JP7627235B2 - Manufacturing support system and manufacturing support method - Google Patents
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Description
本発明は、製造支援システム、および製造支援方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing support system and a manufacturing support method.
製品の生産現場では、製品設計、プロセス設計、調達、製造、検査、運用・保守の各工程に関わる情報が大量に存在しており、これらの情報は生産現場の各工程間で伝達されている。このような情報を、業務効率の改善や、製品の不具合防止を達成に向けて活用することが期待されている。 At product production sites, there is a huge amount of information related to each process of product design, process design, procurement, manufacturing, inspection, operation and maintenance, and this information is communicated between each process at the production site. It is expected that such information can be utilized to improve business efficiency and prevent product defects.
製品生産現場の情報管理プロセスの課題を、情報の蓄積、検索、活用に大別して以下に述べる。 The issues in the information management process at production sites are broadly categorized into information accumulation, search, and utilization, and are described below.
情報の蓄積プロセスでは、生産工程全体の膨大な情報を蓄積することが求められる。このプロセスの課題は、工程間の情報の多さから、担当者情報入力作業の工数が大きく入力情報の誤りが発生しやすいことである。また、入力情報の誤りは関連工程へ波及するため、担当者の情報入力の効率化と情報の不備の低減は重要度の高い課題である。ここで、入力情報の一例として、加工指示情報や点検情報がある。現状の加工指示や点検作業を行う現場では、情報の誤りを防ぐために、担当者と工数を増やすことで入力された情報の入念な確認が行われている。しかしこの入念な確認作業は労働コストを上昇させるという新たな課題を生んでおり、情報入力作業の正確性と効率性の向上が求められている。 The information accumulation process requires the accumulation of a huge amount of information for the entire production process. The challenge with this process is that due to the large amount of information between processes, the labor required by the person in charge to enter information is large, making it easy for errors to occur in the information entered. Furthermore, since errors in the entered information can have an impact on related processes, it is a very important challenge to improve the efficiency of information entry by the person in charge and reduce information deficiencies. Here, examples of input information include processing instruction information and inspection information. Currently, at sites where processing instructions and inspection work are carried out, the entered information is carefully checked by increasing the number of people in charge and the labor required to prevent information errors. However, this careful checking work creates a new challenge in that it increases labor costs, and there is a need to improve the accuracy and efficiency of information entry work.
情報の検索プロセスでは、蓄積された情報から所望の情報を瞬時に引き出すことが求められる。しかし、製品生産現場で蓄積された情報は多種多様であるため、情報検索を行う上でデータを比較する共通の基準がなく、多様な目的に応じて情報を引き出すことは容易でないという課題がある。 In the information search process, it is necessary to instantly retrieve desired information from accumulated information. However, because the information accumulated at product production sites is diverse, there is no common standard for comparing data when searching for information, and there is an issue in that it is not easy to retrieve information for various purposes.
情報の活用プロセスでは、過去情報を活用することで事故防止や情報管理プロセス全体の効率化が求められる。しかし、情報活用に適したデータ形式でのデータ収集が進んでいないため、情報の活用がそれほど進まないという課題がある。例えば、プロセス設計工程において、図面への加工指示などは、過去の類似ケースが多く、類似情報を活用して効率化できる対象であるものの、現状は、担当者が加工指示を随時確認しながら入力している。そのため、類似ケースを適切に判断してシステムが作業を補完できれば、担当者の加工指示の作業を簡略化できることが期待される。 In the information utilization process, it is necessary to prevent accidents and streamline the entire information management process by utilizing past information. However, there is a problem that information utilization is not progressing very well because data collection in a data format suitable for information utilization has not progressed. For example, in the process design process, there are many similar cases in the past for processing instructions on drawings, and while it is possible to improve efficiency by utilizing similar information, currently the person in charge inputs the processing instructions while checking them as they are made. Therefore, if the system could appropriately identify similar cases and complement the work, it is expected that the work of the person in charge to input processing instructions could be simplified.
製品生産現場の情報管理プロセスの効率化を行うことで、ヒューマンエラー防止や作業の効率化を達成するためのシステムはあり、Product Life Management(PLM)ツールと呼ばれている。現状のPLMツールは、製品の基礎となる3D設計図の3D-CAD情報に対して管理対象の情報を紐付けることで情報管理を行う。しかし、製品設計図に紐付けた汎用的な情報を対象にデータ検索と活用を実現する仕組みがないため、他製品や過去事例からの類似データの活用が容易でなく、情報管理プロセスの適用範囲が厳しく制限されていることが問題である。このような問題から、類似データを活用した情報管理プロセスの効率化が進んでいないのが現状である。 There are systems that can prevent human error and improve work efficiency by streamlining the information management process at product production sites; these are called Product Life Management (PLM) tools. Current PLM tools manage information by linking the information to be managed to the 3D-CAD information of the 3D design drawings that form the basis of the product. However, there is no mechanism for realizing data search and utilization of generic information linked to product design drawings, so it is not easy to utilize similar data from other products or past cases, and the scope of application of the information management process is severely limited, which is a problem. Due to these issues, the current situation is that there has been little progress in streamlining information management processes that utilize similar data.
特許文献1には、情報管理の対象を溶接条件とした装置の発明が開示されている。詳細には、1以上の溶接部を含む加工対象の図面データを受け取って格納する図面格納部と、複数種類の被溶接部材と複数種類の母材との組み合わせごとに予め求めておいた溶接条件を格納する溶接条件データベースと、溶接部抽出部と、溶接条件生成部とを有し、前記図面格納部の図面データには、前記加工対象の前記溶接部を構成する被溶接部材の種類を示すデータと母材の種類を示すデータが含まれ、前記溶接部抽出部は、前記図面データから1以上の前記溶接部ごとに、前記被溶接部材の種類を示すデータと前記母材の種類を示すデータとを抽出し、前記溶接条件生成部は、1以上の前記溶接部ごとに、前記溶接部抽出部が読み出した被溶接部材の種類と母材の種類の組み合わせに対応する溶接条件を、前記溶接条件データベースに格納された情報を参照することにより求めることを特徴とする溶接制御装置が開示されている。
特許文献1に記載される装置では対象とする構造体は溶接部に限られる。また溶接情報を識別するための特徴量として、事前取得した被溶接部材と母材の種類と板厚という特定の特徴量の組を情報の識別に用いる。特許文献1の技術課題は、特定の特徴量の組で所望の溶接条件を識別するシステムであるため、使用用途が厳しく制限されることにある。例えば、以下(1)-(3)のような変更に応じて識別ルールを変更できない。(1)情報管理の対象の変更、(2)溶接条件の識別範囲の拡張、(3)新規の特徴量導入。また、特許文献1に記載の方法では、識別対象の数や取得データの性質の変化に伴い識別ルールを変更する必要が生じた際に、特徴量のデータ形式をその都度定義し直す必要がある、という問題がある。特に、(1)情報管理の対象の変更に関して、製品生産工程の情報は溶接情報以外にも、ネジの材料や形状、治具情報、焼結加工情報、接着情報、摩擦撹拌接合情報、点検情報、過去不具合等がある。特許文献1のように、特定の特徴量要素のデータに基づく情報管理方法(情報の識別方法)では、製品生産工程の多種多様な情報を管理できない。したがって、情報管理システムとしての適用用途が厳しく制限されるという問題を有する。
In the device described in
本発明の第1の態様による製造支援システムは、複数の部分構造体を含み、前記複数の部分構造体の少なくとも1つには注目情報が付与された三次元設計情報を格納する蓄積データベースと、前記三次元設計情報に対するユーザのデータ操作を受け付ける入力部と、前記部分構造体の情報をグラフデータに変換するデータ変換部と、入力される前記グラフデータに対応する注目情報を抽出する抽出部と、前記ユーザによる前記入力部への入力に基づき選択された前記部分構造体である選択構造体を前記抽出部に入力し、前記抽出部が抽出した注目情報である注目情報候補を前記選択構造体に付与することを前記ユーザへ提案する提案部と、を備える。
本発明の第2の態様による製造支援方法は、複数の部分構造体を含み、前記複数の部分構造体の少なくとも1つには注目情報が付与された三次元設計情報を格納するデータベースを備えるコンピュータが実行する製造支援方法であって、前記三次元設計情報に対するユーザのデータ操作を受け付ける入力ステップと、前記部分構造体の情報をグラフデータに変換するデータ変換ステップと、前記グラフデータに基づき、前記複数の部分構造体の類似度を判断する抽出ステップと、前記ユーザによる前記入力ステップにおける入力に基づき選択された前記部分構造体である選択構造体を前記抽出ステップに入力し、前記抽出ステップにより抽出された注目情報である注目情報候補を前記選択構造体に付与することを前記ユーザへ提案する提案ステップと、を含む。
A manufacturing support system according to a first aspect of the present invention comprises an accumulation database storing three-dimensional design information including a plurality of partial structures, at least one of the plurality of partial structures being assigned attention information, an input unit that accepts data operations by a user on the three-dimensional design information, a data conversion unit that converts information of the partial structures into graph data, an extraction unit that extracts attention information corresponding to the input graph data, and a suggestion unit that inputs a selected structure, which is the partial structure selected based on an input by the user to the input unit, to the extraction unit and suggests to the user that a candidate attention information, which is the attention information extracted by the extraction unit, be assigned to the selected structure.
A manufacturing support method according to a second aspect of the present invention is a manufacturing support method executed by a computer having a database storing three-dimensional design information including a plurality of partial structures, at least one of the plurality of partial structures being assigned attention information, and includes an input step of accepting data operations by a user on the three-dimensional design information, a data conversion step of converting the information of the partial structures into graph data, an extraction step of determining a similarity between the plurality of partial structures based on the graph data, and a proposal step of inputting a selected structure, which is a partial structure selected based on an input by the user in the input step, into the extraction step, and proposing to the user to assign attention information candidate, which is the attention information extracted by the extraction step, to the selected structure.
本発明によれば、グラフデータを用いることで多様なデータを設計の支援に活用することができる。 According to the present invention, by using graph data, a variety of data can be utilized to support design.
―第1の実施の形態―
以下、図1~図19を参照して、製造支援システムSの第1の実施の形態を説明する。
-First embodiment-
A first embodiment of a manufacturing support system S will be described below with reference to FIGS.
(システム構成)
図1は、製造支援システムSの効果を示す概念図である。製造支援システムSは、ある製品が完成するまでの工程を設計、製造、点検という大きく3つに分けた際に、設計工程と点検工程を支援する。製造支援システムSは、設計工程では設計者の入力負担軽減やミスの防止を支援し、点検工程では点検漏れの防止を支援する。製造支援システムSは、設計工程ではたとえば、設計者U1が使用する液晶ディスプレイD1に入力情報の候補を表示する。液晶ディスプレイD1に映像を出力するコンピュータP1は、公知のCADエンジンCに相当する構成、および本発明にかかる製造支援システムSに対応する構成を有する。
(System Configuration)
1 is a conceptual diagram showing the effect of the manufacturing support system S. The manufacturing support system S supports the design process and the inspection process when the process until a certain product is completed is roughly divided into three steps, namely, design, manufacturing, and inspection. In the design process, the manufacturing support system S supports reducing the input burden on the designer and preventing mistakes, and in the inspection process, supports preventing inspection omissions. In the design process, the manufacturing support system S displays candidates for input information on a liquid crystal display D1 used by a designer U1, for example. A computer P1 that outputs images to the liquid crystal display D1 has a configuration corresponding to a known CAD engine C, and a configuration corresponding to the manufacturing support system S according to the present invention.
製造支援システムSは、CADエンジンCの一部として機能してもよいし、CADエンジンCのアドオンとして機能してもよい。製造支援システムSは、CADエンジンCと連携して動作し、設計者U1によるコンピュータP1への入力操作は、製造支援システムSとCADエンジンCの両方に入力される。ただし、製造支援システムSがこの設計者U1による入力操作を受け付けて必要な情報をCADエンジンCに提供してもよいし、CADエンジンCがこの設計者U1による入力操作を受け付けて必要な情報を製造支援システムSに提供してもよい。 The manufacturing support system S may function as part of the CAD engine C, or as an add-on to the CAD engine C. The manufacturing support system S works in conjunction with the CAD engine C, and input operations by the designer U1 to the computer P1 are input to both the manufacturing support system S and the CAD engine C. However, the manufacturing support system S may accept the input operations by this designer U1 and provide the necessary information to the CAD engine C, or the CAD engine C may accept the input operations by this designer U1 and provide the necessary information to the manufacturing support system S.
製造支援システムSは、点検工程ではたとえば、点検者U2が装着するヘッドアップディスプレイD2または液晶ディスプレイD3に、点検に関する注意喚起を表示する。ヘッドアップディスプレイD2または液晶ディスプレイD3に映像を出力するコンピュータP2は、公知のCADエンジンCに相当する構成、および本発明にかかる製造支援システムSに対応する構成を有する。ただしコンピュータP2とヘッドアップディスプレイD2との接続は無線通信を利用することが望ましい。なお以下では、設計者U1と点検者U2とをまとめて「ユーザ」と呼ぶ。 During the inspection process, the manufacturing support system S displays, for example, a warning regarding the inspection on a head-up display D2 or liquid crystal display D3 worn by the inspector U2. The computer P2 that outputs images to the head-up display D2 or liquid crystal display D3 has a configuration equivalent to a known CAD engine C, and a configuration corresponding to the manufacturing support system S of the present invention. However, it is preferable to use wireless communication for the connection between the computer P2 and the head-up display D2. In the following, the designer U1 and the inspector U2 are collectively referred to as "users".
