プラント設計における基本設計と詳細設計の違いは？PFDとP&IDの違いも解説

プラント設計において、製造過程を図式化するダイアグラムに「PFD」と「P&ID」があります。PFDはプロセスフロー図、P&IDは配管計装図とも呼ばれます。この記事ではプラント設計における基本設計と詳細設計の意味と違いと事前設計で使えるEplan PrePlanningの紹介をします。

基本設計と詳細設計

何かを製造するには工場が必要ですが、この工場設備のことを「プラント」と呼びます。プラント設計の仕事は工場設備を設計することです。

プラントの種類によって必要な設備や施設が異なります。
例えば石油、食品、製鉄など製造物によっては熱処理が必要だったり、水処理が必要だったりします。そのためプラント設計には幅広い知識が求められます。

Eplanプロセス設計対応例

プラントにはさまざまな種類がありますが、
どのプラント設計でもその内容は大きく分けて「基本設計」と「詳細設計」に分けられます。

• 基本設計では、
  プラントに必要な設備や作業員の人数など、プラントの大まかな流れを概略で設計します。
  プラント全体の設備や人の流れを把握する必要があるため、基本設計の設計者には広い視野が必要です。また設計するプラントに必要な設備は何か、効率良く稼働させる人員配置は適切かなど、依頼主への提案力やコミュニケーション力も求められます。
  
  
• 詳細設計では
  この基本設計を元に、必要な設備の詳細や建設設計など実際にプラントを建築するにあたり必要となる要素を設計します。プラントを実際に稼働させるための設計となるので、詳細設計は「実施設計」とも呼ばれます。詳細設計の設計者には建築・化学・機械や電気などさまざまな専門的知識が求められます。

プラモデルで例えるならば、プラモデルを組み立てるための説明書が基本設計、そしてプラモデルのパーツを設計するのが詳細設計といったイメージです。

PFD,P&ID

次にプラント設計の製造工程を図式化する「PFD（Process Flow Diagram,プロセスフロー図）」と「P&ID（Piping&Instrument Diagram,配管計装図）」について説明します。

PFDは「Process Flow Diagram(プロセスフロー図)」の略で、工程系統図とも呼ばれます。 PFDはプロセスの全体の流れを分かりやすく把握するためのもので、詳細な情報は記載しません。

プラントに必要な設備のみを表示しており、プラント運転者が直感的に分かりやすくするために写真やイラストで図示されることもあります。

参考：EPLAN PrePlanning

一方、P&IDは「Piping&Instrument Diagram」の略で、配管計装図とも呼ばれます。
P&IDはプラント設備におけるプロセスの流れや方向、サイズ、それぞれの識別番号など、詳細な情報を記載します。設計者はプラント全体の工程や前後の設備との接続を考えながらP&IDを作成します。このP&IDによってプラント運転者は、設備を動かす適切な作業量や操作をイメージすることができるのです。

なお、設計するプラントの種類により使用する記号（シンボル）は異なります。記号の種類も多いため、P&IDの作成は特に複雑となります。そのためPFDやP&IDを作成するなら、専用の設計ソフトを使用するのが良いでしょう。

導入事例：紙やExcelだった配管や機器のフロー図が引き起こす問題を解決

スイスの対岸、シュテューリンゲンに本社を構えるSto社。このメーカーは、現在、塗料、プラスター、ワニス、コーティング剤、断熱複合システムで世界中に知られています。

Sto社は1980年に建設された工場を拡張して使用し続けていました。

しかし、年月が経つにつれ、問題は山積してきました。たとえば、I&C（Instrumentation and Control）コンポーネントのスペアパーツを入手するのが難しくなりました。
プロセスエンジニアリングの範囲が常に拡大することで、老朽化したプロセス制御システムも限界に達していたといいます。

2019年、生産能力の拡張と自動化システムの更新が、ついに避けられなくなりました。しかし、配管や機器のフロー図全体は、紙やExcelファイルにしか存在せず、しかも変更時に更新されることがなかったため、その時点では不十分な情報しかありませんでした。

メンテナンス作業やプロセスの調整時、プラントの担当者が現地で配管システムのマッピングを行わなければならないという事態に直面することもあります。
「私は、配管の延長を5回歩いて確認しましたが、配管の継ぎ目を見落としたりして、５回とも異なる結果になりました。」と担当者は言います。

そこで生産工場の1つを改修するために、Preplanningを使いプラントシステムのレトロフィットのためのプロセスエンジニアリング計画をしました。

9ヶ月の計画と3ヶ月の工事を経て、2020年1月、レトロフィットされたシステムは通常運転に入りました。

ジャストインタイム生産のため、プラントエンジニアリングチームは、常に98.5％のシステム稼働率を保証できなければなりません。そのため、Stoのスペシャリストたちは、24時間体制でオンコールサービスを行うことにしています。工場のどこかで問題が発生した場合、30分以内に従業員が駆けつけ、できるだけ早く生産を再開できるようにしなければなりません。

そのため、常に最新のドキュメントを提供することが重要な仕様の一つでした。どの部品がどこに設置され、どのように他の部品と接続されているかを明確に示すドキュメントでなければならないということです。「EPLANは、この要求をクリアしています。」と担当者は言います。

EPLANはプロジェクトを視覚化し、理解しやすくするのに役立っています。

完全版はこちらから読むことができます。

Eplan PrePlanning紹介

プロセスエンジニアリングデータは、機械およびプラントシステムエンジニアリングの中心的な情報源です。Eplan PrePlanningを使用した設計データはEplanプラットフォームで一元管理され、流体動力設計および電気設計で使用することができます。

Preplanningのデータには、プラントシステム機械、建物のアクチュエーターとセンサーを含めることができます。また、Excelなどの外部ソースからデータをインポートし、プラントシステム、機械の概要、計装図などを作成できます。

ソフトウェアの詳しい機能のご説明をします！

どういう機能があって、どんなことができるのか見るほうが早いと思います。
押し売りは致しませんので、お気軽に製品デモのリクエストを送ってください。

掲載日：2021年2月17日
最終更新日：2024年7月19日