配管の工程図の話になると必ず出てくる言葉にPIDがあります。P&IDとも呼ばれますが、工場内の配管図を表すものです。
一方でPFDという図面もあります。P＆IDとPFDの目的と、記載内容の違いについて解説したいと思います。
こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。
P&IDとは
正式名称はPiping and Instrumentation Diagramと言い、配管計装図とも呼ばれます。
目的を端的に説明するならば、 P&IDはプロセスの流れや制御の経路を理解するために使用されるものです。
そのためP&IDには、
- 各装置の番号
- 装置同士を繋ぐ配管と方向
- 配管サイズ、規格
- 制御の入出力とその番号
- 自動／手動バルブとその番号
- 安全保護のためのシステム
などが記載され、場合によってはユーティリティも書かれます。
エンジニアリング担当者はプラントや工程の全体像を考えながら、P&IDを作成していきます。プラント運転者はP&IDを見て、現場プロセスの場所や操作をイメージすることができ、運転方法や保守方法を検討することができます。
初めて勉強する人にとっては、無機質でわかりにくい？と感じてしまうかもしれませんが、製品生産工程を理解した上で上流からゆっくりと図面を追っていくと、何が行われているかイメージできるようになります
P&IDはその可視性の良さから、図面がほぼそのままDCS制御の画面に使われることも多いです。
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以下の動画に、P&IDについてわかりやすく説明があったのでご紹介します。英語ですが、イラストを見るだけでも内容はお分かりいただけると思います。
なおP&IDに統一規格はないようです。
ISAやJIS規格に用いられる記号が使われるので大体似てはいますが、企業独自の記載方法が採用されていることもあり、図面横などにある凡例を最初に確認しておくのがよいでしょう。
図面作成にはMicrosoft社のVisioや、CADで有名なAutodesk社のAutoCAD Plant 3Dツールセット（P&IDの作成機能を含む）など商用ベースのソフトがありますので、複雑な図面を書く必要がある場合には、専用ソフトを使用した方が良いでしょう。
PFDとは
PFDは、Process Flow Diagramの略で、製品の原料から製品になるまでのプロセスが見えるようになった図です。プロセスの全体像をよりシンプルに理解するために使われます。
そのためP&ID図にあるような、細かなバルブや制御の詳細、装置の内部構造などは記載されず、主要な機器と主要な配管だけを簡略化した記号で描き、流れ（ストリーム）ごとに流量・温度・圧力・組成を表にして添えるのが一般的です。この表が、プロセス全体の物質収支・熱収支になります。
PFDは、プロセス設計の初期（基本設計）にプロセスエンジニアが作成し、P&IDを描くための土台になる図です。機器の容量やポンプの能力、配管サイズはPFDの流量・圧力をもとに決めていきます。
全体像がつかみやすいので、プラント運転者の教育資料や、発注者への説明資料としても使われます。
以下の動画がPFDについて解説しています。こちらも英語ですが、短時間でイラスト多めなのでわかりやすいかと思います。
PFDの書き方手順を紹介した動画もありました。初めて書かれる方には参考になるかと思います。
PFDとP&IDの違いを表で比較
| 項目 | PFD | P&ID |
|---|---|---|
| 正式名称 | Process Flow Diagram（プロセスフロー図） | Piping and Instrumentation Diagram（配管計装図） |
| 作る時期 | 基本設計（最初） | PFDのあと、詳細設計で作り込む |
| 描く機器・配管 | 主要な機器と主要な配管だけ | すべての機器・配管・バルブ・計器 |
| 書かれる数値 | 流量・温度・圧力・組成（物質収支・熱収支） | 配管サイズ・材質・ライン番号、計器番号、制御ループ、インターロック |
| 主な使い道 | プロセスの成り立ちの確認、機器容量の決定 | 配管・計装の設計、工事、運転・保守、DCS画面のもと |
図面ができる順番
工程を四角と矢印だけで表した全体図
主要機器・主要ラインと、流量・温度・圧力の表
すべての配管・弁・計器と制御を書き込んだ図
P&IDをもとに、実際の配管ルートと寸法を描いた図
PFDで「何をどれだけ流すか」を決め、P&IDで「それをどう配管し、どう制御するか」を決める、という関係です。
まとめ
- P&IDは１枚で装置、配管、制御がわかる図。
- PFDはプロセスの流れを理解するための図。
- 見た目は似ているが、目的が違う。
よりシンプルなものがPFDと思っておいていただければよいです。
またP&ID作成は慣れないと大変かと思いますが、上記の目的を意識した上で、抜け漏れなく記載することが重要です。