(ハードウエア構成)
図2は、製造支援システムSのハードウエア構成図である。図1において説明したコンピュータP1およびコンピュータP2は、以下に説明するハードウエアを備える。製造支援システムSは、中央演算装置であるCPU41、読み出し専用の記憶装置であるROM42、読み書き可能な記憶装置であるRAM43、ユーザインタフェースである入出力装置44、通信装置45、および記憶部46を備える。
(Hardware configuration)
Fig. 2 is a hardware configuration diagram of the manufacturing support system S. The computer P1 and the computer P2 described in Fig. 1 are equipped with the hardware described below. The manufacturing support system S is equipped with a
CPU41がROM42に格納されるプログラムをRAM43に展開して実行することで後述する様々な演算を行う。製造支援システムSは、CPU41、ROM42、およびRAM43の組み合わせの代わりに書き換え可能な論理回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)や特定用途向け集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)により実現されてもよい。また演算部は、CPU41、ROM42、およびRAM43の組み合わせの代わりに、異なる構成の組み合わせ、たとえばCPU41、ROM42、RAM43とFPGAの組み合わせにより実現されてもよい。
The
入出力装置44は、ユーザが操作する入力機器やユーザが閲覧する映像表示装置との情報の入出力インタフェースである。入出力装置44は、マウスやキーボードからの情報を受け付ける入力インタフェースと、液晶ディスプレイD1、ヘッドアップディスプレイD2、および液晶ディスプレイD3へ映像情報を出力する出力インタフェースを含む。入出力装置44は、無線通信に対応する装置であってもよい。通信装置45は、他の装置と通信可能な通信インタフェースである。記憶部46は、不揮発性の記憶装置、たとえばハードディスクドライブや半導体メモリである。以下では、データ構成と機能構成の概要を説明し、その後に詳細を説明する。
The input/
(データ構成)
図3は、記憶部46に格納される情報を示す図である。記憶部46には、設計蓄積データベース(以下、「設計蓄積DB」と呼ぶ)20、全注目情報グラフデータベース(以下、「全注目情報グラフDB」と呼ぶ)20G、およびモデルセット200が格納される。全注目情報グラフDB20Gは、溶接用グラフデータベース(以下、「溶接用グラフDB」と呼ぶ)21G、接着用グラフデータベース(以下、「接着用グラフDB」と呼ぶ)22G、ネジ用グラフデータベース(以下、「ネジ用グラフDB」と呼ぶ)23G、および注意用グラフデータベース(以下、「注意用グラフDB」と呼ぶ)24Gの総称である。
(Data Composition)
3 is a diagram showing information stored in the
モデルセット200は、溶接用モデルセット201、接着用モデルセット202、ネジ用モデルセット203、および注意用モデルセット204の総称である。 Model set 200 is a collective term for welding model set 201, adhesive model set 202, screw model set 203, and caution model set 204.
設計蓄積DB20には、これまでに設計者が設計した過去の3D-CADの情報、および現在設計中の3D-CADの情報が格納される。過去の3D-CADの情報は選択可能に構成してもよく、たとえば製造ラインが同一の製品についての過去の3D-CADの情報のみを含めてもよいし、設計ルールが同一の製品についての過去の3D-CADの情報のみを含めてもよい。3D-CADにおけるそれぞれの構造体の情報である構造体情報は、形状情報および付与情報を含む。形状情報とは、三次元空間上の物体の形状を特定可能な情報であり情報の表現方法は特に限定されない。 The design accumulation DB20 stores 3D-CAD information of past designs made by the designer and 3D-CAD information of the current design. The past 3D-CAD information may be configured to be selectable, for example, it may include only past 3D-CAD information for products on the same production line, or only past 3D-CAD information for products with the same design rules. Structure information, which is information on each structure in 3D-CAD, includes shape information and attachment information. Shape information is information that can identify the shape of an object in three-dimensional space, and there is no particular limit to the method of expressing the information.
ここで、形状情報は、(1)グラフ形状に変換可能な構造体の形状情報(以下、単に「構造体の形状情報」とする。)と(2)グラフ形状に不可能な、構造体の形状補助情報(以下、単に「形状補助情報」とする。)に分けられる。前者(1)の「構造体の形状情報」は、グラフデータに変換後に、グラフ形状であるノードとエッジの関係性で表現する情報である。後者(2)の形状補助情報は、グラフデータに変換後にノードやエッジが保持する数値や数詞ベクトルに変換される情報である。詳細は(グラフデータ)の節で後述するが、前者(1)の「構造体の形状情報」は構造体の形状情報のうち、構造体の面や辺のつながりを表現する情報であり、後者(2)の「形状補助情報」は面や辺の性質を表現する情報である。したがって、後者(2)の「形状補助情報」とは、たとえば辺の長さ、辺の曲率、面の面積、面同士の角度などの情報が含まれる。 Here, shape information is divided into (1) shape information of a structure that can be converted into a graph shape (hereinafter, simply referred to as "shape information of a structure") and (2) shape auxiliary information of a structure that cannot be converted into a graph shape (hereinafter, simply referred to as "shape auxiliary information"). The former (1) "shape information of a structure" is information that is expressed by the relationship between nodes and edges, which is a graph shape, after conversion to graph data. The latter (2) shape auxiliary information is information that is converted into numerical values or numeric vectors that nodes and edges hold after conversion to graph data. Details will be described later in the (Graph Data) section, but the former (1) "shape information of a structure" is information that expresses the connections between the faces and edges of the structure, among the shape information of the structure, and the latter (2) "shape auxiliary information" is information that expresses the properties of the faces and edges. Therefore, the latter (2) "shape auxiliary information" includes information such as the length of the edge, the curvature of the edge, the area of the face, and the angle between the faces.
設計蓄積DB20には、構造体の一部分である部分構造体の情報が複数格納されているとも言える。たとえば、構造体とは1つの製品や部品であり、部分構造体とは1つの部品、または部品中の一部分である。ただし、部分構造体が複数の部品の一部分または複数の部品そのものでもよい。 It can also be said that the design accumulation DB20 stores information on multiple substructures, which are parts of a structure. For example, a structure is a single product or part, and a substructure is a single part or a part of a part. However, a substructure may be a part of multiple parts or multiple parts themselves.
付与情報は、部材情報と注目情報とに分類される。注目情報とは、製造支援システムSが情報付与の支援対象とする情報であり、たとえば部品同士の接続に関する情報を含む。付与情報は、3D-CAD上の構造体に紐づく情報であれば適用可能である。部品同士の接続に関する情報とは、部品同士の接続箇所に用いられる、溶接、接着、ネジ、治具、接合部、ロウ付け、はんだ、丁番、バネ、シール材などの情報である。部材情報は、主として材料の情報(以下「材料情報」とする。)を含む。材料情報は材料種類や名称、力学特性である弾性定数、応力―ひずみ曲線に関わる、降伏応力、引張強度、伸び等の諸物性、熱伝導率、融点などを含みうる。また、材料情報として、例えば、設計時に定義される各種測定値の安全率等も部材情報の一部として扱うことができ、情報付与を行う前工程で設計図の部分構造体に紐づく情報であれば特段制限はなく設定できる。 The attached information is classified into component information and attention information. Attention information is information that the manufacturing support system S supports in attaching information, and includes, for example, information about the connection between parts. The attached information can be applied as long as it is information linked to a structure on 3D-CAD. Information about the connection between parts is information about welding, adhesives, screws, jigs, joints, brazing, solder, hinges, springs, sealing materials, etc. used at the connection points between parts. The component information mainly includes information about materials (hereinafter referred to as "material information"). The material information can include the material type and name, the elastic constant which is a mechanical characteristic, various physical properties such as yield stress, tensile strength, and elongation related to the stress-strain curve, thermal conductivity, melting point, etc. In addition, as material information, for example, safety factors of various measured values defined at the time of design can also be treated as part of the component information, and there are no particular restrictions on setting the information as long as it is linked to a partial structure of the design drawing in the process preceding the information attachment.
本実施の形態では、部品同士の接続箇所の種類を「接続種類」と呼ぶ。接続種類には何ら制限がなく、たとえばこれから新たに用いられる接続方法を含めることができる。本実施の形態では、説明を簡潔にするために接続種類を溶接、接着、およびネジの3つとし、付与情報に含まれる溶接に関する情報を「溶接情報」、付与情報に含まれる接着に関する情報を「接着情報」、付与情報に含まれるネジに関する情報を「ネジ情報」と呼ぶ。 In this embodiment, the type of connection point between parts is called the "connection type." There are no restrictions on the connection type, and it can include, for example, a connection method that will be newly used in the future. In this embodiment, for the sake of simplicity, there are three connection types: welding, adhesion, and screwing, and the information related to welding included in the additional information is called "welding information," the information related to adhesion included in the additional information is called "adhesive information," and the information related to screws included in the additional information is called "screw information."
溶接情報は、溶接作業者に溶接情報を示す溶接施工要領書(Welding Procedure Specification、以降WPS)の全体または一部を含んでよい。WPSには、継手構造、形状、母材、溶接材料、溶接条件(溶接種類、電流、電圧、溶接速度、溶接層数等)、熱処理等が含まれる。また溶接情報として、WPSを裏付ける性能試験記録(Process Qualification Record)の情報を含んでもよい。他にも、構造に紐付く溶接情報の1種として、溶接ロボットのプロセスパラメータを用いてもよい。特に、溶接ロボットを用いた施工作業の自動化が進んだ現場では特に有効である。接着情報とは、接着剤の材料、強制乾燥の有無、乾燥時間、および塗布する接着剤の量の情報などである。ネジ情報とは、ネジの母材、ネジの表面処理、雌ネジを形成する下穴の径と長さ、およびネジのピッチの情報などである。 The welding information may include all or part of the Welding Procedure Specification (hereinafter referred to as WPS) that shows welding information to the welding operator. The WPS includes joint structure, shape, base material, welding material, welding conditions (welding type, current, voltage, welding speed, number of welding layers, etc.), heat treatment, etc. The welding information may also include information on the performance test record (Process Qualification Record) that supports the WPS. In addition, the process parameters of the welding robot may be used as a type of welding information linked to the structure. This is particularly effective in sites where automation of construction work using welding robots has progressed. The adhesive information includes information on the adhesive material, whether or not forced drying is performed, the drying time, and the amount of adhesive to be applied. The screw information includes information on the base material of the screw, the surface treatment of the screw, the diameter and length of the pilot hole that forms the female screw, and the pitch of the screw.
さらに本実施の形態では、点検工程において注意喚起に用いる情報が注意情報として付与情報に含まれる。すなわち本実施の形態における付与情報には、接続情報と注意情報とが含まれる。そのため付与情報には、溶接情報、接着情報、ネジ情報、および注意情報が含まれる。そして以下では、溶接情報、接着情報、ネジ情報、および注意情報をまとめて「注目情報」と呼ぶ。 Furthermore, in this embodiment, information used to call attention during the inspection process is included in the attached information as attention information. That is, the attached information in this embodiment includes connection information and attention information. Therefore, the attached information includes welding information, adhesive information, screw information, and attention information. In the following, welding information, adhesive information, screw information, and attention information are collectively referred to as "attention information."
全注目情報グラフDB20Gは、設計蓄積DB20に含まれる物品の構造体情報、すなわち形状情報および付与情報をグラフデータに変換したものである。グラフデータについては後に詳述する。 The total attention information graph DB20G is the structural information of the items contained in the design accumulation DB20, i.e., the shape information and attached information, converted into graph data. The graph data will be described in more detail later.
溶接用モデルセット201には、設計蓄積DB20に含まれるいずれかの溶接情報と、その溶接情報が付与された近傍の構造体情報を変換したグラフデータと、溶接用検索モデルまたは溶接用予測モデルと、の組合せが複数組含まれる。接着用モデルセット202には、設計蓄積DB20に含まれるいずれかの接着情報と、その接着情報が付与された近傍の構造体情報を変換したグラフデータとの組合せと、接着用検索モデルまたは接着用予測モデルと、が複数含まれる。ネジ用モデルセット203には、設計蓄積DB20に含まれるいずれかのネジ情報と、そのネジ情報が付与された近傍の形状を示すグラフデータと、ネジ用検索モデルまたはネジ用予測モデルと、の組合せが複数含まれる。注意用モデルセット204には、設計蓄積DB20に含まれるいずれかの注意情報と、その注意情報が付与された近傍の形状を示すグラフデータと、注意用検索モデルまたは注意用予測モデルと、の組合せが複数含まれる。
The welding model set 201 includes a plurality of combinations of any welding information included in the
溶接用モデルセット201、接着用モデルセット202、ネジ用モデルセット203、および注意用モデルセット204の構成は同一なので、後にこれら4つを代表して溶接用モデルセット201を詳細に説明する。 The welding model set 201, adhesive model set 202, screw model set 203, and caution model set 204 have the same configuration, so the welding model set 201 will be described in detail later as a representative of these four.
