約を設けている。

【００５８】ステップ１０４．５では、乱数により交叉
候補から交叉時期を決定する。図６では、“＊”を付加
した第４要素を選択し、これと第５要素との間を交叉時
期として決定している。

【００５９】ステップ１０４．６では、交叉時期にて盛
り替え時期リストを分割し、相互に交換する。図６の子
１および子２が、こうして生成した盛り替え時期リスト
である。以上で交叉処理を終了し、図２のフローチャー
トに復帰する。

【００６０】図２のステップ１０５は、突然変異のステ
ップで、制約条件の範囲内で選択した個体の遺伝子情報
の一部を変更する。この詳細は図１２の突然変異処理方
法のフローチャートを参照して説明する。

【００６１】ステップ１０５．１では、突然変異率に従
って遺伝的操作候補の中から突然変異する個体を選択す
る。交叉の場合のステップ１０４．１と同様で、ここで
選択された個体だけが突然変異する。

【００６２】ステップ１０５．２は、突然変異する個体
につき、以下の処理を繰り返すことを意味している。

【００６３】ステップ１０５．３では、盛り替え時期リ
ストを参照する。以降の詳細な内容を、図７の突然変異
の計算方法の説明図に示す。図示する盛り替え時期リス
トは、突然変異する個体のもので、ここではその情報を
取得する。

【００６４】ステップ１０５．５では、盛り替え限界を
参照する。ここではステップ１０２．６および１０２．
８にて記録した足場毎の盛り替え限界の情報を取得す
る。

【００６５】ステップ１０５．６では、盛り替え限界以
前、かつ次の足場の盛り替え以前の時期を突然変異候補
に設定する。図７では、“＊”を付加したものが現在の
盛り替え時期、“○”が突然変異候補である。また
“●”は突然変異候補にならない時期である。足場２の
制約については、次の足場の足場３の盛り替えがｔ＝５
で行われるので、盛り替え限界以前であってもｔ＝６の
時期は候補とならない。このような制約は、突然変異に
よって実行不可能な解が現われることを防止するために
設けている。

【００６６】ステップ１０５．７では、乱数により突然
変異候補から突然変異時期を選択する。図７の例では、
“○”で示した３つの時期の中から、一つだけ選択する
ことになる。ここでは一つの盛り替え時期リストにつ
き、突然変異は一ヵ所のみとしている。

【００６７】ステップ１０５．８では、突然変異により
盛り替え時期を移動させ、盛り替え時期リストを変更す
る。具体的には、盛り替え時期リストの文字“１”の位
置が移動することになる。以上で突然変異処理を終了
し、図２のフローチャートへ復帰する。

【００６８】図２のステップ１０６は、適応度計算のス
テップで、生成した個体を評価するために適応度を算出
する。この詳細は図１３の適応度計算処理方法のフロー
チャートを参照して説明する。

【００６９】ステップ１０６．１では、適応度関数の重
み係数を参照する。後の処理で、この重み係数により、
適応度計算のための複数の評価項目を重み付けすること
になる。

【００７０】ステップ１０６．３では、盛り替え時期リ
ストより盛り替え回数を算出する。盛り替えの回数は、
盛り替え時期リストの文字“１”の数を数えれば良い。
１回の盛り替えにつき、足場の分解と組み立てという２
つの作業が発生するので、建設工数に与える影響が大き
い。そのため、盛り替えの数が小さければ適応度が高い
ということを、足場の盛り替えの最適化における評価基
準に含める。

【００７１】ステップ１０６．４では、各部品について
の足場の必要領域から、足場形状を定め、足場面積を算
出する。図３または図４からわかるように、各足場の平
面形状は、これに関係する必要領域のＯＲの論理演算に
より定まる形状である。たとえば、足場１はＸＹ平面で
必要領域１と必要領域２のＯＲ領域として求められる。
こうして定めた形状からＸＹ平面での平面積を計算し、
これを足場面積とする。足場面積は建設工数算出の基準
であるので、足場面積が小さければ適応度が高いという
ことも評価基準に含める。

