JP2020030683A - Rubber material design method, rubber material design device, and program - Google Patents

Rubber material design method, rubber material design device, and program Download PDF

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Abstract

To efficiently and accurately extract the combination of mixture of raw materials achieving a target value of a feature quantity characterizing a vulcanized rubber composition, even from among an extremely large number of raw materials.SOLUTION: A rubber material design method includes: taking the feature quantity of a vulcanized rubber composition as an objective function and the combination of mixture of raw materials as a design variable by using a prediction module of a machine-learned computer, and performing optimization to extract the combination of mixture achieving a set target value of the objective function; and when performing the optimization, imposing a constraint condition, creating the combination of mixture of the raw materials to be the design variable, and inputting the combination to the prediction module. The constraint condition is to include at least one or more candidates for the combination of mixture with set raw materials as a pair. The candidates for the combination of mixture are a pair of raw materials in which the combination of mixture is created with the amount of blending of the raw materials in input data for learning.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、加硫ゴム組成物の原材料の組み合わせをコンピュータに算出させるゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a rubber material design method, a rubber material design apparatus, and a program for causing a computer to calculate a combination of raw materials of a vulcanized rubber composition in order to realize a target value of a characteristic amount that characterizes the vulcanized rubber composition.

近年、コンピュータに機械学習をさせて、入力されたデータから種々の特徴量の予測を行う技術が活発に提案されている。複数のゴム材料、充填材、及びオイル等を原材料として配合して作製される加硫ゴム組成物についても、その物性データを予測することを、上記技術に適用することが考えられる。
従来より、複数のゴム材料、充填材、及びオイル等を試行錯誤により配合して加硫ゴム組成物を試作して物性データを計測することが行われている。このため、加硫ゴム組成物の配合情報と物性データとを紐付けたデータが多数蓄積されている。この蓄積データを活用して、コンピュータに機械学習させて、物性データを予測することができる。
2. Description of the Related Art In recent years, techniques for making a computer perform machine learning to predict various feature amounts from input data have been actively proposed. For the vulcanized rubber composition prepared by blending a plurality of rubber materials, fillers, oils, and the like as raw materials, it is conceivable to apply the above technique to predicting physical property data.
BACKGROUND ART Conventionally, a vulcanized rubber composition has been prepared by mixing a plurality of rubber materials, fillers, oils, and the like by trial and error, and physical property data has been measured. For this reason, a large number of data in which the compounding information of the vulcanized rubber composition and the physical property data are linked. By utilizing this accumulated data, a computer can make machine learning to predict physical property data.

例えば、多成分から構成される材料の材料設計を容易にし、材料の構成比の設計範囲や機械的挙動の所望の範囲を予め設定できる多成分系材料の最適化解析装置及び設計方法に関する技術が知られている(特許文献1)。   For example, a technology relating to a multicomponent material optimization analysis apparatus and a design method capable of facilitating material design of a material composed of multiple components and presetting a design range of a material composition ratio and a desired range of mechanical behavior has been developed. It is known (Patent Document 1).

上記技術では、多成分から構成される多成分系材料の構成比率を該多成分系材料の機械的挙動に変換するように学習されかつ、多成分から構成される多成分系材料の構成比率を入力とし、多成分系材料の機械的挙動を出力とする、非線形な対応を関係付けたニューラルネットワーク用いた変換系を定める。この後、機械的挙動を表す目的関数を定めると共に、機械的挙動及び多成分系材料の構成比率の少なくとも一方の許容範囲を制約する制約条件を定める。さらに定めた変換系を用いて、目的関数及び制約条件に基づいて目的関数の最適値を与える最適化を行って多成分材料の構成比率を求めて多成分材料の構成比率に基づいて多成分系ゴム材料を設計する。   In the above technique, learning is performed so as to convert the composition ratio of the multi-component material composed of multiple components into the mechanical behavior of the multi-component material, and the composition ratio of the multi-component material composed of multiple components is determined. A conversion system using a neural network that has a nonlinear correspondence and determines the mechanical behavior of a multi-component material as an input and an output is defined. Thereafter, an objective function representing the mechanical behavior is determined, and a constraint condition for restricting at least one of the allowable range of the mechanical behavior and the composition ratio of the multi-component material is determined. Further, by using the determined conversion system, the optimization which gives the optimal value of the objective function based on the objective function and the constraint condition is performed to determine the composition ratio of the multi-component material, and the multi-component system is determined based on the composition ratio of the multi-component material. Design rubber material.