図4は、溶接用モデルセット201の構成図である。溶接用モデルセット201には、溶接用第1モデルセット201-1、溶接用第2モデルセット201-2、溶接用第3モデルセット201-3、などが含まれる。図4の下部に示すように、それぞれのモデルセットの構成は2種類に分類される。第1の種類は図4の左下に示すものであり、溶接用検索モデル171と、溶接用共通サブセット211と、溶接用検索サブセット221とを含む。第2の種類は図4の右下に示すものであり、溶接用予測モデル161と、溶接用共通サブセット211とを含む。
Figure 4 is a configuration diagram of the welding model set 201. The welding model set 201 includes a first welding model set 201-1, a second welding model set 201-2, a third welding model set 201-3, etc. As shown in the lower part of Figure 4, the configuration of each model set is classified into two types. The first type is shown in the lower left of Figure 4, and includes a
共通サブセット210は、溶接用検索モデル171および溶接用予測モデル161の両方の作成および更新に用いられる。検索サブセット220は、溶接用検索モデル171には用いられるが溶接用予測モデル161には用いられないので第2の種類には含まれない。ただし、共通サブセット210と検索サブセット220は用途によりそれぞれ分けて作成されているため、中身のデータは重複してよい。
The
図5は、モデルセット200に含まれる情報を示す図である。図4では溶接用モデルセット201の構成を説明したが、接着用モデルセット202、ネジ用モデルセット203、および注意用モデルセット204も同様の構成を有する。そのため、モデルセット200は、図5に示す情報を内包しているとも言える。共通サブセット210は、溶接用共通サブセット211、接着用共通サブセット212、ネジ用共通サブセット213、および注意用共通サブセット214の総称である。共通サブセット210は、予測モデルおよび検索モデルの最適化および検証評価に用いられる。共通サブセット210は、後述するように機械学習に利用されるので、「データセット」と呼ぶこともできる。検索サブセット220は、溶接用検索サブセット221、接着用検索サブセット222、ネジ用検索サブセット223、および注意用検索サブセット224の総称である。検索サブセット220は、後述するように検索モデルの検索対象となるデータベースである。
5 is a diagram showing information included in the model set 200. Although the configuration of the welding model set 201 has been described in FIG. 4, the adhesive model set 202, the screw model set 203, and the attention model set 204 have the same configuration. Therefore, it can be said that the model set 200 contains the information shown in FIG. 5. The
溶接用共通サブセット211および溶接用検索サブセット221には、溶接用モデルセット201の一部が含まれる。具体的には、溶接用共通サブセット211および溶接用検索サブセット221には、溶接用モデルセット201に含まれる溶接情報とグラフデータとの組合せのいくつかの組が含まれる。いずれの組が含まれるかは後述する。接着用共通サブセット212および接着用検索サブセット222には、接着用モデルセット202の一部が含まれる。具体的には、接着用共通サブセット212および接着用検索サブセット222には、接着用モデルセット202に含まれる接着情報とグラフデータとの組合せのいくつかの組が含まれる。いずれの組が含まれるかは後述する。
The welding
ネジ用共通サブセット213およびネジ用検索サブセット223には、ネジ用モデルセット203の一部が含まれる。具体的には、ネジ用共通サブセット213およびネジ用検索サブセット223には、ネジ用モデルセット203に含まれるネジ情報とグラフデータとの組合せのいくつかの組が含まれる。いずれの組が含まれるかは後述する。注意用共通サブセット214および注意用検索サブセット224には、注意用モデルセット204の一部が含まれる。具体的には、注意用共通サブセット214および注意用検索サブセット224には、注意用モデルセット204に含まれる注意情報とグラフデータとの組合せのいくつかの組が含まれる。いずれの組が含まれるかは後述する。
The screw
溶接用共通サブセット211および溶接用検索サブセット221と溶接用モデルセット201との関係は、接着用共通サブセット212および接着用検索サブセット222と接着用モデルセット202との関係、ネジ用共通サブセット213およびネジ用検索サブセット223とネジ用モデルセット203との関係、および注意用共通サブセット214および注意用検索サブセット224と注意用モデルセット204との関係と同一である。そのため以下ではこれらを代表して、溶接用共通サブセット211および溶接用検索サブセット221と溶接用モデルセット201との関係を詳述する。
The relationship between the welding
(機能構成)
図6は、製造支援システムSが備える機能を機能ブロックとして示す図である。図6に示すそれぞれの機能は、CPU41、ROM42、およびRAM43の組み合わせにより実現される。製造支援システムSはその機能として、モデルセット生成部12と、サブセット生成部13と、入力部14と、抽出部15と、予測モデル16と、検索モデル17と、提案部18と、モデル更新部19とを備える。予測モデル16は、溶接用予測モデル161、接着用予測モデル162、ネジ用予測モデル163、および注意用予測モデル164の総称である。検索モデル17は、溶接用検索モデル171、接着用検索モデル172、ネジ用検索モデル173、および注意用検索モデル174の総称である。
(Functional configuration)
6 is a diagram showing the functions of the manufacturing support system S as functional blocks. Each function shown in FIG. 6 is realized by a combination of a
モデルセット生成部12は、設計蓄積DB20に格納された情報を用いてモデルセット200を生成する。モデルセット生成部12は、必要に応じてサブセット生成部13を動作させる。後述するように、設計蓄積DB20はユーザの操作に基づき更新される。モデルセット生成部12は設計蓄積DB20が更新されると、または、ユーザの判断により入力部14から更新が指示されると、モデルセット200およびモデルセット200に紐づく一連のデータベースおよび予測モデル16、検索モデル17を必要に応じて更新できる。
The model set generation unit 12 generates the model set 200 using information stored in the
具体的なモデルセット200の作成の手順を述べる。まず、モデルセット生成部12が設計蓄積DB20に含まれている物品の構造体情報を後述するグラフデータに変換して全注目情報グラフDB20Gを作成する。そしてモデルセット生成部12は、全注目情報グラフDB20Gに含まれるグラフデータと付与情報とを組み合わせてモデルセット200を生成する。このとき、組み合わせる注目情報の種類により、溶接用モデルセット201、接着用モデルセット202、ネジ用モデルセット203、および注意用モデルセット204のいずれに追加するかが決定される。モデルセット生成部12は、物品の構造体情報をグラフデータに変換するので、「データ変換部」と呼ぶこともできる。
A specific procedure for creating the model set 200 will be described. First, the model set generation unit 12 converts the structural information of the object contained in the
サブセット生成部13は、モデルセット200を用いて共通サブセット210および検索サブセット220を生成する。サブセット生成部13の操作における、具体的な対応関係を以下に示す。サブセット生成部13は、溶接用モデルセット201を用いて溶接用共通サブセット211および溶接用検索サブセット221を生成する。サブセット生成部13は、接着用モデルセット202を用いて接着用共通サブセット212および接着用検索サブセット222を生成する。サブセット生成部13は、ネジ用モデルセット203を用いてネジ用共通サブセット213およびネジ用検索サブセット223を生成する。サブセット生成部13は、注意用モデルセット204を用いて注意用共通サブセット214および注意用検索サブセット224を生成する。サブセット生成部13は、モデルセット200が更新されると、またはユーザの判断により入力部14から更新が指示されると、共通サブセット210および検索サブセット220を更新する。
The
入力部14は、入出力装置44を用いてユーザからの入力操作を受け付け、提案部18にユーザによる入力操作の情報を出力する。
The
抽出部15は、入力される物品の構造体情報に対応する注目情報を抽出する。以下では、抽出部15が抽出する注目情報を「注目情報候補」と呼ぶ。具体的には抽出部15は、まず入力される物品の構造体情報をグラフデータに変換して、適切な種類の予測モデル16または検索モデル17に入力し、予測モデル16または検索モデル17が出力する付与情報候補を出力する。たとえば注目情報の種類が「溶接情報」の場合には、抽出部15はグラフデータを溶接用予測モデル161または溶接用検索モデル171に入力する。
The
予測モデル16は、入力されるグラフデータに対応する1または複数の注目情報を算出して出力する。検索モデル17は、入力されるグラフデータに類似する1または複数のグラフデータを検索サブセット220から検索し、類似するグラフデータに対応する付与情報を出力する。具体的には、溶接用検索モデル171は溶接用検索サブセット221を検索に使用し、接着用検索モデル172は接着用検索サブセット222を検索に使用し、ネジ用検索モデル173はネジ用検索サブセット223を検索に使用し、注意用検索モデル174は注意用検索サブセット224を検索に使用する。
The
提案部18は、ユーザによる入力部14への入力に基づき選択構造体を特定して抽出部15に入力し、抽出部15が抽出した注目情報である注目情報候補を選択構造体に付与することをユーザへ提案する。本実施の形態では、ユーザによる入力部14への入力に基づき選択された部分構造体を「選択構造体」と呼ぶ。選択構造体は、ユーザが選択した部分構造体、またはユーザが選択した部分構造体に類似する部分構造体である。提案部18は、製造支援システムSの動作モードに応じて、ユーザが選択した部分構造体と、ユーザが選択した部分構造体に類似する部分構造体とのどちらを選択構造体とするかを決定してもよいし、ユーザが選択構造体を抽出するために指定した領域の広さに応じて前述のどちらを選択構造体とするかを決定してもよい。また提案部18は、提案部18が注目情報候補をユーザに提案した際のユーザの応答に基づき設計蓄積DB20を更新する。
The
モデル更新部19は、検索サブセット220を参照して予測モデル16および検索モデル17を更新する。具体的には以下のとおりである。モデル更新部19は、溶接用検索サブセット221を参照して、溶接用予測モデル161および溶接用検索モデル171を更新する。モデル更新部19は、接着用検索サブセット222を参照して、接着用予測モデル162および接着用検索モデル172を更新する。モデル更新部19は、ネジ用検索サブセット223を参照して、ネジ用予測モデル163およびネジ用検索モデル173を更新する。モデル更新部19は、注意用検索サブセット224を参照して、注意用予測モデル164および注意用検索モデル174を更新する。なお本実施の形態ではモデル更新部19が予測モデル16および検索モデル17を更新するが、データサイエンティストが予測モデル16および検索モデル17を更新してもよい。
The
(グラフデータ)
溶接用モデルセット201などの説明の前にグラフデータを説明する。本実施の形態では、付与情報が付与された部品を抽象化して共通フォーマットで扱うために、グラフデータを利用する。グラフデータは、構造体の構成要素である物理的な線や面のつながりを示す形状情報をグラフ形状で表せる。加えて、形状情報のうちグラフ形状で表せない情報である形状補助情報や構造体の付与情報を特徴量ベクトルの形でグラフ上に保持できる。
(Graph data)
Before describing the welding model set 201 and the like, graph data will be described. In this embodiment, graph data is used to abstract parts to which additional information is added and handle them in a common format. The graph data can represent shape information indicating connections between physical lines and faces that are components of a structure in a graph form. In addition, shape auxiliary information and additional information of a structure, which are pieces of shape information that cannot be represented in a graph form, can be held on a graph in the form of a feature vector.
図7は、三次元構造とグラフデータの対応を示す図である。図7の上部は三次元構造をBoundary Representation(Brep)として表した図である。Brepでは、三次元構造の頂点である物理頂点、物理頂点によって構成される物理辺、物理辺によって構成される物理面、物理面で囲まれた中実の3D構造であるソリッドを用いて三次元空間の物品を表現する。さらに、1つ以上のソリッドで構成された物品を部品とし、部品の集合体が1つの製品を構成する。 Figure 7 is a diagram showing the correspondence between a three-dimensional structure and graph data. The upper part of Figure 7 is a diagram showing the three-dimensional structure as a Boundary Representation (Brep). In Brep, an object in three-dimensional space is represented using physical vertices, which are the vertices of the three-dimensional structure, physical edges formed by the physical vertices, physical surfaces formed by the physical edges, and solids, which are solid 3D structures surrounded by physical surfaces. Furthermore, an object made up of one or more solids is considered a part, and a collection of parts makes up a single product.
図7の下部に示すように、グラフデータはノードと呼ばれる頂点Vとエッジと呼ばれる頂点のつながりを示す線Eで構成されるデータ構造である。本実施の形態では、3D-CAD上の頂点や辺は「物理頂点」や「物理辺」と呼び、グラフ構造の頂点や辺は「ノード」や「エッジ」と呼ぶ。また、各ノードや各エッジは複数の特徴量をベクトル形式で保持できる。ベクトルを特徴量ベクトルとして、各ノードや各エッジの特徴を表現するものである。 As shown in the lower part of Figure 7, graph data is a data structure made up of vertices V called nodes and lines E that show the connections between the vertices called edges. In this embodiment, the vertices and edges on the 3D-CAD are called "physical vertices" and "physical edges", and the vertices and edges of the graph structure are called "nodes" and "edges". In addition, each node and edge can hold multiple feature amounts in vector format. The vectors are used as feature vectors to express the characteristics of each node and each edge.
Brepの構造の構成要素とグラフデータの構成要素の対応は、例えば、物理面をノード、物理辺をエッジとして対応づけることができる。図7の上部に示す物理面V701~V706は、図7の下部に示すグラフ構造のノードV701―V706に対応する。これと同様に、三次元構造の各物理辺は、エッジE707-E718に対応づけられる。 The components of the Brep structure and the components of the graph data can be associated, for example, with physical surfaces as nodes and physical edges as edges. The physical surfaces V701-V706 shown in the upper part of Figure 7 correspond to the nodes V701-V706 of the graph structure shown in the lower part of Figure 7. Similarly, each physical edge of the three-dimensional structure corresponds to edges E707-E718.
グラフデータのエッジEには、辺の長さ、辺の曲率、辺を共有する面同士角度などの形状補助情報を保持でき、ノードVには、面の面積、面の曲率などの形状補助情報を保持できる。これら情報はベクトルの各成分の特徴量として保持される。このようなベクトルは特徴量ベクトルとよぶ。形状補助情報がエッジEやノードVに対応する物理辺、物理面上で一定値でない場合は、これらの情報を示す値の分布の特徴である平均や分散を特徴量ベクトルに保持させることができる。また、付与情報のうち物品を構成する部材情報をグラフデータに変換する場合は、材料種やその物性等の材料情報をノードやエッジの特徴量ベクトルとして保持させることが望ましい。部材情報を含めてグラフデータに変換することは、接合条件を注目情報として扱う際は特に有効であり、この理由は、接合条件は材料特性や材料種類に依存するためである。 The edge E of the graph data can hold auxiliary shape information such as the length of the edge, the curvature of the edge, and the angle between the faces that share the edge, while the node V can hold auxiliary shape information such as the area and curvature of the face. This information is held as the feature amount of each component of the vector. Such a vector is called a feature amount vector. If the auxiliary shape information is not a constant value on the physical edge or surface corresponding to the edge E or node V, the average and variance, which are characteristics of the distribution of values indicating this information, can be held in the feature amount vector. In addition, when converting information on the components that make up an item, which is one of the additional information, into graph data, it is desirable to hold material information such as the material type and its physical properties as the feature amount vector of the node or edge. Converting into graph data including the component information is particularly effective when treating the joining conditions as the information of interest, because the joining conditions depend on the material properties and material type.
本実施の形態におけるカテゴリ変数の扱いを述べる。カテゴリ変数は、材料種類など数値で直接表現できない情報の変数をさす。数値で直接表現できない情報の変数を扱う場合、前処理としてカテゴリ変数の数値化処理を行う必要がある。例えば、材料種類をカテゴリ変数の例として、one-hotエンコード処理を行うと、各データのカテゴリ変数をベクトル表記に変換できる。カテゴリ変数の数値化処理後に得たベクトルは、ある材料種類に対応する特定ベクトル成分が1で、残りのベクトル成分を0とすることで、各データの材料種類を示し、ノードまたはエッジの特徴量ベクトルの一部として保持できる。ただし、One-hotエンコード処理では、最終的に得られる特徴量ベクトルの次元が大きくなりすぎる場合に、予測および検索の精度が低下することがある。このような場合は、各カテゴリ変数を直接数値に変換する操作であるラベルエンコーディングを行うことが望ましい。カテゴリ変数の変換方法は、ノードやエッジが特徴量ベクトル形式で保持できる表記方法の範囲であれば特段制限はなく、一般的な変換方法を代用できる。 The handling of categorical variables in this embodiment will be described. A categorical variable refers to a variable of information that cannot be directly expressed by a numerical value, such as a material type. When handling a variable of information that cannot be directly expressed by a numerical value, it is necessary to perform a quantification process of the categorical variable as a preprocessing. For example, by performing one-hot encoding process using a material type as an example of a categorical variable, the categorical variable of each data can be converted into a vector notation. The vector obtained after the quantification process of the categorical variable indicates the material type of each data by setting a specific vector component corresponding to a certain material type to 1 and the remaining vector components to 0, and can be retained as part of the feature vector of the node or edge. However, in the one-hot encoding process, if the dimension of the feature vector finally obtained becomes too large, the accuracy of prediction and search may decrease. In such a case, it is desirable to perform label encoding, which is an operation that directly converts each categorical variable into a numerical value. There are no particular restrictions on the method of converting the categorical variable as long as it is within the range of the notation method that can be retained in the feature vector format for the node or edge, and a general conversion method can be used instead.
2次的に生成された特徴量の例として、異種部材の界面(物理面)で接合する構造体の特徴量を考える。2つ構造体に共有される面や辺は、異種の材料情報をもつ構造の境界にあるため、1種類の材料の特徴量で定義できない。そこで、界面間の両部材の特徴量の平均や分散等を、2次的に生成された特徴量として、ノードやエッジのもつベクトルの成分に保持させることができる。また、ノードやエッジに保持した特徴量ベクトルの各成分の値は、モデルセット200に対して規格化処理を行い2次的に得られる特徴量を含むグラフデータを一般に用いる。 As an example of secondarily generated features, consider the features of a structure joined at the interface (physical surface) of dissimilar materials. Faces and edges shared by two structures are at the boundary between structures with different types of material information, and therefore cannot be defined by the features of a single type of material. Therefore, the average, variance, etc. of the features of both materials between the interface can be stored as secondarily generated features in the components of vectors of nodes and edges. In addition, the values of each component of the feature vectors stored in nodes and edges are generally graph data containing features obtained secondarily by performing a standardization process on the model set 200.