【００７２】なお、本実施形態ではプラントの部品のほ
とんどが直方体や円柱形状を備えているため、足場の必
要領域のＸＹ平面での形状は矩形としているが、本発明
での必要領域の形状はこれに限定されるもの無く、部品
の取り付け部分の形状に対応して決定されるものであれ
ば良い。

【００７３】ステップ１０６．５では、足場形状と部品
形状から干渉体積を算出する。足場と部品が干渉する部
分の体積とは、図４のようなもので、ステップ１０２．
７にて既に算出しているので、そのときの値を利用す
る。干渉体積が大きいと、足場上での障害物が多く、作
業性が悪くなるので、干渉体積が小さければ適応度が高
いということも評価基準に含める。

【００７４】ステップ１０６．６では、一つの足場で据
え付けする部品が属する系統種類数の平均値を算出す
る。部品の系統情報は、ステップ１０１．１で既に入力
しているので、部品同士が同系統であるか否かを判別で
きる。これをもとに各足場毎に据え付けする部品の系統
種類数を求め、次に一つの足場あたりの系統種類数の平
均値を求める。同じ系統であれば同じ据え付け作業をす
るので、一つの足場上であまり多くの系統が混在すると
作業性が悪くなるため、系統種類数が小さければ適応度
が高いということも評価基準に含める。

【００７５】ステップ１０６．７では、重み係数、盛り
替え回数、足場面積、干渉体積、および系統種類数から
適応度を算出する。例えば、盛り替え回数をＭ、足場面
積をＲ、干渉体積をＣ、系統種類数をＳとし、それぞれ
の重み係数をｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４とすると、適応度
Ａは、 Ａ＝ｗ１×Ｍ＋ｗ２×Ｒ＋ｗ３×Ｃ＋ｗ４×Ｓ …………（数２） のように計算する。なお、これらの重み係数ｗ１、ｗ
２、ｗ３、ｗ４は、その係数に対応する変数の増加が上
記のような評価基準に照らして好ましいものかどうかに
応じて、正負いずれかの値をとるものとする。例えば、
変数Ｍの値が増加することが好ましくない場合には、重
み係数Ｗ１は負の値となり、逆の場合には正の値をと
る。また、各変数のとりうる値のオーダーは通常異なっ
ているため、各変数間で適切な重み付けが行われるよう
に、各重み係数の値を設定する。ここでは、重み係数の
値としてステップ１０１．６にて入力した値を用いる。

【００７６】また、本実施形態では４つの評価基準から
適応度を計算しているが、これらすべてが必要ではな
く、少なくともいずれか１つの評価基準があれば、適応
度の計算は可能である。また、本発明において、適応度
の算出式の形態は上記数２に限定されるものではなく、
考慮すべき評価基準が含まれていれば良い。以上により
適応度計算処理を終了し、図２のフローチャートへ復帰
する。

【００７７】図２のステップ１０７は、遺伝子可視化の
ステップで、現世代での遺伝子情報の状況をディスプレ
イに表示する。この詳細は、図１４の遺伝子可視化処理
方法のフローチャートを参照して説明する。

【００７８】ステップ１０７．１では、盛り替え時期リ
ストの照合により遺伝子種類数を算出する。遺伝的アル
ゴリズムでは、ステップ１０３の選択交配において、よ
り高い適応度を持つ個体が優先して選択される。したが
って、通常は世代が進むに連れて、適応度の高い特定の
遺伝子を持つ個体が、集団中で数多くを占めるようにな
る。ここでは、個体の盛り替え時期リスト同士を文字列
として比較して、同一の遺伝子を検出することにより、
現世代での遺伝子種類数を計算する。

【００７９】ステップ１０７．２では、遺伝子種類数の
違いにより、ステップ１０７．３から１０７．５のいず
れかを選択する。遺伝子種類数と表示モデルとの対応付
けは、ステップ１０１．７にて入力しているので、この
関係により表示すべきモデルを決定する。