特許4393586号公報Japanese Patent No. 4393586

上記技術では、機械的挙動及び多成分系材料の構成比率の少なくとも一方の許容範囲を制約する制約条件を定めるので、多成分から構成される材料の材料設計を容易にし、材料の構成比の設計範囲や機械的挙動の所望の範囲を予め設定できる、とされている。材料の構成比に関する制約条件は、例えば、多成分系材料の少なくとも1つの構成材料に関する質量である。
しかし、多成分系材料は、一般に、数10種類のゴム材料、数10種類のフィラー材を含む充填材、オイル等を含む数10種類の添加剤等、極めて多数の原材料の中から、適宜選択されるので、上記制約条件を課しても、目標とする機械的挙動の最適値を与える多成分材料の構成比率を、極めて多数の原材料から抽出して求めることは、極めて困難である。しかも、ニューラルネットワーク用いた変換系では、機械学習に用いた学習データによっては、機械的挙動の出力の精度が悪くなる部分もあるため、実際の機械的挙動と対応するような精度の高い最適化をできない場合も多い。
In the above-mentioned technology, since the constraint condition that restricts the allowable range of at least one of the mechanical behavior and the composition ratio of the multi-component material is determined, the material design of the material composed of the multi-component is facilitated, and the design of the composition ratio of the material is facilitated. It is stated that a desired range of the range and the mechanical behavior can be set in advance. The constraint on the constituent ratio of the material is, for example, the mass of at least one constituent material of the multi-component material.
However, the multi-component material is generally appropriately selected from an extremely large number of raw materials such as several tens of rubber materials, several tens of fillers including oil, etc. Therefore, it is extremely difficult to extract and determine the composition ratio of the multi-component material that gives the optimum value of the target mechanical behavior from an extremely large number of raw materials even if the above-mentioned constraints are imposed. In addition, in a conversion system using a neural network, the accuracy of the output of the mechanical behavior may be degraded depending on the learning data used for the machine learning, so the optimization with high accuracy corresponding to the actual mechanical behavior Often can not.

そこで、本発明は、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現する加硫ゴム組成物の原材料の配合の組み合わせを探索するとき、極めて多数の原材料の配合の組み合わせの中からでも、効率よく、精度の高い原材料の配合の組み合わせを抽出することができる、ゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention, when searching for the combination of the raw material composition of the vulcanized rubber composition that achieves the target value of the characteristic amount that characterizes the vulcanized rubber composition, even from among the combination of a large number of raw material compositions, It is an object of the present invention to provide a rubber material design method, a rubber material design device, and a program that can efficiently and accurately extract a combination of raw materials.

本発明の一態様は、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の配合の組み合わせを、コンピュータに算出させるゴム材料設計方法である。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該ゴム材料設計方法は、
前記未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させるステップと、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記コンピュータの最適化モジュールが抽出する最適化のステップと、を有し、
前記最適化のステップは、
前記最適化モジュールが、前記学習用入力データにおいて前記原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成するステップと、
前記最適化のステップで作成する前記原材料の配合の組み合わせが、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む制約条件の下、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む前記前記原材料の配合の組み合わせを前記設計変数として作成して、前記予測モジュールが、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出するステップと、
前記最適化モジュールが、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記特徴量の出力値とを用いることにより、目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出するステップと、を有する。
One embodiment of the present invention relates to a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve a target value of a characteristic amount that characterizes a vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. This is a rubber material design method to be calculated by a computer. The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials from a group of a plurality of raw materials set in advance.
The rubber material design method,
Learning data using the characteristic amount of each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing the unvulcanized rubber composition as learning output data, and using a combination of the raw materials as learning input data. Using the feature amount for the combination of the raw material combination machine learning a prediction module in the computer,
Using the machine learning-based prediction module, the characteristic amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and a combination of the raw materials is used as a design variable to realize a set target value of the objective function. An optimization step in which the combination module is extracted by an optimization module of the computer.
The optimization step includes:
The optimization module, the learning input data in the combination of the raw materials in the combination of the raw material was created a combination of a plurality of combinations of combinations of raw materials to create a combination candidate,
The combination of the raw materials that is created in the optimization step is a combination of the raw material that includes at least one combination candidate under the constraint condition that includes at least one combination candidate. Created as, the prediction module calculates the output value of the feature amount for the design variable,
The optimization module, by using the combination of the raw material and the output value of the feature amount input as the design variable to the prediction module, extracting the combination of the combination to achieve the target value, Having.

前記最適化モジュールは、前記組み合わせ候補それぞれに対して識別番号を付与し、前記識別番号を用いて前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成し、前記識別番号は、前記組み合わせ候補のうち、所定の原材料の総配合量の大小の順番に応じて順位付けた番号である、ことが好ましい。   The optimization module assigns an identification number to each of the combination candidates, creates a combination of the raw materials as the design variables using the identification numbers, and the identification number is one of the combination candidates. It is preferable that the numbers are ranked according to the order of the total amount of the predetermined raw materials.

前記原材料の群は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含み、
前記配合の組み合わせ候補となる原材料は、前記グループそれぞれの中の原材料同士である、ことが好ましい。
The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanization aids,
It is preferable that the raw materials that are candidates for the combination are the raw materials in each of the groups.

前記原材料の群は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含み、
前記配合の組み合わせ候補となる原材料は、前記グループが互いに異なる原材料同士である、ことが好ましい。
The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanization aids,
It is preferable that the raw materials that are the combination candidate of the combination are raw materials in which the groups are different from each other.

前記最適化のステップは、進化的アルゴリズムを用いて前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、ことが好ましい。   Preferably, the step of optimizing extracts the combination of the combinations that achieves the target value using an evolutionary algorithm.

前記最適化のステップは、遺伝的アルゴリズムを用いて前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、ことが好ましい。   It is preferable that, in the optimizing step, a combination of the combination that achieves the target value is extracted using a genetic algorithm.