(モデルセット生成部)
図8および図9は、モデルセット生成部12の処理を示すフローチャートである。モデルセット生成部12は、以下に説明するように、設計蓄積DB20に含まれる付与情報、および全注目情報グラフDB20Gを用いて溶接用モデルセット201、接着用モデルセット202、ネジ用モデルセット203、および注意用モデルセット204を生成する。
(Model set generation unit)
8 and 9 are flowcharts showing the processing of the model set generation unit 12. As described below, the model set generation unit 12 generates a welding model set 201, a bonding model set 202, a screw model set 203, and a caution model set 204 by using the attached information contained in the
まずステップS301ではモデルセット生成部12は、対象とする注目情報(以下、「対象注目情報」と呼ぶ)を決定する。ここで決定した対象注目情報に対応するモデルセットが生成されるので、溶接用モデルセット201、接着用モデルセット202、ネジ用モデルセット203、および注意用モデルセット204の合計4つ全てを生成するためにはステップS301における注目情報を変更しながら、ステップS302以下の処理を4回実行する。ここでは、ステップS301において対象注目情報として「溶接情報」が決定された場合を代表例として説明を続ける。 First, in step S301, the model set generation unit 12 determines the target attention information (hereinafter referred to as "target attention information"). A model set corresponding to the target attention information determined here is generated, so in order to generate all four of the welding model set 201, adhesive model set 202, screw model set 203, and caution model set 204, the processing from step S302 onwards is executed four times while changing the attention information in step S301. Here, the explanation will continue using as a representative example the case where "welding information" is determined as the target attention information in step S301.
続くステップS302ではモデルセット生成部12は、設計蓄積DB20をもとに、ステップS301で決定した対象注目情報に対応するグラフデータを含むデータベース(グラフDB)を生成する。たとえば対象注目情報が「溶接情報」の場合には、溶接用グラフDB21Gが生成される。それぞれのグラフDBは、グラフデータのノードおよびエッジにもつ情報が異なる。全構造体情報のうち、各対象注目情報が付与されている構造体情報のみグラフデータへの変換操作を受けて、各データベース21G~24Gに変換される。
In the next step S302, the model set generation unit 12 generates a database (graph DB) containing graph data corresponding to the target attention information determined in step S301, based on the
ステップS303ではモデルセット生成部12は、モデルの最適化方法の選択を行う。具体的には、機械学習手法の選択や、検索モデルおよび予測モデルのどちらを作成するかなどを選択する。この選択は、たとえばユーザが予め指定した順序で選択する。この場合には、ステップS303を初回に実行する場合の選択肢、ステップS309から戻ってきて2回目に実行する場合の選択肢、などがユーザにより予め指定される。続くステップS304ではモデルセット生成部12は、グラフ抽出アルゴリズム候補から1つを選択する。ここでの選択は、ユーザが予め設定した順番でもよいし、ランダムでもよい。ただしステップS308から戻ってステップS304が実行される場合は、これまでに選択されていないアルゴリズムが選択される。 In step S303, the model set generation unit 12 selects a model optimization method. Specifically, the model set generation unit 12 selects a machine learning method and whether to create a search model or a prediction model. This selection is made, for example, in an order specified in advance by the user. In this case, the user specifies in advance options for when step S303 is executed for the first time, options for when step S303 is executed for the second time after returning from step S309, and the like. In the following step S304, the model set generation unit 12 selects one from the graph extraction algorithm candidates. The selection here may be made in an order specified in advance by the user, or may be made randomly. However, when step S304 is executed after returning from step S308, an algorithm that has not been selected so far is selected.
続くステップS305ではモデルセット生成部12は、ステップS304において選択した抽出アルゴリズムに従いモデルセットを生成する。続くステップS306ではモデルセット生成部12は、ステップS305において生成したモデルセットを用いて予測モデルおよび検索モデルを最適化するための共通サブセットを抽出する。 In the following step S305, the model set generation unit 12 generates a model set according to the extraction algorithm selected in step S304. In the following step S306, the model set generation unit 12 extracts a common subset for optimizing the prediction model and the search model using the model set generated in step S305.
続くステップS307ではモデルセット生成部12は、共通サブセットを用いてモデルの最適化を行い、その予測精度を検証する。なお予測精度の検証には、不図示のテストデータセットが用いられる。テストデータセットは、共通サブセットと同じ入出力形式のデータであり、共通サブセットと同様のフローで作成されたものの共通サブセットには含まれないデータの集合である。続くステップS308ではモデルセット生成部12は、抽出アルゴリズム候補の検討を終了してよいか否かを判断する。モデルセット生成部12は、検討を終了してよいと判断する場合はステップS309に進み、検討を継続すると判断する場合にはステップS304に戻る。 In the next step S307, the model set generation unit 12 optimizes the model using the common subset and verifies the prediction accuracy. A test dataset (not shown) is used to verify the prediction accuracy. The test dataset is data in the same input/output format as the common subset, and is a collection of data that was created in the same flow as the common subset but is not included in the common subset. In the next step S308, the model set generation unit 12 determines whether or not to end the consideration of the candidate extraction algorithms. If the model set generation unit 12 determines that the consideration can be ended, it proceeds to step S309, and if it determines that the consideration should be continued, it returns to step S304.
ステップS309ではモデルセット生成部12は、生成したモデルの予測精度が十分か否かを判断する。なお本ステップにおいて、計算速度を更に評価して予測モデルの性能が十分か否かを判断する場合もある。モデルセット生成部12は、予測精度に対して十分であると判断する場合は、丸囲みのAを経由して図9のステップS310に進み、予測精度が不十分と判断する場合はステップS303に戻る。なお、ステップS309の操作では、S303からS308の操作を各種パラメータで実行して得られた候補モデル群に対して、S309において一括で評価して最も良い予測モデルを選択する場合もある。ステップS310ではモデルセット生成部12は、生成したモデルが検索モデルか否かを判断し、検索モデルであると判断する場合はステップS311に進み、検索モデルではない、すなわち予測モデルであると判断する場合はステップS312に進む。 In step S309, the model set generation unit 12 judges whether the prediction accuracy of the generated model is sufficient. In this step, the calculation speed may be further evaluated to judge whether the performance of the prediction model is sufficient. If the model set generation unit 12 judges that the prediction accuracy is sufficient, it proceeds to step S310 in FIG. 9 via circled A, and if it judges that the prediction accuracy is insufficient, it returns to step S303. In the operation of step S309, the candidate models obtained by executing the operations from S303 to S308 with various parameters may be evaluated collectively in S309 to select the best prediction model. In step S310, the model set generation unit 12 judges whether the generated model is a search model, and if it is judged to be a search model, it proceeds to step S311, and if it is not a search model, i.e., it is a prediction model, it proceeds to step S312.
ステップS311ではモデルセット生成部12は、検索モデルが検索対象とする検索サブセットを選定してステップS312に進む。この場合にモデルセット生成部12は、モデルセットと同様の形式で構成されるテストデータセットに対する検索速度および検索精度に基づいて検索モデルセットを選定する。ステップS312ではモデルセット生成部12は、選択した注目情報に対するモデル、抽出アルゴリズム、モデルセット、および各サブセットの選定を行う。続くステップS313ではモデルセット生成部12は、他の注目情報に対するモデル作成および更新が必要か否かを判断し、必要と判断する場合は丸囲みのBを経由してステップS301に戻り、不要と判断する場合は図8および図9に示す処理を終了する。 In step S311, the model set generation unit 12 selects a search subset to be searched by the search model, and proceeds to step S312. In this case, the model set generation unit 12 selects a search model set based on the search speed and search accuracy for a test data set that is configured in the same format as the model set. In step S312, the model set generation unit 12 selects a model, extraction algorithm, model set, and each subset for the selected attention information. In the following step S313, the model set generation unit 12 determines whether or not model creation and updating for other attention information is necessary, and if it is determined that it is necessary, returns to step S301 via circled B, and if it is determined that it is not necessary, ends the processing shown in Figures 8 and 9.
(サブセット生成部)
図10は、サブセット生成部13によるサブグラフ抽出処理の一例を説明する図である。図10の上部に示すグラフデータは、溶接で接合される部品Aと部品Bのグラフデータを示しており、ノードが3D構造の物理面、エッジが3D構造の物理辺に対応する。部品Aと部品Bが溶接線801、802で示すエッジEによって接合している。ここでは、溶接線801の情報がステップS302において選択した注目情報であったとする。
(Subset Generation Unit)
Fig. 10 is a diagram for explaining an example of the subgraph extraction process by the
この場合に、抽出アルゴリズムの一例である第2近接抽出アルゴリズムでは、ステップS302において選択した注目情報に関する位置の隣接ノードにエッジで隣接するノード、すなわち第2近接ノードまで含めたグラフデータをサブグラフデータとして抽出する。この抽出処理により、図10の下部に示すサブグラフデータが得られる。また、この際にグラフデータのノードおよびエッジが保有する特徴量ベクトルFV,totalやFE,totalの一部の次元の要素がFV,partial,FE,partialとして抽出される。ここでは、第2近接ノードまで含めたグラフデータをサブグラフデータとして抽出したが、さらに隣接するノードもサブグラフデータに含める第3近接抽出アルゴリズムに拡張してもよい。これをさらに拡張して、自然数nを用いて表現する第n近接抽出アルゴリズムを採用してもよい。同様に、自然数nおよび特徴量ベクトルの一部の次元のm要素を含む部分特徴量ベクトル選択される。第n近接およびm要素数と要素種の組み合わせの選定は、図8および図9に示すフローチャートの処理に従い、予測精度の評価から試行錯誤的に決められる。例えば、n、mの増加に従い共通サブセットに対して作成されるモデルの自由度があがっていくため、テストデータに対する予測精度がある時点でn、mの増加に対して向上しなくなる。そこで、検討する自然n、mの上限の決め方の一例として、より高いn、mの検討を停止する方法が有効である。 In this case, in the second proximity extraction algorithm, which is an example of the extraction algorithm, the graph data including the nodes adjacent to the adjacent node of the position related to the attention information selected in step S302 by the edge, i.e., the second proximity node, is extracted as the subgraph data. By this extraction process, the subgraph data shown in the lower part of FIG. 10 is obtained. In addition, at this time, the elements of some dimensions of the feature vectors F V,total and F E,total held by the nodes and edges of the graph data are extracted as F V,partial and F E,partial . Here, the graph data including the second proximity node is extracted as the subgraph data, but it may be extended to a third proximity extraction algorithm that further includes adjacent nodes in the subgraph data. This may be further extended to adopt the nth proximity extraction algorithm expressed using the natural number n. Similarly, a partial feature vector including the natural number n and m elements of some dimensions of the feature vector is selected. The selection of the nth proximity and the combination of the number of m elements and the element type is determined by trial and error from the evaluation of the prediction accuracy according to the processing of the flowcharts shown in FIG. 8 and FIG. For example, as n and m increase, the degree of freedom of the model created for the common subset increases, so at a certain point, the prediction accuracy for the test data will no longer improve with increasing n and m. Therefore, as an example of a method for determining the upper limit of the natural n and m to be considered, a method of stopping consideration of higher n and m is effective.
また、注目情報が物理辺ではなくソリッドに紐づけられている場合には、そのソリッドの最近傍の辺および面から第n近接のノードまで含めてグラフ構造を抽出するアルゴリズムを採用してもよい。以上がサブグラフデータの抽出アルゴリズムの説明である。 In addition, if the information of interest is linked to a solid rather than a physical edge, an algorithm may be used that extracts a graph structure including the nearest edge and face of the solid up to the n-th nearest node. This concludes the explanation of the subgraph data extraction algorithm.
図11は、溶接用共通サブセット211の概念図である。溶接用共通サブセット211には複数のデータ(j)が含まれる。「j」は溶接用共通サブセット211内のデータを示すインデックスである。データ(j)1004Aは、元データ(j)1000から変換されたものである。元データは、予測モデル16への入力情報の元となる構造体情報(j)と、予測モデル16への出力情報に対応する溶接情報(j)を含む。ステップS305の処理により得られたグラフデータ(j)1005と、溶接情報からone-hotエンコード処理して得られる、溶接情報を識別するベクトルであり、ベクトルtj(1006)が得られる。
11 is a conceptual diagram of the welding
サブセット生成部13は、それぞれのモデルセットから共通サブセット210および検索サブセット220を生成する。具体的には以下のとおりである。サブセット生成部13は、溶接用モデルセット201を用いて、溶接用共通サブセット211および溶接用検索サブセット221を作成する。サブセット生成部13は、接着用モデルセット202を用いて、接着用共通サブセット212および接着用検索サブセット222を作成する。サブセット生成部13は、ネジ用モデルセット203を用いて、ネジ用共通サブセット213およびネジ用検索サブセット223を作成する。サブセット生成部13は、注意用モデルセット204を用いて、注意用共通サブセット214および注意用検索サブセット224を作成する。
The
溶接用モデルセット201を例に、溶接用共通サブセット211および溶接用検索サブセット221を作成する方法を示す。サブセット生成部13は、溶接用モデルセット201に含まれるグラフデータと対となる注目情報の中から、溶接用共通サブセットと溶接用検索サブセットに含むグラフデータと注目情報とを複数組、各サブセットそれぞれに対して抽出する。
A method for creating a welding
この抽出処理は、モデルセットに含まれるデータのサンプリング処理と考えられる。溶接用共通サブセットおよび検索サブセットを作成する上でのサンプリング手法の必要性と解決すべき問題点をあげた上で、図12を用いてサンプリング方法の一例を説明する。 This extraction process can be considered as a sampling process of the data contained in the model set. After pointing out the necessity of a sampling method for creating a common welding subset and a search subset and the problems that need to be solved, an example of a sampling method is explained using Figure 12.
まず、予測モデルの最適化に用いる場合の共通サブセットを例に、サンプリング手法に関して説明する。共通サブセットは、機械学習手法により予測モデルを最適化する際の学習に用いられる。したがって、共通サブセットを作成する際のサンプリングが特定のデータに偏ると、予測モデルの新規のデータへの予測精度が低下する問題や、各クラスの予測精度に偏る問題が生じることがある。これらの問題を防止するために、適切なサンプリング処理により共通サブセットを作成することで、学習データの偏りを是正する必要がある。ここで、注目情報の分類結果をラベルデータ、ラベルデータの種類をクラスと呼ぶ。製品生産現場で得られる注目情報は、同一の製品内であっても各クラスのデータ数やその分布が偏っていることが多い。 First, sampling methods will be explained using a common subset as an example when used to optimize a predictive model. A common subset is used for learning when optimizing a predictive model using machine learning methods. Therefore, if sampling when creating a common subset is biased towards specific data, problems may arise in which the predictive accuracy of the predictive model for new data decreases, or the predictive accuracy of each class becomes biased. To prevent these problems, it is necessary to correct the bias in the learning data by creating a common subset using appropriate sampling processing. Here, the classification result of the attention information is called label data, and the type of label data is called a class. Attention information obtained at product production sites often has biased numbers of data for each class and their distribution, even within the same product.
