プラント設計の自動化｜栗田工業

提案スピードの飛躍的向上と設計時間の抜本的削減のために

プラントの基本設計*には、装置特性、敷地条件、水の流れ、工事スケジュール、運転管理のしやすさなど、さまざまな要素をバランスよく満たすことが求められるため、多くの検討作業が必要となり、時間や労力がかかります。
また、専門性の高い作業が中心となるため、設計者の経験や知見に依存しやすい側面もあります。

私たちは、この基本設計をより効率的に進められるよう、Fracta Leap とともに、水処理装置の設計図面を高速かつ自動で作成できるアプリケーションを開発し、活用しています。

基本設計：プラントの要件に基づき、必要な設備やその配置等の大枠を決定し、各種概略的な図面に落とし込む作業のこと

設計プロセス全体のDX化により、所要期間を削減

基本設計における複数のアプリケーションを適用することにより、設計全体の所要期間の短縮に寄与するとともに、工数の見通し*も削減します。
さらに、品質向上（供給安定化）にも寄与します。

工数の見通し：大型案件におけるお客様に提案を行うまでの工数見通し（人日）

基本設計の所要期間

それぞれの工程に合わせて設計を自動化するアプリケーション

プラントの基本設計における「装置構成」「配置設計」「工事計画」のフェーズごとに、AIアルゴリズムが要件に合わせ自動で提案できる、工程ごとのアプリケーションによりトータルで設計作業の最小化を実現します。

1装置構成アプリケーション

1．入力した水量・水質情報から必要となる水処理装置の構成を、AIアルゴリズムによって複数パターン提案
2．複数パターンの比較検討に有用なイニシャルコストやランニングコスト等の評価指標も併せて提示
3．これまで探索できなかった幅広いパターンの同時検討が可能

2配置設計アプリケーション

1．AIアルゴリズムで、装置グループ単位のプロット・修正がパズルのようにサクサクと進められる「グループ配置」
2．AIアルゴリズムで、配管ラックの生成や、メンテナンス動作を考慮した装置の向きを自動提案し、設計作業を最小限に
3．AIアルゴリズムで配管長を最適化。最適化結果はリアルタイムにレビューすることが可能

3工事計画アプリケーション

1．工事の作業順序、作業員数の配分、スケジュール等をAIアルゴリズムで自動生成
2．スケジュールと連動する形で、機器の据え付けなどを視覚的に表現
3．納期遵守かつリソースやスケジュールに無理がない工事計画の検討が可能

権威ある業界賞を複数受賞

本取り組みは、第4回日本オープンイノベーション大賞「環境大臣賞」ならびに、日本オペレーションズ・リサーチ学会第44回「事例研究賞」を受賞しました。
特に、設計プロセスの中でも難易度が高い領域において、複数の最適化手法を組み合わせて課題解決を図った点や、実務への適用まで見据えた意欲的なアプローチが高く評価されました。
今後も「メタ・アクアプロジェクト」を通じて、設計期間の短縮や設計者の省力化にとどまらず、水処理プラントのライフサイクルコスト最適化、さらには環境負荷低減を含めたライフタイムバリューの向上など、デジタルソリューションによる社会課題解決に向けた取り組みを継続的に推進してまいります。

プラント設計の自動化