前記目的関数は、複数設定されており、
前記最適化モジュールが、前記最適化のステップによって得られた前記設計変数として用いた前記配合の組み合わせと複数の前記目的関数との間の関係を可視化して画面表示するステップを、さらに有する、ことが好ましい。
A plurality of the objective functions are set,
The optimization module further comprises a step of visualizing a relationship between the combination of the blends used as the design variables and the plurality of the objective functions obtained by the optimization step and displaying the relationship on a screen. Is preferred.

本発明の他の一態様は、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物の特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを、コンピュータに算出させるプログラムである。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該プログラムは、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせて加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物に関する物性データを学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記特徴量を前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された予測モジュールに前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を機械学習させる手順と、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された最適化モジュールが抽出する最適化の手順と、を有し、
前記最適化の手順は、
前記最適化モジュールが、前記学習用入力データにおいて、前記原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成する手順と、
前記最適化の手順で作成する前記原材料の配合の組み合わせが、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む制約条件の下、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む前記前記原材料の配合の組み合わせを前記設計変数として作成して、前記予測モジュールが、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出する手順と、
前記最適化モジュールが、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記特徴量の出力値とを用いることにより、目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する手順と、を有する。
Another embodiment of the present invention is a computer-based method of combining raw materials in the unvulcanized rubber composition to achieve a target value of a characteristic amount of the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. Is a program for calculating The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials from a group of a plurality of raw materials set in advance.
The program is
The physical property data relating to a plurality of vulcanized rubber compositions produced by combining and processing a plurality of blends of raw materials used in a vulcanized rubber composition is used as learning output data, and a combination of the blends of the raw materials is used as learning input data. Using the learning data to, the feature amount machine learning the feature amount for the combination of the raw material combination to the prediction module formed in the computer by the start of the program,
Using the machine learning-based prediction module, the characteristic amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and a combination of the raw materials is used as a design variable to realize a set target value of the objective function. An optimization procedure in which an optimization module formed in the computer extracts the combination of the blends by activating the program, and
The optimization procedure is as follows:
The optimization module, in the learning input data, a procedure of creating a plurality of combination candidates of the combination of the raw materials are set as a combination of the combination of the mixture of the raw materials,
The combination of the raw materials to be created in the optimization procedure is a combination of the raw material combinations including at least one combination candidate under the constraint condition including at least one combination candidate. Creating, the prediction module calculates the output value of the feature amount for the design variable,
The optimization module, by using the combination of the raw material and the output value of the feature amount input as the design variable to the prediction module, the procedure of extracting the combination of the combination to achieve the target value, Having.

本発明の他の一態様は、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物の特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを算出するゴム材料設計装置である。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該ゴム材料設計装置は、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせて加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物に関する物性データを学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を機械学習する予測ユニットと、
前記機械学習した前記予測ユニットを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する最適化ユニットと、を備え、
前記最適化ユニットは、前記学習用入力データにおいて、前記原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成する部分と、
前記最適化ユニットが作成する前記原材料の配合の組み合わせが、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む制約条件の下前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む前記前記原材料の配合の組み合わせを前記設計変数として作成し、前記予測モジュールに、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出させる部分と、
前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記特徴量の出力値とを用いることにより、目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する部分と、を有する。
Another embodiment of the present invention calculates a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve a target value of the characteristic amount of the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. It is a rubber material design device. The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials from a group of a plurality of raw materials set in advance.
The rubber material design device,
The physical property data relating to a plurality of vulcanized rubber compositions produced by combining and processing a plurality of blends of raw materials used in a vulcanized rubber composition is used as learning output data, and a combination of the blends of the raw materials is used as learning input data. Using a learning data to be, a prediction unit for machine learning the feature amount for the combination of the raw material combination,
Using the machine-learned prediction unit, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and a combination of the raw materials is used as a design variable to realize a set target value of the objective function. An optimization unit for extracting the combination of the blends,
The optimization unit, in the input data for learning, a portion that creates a plurality of combination candidates of the combination of the raw materials are set as a combination of the combination of the mixture of the raw materials,
The combination of the raw materials created by the optimization unit is a combination of the raw materials including at least one combination candidate under a constraint including at least one combination candidate as the design variable. And a part that causes the prediction module to calculate an output value of the feature amount with respect to the design variable;
A part that extracts the combination of the combinations that achieves the target value by using the combination of the raw materials and the output value of the feature amount that are input to the prediction module as the design variables.

上述のゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムによれば、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現する原材料の組み合わせを、極めて多数の原材料の配合の組み合わせの中からでも、効率よく、精度高く抽出することができる。   According to the rubber material design method, the rubber material design device, and the program described above, a combination of raw materials that achieves a target value of a characteristic amount that characterizes a vulcanized rubber composition can be selected from a combination of a large number of raw materials. Extraction can be performed efficiently and accurately.

一実施形態のゴム材料設計方法のフローの例を示す図である。It is a figure showing an example of a flow of a rubber material design method of one embodiment. 一実施形態のゴム材料設計方法を実施するゴム材料設計装置の構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a rubber material design device which performs a rubber material design method of one embodiment. 一実施形態のゴム材料設計装置の最適化モジュールの詳細な構成の例を示す図である。It is a figure showing the example of the detailed composition of the optimization module of the rubber material design device of one embodiment. 一実施形態のゴム材料設計方法で用いる配合の組み合わせ候補を説明する図である。It is a figure explaining the combination combination candidate used by the rubber material design method of one embodiment. Genetic Algorithm(遺伝的アルゴリズム)を用いて最適化する場合のフローの一例を示す図である。It is a figure showing an example of the flow at the time of optimizing using a Genetic Algorithm. (a)〜(c)は、設計変数である各原材料の配合量に関する自己組織化マップの例を示す図であり、(d)〜(e)は、目的関数である特徴量の自己組織化マップの例を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the example of the self-organization map regarding the compounding quantity of each raw material which is a design variable, (d)-(e) is the self-organization of the characteristic amount which is an objective function. It is a figure showing an example of a map.

