JP2520966B2 - 設計支援装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、コンピュータを利用して効率的な設計を支
援する設計支援装置に係り、特に、設計の変更を効率的
に行えるように支援する設計支援装置に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば車両のような大規模設計対象物を設
計するにあたっては、設計の効率化を企画してコンピュ
ータを使用した設計支援装置が利用に供される。

この設計支援装置について、設計対象物として車両を
例示して説明すると、一般に車両は、ある設計コンセプ
ト、例えば箱根峠を速く走行できるスポーツカーを設計
するなどのコンセプトに基づいて設計されるが、この設
計コンセプトを満足する車両を設計するためには、ま
ず、目標指標、例えば加速性能、コーナリング性能など
の設計コンセプトをより具体化した目標指標が複数設定
され、さらにこれら目標指標を達成するために、目標指
標に関連する膨大な数の設計要素、すなわち設計パラメ
ータが設定される。設計者は、これら設計パラメータ相
互間の調整を図りながら、各設計パラメータの値、すな
わち設計値を、目標指標を達成し得る値に決定すること
が求められる。この際に、設計者に対して各種設計情報
を提供することにより、設計の効率化を支援するのが設
計支援装置である。

ここで、各設計パラメータの値は、次述のいずれかの
方法により決定される。すなわち、 ａ）設計者（設計支援装置の利用者）の入力により決定
される。

ｂ）物理定数などの固定値であり、始めから定まってい
る。

ｃ）ある設計パラメータの値を決定するにあたり、その
下位層に配置された他の設計パラメータの値に、計算
式、テーブル参照などの所定の関数ｆを作用させること
で決定される。すなわち、例えば、所定の関数ｆを作用
させることで決定される設計パラメータの値をＸとし、
その下位層に例えば３つ配置された他の設計パラメータ
の値をa,b,cと仮定すると、 Ｘ＝ｆ（a,b,c）の関係式が成立することを前提として
決定される。

ここで、各設計パラメータは、上記ｃ）の関係式に基
づいて相互に階層的に配置される。ある階層に存在する
設計パラメータの値は、その下位層に存在する設計パラ
メータの値に依存して一意に決定される。したがって、
一般的に、 ｄ）最下位層の設計パラメータの値は、上記ａ）または
ｂ）の方法により決定される。

ｅ）最上位層の設計パラメータの値は、上記ｃ）の方法
により決定され、いわゆる設計対象である。

ｆ）中間層に存在する設計パラメータの値は、通常上記
ｃ）の方法により決定され、補助的なパラメータであ
る。

従来の設計支援装置は、上述した設計パラメータ、関
係式等をコンピュータのメモリに記憶させておき、例え
ば上記ｃ）のＸ＝ｆ（a,b,c）の関係式が成立する際に
おいてＸの値を決定する場合、『ａの値決定→ｂの値決
定→ｃの値決定』などのように、予め定められた固定的
な手順に従って各設計パラメータの値を順次決定するこ
とにより、求めたい設計パラメータの値Ｘを決定するよ
うにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の設計支援装置にあっては、予め
定められた固定的な設計手順に従って各設計パラメータ
の値を順次決定することとしていたため、例えば設計変
更等の理由によりある設計パラメータの値を変更したい
場合には、当該設計パラメータの値決定に関係するパラ
メータを再度所定の順番で入力する必要があった。この
入力パラメータの中には変更したい設計パラメータ以外
の設計パラメータに対して影響を与えるものもあり、設
計者が意図しない設計パラメータが変更されてしまう可
能性がある。ところが、従来の設計支援装置では、複数
の入力パラメータの値を変更することにより、複数の設
計パラメータの値が影響を受ける場合において、これら
複数の設計パラメータ相互間の値を比較評価する、いわ
ゆるトレードオフ評価を行うことができないため、最適
な設計パラメータを決定するためには、設計者は設計パ
ラメータの入力を何度も繰り返してトライアンドエラー
で最適値を決定する必要があり、設計を行うのに多大な
時間を要していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので
あり、複数の設計パラメータの値決定に関係する共通の
パラメータを検索し、この共通のパラメータの値変動に
対する複数の設計パラメータ値への影響を算出すること
により、複数の設計パラメータ相互間のいわゆるトレー
ドオフ評価を容易に行うことができる設計支援装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係る設計支援装
置は、設計対象物の設計に必要な情報、並びに該情報を
求めるために必要なデータ値、関連情報及び関係式を含
む設計に関する情報を、それぞれ見出し情報及び副情報
の組み合わせとして複数記憶する情報記憶手段と、トレ
ードオフ評価を行いたい所望の複数の見出し情報を入力
する入力手段と、該入力手段で入力された複数の見出し
情報に基づいて、前記情報記憶手段の記憶内容から、当
該複数の見出し情報のそれぞれに関係する副情報を探索
する探索手段と、該探索手段により探索した副情報のう
ち、前記複数の見出し情報に共通して関係する副情報を
検出する共通情報検出手段と、該共通情報検出手段で検
出した共通の副情報の変動に対する前記所望の複数の見
出し情報への影響を算出する影響算出手段と、を有する
ことを要旨とする。