したがって、サンプリングで解決すべき問題点として以下の2つが生じ得る。問題点(1):一般的なランダムサンプリングでは、特定のクラスに属するラベルデータを過剰にサンプリングするため、データ数の少ないクラスの予測精度を犠牲とし、データ数の多いクラスの予測精度を優先した予測モデルが生成されてしまう。問題点(2):同質のデータを重複して過度にサンプリングすることで、予測精度が改善しないことに加えて、学習の計算コストが大きくなってしまう。これらの解決策の一例として、各クラスのデータを同程度の数に揃えるように、クラス毎にランダムにサンプリングすることが有効である。 Therefore, there are two problems that sampling can cause that need to be solved. Problem (1): In general random sampling, label data belonging to a particular class is excessively sampled, resulting in the generation of a prediction model that prioritizes the prediction accuracy of classes with a large amount of data at the expense of the prediction accuracy of classes with a small amount of data. Problem (2): By repeatedly sampling homogeneous data in an excessive manner, not only does the prediction accuracy not improve, but the computational costs of training also increase. One example of a solution to these problems is to randomly sample each class so that the number of data for each class is roughly the same.
図12の上図を用いてサンプリングの効果を説明する。上図は、データ空間に対するモデルセットのサブグラフデータ分布を模式的に示しており、各図形の差はサブグラフデータに対応する注目情報のクラスの違いを示す。特に三角で示すクラスのデータが他クラスに比べて非常に多すべて三角で示すデータを使用すると問題点(1)が生じる。そこで、サンプリングされたデータ、すなわち抽出データのみ利用する。これにより、データ数を減らし、同時に学習にかかる計算コストを不用意に増やさないことで、問題点(2)に対処できる。 The effect of sampling is explained using the upper diagram in Figure 12. The upper diagram shows a schematic of the distribution of subgraph data of the model set in the data space, and the differences in each figure indicate the differences in the classes of attention information corresponding to the subgraph data. In particular, the data of the classes indicated by triangles is much more abundant than the other classes, and problem (1) occurs when all the data indicated by triangles is used. Therefore, only sampled data, i.e., extracted data, is used. This reduces the amount of data and at the same time avoids unnecessarily increasing the computational costs of learning, addressing problem (2).
他のサンプリング手法による解決方法の例を示す。前述した抽出データのみ利用するという解決策では、各クラスに対するランダムサンプリングの偏りから、予測モデルのバイアスが大きくなることがある。そこで、前述した各クラスへのサンプリング手法とアンサンブル学習を組み合わせることも有効である。複数回のサンプリングで得た複数の共通サブセットを用いて、それぞれ複数の予測モデルを作成した後に、これら各予測モデルの予測結果の平均を新たな予測モデルの出力として扱うことが、さらなる解決策となる。 Here is an example of a solution using another sampling method. In the solution of using only the extracted data mentioned above, the bias in the predictive model may become large due to the bias in random sampling for each class. Therefore, it is also effective to combine the sampling method for each class mentioned above with ensemble learning. A further solution is to create multiple predictive models using multiple common subsets obtained from multiple samplings, and then treat the average of the prediction results of each of these predictive models as the output of a new predictive model.
前述のサンプリング手法の目的は、予測モデルの学習コストを抑え、未知のデータへの予測精度を向上させることである。したがって、データセットの偏りを是正して、目的の評価指標である計算コストと予測精度を満たす、共通サブセットがサンプリングされる限り一般的なサンプリング方法で代用できる。なお、予測モデルを分類モデルとして説明したが、回帰モデルでも同様のサンプリング手法で共通サブセットの抽出ができる。また、検索モデルの最適化に共通サブセットを用いる際も、同様のサンプリング手法で共通サブセットを抽出できる。 The purpose of the sampling method mentioned above is to reduce the learning cost of the predictive model and improve the prediction accuracy for unknown data. Therefore, any general sampling method can be used as long as a common subset that corrects the bias in the dataset and satisfies the desired evaluation indicators of computational cost and prediction accuracy is sampled. Note that while the predictive model has been described as a classification model, a similar sampling method can also be used to extract a common subset for a regression model. A similar sampling method can also be used to extract a common subset when using a common subset to optimize a search model.
次に、検索用サブセットを作成する上での特定のサンプリング処理の必要性と解決すべき問題を述べた上で、解決策としてのサンプリング方法の一例をあげる。検索用サブセットは、共通サブセット作成時と同様に、検索モデルの計算コストと各クラスの未知データへの検索精度の偏りを減らす必要がある。これに加えて、検索モデルはユーザへの提案部18による情報提示の速度に大きく関わるため、十分な検索速度を保つために、検索対象となる検索用サブセット内のデータ数厳選する必要がある。したがって、共通サブセット作成時の問題データの偏りに関わる問題に加えて、検索用サブセット作成時における特有の問題も生じ得る。検索時にサブセット内のグラフデータの類似度に従い、データを検索して取得するため、検索結果は検索用サブセット内の外れ値の影響を大きく受けるという問題がある。この問題を解決するために、外れ値をサンプリングにより除く必要がある。サンプリング方法の一例としては例えば、参考文献[D.L. Wilson, IEEE Trans. Syst. Man. Cybern. SMC-2, 408 (1972).]がある。このような手法を用いることで、周辺データのクラスの異なる外れ値のデータをサンプリングから除外できる。
Next, the necessity of a specific sampling process in creating a search subset and the problem to be solved are described, and an example of a sampling method as a solution is given. As with the creation of a common subset, the search subset needs to reduce the computational cost of the search model and the bias in search accuracy for unknown data of each class. In addition, since the search model is greatly related to the speed at which information is presented to the user by the
外れ値を除くサンプリングの例を図12の下図を用いて説明する。図12では、四角のクラス領域内の三角で示される外れ値データ1201や、各クラスの領域の境界付近で混ざりあう、符号1202で示すデータを取り除くことが好ましい。これにより、検索結果を安定化させることが可能となる。上述の参考文献の手法は外れ値データを削除する手法である。
An example of sampling to remove outliers will be explained using the lower diagram in Figure 12. In Figure 12, it is preferable to remove
上述した参考文献における外れ値を除外するサンプリング処理は、特徴量ベクトル空間のデータ間の距離が必要であるものの、一般にグラフデータ間の特徴量空間上の距離を定義することは難しい。更に共通サブセットで言及したサンプリング手法を併用して、クラス間のデータ数の偏りを是正することがより望ましい。したがって、検索モデルの節で後述するグラフデータを特徴量ベクトル空間上に埋め込む手法と併用することが望ましい。この埋め込み手法によれば、得られた特徴量空間の距離をもとにグラフデータをサンプリングできる。 The sampling process to remove outliers in the above-mentioned references requires the distance between data in feature vector space, but it is generally difficult to define the distance between graph data in feature space. Furthermore, it is more desirable to use the sampling method mentioned in the common subset in combination to correct the bias in the number of data between classes. Therefore, it is desirable to use it in combination with the method of embedding graph data in feature vector space, which will be described later in the retrieval model section. With this embedding method, graph data can be sampled based on the obtained distance in feature space.
適切なサンプリングが実施できたか否かの評価は、検索モデルによる検索サブセットに対する、検索の応答速度と検索精度に基づき行う。この評価を満たす限りサンプリング方法は特に制限せず、複数組み合わせて使用してもよい。また、サンプリング手法の例として、近接した異種クラスのデータを取り除く手法等も有効である(Ivan Tomek. Two modifications of cnn. IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics, 6:769-772, 1976.参照)。この手法は、特に図12の符号1202で示すような、各クラスの境界でクラス間のデータが混ざりあう場合のデータを除く際に有効である。
The evaluation of whether or not sampling has been performed appropriately is based on the search response speed and search accuracy for the search subset by the search model. As long as this evaluation is satisfied, there are no particular restrictions on the sampling method, and multiple combinations may be used. As an example of a sampling method, a method of removing data from closely related classes is also effective (see Ivan Tomek. Two modifications of cnn. IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics, 6:769-772, 1976.). This method is particularly effective when removing data where data from different classes is mixed at the boundaries of each class, as shown by
サブセット生成部13は、グラフデータのそれぞれと、対になる溶接情報を基に、前述の共通サブセットに対するサンプリング手法を用いて、溶接用共通サブセット211を得る。サブセット生成部13は、グラフデータのそれぞれと、対になる溶接情報を基に、前述の検索サブセットに対するサンプリング手法を用いて、溶接用検索サブセット221を得る。
The
サブセット生成部13のサンプリング処理に従い得られる、グラフデータと対になる注目情報の組は、共通サブセットおよび検索用サブセットの双方のサブセットに含まれてもよいし、片方のサブセットのみに含まれてもよい。
The set of noteworthy information paired with the graph data obtained according to the sampling process of the
(予測モデル)
図13は、予測モデル16を説明する図である。予測モデル16への入力データ903は、図13、構造体情報(i)901から作成された情報である。ここで、iは各構造体情報を区別するインデックスである。図13では例として、注目情報を溶接情報として示し、構造体情報(i)901を溶接線近傍の構造として示している。ここで構造体情報(i)を直接に予測モデル16への入力とできないため、サブグラフデータ(i)903に変換される。この構造体情報からサブグラフデータへの変換処理は前述のとおりである。図8および図9のフローチャートで示す処理により選定された抽出アルゴリズムに従いサブグラフデータ903は得られる。
(Prediction model)
FIG. 13 is a diagram for explaining the
予測モデル16は、サブグラフデータ(i)903を直接の入力として受け取り、出力情報905を得る。予測モデル16から直接出力として得られる情報は、各付与情報の確率を示す出力ベクトルti906である。tiの各成分は、各候補注目情報907-909を構造体情報(i)に付与する確率を示している。したがって、tiの各成分の総和は1である。図13に示すように、各成分である、成分1、成分2、成分3、・・・は、それぞれ候補溶接情報(1)、候補溶接情報(2)、候補溶接情報(3)・・・を付与する確率を示す。図10の例では、成分3の確率が最も大きいため、構造体情報(i)への付与情報には、溶接情報(3)(907)が予測モデル16の出力結果から提案される。
The
出力ベクトルtiを用いた注目情報の表示では、tiの各成分で示す確率の大きい、注目情報の候補から順に列挙される。また、付与確率の最も大きい注目情報に関しては、注目情報910のように暫定的に構造体情報に付与されてもよい。なおここでは、構造体情報を入力としたときに、付与情報の候補群から適切な付与情報を推定する分類器を予測モデル16とした。ただし、予測モデル16は分類器に限らず、注目情報を数値や数値ベクトルの形式で予測する回帰モデルを予測モデル16としてもよい。ただし、予測モデル16は構造体情報を変換したグラフデータを入力とすることを特徴とし、予測モデル16の出力は構造へ付与する情報を示すものである。
When displaying attention information using the output vector t i , candidates for attention information are listed in order of the probability indicated by each component of t i . In addition, attention information with the highest attachment probability may be provisionally attached to structure information as in
予測モデル16を作成するための機械学習手法を説明する。本発明で用いた機械学習手法はグラフデータを入力として分類器等の予測モデル16を作成できる。例えば、グラフデータを入力とする手法のうち、汎化性能の高い予測モデル16を作成できるGNN(Graph Neural Network)に分類される手法を用いることが望ましい。中でも、グラフデータのノード周辺の局所的な情報を予測モデル16に反映するGCN(Graph Convolutional Network)を用いることが望ましい。GNNにおけるPropagation処理、Sampling処理、Pooling処理を含む各処理は共通サブセット210に対して、試行錯誤的に検討され予測精度の高いものを選択すればよく特段の制限はない。
A machine learning method for creating the
図10に例示した分類モデル(予測モデル16の一種)の最適化における損失関数に交差エントロピー誤差を用いることが多いが、構造体情報の入力に対して、どの注目情報の候補が望ましいかを、共通サブセット210に対して最適化できるものであれば特段制限はない。仮に、予測モデル16が回帰モデルである場合も同様に、二乗和誤差等の一般的な損失関数を用いるがこれに制限されない。GNN以外に、グラフデータを入力とする機械学習手法の例として、グラフデータ同士の類似度を定義する、グラフカーネルを用いてもよい。
In optimizing the classification model (a type of prediction model 16) illustrated in FIG. 10, cross entropy error is often used as a loss function, but there are no particular limitations as long as it is possible to optimize which candidate of attention information is desirable for the input of structural information with respect to the
グラフカーネルの種類として、random walk kernel [H. Kashima, K. Tsuda, and A. Inokuchi, in Proc. Twent. Int. Conf. Int. Conf. Mach. Learn. (AAAI Press, 2003), pp. 321-328.] 、shortest kernel [K.M. Borgwardt and H.-P. Kriegel, in Proc. Fifth IEEE Int. Conf. Data Min. (IEEE Computer Society, USA, 2005), pp. 74-81.]、subgraph matching kernel[N. Kriege and P. Mutzel, in Proc. 29th Int. Coference Int. Conf. Mach. Learn. (Omnipress, Madison, WI, USA, 2012), pp. 291-298.] 等が挙げられる。グラフカーネルと組わせて用いる機械学習手法として、SVM(Support Vector Machine)にはじまり、カーネルパーセプトロン、Gaussian Process、線形判別分析などがあるが、カーネル法と合わせて使用する予測モデル16作成のアルゴリズムであれば特段制限はない。