以下、一実施形態のゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムについて詳細に説明する。   Hereinafter, a rubber material design method, a rubber material design device, and a program according to an embodiment will be described in detail.

(ゴム材料設計方法の概略説明)
図1は、一実施形態のゴム材料設計方法のフローの例を示す図である。図1に示す例では、予め、過去、新規な物性を得るために試行錯誤して設定した加硫前の原材料の配合組み合わせと、加硫後の加硫ゴム組成物の物性データである加硫ゴム組成物の特徴量と、をセットにした数100〜数1000セットの蓄積データを準備する。蓄積データにおける特徴量は、物性データに限られない。例えば、原材料のコストのデータでもよい。
この蓄積データを学習データとして用いて、コンピュータ内に形成される予測モジュールに、加硫前の原材料の配合組み合わせに対する加硫後の加硫ゴム組成物の物性データである加硫ゴム組成物の特徴量を機械学習させる。原材料の配合組み合わせを学習用入力データとし、加硫ゴム組成物の特徴量を学習用出力データとする。
次に、機械学習した予測モジュールを用いて、特徴量が目標値になるように、原材料の配合の組み合わせを設計変数として複数の組み合わせを作成し、そのときの特徴量が目標値になるように、原材料の配合の組み合わせを探索する。
このとき、設計変数として作成する原材料の配合の組み合わせに制約条件を課す。すなわち、原材料の配合の組み合わせを制限なく作成するのではなく、学習用入力データにおいて原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を抽出し、抽出した原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成し、この複数の組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む原材料の配合の組み合わせを作成する。以下、具体的に説明する。
(Outline of rubber material design method)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a flow of a rubber material design method according to one embodiment. In the example shown in FIG. 1, the combination of raw materials before vulcanization, which was previously set by trial and error in order to obtain new physical properties, and vulcanization data which are physical properties of a vulcanized rubber composition after vulcanization Several hundred to several thousand sets of accumulated data are prepared by setting the characteristic amount of the rubber composition and the set. The feature amount in the accumulated data is not limited to the physical property data. For example, it may be raw material cost data.
Using the accumulated data as learning data, the prediction module formed in the computer provides the characteristics of the vulcanized rubber composition, which is physical property data of the vulcanized rubber composition after vulcanization with respect to the combination of raw materials before vulcanization. Machine learning of quantity. The combination of raw materials is used as input data for learning, and the characteristic amount of the vulcanized rubber composition is used as output data for learning.
Next, using a prediction module that has undergone machine learning, a plurality of combinations are created using the combination of the raw materials as a design variable so that the feature amount becomes the target value, and the feature amount at that time becomes the target value. , To search for combinations of raw materials.
At this time, constraints are imposed on the combination of raw materials to be created as design variables. In other words, instead of creating unlimited combinations of raw materials, the raw materials for which the combinations of raw materials are combined in the input data for learning are extracted, and the combinations of the extracted raw materials are combined. A plurality of candidates are created, and a combination of raw materials containing at least one of the plurality of combination candidates is created. Hereinafter, a specific description will be given.

図1に示すように、未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する特徴量と、このときの対応する未加硫ゴム組成物における原材料の配合の組み合わせと、を学習データとして準備する(ステップS10)。未加硫ゴム組成物は、加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせたものである。
次に、特徴量を学習用出力データとし、これに対応する原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとして用いて、原材料の配合の組み合わせに対する特徴量(原材料の配合の組み合わせと特徴量との間の関係)をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させる(ステップS12)。
As shown in FIG. 1, a characteristic amount relating to each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition and a blending of raw materials in the corresponding unvulcanized rubber composition at this time. The combination is prepared as learning data (step S10). The unvulcanized rubber composition is a combination of a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition.
Next, the feature amount is used as learning output data, and the corresponding combination of raw material combinations is used as learning input data to determine the feature amount (the difference between the combination of raw material combinations and the feature amount) for the combination of raw material combinations. Is machine-learned by a prediction module in the computer (step S12).