（作用） 本発明に係る設計支援装置によれば、第１図に示すよ
うに、まず、トレードオフ評価を行いたい所望の複数の
見出し情報が入力手段３へ入力されると、この入力され
た複数の見出し情報に基づいて、前記情報記憶手段１の
記憶内容から、当該複数の見出し情報のそれぞれに関係
する副情報が探索手段５により探索される。すると、共
通情報検出手段７は、探索手段５により探索された副情
報のうち、前記複数の見出し情報に共通して関係する副
情報を検出する。そして、影響算出手段９は、共通情報
検出手段７で検出した共通の副情報の変動に対する前記
所望の複数の見出し情報への影響を算出する。この算出
された影響情報は、例えば表示装置を媒介して設計者へ
提供される。このように、本発明の設計支援装置によれ
ば、複数の見出し情報のそれぞれに関係する共通の副情
報を探索し、この共通の副情報の値変動に対する複数の
見出し情報への影響を算出することにより、複数の見出
し情報相互間のいわゆるトレードオフ評価を容易に行う
ことができる。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

第２図は本発明の一実施例に関わる設計支援装置の構
成を示すブロック図である。同図に示す設計支援装置
は、例えば設計変更したい所望の情報およびその他の情
報等を入力するキーボード等からなる入力装置11と、各
種設計支援情報等を表示するCRTディスプレイ等からな
る表示装置13と、設計に関する知識、具体的には設計に
必要なデータ値、関連情報、関係式等からなる入力情報
と該入力情報から引き出される設計情報等の出力情報と
を組み合わせて複数記憶している情報記憶手段を構成す
る情報記憶装置15と、前記入力装置11から入力された所
望の情報に対して組合せ関係にある入力情報を前記情報
記憶装置15から検索したり、複数の所望の情報に対する
入力情報間の共通情報を検出し、複数の所望の入力情報
間のトレードオフ評価を行うために共通情報の変動に対
する複数の所望の入力情報の影響を算出する制御装置17
とから構成されている。

第３図は前記情報記憶装置15に記載されている出力情
報と入力情報との組合せからなるフレームを示してい
る。同図に示すように、情報記憶装置15に組み合わせら
れて記憶される出力情報と該出力情報に対する入力情報
とはフレーム（Flame）という記述に従って示されてい
る。

第３図は一例として出力情報を「Ａ」として、該出力
情報Ａに対する入力情報として複数の入力パラメータ
Ｂ、Ｃ、Ｄおよび計算式を有するＡフレームを示してい
る。計算式（ａ＝f₁（b,c,d））は入力パラメータＢ、
Ｃ、Ｄの値ｂ、ｃ、ｄから出力情報の値Ａが算出される
ことを示している。また、このＡフレームには、出力情
報の目標値（target）として出力情報Ａの値ａがVa以上
として示させている。