Types of graph kernels include the random walk kernel [H. Kashima, K. Tsuda, and A. Inokuchi, in Proc. Twent. Int. Conf. Int. Conf. Mach. Learn. (AAAI Press, 2003), pp. 321-328.], the shortest kernel [K.M. Borgwardt and H.-P. Kriegel, in Proc. Fifth IEEE Int. Conf. Data Min. (IEEE Computer Society, USA, 2005), pp. 74-81.], and the subgraph matching kernel [N. Kriege and P. Mutzel, in Proc. 29th Int. Conference Int. Conf. Mach. Learn. (Omnipress, Madison, WI, USA, 2012), pp. 291-298.]. Machine learning methods that can be used in combination with the graph kernel include SVM (Support Vector Machine), kernel perceptron, Gaussian Process, linear discriminant analysis, etc., but there are no particular restrictions as long as it is an algorithm for creating a
ただし、グラフカーネルを用いた予測モデル16の作成の欠点として、グラフカーネルの計算コストが、予測モデル16の作成時および使用時のボトルネックとなり得ることがあげられる。したがって、使用する学習データ量等に制限をかけるなど、カーネル計算に工夫を施す必要があるものの、ユーザが使用上不満を感じない計算速度を予測モデル16が実現できていれば、予測モデル16作成にグラフカーネルを用いてもよい。
However, a drawback of using a graph kernel to create a
(検索モデル)
図14および図15は、検索モデル17を説明する図である。検索モデル17への入力データ1103は、構造体情報(i)1102を元にしたサブグラフデータ(i)1103である。ここで、iは各構造体情報を区別するインデックスである。構造体情報(i)は、サブグラフデータ(i)1103に変換されてから検索モデル17に入力される。ここで示したサブグラフデータ(i)1103を作成する一連の処理は、図13を用いて示した予測モデル16の例と同じであり、共通サブセット210に対して入出力結果に対して、モデルを最適化することで検索モデルを得る。
(Search model)
14 and 15 are diagrams for explaining the
検索モデル17の目的は、データベース1105に含まれるグラフデータ(j)の中から、検索クエリとなるサブグラフデータ(i)と類似するサブグラフデータを特定することにある。ここで、サブグラフデータ(j)は、サブグラフデータ(i)と同様に、構造体情報(j)から変換したデータである。jは、データベース内のサブグラフデータ(j)および元となる構造体情報(j)を特定するインデックスであり、検索サブセット220に含まれる。
The purpose of the
検索モデル17は、比較対象となるグラフデータ(i)1105と検索サブセット220内の各グラフデータ(j)に対して類似度Sijを求める。図14の1107A、1108A、1109Aに示すように、サブグラフデータ(1)、サブグラフデータ(2)、サブグラフデータ(j)に対して計算された類似度が、類似度Si1、類似度Si2、・・・、類似度Sijがこれを指す。また、各グラフデータには事前に注目(1)1107B、注目情報(2)1108B、・・・、注目情報(j)1109Bが対応付けられている。
The
抽出部15は、類似度Sijを評価指標として、サブグラフデータ(i)との類似度の高いサブグラフデータ(j)1109Aを抽出する。図14および図15に示す例では、サブグラフデータ(j)に紐づく元情報(j)のもつ注目情報(j)1109Bが類似度Sijの大きいために抽出された。類似度Sijの計算結果を通して、構造体情報(i)と構造体情報(j)が類似するため、注目情報(j)1109Bを構造体情報(i)に紐づけることで注目情報(i)1200を推定する。ここで示した検索モデル17を用いた操作により、入力データ(i)1103の構造体情報1103へ紐付けられるべき注目情報(i)1200が得られる。また、類似度Si1の高い順に類似データ(j)の類似度の高いものから有望な注目情報(j)を複数取得することで、これらを構造体情報(i)への付与情報の候補として扱える。
The
なお図14では、抽象化のために検索モデル17および検索サブセット220を用いて説明したが、実際には注目情報に応じた具体的な検索モデル17および検索サブセット220を用いる。たとえば、溶接情報を注目情報とする場合には、溶接用検索モデル171と溶接用検索サブセット221が用いられる。
Note that in FIG. 14, for the sake of abstraction, a
検索モデル17を用いて類似度を計算する際の注意点は以下のとおりである。理論上は、モデルセット内のデータ全体に対して類似度を算出できるものの、実際の運用ではモデルセット内の大量のデータすべてに対して、類似度Sijの計算を所望の時間で行うのは難しい。そのため次に説明するように、類似度計算による検索処理の計算コストを下げ、所要時間を削減する方法を採用することが望ましい。
The following points should be noted when calculating similarity using the
たとえば、モデルセットのデータ組(j)を注目情報に基づくモデルセットをサンプリングした検索サブセットに対してのみ類似度の計算の対象とし、計算コストを削減できる。また、別の方法として、検索サブセットを階層化したグループに分けることで、階層毎の各グループの代表的なデータに対して類似度Sijを計算することで、最終的に属するグループの代表的な構造体情報(j)と同じ注目情報を紐付けることもできる。この後者の方法では、決定木のように階層ごとに類似度計算を行い分類するため、全体の類似度計算の回数を削減できる。このように、グラフデータの類似度Sijを評価指標とすることを特徴とする検索方法である限り、公知の様々な検索アルゴリズムを利用できる。 For example, the calculation cost can be reduced by calculating the similarity of a data set (j) of a model set only for a search subset obtained by sampling a model set based on attention information. As another method, the search subset can be divided into hierarchical groups, and the similarity S ij can be calculated for representative data of each group for each hierarchy, so that the same attention information can be linked to the representative structure information (j) of the group to which it ultimately belongs. In this latter method, the similarity calculation is performed for each hierarchy like a decision tree, so that the number of times the overall similarity calculation is performed can be reduced. In this way, various known search algorithms can be used as long as the search method is characterized in that the similarity S ij of graph data is used as an evaluation index.
検索モデル17の作成方法を共通サブセット210と機械学習手法の2つ点から説明する。検索モデル17は、入力とする構造体情報(i)のサブグラフデータ(i)と、検索対象の構造体情報(j)のサブグラフデータとの類似度Sijは、データ組(j)において各注目情報が同一である場合は、高類似度を示し、異なる場合は、低類似度を示すような、類似度Sijが評価指標となっていることが望ましい。要件を満たすSijの計算を行う検索モデル17を作成するために、事前に共通サブセット210を用いて、注目情報ラベルごとにデータを区別できるように、類似度の計算方法を最適化できる。最適化方法は後述の機械学習手法に従う。ここで、共通サブセット210は、サブグラフデータ(j)とそれに対応する注目情報(j)の組で構成されており、予測モデル16の最適化に用いたデータの組(j)と同様の形式である。
A method for creating the
各機械学習手法に応じた類似度計算を行う検索モデル17の作成方法を述べる。機械学習手法は、グラフデータを入力として、各グラフデータの類似度Sijを評価できる必要があり、グラフカーネルやGNN(グラフニューラルネットワーク)を用いて定めることが望ましい。グラフカーネルを用いる場合は、グラフデータ(i)とグラフデータ(j)の距離をグラフカーネル関数の定義から算出できる。この算出された値をグラフデータ(i)、グラフデータ(j)間の類似度として、距離が近いデータほど高類似度として扱う。グラフカーネルにより、2つのグラフデータ間の類似度を直接算出できるが、検索サブセット220とカーネル関数を用いたクラスタリングや次元削減により得た2次的な特徴量ベクトル空間での距離を類似度として算出てもよい。2次的な特徴量の作成方法は、一般的なカーネル法のクラスタリングや次元削減方法を同様に用いることができる。
A method for creating a
距離の定義も特徴量空間におけるコサイン距離、マハラノビス距離、ユークリッド距離、Hausdorff距離等が考えられるが、類似度として用いることで、所望の情報付与を達成できる限り特段制限はない。ただし、グラフカーネルを用いた計算の注意点として、グラフデータに付与する各注目情報(ラベルデータ)に応じて、グラフデータから抽出すべき情報が変わるため、注目情報の種類によってグラフカーネルを設計しなければならない。そのため、グラフデータから汎用的に情報抽出を行うことは容易でなく、予測モデルおよび検索モデルの改善のためにカーネルを再設計する必要があるという欠点がある。 The definition of distance can be cosine distance, Mahalanobis distance, Euclidean distance, Hausdorff distance, etc. in feature space, but there are no particular restrictions as long as the desired information can be added by using it as a similarity measure. However, one thing to note about calculations using graph kernels is that the information to be extracted from graph data changes depending on the attention information (label data) added to the graph data, so the graph kernel must be designed depending on the type of attention information. For this reason, it is not easy to extract information from graph data in a general purpose manner, and there is a drawback in that the kernel must be redesigned to improve prediction and search models.
一方で、汎化性能の高いモデルを構築に適した手法であるGNNを用いた場合、類似度計算するための検索モデル17を構築する。検索モデルの最適化には、共通サブセット210のサブグラフデータと注目情報のデータ組(j)を用いて、共通サブセット210のサブグラフデータを注目情報の識別精度をあげるように、GNNのパラメータの最適化をする過程を経て、グラフデータ同士の類似度の計算方法を最適化できる。このためGNNを検索モデル17の作成方法に用いることが特に望ましい。
On the other hand, when using GNN, which is a method suitable for constructing a model with high generalization performance, a
GNNを用いた検索モデル作成方法の中でも、例えば文献「P. Riba, A. Fischer, J. Llados, and A. Fornns, in 2018 24th Int. Conf. Pattern Recognit. (2018), pp. 2239-2244.」の方法を用いることで、グラフデータ間の類似度を求めるモデルを作成できる。この際の類似度の尺度は、検索サブセット220のラベルデータが付与されたサブグラフデータ同士を高い類似度として算出するとともに、異なるラベルデータが付与されたサブグラフデータ同士を低い類似度として算出するように類似度の計算方法(検索モデル17)を最適化できる。
Among the search model creation methods using GNNs, for example, a model for calculating the similarity between graph data can be created by using the method described in the literature "P. Riba, A. Fischer, J. Llados, and A. Fornns, in 2018 24th Int. Conf. Pattern Recognit. (2018), pp. 2239-2244." In this case, the similarity scale can be optimized by calculating subgraph data to which label data of the
また、文献「Y. Li, C. Gu, T. Dullien, O. Vinyals, and P. Kohli, CoRR abs/1904.12787, (2019).」の方法は、ラベルデータに基づく最適化を通して、各グラフデータを同一ラベルデータのグラフデータを特徴量ベクトル空間で近い距離に埋め込むことが可能である。またこの特徴量ベクトル空間での距離に基づき、グラフデータ間の類似度定めることができる。文献内と同様に、グラフ同士の類似性を2体間および、3体間で比較することで、類似度の計算を行う検索モデル17を共通サブセット210のラベルデータに基づく損失関数を用いて最適化できる。ここでも、共通の注目情報(ラベルデータ)をもつグラフデータは類似度が高く、異なる付与情報をもつグラフデータの類似度が低くなるように、類似度の計算方法(検索モデル17)が最適化される。
In addition, the method of the literature "Y. Li, C. Gu, T. Dullien, O. Vinyals, and P. Kohli, CoRR abs/1904.12787, (2019)" makes it possible to embed graph data of the same label data at close distances in the feature vector space through optimization based on label data. In addition, the similarity between graph data can be determined based on the distance in this feature vector space. As in the literature, the
前述の文献に記載の方法は、グラフデータを共通サブセット210に対する最適化に基づき、一般的な特徴量ベクトル空間に写像できる。この利点として、各グラフデータに対応する特徴ベクトルを対象とする、一般的な検索アルゴリズムと組み合わせて検索モデルを使用できる。さらに前述の文献に記載の方法は、特徴量ベクトルのデータをグループ分けするクラスタリング処理や、特徴量ベクトル空間のデータ分布に着目した一般的なサンプリング方法と合わせて使用できるため、検索対象である検索サブセット220を、前述の各手法を適宜用いて取得することで容易に作成できる。
The method described in the aforementioned document can map graph data to a general feature vector space based on optimization for the
検索モデル17を作成するための機械学習手法は、サブグラフデータ(i)と、検索対象のデータベースである検索サブセット220内のサブグラフデータ(j)との類似度Sijを、サブグラフデータ(i)を入力に計算できるものであればよく、上述した例に限定されない。ただし検索モデル17を作成するための機械学習手法は、共通サブセット210に従って類似度の計算方法を最適化できるものが望ましい。
The machine learning technique for creating the
予測モデル16と検索モデル17を利用用途に対して区別する。予測モデル16は、共通サブセット210を用いて作成されているため、注目情報の候補(ラベルデータ)を事前把握しており、限られた範囲のラベルデータのどれかを新規の構造体情報(i)に付与する場合において望ましい。これは、予測モデル16が、入力グラフデータ(i)に付与すべき注目情報を事前に学習した範囲のラベルデータから予想するためである。
The
一方で、検索モデル17は、共通サブセット210によるグラフデータの類似性の学習を行い、検索の評価基準である類似度Sijを得ることができる。この際に検索モデル17は、学習時に共通サブセット210に含まれない注目情報のラベルデータに対しても、類似度を計算できる。したがって、検索対象のデータベースに新規の注目情報のラベルデータが更新されるなど、事前に注目情報の候補の範囲を定められない場合には、検索モデル17による付与情報の紐付けが有効である。
On the other hand, the
(動作例)
製造支援システムSは、2つの入力補助機能、変更提案機能、および点検補助機能を有する。これらの機能は、ユーザが各機能を指定することで実行される。ただし、あらかじめ条件付けを行うことでユーザが指定することなく各機能が実行されてもよい。以下では、図16~図19を参照して各機能を順番に説明する。
(Example of operation)
The manufacturing support system S has two input assistance functions, a change suggestion function, and an inspection assistance function. These functions are executed when the user specifies each function. However, each function may be executed without the user specifying it by setting conditions in advance. Each function will be described below in order with reference to Figs. 16 to 19.
設計者U1は、3D-CAD構造の溶接すべき位置指示した溶接線に対して溶接情報を付与する。3D-CAD上の溶接線は、スケッチ線(構造の構成要素である一次元の線)や、部品(3D構造)等で表現することが一般的であるものの、溶接線は構造の構成要素として表現される限り、本システムを適用できる。ただし、情報管理を行う現場ごとに統一した構造の表記方法であることが望ましい。ここでは、図16および図17を参照して、円形金属板101と正方形金属板102との溶接情報を設定する例を説明する。仮に、本システムを利用せずに設計者U1が情報付与を行う場合、正方形金属板102上面の溶接線103~106の情報をすべて手入力する必要がある。
Designer U1 assigns welding information to the weld lines that indicate the positions to be welded in the 3D-CAD structure. Although weld lines on 3D-CAD are generally expressed as sketch lines (one-dimensional lines that are structural components) or parts (3D structure), this system can be applied as long as the weld lines are expressed as structural components. However, it is desirable to have a unified method of expressing structures for each site where information management is performed. Here, an example of setting welding information for a
本実施の形態では、付与情報の入力作業をシステムが補完することで、設計者U1の作業量を低減できる。補完方法を2つ説明する。第1の方法では、選択した個所の溶接情報として入力済みの溶接情報を、同一の3D-CADファイル上の他の箇所にも付与する。第2の方法では、選択範囲における未入力の溶接情報を推定して付与する。以下の処理は、3D-CADソフトウエアの機能、またはアドオンの機能として提供される。 In this embodiment, the system complements the work of inputting the added information, thereby reducing the workload of designer U1. Two complementation methods are described below. In the first method, welding information that has already been input as welding information for a selected location is also added to other locations on the same 3D-CAD file. In the second method, welding information that has not been input in the selected range is estimated and added. The following process is provided as a function of the 3D-CAD software or an add-on function.