次に、原材料の配合の組み合わせの作成において用いる制約条件が作成される(ステップS14)。
この後、最適化モジュールは、上記制約条件にしたがって原材料の配合の種々の組み合わせを作成する(ステップS16)。例えば、原材料の配合の組み合わせを、作成した複数の組み合わせ候補の少なくとも1つを、今から作成する配合の組み合わせの一要素として用いて所定数の原材料の配合の組み合わせを作成する。すなわち、制約条件とは、最適計算のために作成する原材料の配合の組み合わせが、組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含むことである。組み合わせ候補については、学習用入力データにおいて原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士の組を組み合わせ候補として定める。また、原材料の配合の組み合わせの作成では、最適化演算の方法に応じて、実験計画法やラテンハイパーキューブ法を利用することができる。
最適化モジュールは、作成した原材料の配合の組み合わせを用いて予測モジュールに特徴量を予測させることで、予測モジュールによる特徴量の予測値(出力値)を取得する(ステップS18)。
Next, a constraint condition used in creating a combination of raw materials is created (step S14).
Thereafter, the optimization module creates various combinations of the mixing of the raw materials in accordance with the above-described constraints (step S16). For example, a combination of a predetermined number of raw materials is created by using at least one of a plurality of created combinations of raw material combinations as one element of a combination of combinations to be created now. That is, the constraint condition is that the combination of the raw material compositions created for the optimal calculation includes at least one combination candidate. As for the combination candidates, a set of raw materials in which the combination of the raw materials is formed based on the amounts of the raw materials in the input data for learning is determined as the combination candidates. In addition, in creating a combination of raw material combinations, an experiment design method or a Latin hypercube method can be used depending on the optimization calculation method.
The optimization module obtains a predicted value (output value) of the feature value by the prediction module by causing the prediction module to predict the feature value using the created combination of the raw materials (step S18).

次に、最適化モジュールは、設計変数として作成した原材料の配合の組み合わせと、これに対応した特徴量の予測値と、を用いて最適化演算を行う(ステップS20)。最適化演算では、進化的アルゴリズムが利用することが好ましい。進化的アルゴリズムは、Genetic Algorithm(遺伝的アルゴリズム)、Differential Evolution、Particle Swarm Optimization、Ant Colony Optimization等を含む。
また、原材料の配合の組み合わせと最適化演算を合わせて、実験計画法やラテンハイパーキューブ法を利用することも好ましい。この場合、原材料の配合の組み合わせは、応答曲面法を利用して求めるので、設計変数の空間を網羅的にカバーするように、作成することが好ましい。
次に、最適化モジュールは、特徴量の目標値を実現する、原材料の最適な配合の組み合わせの抽出をする(ステップS22)。
Next, the optimization module performs an optimization operation using the combination of the raw material mixture created as the design variable and the predicted value of the feature amount corresponding to the combination (Step S20). In the optimization operation, it is preferable to use an evolutionary algorithm. The evolutionary algorithm includes Genetic Algorithm (Genetic Algorithm), Differential Evolution, Particle Swarm Optimization, Ant Colony Optimization, and the like.
It is also preferable to use the experimental design method or the Latin hypercube method by combining the combination of the raw materials and the optimization calculation. In this case, since the combination of the mixing of the raw materials is obtained by using the response surface method, it is preferable that the combination is created so as to cover the space of the design variable comprehensively.
Next, the optimization module extracts an optimal combination of raw materials that achieves the target value of the characteristic amount (step S22).

上述したように、設計変数となる原材料の配合の組み合わせを作成する前に、学習用入力データにおいて原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする、配合の組み合わせ候補を複数作成しておく。設計変数となる原材料の配合の組み合わせを作成するとき、作成した複数の配合の組み合わせ候補の中から選択した少なくとも1つ以上の配合の組み合わせ候補を要素として含む原材料の配合の組み合わせを設計変数として作成するので、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現する原材料の組み合わせを、配合の組み合わせ候補に基づいて抽出することができる。このため、最適な配合の組み合わせを、極めて多数の原材料の配合の組み合わせの中からでも、効率よく、精度高く抽出することができる。   As described above, before creating a combination of raw material combinations serving as design variables, a plurality of combination candidate combinations in which the raw material combinations are made based on the amounts of the raw materials in the learning input data are set. Create it. When creating a combination of raw material combinations that will be design variables, create as a design variable a combination of raw materials that contains, as an element, at least one combination combination candidate selected from multiple created combination combinations. Therefore, a combination of raw materials that achieves a target value of the characteristic amount that characterizes the vulcanized rubber composition can be extracted based on the combination combination candidate. For this reason, the optimal combination of combinations can be efficiently and accurately extracted from the combination of a large number of raw materials.

(ゴム材料設計方法及びゴム材料設計装置の具体的な説明)
図2は、一実施形態のゴム材料設計方法を実施するゴム材料設計装置の構成の一例を示す図である。
図2に示すゴム材料設計装置10は、CPU12、ROM(Read Only Memory)14、RAM(Random Access Memory)16、及び入出力部18、を有するコンピュータである。入出力部18には、マウス及びキーボードを含む入力操作系30及びディスプレイ32と接続されている。
ROM14に記憶されたプログラムをゴム材料設計装置10であるコンピュータであるが呼び出して起動することにより、予測モジュール20及び最適化モジュール22が形成される。予測モジュール20および最適化モジュール22は、ゴム材料設計装置10における予測ユニットおよび最適化ユニットに相当する。
(Specific description of rubber material design method and rubber material design device)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a rubber material design apparatus that performs the rubber material design method according to one embodiment.
The rubber material design apparatus 10 shown in FIG. 2 is a computer having a CPU 12, a ROM (Read Only Memory) 14, a RAM (Random Access Memory) 16, and an input / output unit 18. The input / output unit 18 is connected to an input operation system 30 including a mouse and a keyboard, and a display 32.
The computer stored in the ROM 14 is called a computer, which is the rubber material design apparatus 10, and is called and activated, whereby the prediction module 20 and the optimization module 22 are formed. The prediction module 20 and the optimization module 22 correspond to a prediction unit and an optimization unit in the rubber material design device 10.