以上説明したように、前記情報記憶装置15に出力情報
と入力情報との組合せからなるフレームとして記憶され
る情報は、各出力情報がその組合せ関係にある入力情報
および計算式から求められるが、この入力情報は他の組
合せを構成するフレームの出力情報となるものであり、
また該他の組合せの出力情報はまた別の組合せの入力情
報であるというように出力情報と入力情報との組合せか
らなる各情報は階層構造に構成されている。このような
構成とすることにより、任意の手順で設計を支援でき、
融通性に富み効率を向上させることができる。

第４図はこのような階層構造を示しているが、同図に
示すように、出力情報Ａの値を求めるには入力情報Ｂ、
Ｃ、Ｄの値が必要であり、また該情報Ｂ、Ｃ、Ｄの値を
求めるにはそれぞれ入力情報E,F:G,H:H,I,Jが必要とな
るというように階層構造となっている。また、出力情報
Ｋの値も同様に入力情報Ｌ、Ｍからなり、これらの情報
Ｌ、Ｍはそれぞれ入力情報J,N,O:H,N,Pからなる。すな
わち、出力情報ＡおよびＫの値は、入力情報としてB,C,
D,E,F,G,H,I,JおよびL,M,H,J,N,O,Pを有し、両情報A,K
に共通な入力情報はH,Jであることがわかる。従って、
この共通な入力情報H,Jを変動させると、情報A,Kが変動
し、その影響で把握することができ、これにより両情報
A,K間のトレードオフ評価を行うことができるのであ
る。なお、最下層情報E,F………等は利用者が直接入力
するパラメータである入力パラメータと称し、また前記
出力情報A,K等の最上位の情報は何らかの目標値と比較
され、設計結果の良否を判定する指標となるものであっ
て、性能パラメータと称する。更に最上位パラメータ以
外にも性能パラメータとなり得るパラメータが存在する
場合もあるが、本実施令では簡素化のためA,Kのみが性
能パラメータであると仮定して説明する。また、通常の
設計においては、パラメータの関係は更に複雑に交錯し
ており、階層よりも深いものとなることが多いが、その
ような場合にも本実施例の後述する手順は適用可能であ
る。

次に第５図に示すフローチャートを参照して作用を説
明する。

まず、第４図に示すような出力情報である性能パラメ
ータA,Kをトレードオフ関係を評価したい性能パラメー
タとすると、この性能パラメータA,Kを探索の基準とな
る基準パラメータA,Kとして利用者が入力装置11から入
力して設定する（ステップ110）。次に、この入力され
た基準パラメータA,Kを構成する入力情報である各パラ
メータの探索を第３図に示したフレームからなる知識表
現を参照しながら実行する（ステップ120）。第３図に
は、パラメータの関係は一階層（Ａに対してはB,C,Dま
で記述し、それより下位のE,F………は説明されていな
い）だけであるが、周知の全探索手法を利用して次のよ
うに探索される。

Ａの構成要素 ＝［B,C,D,E,F,G,H,I,J］ Ｋの構成要素 ＝［L,M,H,J,N,O,P］ 各基準パラメータのすべての構成要素が探索される
と、各基準パラメータの構成要素間の共通部分を抽出す
る（ステップ130）。これはリスト処理の適用により Ａの構成要素 Ｋの構成要素＝［H,J］ として求められる。

それから、ステップ130で抽出された各共通構成要素
H,Jが基準パラメータにどのような影響を与えているか
を評価する（ステップ140）。これは各共通構成要素H,J
の変動による基準パラメータA,Kの変動をそれぞれ計算
し、その結果を表示装置13に表示する（ステップ15
0）。

更に詳しく説明すると、仮に基準パラメータA,Kおよ
び共通のパラメータH,Jの現在値をそれぞれa,k,h,jと
し、またＡの目標をVa以上、Ｋの目標をVk以上とする。
H,Jの値がそれぞれh,jである時、第３図に示したような
知識内の計算式を順次適用して、A,Kの値がそれぞれa,k
と求められ、この値を初期値とする。それから、H,Jを
初期値から微小量（例えば初期値の10％を変動幅に定め
るものとする）△だけ変動したｈ±△およびｊ±△それ
ぞれに対してA,Kを計算し、次の結果を得る。