【００８０】ステップ１０７．３では、省略表示モデル
を選択する。本ステップは遺伝子種類数が大きいと判断
されたときに実行される。ここで処理の内容を、図１５
の詳細度の異なる表示モデルによる可視化の説明図に示
す。初期の世代では遺伝子種類数は大きく、処理を可視
化するためには、表示すべきモデルの数も多くなる。可
視化に要する計算時間を増大させないために、この場合
には図１５（ａ）のように、低い詳細度のモデルを選
ぶ。この例では、盛り替え時期リストの内容を、そのま
ま矩形パターンの配列に置き換えたものをモデルとし
て、ディスプレイ画面に表示することを選択する。この
ときの表示情報は、各個体の遺伝子そのものである。

【００８１】ステップ１０７．４では、標準表示モデル
を選択する。本ステップは遺伝子種類数が標準と判断さ
れたときに実行される。この場合には図１５（ｂ）のよ
うに、標準の詳細度のモデルを選ぶ。この例では、部品
を一定の方向に投影して作成した投影図に、ステップ１
０６．４（図１３）で求められた足場の位置と高さだけ
を２次元モデルで簡略に表示することを選択する。この
ときの表示情報は、各個体の遺伝子が示す内容である。

【００８２】ステップ１０７．５では、詳細表示モデル
を選択する。本ステップは遺伝子種類数が小さいと判断
されたときに実行される。この場合には図１５（ｃ）の
ように、高い詳細度のモデルを選ぶ。この例では、区画
１０内の部品２０および足場３０の３次元モデルを作成
して、足場３０の形状を詳細に表示することを選択す
る。このときの表示情報は、各個体の遺伝子が示す内容
の詳細である。

【００８３】ステップ１０７．７では、ステップ１０
７．３から１０７．５において選択された表示モデルを
ディスプレイ画面に表示する。以上により遺伝子可視化
処理を終了し、図２のフローチャートへ復帰する。

【００８４】図２のステップ１０８は、世代交代のステ
ップで、現世代の遺伝子情報を前世代の遺伝子情報とし
て格納する。具体的には遺伝的操作により“子”として
作成した盛り替え時期リストを、次世代の計算のために
“親”として登録しなおすことを意味している。

【００８５】ステップ１０９は、出力のステップで、最
終世代で適応度が最大の個体を最適解とし、その内容が
示す盛り替え時期および足場配置領域を出力する。ここ
で盛り替え時期は盛り替え時期リストの内容から抽出す
る。つぎに足場配置領域は関係する足場の必要領域の組
み合わせから決定する。たとえば図３のように、足場の
必要領域のＡＮＤ演算から、共通の足場高さの範囲はす
でに求められているので、足場高さをその範囲の中心値
として出力する。その足場高さでの足場の平面形状は、
ＸＹ平面に投影した足場の必要領域のＯＲ演算で定まる
形状として出力する。この足場高さと平面形状により、
仮設足場の配置領域を決定する。

【００８６】以上説明したような仮設足場の盛り替えの
計画方法を実行する装置の一実施形態について図１７を
参照して説明する。

【００８７】本実施形態の装置は、コンピュータシステ
ムやワークステーション等で実現されるもので、例えば
図１７に示すように、ディスプレイ装置、記憶装置、お
よび、演算装置からなる。

【００８８】前記演算装置は、上記図２で説明した処理
ステップ１０１〜１０９をそれぞれ実行するための、入
力処理部２０１、初期世代生成処理部２０２、選択交配
処理部２０３、交叉処理部２０４、突然変異処理部２０
５、適応度計算処理部２０６、遺伝子可視化処理部２０
７、世代交代処理部２０８、および出力処理部２０９を
備えている。

【００８９】前記記憶装置には、例えば外部のＣＡＤシ
ステムで作成された据付部品設計情報２０１．１と、前
記演算装置での処理に用いる遺伝的アルゴリズム制御パ
ラメータ２０１．２とが、予め格納されている。