CPU12は、RAM16に記録された原材料の配合の組み合わせと、対応する組み合わせにおける実際の加硫ゴム組成物に関する特徴量(例えば物性値)とをセットとする膨大な蓄積データを呼び出して、それぞれ、学習用入力データ及び学習用出力データとして予測モジュール20に供給するように準備する。
予測モジュール20は、準備された学習用入力データ及び学習用出力データを用いて原材料の配合の組み合わせに対する特徴量を機械学習するように構成される。予測モジュール20は、予め設定された予測モデルを用いて原材料の配合の組み合わせに対する特徴量を機械学習する。予測モデルは、周知のディープラーニングに代表されるニューラルネットワークを用いたモデル、複数の決定木を使用して、「分類」または「回帰」をする、周知のランダムフォレスト法を用いたモデル、LASSO回帰を用いたモデルを含む。また、予測モデルとして、多項式あるいはクリギング、RBF(Radial Base Function)を用いた非線形関数を用いることもできる。
The CPU 12 calls up a huge amount of accumulated data in which a combination of the raw material composition recorded in the RAM 16 and a characteristic amount (for example, a physical property value) of the actual vulcanized rubber composition in the corresponding combination are called, and each of them is learned. To be supplied to the prediction module 20 as input data for learning and output data for learning.
The prediction module 20 is configured to use the prepared learning input data and learning output data to machine-learn a feature amount for a combination of raw material combinations. The prediction module 20 machine-learns a feature amount for a combination of raw material combinations using a preset prediction model. Predictive models include models using neural networks represented by well-known deep learning, models using the well-known random forest method that performs “classification” or “regression” using multiple decision trees, LASSO regression Includes models using. Further, as a prediction model, a non-linear function using a polynomial, Kriging, or RBF (Radial Base Function) can also be used.

図3は、最適化モジュール22の詳細な構成の例を示す図である。最適化モジュール22は、制約条件設定部22a、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22b、及び最適化演算部22cを有する。
制約条件設定部22aは、最適化演算のために作成する原材料の配合の組み合わせを複数作成するために、組み合わせる原材料に対して制限を加える制約条件を設定するように構成される。原材料は、学習用入力データで用いた全ての原材料である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a detailed configuration of the optimization module 22. The optimization module 22 includes a constraint condition setting unit 22a, a combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b, and an optimization calculation unit 22c.
The constraint condition setting unit 22a is configured to set a constraint condition for restricting the raw materials to be combined in order to create a plurality of combinations of the raw materials to be created for the optimization operation. Raw materials are all the raw materials used in the input data for learning.

図4は、ゴム材料、充填材、樹脂材、加硫助剤のグループを含む原材料のうち、ゴム材料の配合の組み合わせ候補を説明する図である。
図4に示す例では、学習用入力データにおいて原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせを2つ作成している。1つの原材料の組み合わせは、ゴム材料1,2,3であり、もう1つの原材料の組み合わせはゴム材料10,11である。ゴム材料1,2,3とゴム材料10,11は、学習用入力データにおいて、同時に用いることがないゴム材料である。このようなゴム材料において、原材料の配合の組み合わせ候補を複数作成する。例えば、ゴム材料1,2,3において、配合量が順に50重量部、38重量部、12重量部の組み合わせが一つの配合の組み合わせ候補となる。ゴム材料1,2,3において、配合量が順に75重量部、18重量部、7重量部の組み合わせがさらに一つの配合の組み合わせ候補となる。さらに、ゴム材料1,2,3において、配合量が順に88重量部、7重量部、5重量部の組み合わせがさらに一つの配合の組み合わせ候補となる。ゴム材料10,11においても、同様に、ゴム材料10,11において、配合量が順に25重量部、75重量部の組み合わせ、ゴム材料10,11において、配合量が順に63重量部、37重量部の組み合わせ、ゴム材料10,11において、配合量が順に80重量部、20重量部の組み合わせがそれぞれ、配合の組み合わせ候補となる。
図4に示す例は、ゴム材料に関する配合の組み合わせ候補の例であるが、充填材等も配合の組み合わせ候補を作成することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a combination candidate of a rubber material among raw materials including a group of a rubber material, a filler, a resin material, and a vulcanization aid.
In the example shown in FIG. 4, two combinations of the raw materials in which the combination of the raw materials is made based on the amounts of the raw materials in the learning input data are created. One combination of raw materials is rubber materials 1, 2 and 3, and another combination of raw materials is rubber materials 10 and 11. The rubber materials 1, 2, 3 and the rubber materials 10, 11 are rubber materials that are not used simultaneously in the input data for learning. In such a rubber material, a plurality of combination candidates of the mixing of the raw materials are created. For example, in the rubber materials 1, 2, and 3, a combination of 50 parts by weight, 38 parts by weight, and 12 parts by weight is a candidate for one combination. In the rubber materials 1, 2, and 3, a combination of 75 parts by weight, 18 parts by weight, and 7 parts by weight is a candidate for one more combination. Further, in the rubber materials 1, 2, and 3, a combination of 88 parts by weight, 7 parts by weight, and 5 parts by weight is a further combination candidate. Similarly, in the rubber materials 10 and 11, the compounding amounts of the rubber materials 10 and 11 are sequentially 25 parts by weight and 75 parts by weight, and the compounding amounts of the rubber materials 10 and 11 are 63 parts by weight and 37 parts by weight, respectively. In the rubber materials 10 and 11, combinations of 80 parts by weight and 20 parts by weight are candidates for the combination.
Although the example shown in FIG. 4 is an example of a combination candidate of a rubber material, a combination candidate of a filler and the like can be created.