ｈ＋△,j→a₁,k₁ ｈ−△,j→a₂,k₂ h,j＋△→a₃,k₃ h,j−△→a₄,k₄ この計算結果を用いて、［a₁,a₂］，［a₃,a₄］でＡを
直線近似し、また［k₁,k₂］，［k₃,k₄］でＫを直線近似
した結果が第６図に示されている。

今、性能パラメータA,Kの値が共に目標値以上である
ことが評価法であるので、該パラメータA,Kのいずれか
の設計結果を更に大きくしたい時には、パラメータＪの
値はそのままにして、パラメータＨの値を少し大きくす
ればよいことが第６図（ａ）からわかる。逆に、パラメ
ータA,Kのいずれか一方の評価が目標値以下（より未
満）であり、他方の評価法が目標値以上（より大）であ
るならば、設計結果を適切な方向にシフトするには、Ｊ
を修正すればよいことが第６図（ｂ）からわかる。な
お、上記実施例においては、２つの基準パラメータ間の
トレードオフについて説明したが、３つ以上の場合で
も、この手法の拡張でトレードオフ評価予測が可能にな
る。第６図は基準パラメータの初期値で規格化した相対
表示となっているが、絶対表示であってもよい。更に、
基準パラメータの目標値と目標領域をこの評価結果グラ
フ上に重ねて表示することも可能であり、これにより更
にトレードオフの戦略立案が容易になる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る設計支援装置によ
れば、まず、トレードオフ評価を行いたい所望の複数の
見出し情報が入力手段へ入力されると、この入力された
複数の見出し情報に基づいて、前記情報記憶手段の記憶
内容から、当該複数の見出し情報のそれぞれに関係する
副情報が探索手段により探索される。すると、共通情報
検出手段は、探索手段により探索された副情報のうち、
前記複数の見出し情報に共通して関係する副情報を検出
する。そして、影響算出手段は、共通情報検出手段で検
出した共通の副情報の変動に対する前記所望の複数の見
出し情報への影響を算出する。この算出された影響情報
は、例えば表示装置を媒介して設計者へ提供される。こ
のように、本発明の設計支援装置によれば、複数の見出
し情報のそれぞれに関係する共通の副情報を探索し、こ
の共通の副情報の値変動に対する複数の見出し情報への
影響を算出することにより、複数の見出し情報相互のい
わゆるトレードオフ評価を容易に行うことができるとい
うきわめて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例に関わる設計支援装置の構成を示すブロック図、
第３図は第２図の設計支援装置に使用される出力情報と
入力情報とからなるフレームを示す図、第４図は第２図
の設計支援装置の知識情報の階層構造を示す図、第５図
は第２図の設計支援装置の作用を示すフローチャート、
第６図は第２図の設計支援装置から出力された評価結果
の表示例を示す図である。 11……入力装置、 13……表示装置、 15……情報記憶装置、 17……制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】設計対象物の設計に必要な情報、並びに該
   情報を求めるために必要なデータ値、関連情報及び関係
   式を含む設計に関する情報を、それぞれ見出し情報及び
   副情報の組み合わせとして複雑記憶する情報記憶手段
   と、トレードオフ評価を行いたい所望の複雑の見出し情
   報を入力する入力手段と、該入力手段で入力された複数
   の見出し情報に基づいて、前記情報記憶手段の記憶内容
   から、当該複数の見出し情報のそれぞれに関係する副情
   報を探索する探索手段と、該探索手段により探索した副
   情報のうち、前記複数の見出し情報に共通して関係する
   副情報を検出する共通情報検出手段と、該共通情報検出
   手段で検出した共通の副情報の変動に対する前記所望の
   複数の見出し情報への影響を算出する影響算出手段と、
   を有することを特徴とする設計支援装置。