【００９０】前記ディスプレイ装置は、遺伝子可視化処
理部２０７で生成された表示モデルを表示する遺伝子情
報出力部２０９．１と、最終的に求められた最適解が示
す盛り替え時期および足場配置領域を出力する盛り替え
時期・足場配置領域出力部２０９．２とを有している。

【００９１】以上のように、本発明によれば各種のプラ
ント建設などの作業のために、盛り替えを伴う足場を計
画する際に、仮設足場の最適な盛り替え時期と配置領域
を求めることが可能になる。また、最適化計算の進行に
応じて盛り替えの候補の内容をディスプレイ画面上で確
認できる。

【００９２】したがって、従来よりも建設計画を高度化
でき、プラントの建設工数低減の効果もある。

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、遺伝的アルゴリズムに
より盛り替えする足場の配置を最適化すると共に容易に
計算の進行状況を確認しうる、仮設足場の盛り替えの計
画方法及び装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】仮設足場の盛り替えの説明図。

【図２】本発明を適用した仮設足場の盛り替えの計画方
法のフローチャート。

【図３】盛り替えの要否判定方法の説明図。

【図４】盛り替えの要否判定方法の説明図。

【図５】コーディング方法の説明図。

【図６】交叉の計算方法の説明図。

【図７】突然変異の計算方法の説明図。

【図８】入力処理方法のフローチャート。

【図９】初期世代生成処理方法のフローチャート。

【図１０】選択交配処理方法のフローチャート。

【図１１】交叉処理方法のフローチャート。

【図１２】突然変異処理方法のフローチャート。

【図１３】適応度計算処理方法のフローチャート。

【図１４】遺伝子可視化処理方法のフローチャート。

【図１５】図１５（ａ）：固体種類数が大きいときの表
示モデルの説明図。 図１５（ｂ）：固体種類数が標準のときの表示モデルの
説明図。 図１５（ｃ）：固体種類数が小さいときの表示モデルの
説明図。