このような配合の組み合わせ候補は、識別番号で識別される。例えば、図4に示す配合の組み合わせ候補を、順番に識別番号1,2,3と振られる。識別番号を用いて、最適化の計算を行なうので、例えば、応答曲面関数を用いて最適化を行う場合、識別番号の順番に応じて、所定の原材料の配合量が低下する、あるいは増加するように識別番号を付与することで、識別番号に順位を持たせることができる。所定の原材料は、例えば、加硫ゴム組成物の物性データに影響を与える少なくとも1つ以上の原材料である。   Such a combination combination candidate is identified by an identification number. For example, the combination combination candidates shown in FIG. 4 are sequentially assigned identification numbers 1, 2, and 3. Since the optimization calculation is performed using the identification number, for example, when the optimization is performed using the response surface function, the blending amount of the predetermined raw material is reduced or increased according to the order of the identification number. By assigning the identification numbers to the IDs, the identification numbers can be given a ranking. The predetermined raw material is, for example, at least one or more raw materials that affect physical property data of the vulcanized rubber composition.

配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、制約条件設定部22aで設定された制約条件の下、組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む原材料の配合の組み合わせを設計変数として作成する。原材料の配合の組み合わせは、複数作成される。配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、この組み合わせを予測モジュールに与えて、特徴量を予測させる。これによって、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、予測モジュールが予測した特徴量を取得する。制約条件とは、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bが作成する原材料の配合の組み合わせが、上述の配合の組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含むことである。
例えば、ゴム材料1,2,3において、配合量が順に50重量部、38重量部、12重量部の配合の組み合わせ候補を識別番号1とし、ゴム材料10,11において、配合量が順に25重量部、75重量部の組み合わせ候補を識別番号101としたとき、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、最適演算のために作成する原材料の配合の組み合わせとして、識別番号1と識別番号101の配合の組み合わせ候補を組み合わせたものを作成する。この場合、識別番号1の配合の組み合わせ候補と識別番号101の配合の組み合わせ候補との配合比率を設定することもできる。すなわち、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bが最適演算のために作成する原材料の配合の組み合わせは、配合の組み合わせ候補を一要素として含む。
なお、配合の組み合わせ候補は、50重量部、38重量部、12重量部のように、整数の数値で設定しているが、例えば48〜52重量部を50重量部とみなして、48重量部や52重量部であっても、同じ50重量部の配合の組み合わせ候補と定めることもできる。また、重量部の数値が小数を含む場合でも、四捨五入等を行って整数の数値として配合の組み合わせ候補を定めることもできる。
The combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b creates, as a design variable, a combination of raw materials containing at least one combination candidate under the constraint set by the constraint setting unit 22a. A plurality of combinations of raw materials are created. The combination combination creation / feature acquisition unit 22b gives this combination to the prediction module to predict the feature. Thereby, the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b acquires the feature amount predicted by the prediction module. The constraint condition is that the combination of raw materials created by the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b includes at least one combination combination candidate described above.
For example, in rubber materials 1, 2, and 3, the combination candidates of the compounding amounts of 50 parts by weight, 38 parts by weight, and 12 parts by weight are set to identification number 1, and in rubber materials 10 and 11, the compounding amount is 25 parts by weight in order. When the combination candidate of 75 parts by weight is identified as the identification number 101, the combination combination creating / feature amount acquiring unit 22b determines the combination of the identification number 1 and the identification number 101 as the combination of the raw materials created for the optimal calculation. Create a combination of the combination candidates. In this case, the combination ratio between the combination candidate of the combination with the identification number 1 and the combination combination candidate with the identification number 101 can be set. That is, the combination of the raw material combinations created by the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b for the optimal calculation includes a combination combination candidate as one element.
In addition, although the combination combination candidate is set by an integer numerical value, such as 50 parts by weight, 38 parts by weight, and 12 parts by weight, for example, 48 to 52 parts by weight is regarded as 50 parts by weight, and 48 parts by weight is considered. Or 52 parts by weight, the same combination of 50 parts by weight can be determined as a combination candidate. Further, even when the numerical value of parts by weight includes a decimal number, rounding or the like can be performed to determine a combination combination candidate as an integer numerical value.

配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bが作成する配合の組み合わせにおける原材料の配合(上記配合の組み合わせ候補の配合比率も含む)の設定方法は、最適化演算の方法に応じて異なる。実験計画法やラテンハイパーキューブ法では、予め設定された配合量あるいは配合比率の水準が準備されて、配合量および配合比率が付与される。Genetic Algorithmの場合、ランダムに配合量および配合比率が付与される。なお、Genetic Algorithmの場合、第1世代、第2世代、第3世代、・・・と、世代が交代する毎に、繰り返し予測モジュールによる予測が行われる。   The method of setting the blending of the raw materials (including the blending ratios of the above-mentioned blending combination candidates) in the blending combination created by the blending combination creating / feature amount acquiring unit 22b differs depending on the optimization calculation method. In the experimental design method or the Latin hypercube method, a preset blending amount or blending ratio level is prepared, and the blending amount and the blending ratio are given. In the case of the Genetic Algorithm, the compounding amount and the compounding ratio are randomly added. Note that, in the case of the Genetic Algorithm, prediction is performed by the iterative prediction module every time a generation is switched between the first generation, the second generation, the third generation, and so on.