図16は、入力補助機能の第1の方法を説明する図である。第1の方法では、以下に説明する手順1-1~手順1-4の4つが順番に実行される。まず手順1-1では、入力部14は設計者U1による入力操作、すなわち溶接情報を入力済みである溶接線103の選択操作を受け付ける。ただし本手順において複数の溶接部が選択されてもよい。次の手順1-2では入力部14は、設計者U1から溶接情報を付与する対象が存在する範囲の入力を受け付ける。図16では、設計者U1が選択した選択範囲305を破線の直方体で示している。設計者U1が選択範囲305を選択すると、提案部18は選択範囲305に含まれる溶接線を抽出する。
Figure 16 is a diagram illustrating a first method of the input assistance function. In the first method, the following four steps, steps 1-1 to 1-4, are executed in order. First, in step 1-1, the
3D-CADの構造要素が注目情報を付与すべき対象として溶接線を指し示す情報を有している場合には、提案部18はこの情報に基づき溶接線104、105、106をユーザの入力に基づき選択された選択構造体とする。3D-CADの構造要素が溶接線を区別する情報を有していない場合には提案部18は、手順1-1において選択された溶接部と類似する構造を、検索モデル17を用いてグラフデータの類似度に基づき抽出することで、溶接線104、105、106を得る。提案部18は、抽出部15を用いて溶接線104、105、106に対応する溶接情報を抽出する。このとき抽出部15は、設計者U1が指定した、または事前に予め設定された予測モデル16または検索モデル17を用いる。
If the 3D-CAD structural elements have information indicating weld lines as targets to which attention information should be added, the
続く手順1-3において、提案部18は、手順1-2において抽出部15が抽出した溶接線に対して手順1-1において選択された溶接線の溶接情報を付与する旨の画面表示を行う。図16において、溶接情報を付与する対象となる溶接線は、破線の楕円で示されている。ここで、溶接線に付随する感嘆符の表示は溶接線に情報が付与されていることを示し、破線の吹き出しは溶接情報が未だ確定していないことを示す。提案部18は、設計者U1による承認または修正を受け付ける。提案部18は、承認された場合には抽出された溶接線への溶接情報の付与を確定し、修正された場合には修正後の溶接情報を付与する。
In the next step 1-3, the
以上の処理により、手順1-4で示すように付与する情報が確定する。なお修正の有無に関わらず、溶接情報が確定すると設計蓄積DB20に反映される。そして、全注目情報グラフDB20Gや各モデルセットやサブセットは、ユーザが予め定めた基準や、ユーザが予測モデルや検索モデルの性能の改善が必要と判断したときに適宜更新される。更新のタイミングはたとえば、所定の時間が経過するごとでもよいし、設計者U1がユーザ付与情報に対して修正有のデータ数が一定以上になった際に行ってもよい。ここで、ユーザか提案部18が提案した注目情報に修正を加えたデータは、システム側の提案に改善の余地があることを示しており、各モデルセット、サブセットの更新に伴い、各予測、検索モデルの性能改善をするために、モデルに優先的に学習させるべき重要なデータである。したがって、設計蓄積DB20に反映するデータは修正有無の情報を保持することが望ましい。
The above process determines the information to be added as shown in steps 1-4. Regardless of whether or not the welding information is corrected, it is reflected in the
図17は、入力補助機能の第2の方法を説明する図である。第2の方法では、以下に説明する手順2-1~手順2-4の4つが順番に実行される。まず手順2-1では、入力部14は設計者U1から予測モデル16と検索モデル17のいずれを利用するかの指定を受け付ける。ただし手順2-1における指定を予め済ませておくことで手順2-1を省略してもよい。手順2-1における設計者U1による指定は、画面に表示された選択肢を選択してもよいし、あらかじめ定められたキーをキーボードから入力してもよい。
Figure 17 is a diagram explaining the second method of the input assistance function. In the second method, the four steps 2-1 to 2-4 described below are executed in order. First, in step 2-1, the
続く手順2-2では入力部14は、設計者U1から溶接情報を付与する対象が存在する範囲の入力を受け付ける。図17では、設計者U1が指定する範囲が指定範囲301として破線で示されている。続く手順2-3では、まず提案部18が指定範囲301から溶接線を抽出する。そして提案部18が、手順2-1において設計者U1が指定した予測モデル16または検索モデル17を用いて、それぞれの溶接線に対して溶接情報の候補を算出する。そして提案部18は、算出した溶接情報の候補を表示して設計者U1の選択を待つ。なお図17では作図の都合により溶接線106にのみ候補を表示しているが、実際には全ての溶接線に候補が表示される。
In the next step 2-2, the
この際に提案部18は、該当する確率の高さを視覚的に表示する。たとえば提案部18は、確率が高い順番に溶接情報を上から下に並べてもよいし、確率が高い溶接情報ほど大きく表示してもよい。また提案部18は、最も確率が高い溶接情報を最初の候補として出力してもよい。「最初の候補」とは、たとえばデフォルトで選択されている候補であり、設計者U1が最も少ない操作で選択可能な候補である。なお図17ではテーブル形式で示したが、柔軟性の高いデータ構造であるjsonやxml形式を扱うこともでき、データ構造の可視化方法で一般的なツリー形式で表示してもよい。設計者U1が全ての溶接線について溶接情報を選択すると、手順2-4に進んで全ての溶接情報が確定する。確定した溶接情報は設計蓄積DB20に反映され、全注目情報グラフDB20Gやモデルセットやサブセットにも反映される。
At this time, the
図18は、変更提案機能を説明する図である。変更提案機能では、以下に説明する手順3-1~手順3-4の4つが順番に実行される。手順3-1および手順3-2は、上述した手順2-1および手順2-2と同一なので説明を省略する。ただし本例では、溶接線103~106にはすでに何らかの溶接情報が付与されている。
Figure 18 is a diagram explaining the change suggestion function. In the change suggestion function, the following four steps, steps 3-1 to 3-4, are executed in order. Steps 3-1 and 3-2 are the same as steps 2-1 and 2-2 described above, so their explanation is omitted. However, in this example, some welding information has already been added to the
手順3-3では提案部18は、まず指定範囲301から溶接線を抽出する。次に抽出部15は、手順2-1において設計者U1が指定した予測モデル16または検索モデル17を用いて、それぞれの溶接線に対して溶接情報の候補を算出する。ここで算出される溶接情報の候補は、手順2-3とは異なり最も確率が高い1つのみである。そして提案部18は、抽出した溶接線ごとに、算出した溶接情報の候補とすでに付与されている溶接情報の差分を算出し、変更提案501として画面に表示する。図18では変更提案501が含まれる溶接線には2つの感嘆符を付している。
In step 3-3, the
変更提案501は、溶接情報の変更前後の情報が確認できる仕様が望ましい。ただし、ユーザが溶接情報の再確認が必要である根拠を確認できる情報であればよく、特段制限はない。設計者U1は、変更提案501が適切か否かを判断し、入力部14に判断結果を入力する。この際に設計者U1は、変更提案501に記載されていない、その他の正しい値を入力してもよい。手順3-4では提案部18は、手順3-3における設計者U1の入力に基づきそれぞれの付与情報を確定する。確定した溶接情報は設計蓄積DB20に反映され、全注目情報グラフDB20Gやモデルセットやサブセットにも反映される。
The
以上説明した変更提案機能は、プロセス設計者が溶接線に対して、溶接情報を付与する際に、過去の類似事例に照らして、溶接情報の見直しが必要であることをプロセス設計者に示すことで、再確認を促し、溶接情報の入力時の不備の発生を防ぐ効果を有する。効果を実現するシステムの必要性を示すために製品生産現場の課題を示す。上工程であるプロセス設計で溶接情報を適切に指示したと思われる場合でも、製造工程において、施工条件が実施困難なことがわかる場合も多い。例えば、製品構造の問題により、溶接情報のトーチ角度を満たした施工が困難であることが施工段階で判明したりする。 The change suggestion function explained above has the effect of prompting the process designer to recheck the welding information in light of similar past cases when the process designer adds welding information to a weld line, thereby preventing errors from occurring when entering the welding information. In order to demonstrate the need for a system that achieves this effect, we will show the issues at product production sites. Even when it seems that the welding information has been properly specified in the upstream process of process design, it is often found that the construction conditions are difficult to implement in the manufacturing process. For example, it may become clear at the construction stage that a problem with the product structure makes it difficult to perform construction that satisfies the torch angle specified in the welding information.
このような問題が生じた場合に、製造工程の担当者や管理者によって代替の施工条件を決めて実施することで対応することがある。しかし、施工条件の変更は後のプロセス設計者の今後のプロセス条件指示の改善に生かされる形でデータを管理されないという問題がある。そのため、本実施の形態における変更提案機能により、プロセス条件の変更を示すデータを対象構造に紐付けることで、プロセス設計者に気付きを与え、プロセス条件の入力時の不備の発生を防ぐ効果が得られる。 When such problems occur, the manufacturing process staff or manager may deal with the problem by deciding on and implementing alternative processing conditions. However, there is a problem in that the data for changes to processing conditions is not managed in a way that allows the process designer to use the changes to improve future process condition instructions. Therefore, the change suggestion function in this embodiment links data indicating changes to process conditions to the target structure, thereby bringing the process designer to their attention and preventing errors from occurring when entering process conditions.
図19は、点検補助機能を説明する図である。ここでは主に注意情報が使用される。点検補助機能は、以下に説明する手順4-1~手順4-4の4つが順番に実行される。点検者U2が液晶ディスプレイD3を使用する場合には、図19に示す画像情報がそのまま表示される。点検者U2がヘッドアップディスプレイD2を使用する場合は、図19に示す画像情報が透明に表示されてもよいし、図19に示す画像情報から部品の形状を除いた情報が表示されてもよい。 Figure 19 is a diagram explaining the inspection assistance function. Here, caution information is mainly used. The inspection assistance function executes the following four steps, procedure 4-1 to procedure 4-4, in order. When inspector U2 uses liquid crystal display D3, the image information shown in Figure 19 is displayed as is. When inspector U2 uses head-up display D2, the image information shown in Figure 19 may be displayed transparently, or the image information shown in Figure 19 excluding the part shape may be displayed.
まず手順4-1では、提案部18は、CADエンジンCを利用し、点検者U2が対象とする製品の点検箇所の構造体情報を、点検者U2と同じ視点で画像情報を出力する。次の手順4-2では、点検項目の情報が紐づいた溶接線、および点検の進捗を管理するためのチェックボックスをさらに表示する。具体的には、図内の溶接線103-106には、溶接点検の終了のステータスを示すチェックボックスが付され、また、チェックボックの横の感嘆符は点検すべき情報の詳細を表示するためのアイコンである。手順4-2では、いずれのチェックボックスもチェックが入っていない。たとえば、溶接線106に溶接線近傍の構造に類似する事例で、溶接線点検時の見落としがあった場合には、感嘆符401のように他とは異なる態様で表示して注意を喚起する。
First, in step 4-1, the
点検者U2は、点検が完了するとチェックボックスにチェックを入れて進捗を管理する。手順4-3では、溶接線103および溶接線105の点検が完了している。また点検者U2は、感嘆符のアイコンを選択することで、符号403に示すように点検すべき詳細な情報を確認できる。さらに、過去の点検において見落としがあった項目を他とは異なる態様で表示することでさらなる注意喚起を行ってもよい。たとえば手順4-3に示す例では、「溶接層数」の項目に下線を付すことで注意を促している。手順4-4では、溶接線に付与された注意情報に関して、情報の付与が不適切であった場合には、提案部18が点検者U2から注意情報の修正を受け付ける。点検者U2により修正された注意情報は設計蓄積DB20に反映される。
When the inspection is completed, the inspector U2 checks the checkbox to manage the progress. In step 4-3, the inspection of the
以上説明した点検補助機能は、対象構造体に類似する構造体情報において発生した不具合や情報入力ミスに関わる情報を示すことで、点検者U2へ気づきを与えて、同様の不具合や情報入力ミスの発生を防止する効果を有する。点検者U2に関する現状の課題は、点検の見落としを防ぐために、複数担当者により同一の点検箇所を何度も点検する。これにより作業工数が大きくなることが課題であり、作業工数の削減と点検の見落とし防止の両立が求められる。 The inspection assistance function described above has the effect of bringing to the attention of inspector U2 and preventing the occurrence of similar defects or information input errors by showing information related to defects or information input errors that have occurred in structure information similar to the target structure. The current issue with inspector U2 is that in order to prevent inspection oversights, multiple inspectors inspect the same inspection points multiple times. This increases the amount of work required, and there is a demand for both reducing the amount of work required and preventing inspection oversights.
一般に、点検等の見落としは現場状態や人間の認知傾向の影響を受けており、見落としを誘発しやすい場所には確率的な偏りがあると考えられる。点検不備による災害を考えると、労働災害の経験則であるハインリッヒの経験則で言及されるように、重大な一つの事故の背後には、29の軽微な事故、300の異常が存在すると言われており、このような法則と同様に、重複点検時に生じる重大な見落とし発生の裏には軽微な見落としが幾度となく生じる。したがって、過去に見落とした点検情報を類似する対象構造に紐付けることで注意喚起を行うことで、点検者の見落とし防止を実現する本機能は有用である。 In general, oversights during inspections are influenced by on-site conditions and human cognitive tendencies, and it is believed that there is a probabilistic bias in places where oversights are likely to occur. When considering accidents caused by improper inspections, as mentioned in Heinrich's rule of thumb, which is an empirical rule for workplace accidents, it is said that behind one serious accident, there are 29 minor accidents and 300 abnormalities. Similarly to this rule, behind the occurrence of serious oversights that occur during duplicate inspections, there are many minor oversights. Therefore, this function is useful as it prevents inspectors from oversights by linking inspection information that has been overlooked in the past to similar target structures and raising awareness.
注目情報を付与しない状態を予測モデル16や検索モデル17において取り扱うために、注目情報なしという情報(ラベルデータ)を、図19のシステム処理中では、ラベルデータの1種として扱うか、付与情報の候補を取得する基準である、付与確率または類似度Sijが一定閾値を超えた際のみ注目情報を対象構造体情報(i)に紐付ける等の工夫を行う。閾値も、共通サブセット210を用いた上で注目情報の紐付けの精度を評価指標から定められる。
In order to handle a state in which no attention information is added in the
上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)製造支援システムSは、複数の部分構造体を含み、複数の部分構造体の少なくとも1つには注目情報が付与された三次元設計情報を格納する設計蓄積DB20と、三次元設計情報に対するユーザのデータ操作を受け付ける入力部14と、部分構造体の情報をグラフデータに変換するモデルセット生成部12と、入力されるグラフデータに対応する注目情報を抽出する抽出部15と、ユーザによる入力部14への入力に基づき選択された部分構造体である選択構造体を抽出部15に入力し、抽出部15が抽出した注目情報である注目情報候補を選択構造体に付与することをユーザへ提案する提案部18と、を備える。そのため、溶接情報に限らず、製品を構成する構造体に紐付けるべき多様なデータを対象として、設計の支援に活用することができる。
According to the above-described first embodiment, the following advantageous effects can be obtained.