【図１６】足場の必要領域の設定方法の説明図。

【図１７】本発明を適用した仮設足場の盛り替えの計画
装置のブロック図。

【符号の説明】

１０…区画、２０…部品、３０…足場、４０…必要領
域。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】足場を一旦分解してから再度組み立てする
   盛り替えにより、仮設の足場の平面形状と高さを変更し
   ながら、ある区画に予め定めた順序で複数の部品を据え
   付ける作業のための、足場の盛り替えの内容を計画する
   方法であって、 作業基準点に立つ作業者が作業できる空間的範囲を作業
   空間として定め、 前記各部品の据え付け作業時に必要な、当該部品周りの
   空間的範囲を作業範囲として定め、 前記部品毎に前記作業空間を、前記作業範囲を包含する
   ように移動させたときに、前記作業基準点が移動した範
   囲から定める形状を、当該部品の足場必要領域として設
   定し、 前記部品の据え付け順序にしたがって前記区画内に、前
   記部品および前記足場必要領域を順次に配置する際に、 配置した前記足場必要領域のすべてについて足場の高さ
   方向に関して共通となる部分が存在しない場合、およ
   び、配置した前記部品のいずれかと前記足場必要領域の
   いずれかが干渉する場合のうちいずれかの場合には、 据え付けの前に足場の盛り替えを行わねばならない盛り
   替え限界であると判定することを特徴とする仮設足場の
   盛り替えの計画方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記盛り替え限界の判定に際しては、 配置した前記足場必要領域のすべてについて足場の高さ
   方向に関して共通となる部分が存在しない場合、およ
   び、配置した前記部品のいずれかと前記足場必要領域の
   いずれかが、予め定めた体積よりも大きく干渉する場合
   のうちいずれかの場合には、前記盛り替え限界であると
   判定することを特徴とする仮設足場の盛り替えの計画方
   法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記部品の据え付け回数に等しい文字長を持つ文字列を
   設け、前記文字列にはその先頭から前記部品の据え付け
   順序に従って、各部品の据え付け時点における足場の盛
   り替え有または盛り替え無を示す１文字を格納するもの
   とし、 前記盛り替え限界の以前の時点に、盛り替え有とする時
   点を乱数によりランダムに設定することにより前記文字
   列を所定の数だけ作成し、 前記所定数の文字列の中から、盛り替え有とする時期の
   数が小さければ適合度が高いということを評価基準とし
   て、その適合度が高いものから優先して文字列を選択
   し、 前記選択した文字列の間で、同時に盛り替え有となる時
   点で文字列を切断して相互に文字を交換し、 前記交換した文字列の中で、前記盛り替え限界以前かつ
   次の盛り替え有とする時点以前の時点に、盛り替え有と
   する時点を変更し、 前記選択と前記交換および前記変更からなる適合化操作
   を、所定の操作回数につき繰り返し、 最終的に生成された文字列のうち、前記評価基準に最も
   適合した文字列が示す盛り替え有とする時点を、仮設足
   場の盛り替え時期とすることを特徴とする仮設足場の盛
   り替えの計画方法。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記適合化操作の結果を表示するために、前記文字列の
   示す内容について、表示しうる情報の多少により詳細度
   の異なる表示モデルを複数用意し、 前記文字列同士の内容を参照比較することにより、前記
   文字列の種類数を算出し、 前記種類数が所定の値よりも大きい場合には、表示しう
   る情報を少なくして省略化した表示モデルを選択し、 前記種類数が所定の値よりも小さい場合には、表示しう
   る情報を多くして詳細化した表示モデルを選択し、 前記選択した表示モデルにより、前記文字列の示す盛り
   替えの内容をディスプレイ上に表示することを特徴とす
   る仮設足場の盛り替えの計画方法。
5. 【請求項５】請求項３において、 前記文字列にて盛り替え有とする時点において、 その時点までに配置した前記足場必要領域のすべてにつ
   いて、足場の高さ方向に関して共通となる部分の中か
   ら、足場の高さを決定し、 前記前記足場必要領域のすべてを、高さ方向と垂直な平
   面に投影して定まる形状から、足場の平面形状を決定す
   ることを特徴とする仮設足場の盛り替えの計画方法。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記評価基準には、前記足場の平面形状から算出した足
   場面積がより小さければ適応度が高いということをさら
   に含むことを特徴とする仮設足場の盛り替えの計画方
   法。
7. 【請求項７】請求項５において、 前記評価基準には、前記足場の高さおよび平面形状から
   定まる足場形状が、前記部品の形状と干渉する体積がよ
   り小さければ適応度が高いということをさらに含むこと
   を特徴とする仮設足場の盛り替えの計画方法。
8. 【請求項８】請求項３において、 前記部品において、相互に結合して据え付けするものは
   同じ系統に所属するものとし、 前記評価基準には、据え付けする部品が所属する前記系
   統の種類の数がより小さければ適合度が高いということ
   をさらに含むことを特徴とする仮設足場の盛り替えの計
   画方法。
9. 【請求項９】足場を一旦分解してから再度組み立てする
   盛り替えにより、仮設の足場の平面形状と高さを変更し
   ながら、ある区画に予め定めた順序で複数の部品を据え
   付ける作業のための、足場の盛り替えの内容を計画する
   方法であって、 前記部品の据え付け回数に等しい文字長を持つ文字列を
   設け、前記文字列にはその先頭から前記部品の据え付け
   順序に従って、予め定めた盛り替え限界判定方法により
   判定した、各部品の据え付け時点における足場の盛り替
   え有または盛り替え無を示す１文字を格納するものと
   し、 前記盛り替え限界の以前の時点に、盛り替え有とする時
   点を乱数によりランダムに設定することにより前記文字
   列を所定の数だけ作成し、 前記所定数の文字列の中から、盛り替え有とする時期の
   数が小さければ適合度が高いということを評価基準とし
   て、その適合度が高いものから優先して文字列を選択
   し、 前記選択した文字列の間で、同時に盛り替え有となる時
   点で文字列を切断して相互に文字を交換し、 前記交換した文字列の中で、前記盛り替え限界以前かつ
   次の盛り替え有とする時点以前の時点に、盛り替え有と
   する時点を変更し、 前記選択と前記交換および前記変更からなる適合化操作
   を、所定の操作回数につき繰り返し、 最終的に生成された文字列のうち、前記評価基準に最も
   適合した文字列が示す盛り替え有とする時点を、仮設足
   場の盛り替え時期とすることを特徴とする仮設足場の盛
   り替えの計画方法。
10. 【請求項１０】足場を一旦分解してから再度組み立てす
    る盛り替えにより、仮設の足場の平面形状と高さを変更
    しながら、ある区画に予め定めた順序で複数の部品を据
    え付ける作業のための、足場の盛り替えの内容を計画す
    る装置であって、 前記各部品毎にその据え付けに必要な空間的範囲に対応
    する足場必要領域を設定する足場必要領域設定手段と、 前記部品と前記足場必要領域との相対位置関係および前
    記部品毎の足場必要領域間の相対的位置関係のうち少な
    くとも一方から、足場の盛り替え限界を判定する盛り替
    え限界判定手段と、 盛り替え時期の有無を示す文字列を複数個、前記判定さ
    れた盛り替え限界を逸脱しない範囲で初期設定する初期
    世代生成手段と、 前記初期設定された複数の文字列から予め定めた評価基
    準に最も適合した最適解を求めることで、足場の盛り替
    え時期を決定する最適解算出手段とを有することを特徴
    とする仮設足場の盛り替えの計画装置。
11. 【請求項１１】請求項１０において、 前記足場必要領域設定手段は、作業基準点に立つ作業者
    が作業できる空間的範囲を作業空間として定め、前記各
    部品の据え付け作業時に必要な当該部品周りの空間的範
    囲を作業範囲として定め、前記部品毎に前記作業空間を
    前記作業範囲を包含するように移動させたときに、前記
    作業基準点が移動した範囲から定める形状を、当該部品
    の足場必要領域として設定するものであり、 前記盛り替え限界判定手段は、前記部品の据え付け順序
    にしたがって前記区画内に、前記部品および前記足場必
    要領域を順次に配置する際に、配置した前記足場必要領
    域のすべてについて足場の高さ方向に関して共通となる
    部分が存在しない場合、および、配置した前記部品のい
    ずれかと前記足場必要領域のいずれかが予め定めた体積
    よりも大きく干渉する場合のうちいずれかの場合には、
    据え付けの前に足場の盛り替えを行わねばならない盛り
    替え限界であると判定するものであることを特徴とする
    仮設足場の盛り替えの計画装置。
12. 【請求項１２】請求項１０において、 前記初期世代生成手段は、前記部品の据え付け回数に等
    しい文字長を持つ文字列を設け、前記文字列にはその先
    頭から前記順序に従って、各部品の据え付け時点におけ
    る足場の盛り替え有または盛り替え無を示す１文字を格
    納するものとし、前記盛り替え限界の以前の時点に、盛
    り替え有とする時点を乱数によりランダムに設定するこ
    とにより前記文字列を所定の数だけ作成するものであ
    り、 前記最適解算出手段は、前記所定数の文字列の中から盛
    り替え有とする時期の数が小さければ適合度が高いとい
    うことを評価基準として、その適合度が高いものから優
    先して文字列を選択し、前記選択した文字列の間で同時
    に盛り替え有となる時点で文字列を切断して相互に文字
    を交換し、前記交換した文字列の中で、前記盛り替え限
    界以前かつ次の盛り替え有とする時点以前の時点に、盛
    り替え有とする時点を変更し、前記選択と前記交換およ
    び前記変更からなる適合化操作を所定の操作回数につき
    繰り返し、最終的に生成された文字列のうち、前記評価
    基準に最も適合した文字列が示す盛り替え有とする時点
    を、仮設足場の盛り替え時期とするものであることを特
    徴とする仮設足場の盛り替えの計画装置。