(1) The manufacturing support system S includes a
(2)提案部18は、ユーザが入力部14を介して選択した部分を含む部分構造体を選択構造体とする。そのため製造支援システムSは、ユーザが選択した部分構造体に付与する注目情報の候補を提案できる。
(2) The
(3)提案部18は、ユーザが入力部14を介して選択した部分を含む部分構造体に類似する部分構造体を選択構造体とする。そのため製造支援システムSは、ユーザが選択した部分構造体に類似する他の部分構造体に付与する注目情報の候補を提案できる。
(3) The
(4)製造支援システムSは、入力される選択構造体のグラフデータに対応する注目情報の候補を、事前の学習に基づき特定して出力する予測モデル16を備える。抽出部15は、予測モデル16が出力する注目情報の候補を出力する。
(4) The manufacturing support system S includes a
(5)抽出部15は、複数の注目情報の候補のそれぞれについて、確からしさの情報を算出する。抽出部は、予測モデル16が出力する複数の注目情報の候補のうち、確からしさが最も高い注目情報の候補を最初の候補として出力する。そのため製造支援システムSは、複数の注目情報候補を優先順位付けしてユーザに提示できる。
(5) The
(6)製造支援システムSは、グラフデータと注目情報との組合せを複数組含む共通サブセット210と、選択構造体のグラフデータに類似するグラフデータである類似グラフデータを共通サブセット210から検索し、類似グラフデータと組み合わされている注目情報を出力する検索モデル17を備える。抽出部15は、検索モデル17が出力する注目情報を出力する。
(6) The manufacturing support system S includes a
(7)検索モデル17は、複数の注目情報の候補のそれぞれについて、確からしさの情報を算出する。抽出部15は、予測モデルが出力する複数の注目情報の候補のうち、確からしさが最も高い注目情報の候補を最初の候補として出力する。そのため製造支援システムSは、複数の注目情報候補を優先順位付けしてユーザに提示できる。
(7) The
(8)提案部18は、提案に対するユーザの応答を設計蓄積DB20に記録することで設計蓄積DB20を更新する。製造支援システムSは、提案部18により更新された設計蓄積DB20を用いて検索モデルのパラメータを更新する機能を有するモデル更新部19を備える。
(8) The
(9)提案部18は、提案に対するユーザの応答を設計蓄積DB20に記録することで設計蓄積DB20を更新する。製造支援システムSは、提案部18により更新された設計蓄積DB20を用いて予測モデルのパラメータを更新する機能を有するモデル更新部19を備える。
(9) The
(10)注目情報は、当該注目情報が付与される部分構造体の溶接に関する、施工条件、点検情報、溶接施工不具合、事故事例に関わる情報、および治具情報の少なくとも1つを含む。 (10) The attention information includes at least one of the following regarding the welding of the partial structure to which the attention information is attached: construction conditions, inspection information, welding construction defects, information related to accident cases, and jig information.
(11)注目情報は、当該注目情報が付与される部分構造体のネジを用いた固定に関する、ネジに対応するネジ穴の情報、ネジの種類の情報、点検情報、施工不具合、および事故事例に関わる情報の少なくとも1つを含む。 (11) The attention information includes at least one of information on the screw holes corresponding to the screws, information on the type of screw, inspection information, construction defects, and information related to accident cases, regarding the fastening of the partial structure to which the attention information is attached using screws.
(12)注目情報は、当該注目情報が付与される部分構造体の接着に関する、接着に用いられる接着剤の情報、点検情報、不具合、および事故事例に関わる情報の少なくとも1つを含む。 (12) The attention information includes at least one of information related to the adhesive used for bonding the partial structure to which the attention information is attached, inspection information, defects, and accident cases.
本実施の形態で説明したように、共通フォーマットでデータを収集、管理する形態のシステムを構築することは、機械学習を活用した情報付与との相性が非常によく、収集されたデータベースを用いて、データサイエンティストが、予測モデル16および検索モデル17の改善を継続的に行える。予測モデル16や検索モデル17の入力となるサブグラフデータは、グラフデータのノードやエッジが保持する特徴量ベクトルやグラフデータの部分的な抽出を行うことで得られるが、この抽出方法も更新されたデータベースの状態に従い、データサイエンティストが注目情報の予測精度の評価結果から改善することが容易である。
As described in this embodiment, constructing a system that collects and manages data in a common format is highly compatible with information addition using machine learning, and data scientists can continuously improve the
製造支援システムSは、生産開発現場における、データの蓄積、検索、活用の情報管理を行う。製造支援システムSは、製品設計図である3D-CAD上の構造体情報を、グラフデータに変換した上で、共通のフォーマットのデータとして、蓄積、検索、および活用に利用する。そのため製造支援システムSは、これまで活用できていなかった、過去事例や類似事例を横展開したデータの再利用を推進するとともに、構造に付与される幅広い情報の検索と予測をデータに基づき達成する。これにより製造支援システムSは、ユーザのヒューマンエラー防止のための気付き支援と、ユーザの情報付与作業の補完をすることで、作業効率を向上させるものである。 Manufacturing support system S manages information storage, search, and utilization of data at production and development sites. Manufacturing support system S converts structural information on 3D CAD, which is the product design drawing, into graph data, and uses it as data in a common format for storage, search, and utilization. As a result, manufacturing support system S promotes the reuse of data that has not been utilized until now by horizontally deploying past cases and similar cases, and achieves data-based search and prediction of a wide range of information to be added to structures. In this way, manufacturing support system S improves work efficiency by supporting users' awareness to prevent human error and complementing the user's information addition work.
また、構造体情報への注目情報の成否をユーザからフィードバックさせることで得たデータを、データベースに追加することで、予測モデル16および検索モデル17の改善を持続的に行える。この際に、新たに作成した予測モデル16および検索モデル17もグラフデータを入力とするものであり、予測モデル16および検索モデル17を更新できる。
In addition, by adding data obtained from the user's feedback on the success or failure of the focus information on the structure information to the database, the
上記のように、予測モデル16および検索モデル17の継続的更新を行える点や、検索サブセット220の変化に対して汎用的な予測モデル16および検索モデル17を生成できるのは、次の2点による(1)システム内でのデータを柔軟で汎用的なデータ・フォーマットであるグラフデータに統一したこと、(2)予測モデル16および検索モデル17にグラフデータを入力として、多様な入力されるデータに対して、汎化性能の高いモデルを生成するGNNに類する手法を用いた点にある。
As described above, the
上述した実施の形態において、機能ブロックの構成は一例に過ぎない。別々の機能ブロックとして示したいくつかの機能構成を一体に構成してもよいし、1つの機能ブロック図で表した構成を2以上の機能に分割してもよい。また各機能ブロックが有する機能の一部を他の機能ブロックが備える構成としてもよい。本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 In the above-described embodiment, the functional block configuration is merely an example. Several functional configurations shown as separate functional blocks may be configured as one, or a configuration shown in one functional block diagram may be divided into two or more functions. In addition, some of the functions of each functional block may be provided by other functional blocks. The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. Other aspects conceivable within the scope of the technical concept of the present invention are also included in the scope of the present invention.
12…モデルセット生成部
13…サブセット生成部
14…入力部
15…抽出部
16…予測モデル
17…検索モデル
18…提案部
19…モデル更新部
20…設計蓄積データベース
20G…全注目情報グラフデータベース
200…モデルセット
210…共通サブセット
220…検索サブセット
12... Model set
Claims (13)
前記三次元設計情報に対するユーザのデータ操作を受け付ける入力部と、
前記部分構造体の情報をグラフデータに変換するデータ変換部と、
入力される前記グラフデータに対応する注目情報を抽出する抽出部と、
前記ユーザによる前記入力部への入力に基づき選択された前記部分構造体である選択構造体を前記抽出部に入力し、前記抽出部が抽出した注目情報である注目情報候補を前記選択構造体に付与することを前記ユーザへ提案する提案部と、を備える製造支援システム。 an accumulation database for storing three-dimensional design information including a plurality of partial structures, at least one of the plurality of partial structures being assigned attention information;
an input unit that accepts data operations by a user on the three-dimensional design information;
a data conversion unit that converts information about the partial structure into graph data;
an extraction unit that extracts information of interest corresponding to the input graph data;
a proposal unit that inputs a selected structure, which is the partial structure selected based on an input by the user to the input unit, to the extraction unit, and proposes to the user that candidate attention information, which is the attention information extracted by the extraction unit, be assigned to the selected structure.
前記提案部は、前記ユーザが前記入力部を介して選択した部分を含む前記部分構造体を前記選択構造体とする、製造支援システム。 2. The manufacturing support system according to claim 1,
The proposal unit sets the partial structure including the part selected by the user via the input unit as the selected structure, in this manufacturing support system.
前記提案部は、前記ユーザが前記入力部を介して選択した部分を含む前記部分構造体に類似する前記部分構造体を前記選択構造体とする、製造支援システム。 2. The manufacturing support system according to claim 1,
The suggestion unit sets the partial structure similar to the partial structure including a portion selected by the user via the input unit as the selected structure, in this manufacturing support system.
入力される前記選択構造体のグラフデータに対応する前記注目情報の候補を、事前の学習に基づき特定して出力する予測モデルをさらに備え、
前記抽出部は、前記予測モデルが出力する前記注目情報の候補を出力する、製造支援システム。 2. The manufacturing support system according to claim 1,
The method further includes a prediction model that identifies and outputs candidates for the attention information corresponding to the input graph data of the selected structure based on prior learning,
The extraction unit outputs candidates for the attention information output by the prediction model.
前記予測モデルは、複数の前記注目情報の候補のそれぞれについて、確からしさの情報をさらに算出し、
前記抽出部は、前記予測モデルが出力する複数の前記注目情報の候補のうち、前記確からしさが最も高い前記注目情報の候補を最初の候補として出力する、製造支援システム。 The manufacturing support system according to claim 4,
The prediction model further calculates likelihood information for each of the plurality of candidates for the attention information,
The extraction unit outputs, as a first candidate, the candidate for attention information with the highest likelihood from among the multiple candidates for attention information output by the predictive model.
前記グラフデータと前記注目情報との組合せを複数組含む検索データベースと、
前記選択構造体の前記グラフデータに類似する前記グラフデータである類似グラフデータを前記検索データベースから検索し、前記類似グラフデータと組み合わされている前記注目情報を出力する検索モデルをさらに備え、
前記抽出部は、前記検索モデルが出力する注目情報を出力する、製造支援システム。 2. The manufacturing support system according to claim 1,
a search database including a plurality of combinations of the graph data and the attention information;
a search model that searches the search database for similar graph data that is similar to the graph data of the selected structure, and outputs the attention information that is combined with the similar graph data;
The extraction unit outputs the attention information output by the search model.
前記検索モデルは、複数の前記注目情報の候補のそれぞれについて、確からしさの情報をさらに算出し、
前記抽出部は、前記検索モデルが出力する複数の前記注目情報の候補のうち、前記確からしさが最も高い前記注目情報の候補を最初の候補として出力する、製造支援システム。 7. The manufacturing support system according to claim 6,
The search model further calculates likelihood information for each of the plurality of candidates of the attention information,
The extraction unit outputs, as a first candidate, the candidate of interest information having the highest likelihood from among the multiple candidates of interest information output by the search model.
前記入力部は、前記提案部による提案に対する前記ユーザの応答を前記蓄積データベースに記録することで前記蓄積データベースを更新し、
前記入力部により更新された前記蓄積データベースを用いて前記予測モデルのパラメータを更新する機能を有するモデル更新部をさらに備える、製造支援システム。 The manufacturing support system according to claim 4,
The input unit updates the accumulation database by recording a response of the user to the suggestion by the suggestion unit in the accumulation database;
The manufacturing support system further comprises a model updating unit having a function of updating parameters of the prediction model using the accumulated database updated by the input unit.
前記入力部は、前記提案部による提案に対する前記ユーザの応答を前記蓄積データベースに記録することで前記蓄積データベースを更新し、
前記入力部により更新された前記蓄積データベースを用いて前記検索モデルのパラメータを更新する機能を有するモデル更新部をさらに備える、製造支援システム。 7. The manufacturing support system according to claim 6,
The input unit updates the accumulation database by recording a response of the user to the suggestion by the suggestion unit in the accumulation database;
The manufacturing support system further comprises a model update unit having a function of updating parameters of the search model using the accumulation database updated by the input unit.
前記注目情報は、当該注目情報が付与される前記部分構造体の溶接に関する、施工条件、点検情報、溶接施工不具合、事故事例に関わる情報、および治具情報の少なくとも1つを含む、製造支援システム。 2. The manufacturing support system according to claim 1,
A manufacturing support system, wherein the attention information includes at least one of construction conditions, inspection information, welding construction defects, information related to accident cases, and jig information regarding the welding of the partial structure to which the attention information is attached.
前記注目情報は、当該注目情報が付与される前記部分構造体のネジを用いた固定に関する、前記ネジに対応するネジ穴の情報、前記ネジの種類の情報、点検情報、施工不具合、および事故事例に関わる情報の少なくとも1つを含む、製造支援システム。 2. The manufacturing support system according to claim 1,
A manufacturing support system in which the attention information includes at least one of information regarding the fastening of the partial structure to which the attention information is attached using a screw, information regarding the screw hole corresponding to the screw, information regarding the type of the screw, inspection information, construction defects, and information regarding accident cases.
前記注目情報は、当該注目情報が付与される前記部分構造体の接着に関する、前記接着に用いられる接着剤の情報、点検情報、不具合、および事故事例に関わる情報の少なくとも1つを含む、製造支援システム。 2. The manufacturing support system according to claim 1,
A manufacturing support system, wherein the attention information includes at least one of information relating to the adhesive used in bonding the partial structure to which the attention information is attached, inspection information, defects, and accident cases.
前記三次元設計情報に対するユーザのデータ操作を受け付ける入力ステップと、
前記部分構造体の情報をグラフデータに変換するデータ変換ステップと、
前記グラフデータに基づき、前記複数の部分構造体の類似度を判断する抽出ステップと、
前記ユーザによる前記入力ステップにおける入力に基づき選択された前記部分構造体である選択構造体を前記抽出ステップに入力し、前記抽出ステップにより抽出された注目情報である注目情報候補を前記選択構造体に付与することを前記ユーザへ提案する提案ステップと、を含む製造支援方法。
A manufacturing support method executed by a computer having a database storing three-dimensional design information including a plurality of partial structures, at least one of the plurality of partial structures being assigned attention information, the method comprising:
an input step of accepting a user's data operation for the three-dimensional design information;
a data conversion step of converting information of the partial structure into graph data;
an extraction step of determining a similarity between the plurality of partial structures based on the graph data;
a proposal step of inputting a selected structure, which is the partial structure selected based on the user's input in the input step, into the extraction step, and proposing to the user that candidate attention information, which is the attention information extracted by the extraction step, be assigned to the selected structure.
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