最適演算部22cは、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bで作成された原材料の配合の組み合わせと特徴量の予測値とを用いて、特徴量の目標値を実現する原材料の配合の組み合わせ、具体的には、原材料毎の配合量を抽出する。配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bが作成する配合の組み合わせでは、組み合わせの一要素として、配合の組み合わせ候補が識別番号で設定されているので、予測モジュールに配合の組み合わせを入力する時、識別番号に対応した原材料の配合量に変換される。上述の識別番号1のゴム材料1,2,3における配合の組み合わせ候補の場合、ゴム材料1が20重量部、ゴム材料2が15重量部、ゴム材料3が5重量部と変換される。
例えば、実験計画法やラテンハイパーキューブ法を用いる場合、原材料の配合の組み合わせの数を多くして、設計変数の空間内に網羅的に配合の組み合わせのデータを分布させ、このデータから応答曲面関数を作成して、特徴量の目標値に最も近いデータを、内挿補間等を行って抽出することにより、最適な配合量を抽出する。
The optimal operation unit 22c uses the combination of the raw material mixture created by the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b and the predicted value of the feature amount to combine the combination of the raw materials that achieves the target value of the feature amount. Specifically, the amount of each raw material is extracted. In the combination of combinations created by the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b, a combination combination candidate is set by an identification number as one element of the combination. Is converted into the blending amount of the raw material corresponding to. In the case of the combination candidate of the rubber materials 1, 2 and 3 having the identification number 1, the rubber material 1 is converted into 20 parts by weight, the rubber material 2 is converted into 15 parts by weight, and the rubber material 3 is converted into 5 parts by weight.
For example, when the experimental design method or the Latin hypercube method is used, the number of combinations of raw materials is increased, and the data of the combinations is exhaustively distributed in the space of the design variables. Is created, and the data that is closest to the target value of the feature value is extracted by performing interpolation or the like, thereby extracting the optimum blending amount.

図5は、最適演算部22cがGenetic Algorithm(遺伝的アルゴリズム)を用いて最適化する場合のフローの一例を示す図である。
まず、最適演算部22cによる最適化演算の前に、制約条件設定部22aは、学習用入力データにおいて原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成する(ステップS100)。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a flow in a case where the optimal operation unit 22c optimizes using a Genetic Algorithm.
First, before the optimization operation by the optimum operation unit 22c, the constraint condition setting unit 22a sets a plurality of combinations of combination candidates in which the combination of the raw materials formed by the mixture amounts of the raw materials is set in the learning input data. It is created (step S100).

次に、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、作成した原材料の配合の組み合わせ候補が、設計変数として配合の組み合わせに含まれる制約条件の下、設計変数となる原材料の配合の組み合わせを予め設定した数作成する(ステップS102)。配合の組み合わせ候補には、識別番号が付与され、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、識別番号を用いて、設計変数となる原材料の配合の組み合わせを作成する。原材料の配合の組み合わせの作成では、ランダムに配合の組み合わせを作成する、あるいはラテンハイパーキューブ法で組み合わせを作成する。
これにより、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bで作成される配合の組み合わせには、配合の組み合わせ候補が含まれる。
ステップS102で得られる原材料の配合の組み合わせは、第1世代の組み合わせとなる。
Next, the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b sets the combination of the mixture of the raw materials to be the design variables in advance under the constraints included in the combination of the combinations as the design variables. The created number is created (step S102). An identification number is assigned to each combination candidate, and the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b creates a combination of raw materials as design variables using the identification number. In creating a combination of raw materials, a combination of combinations is randomly created, or a combination is created by a Latin hypercube method.
As a result, the combination combinations created by the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b include combination combination candidates.
The combination of the raw materials obtained in step S102 is a combination of the first generation.

次に、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、作成した原材料の配合の組み合わせを、予測モジュール20に与えて、特徴量の予測値を算出させる。これにより、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、原材料の配合の組み合わせに対応した特徴量の予測値を取得する(ステップS104)。   Next, the combination combination creating / feature amount acquiring unit 22b gives the created combination of the raw material combinations to the prediction module 20 to calculate the predicted value of the feature amount. Thereby, the combination combination creation / feature amount acquisition unit 22b acquires the predicted value of the feature amount corresponding to the combination of the raw material combinations (step S104).

最適化演算部22cは、得られた特徴量の予測値が、特徴量の目標値を実現するような配合の組み合わせが存在するか否か、を判定し、最適化演算は終了するか否かを判定する
(ステップS106)。この判定において、特徴量の目標値を実現するような配合の組み合わせが存在すると判定し、最適化演算を終了してもよいと判定した場合、最適化演算は終了し、特徴量の目標値を実現する原材料の配合の組み合わせが、最適な組み合わせとして、ディスプレイ32に表示される。
The optimization calculation unit 22c determines whether or not the obtained predicted value of the feature value includes a combination of combinations that achieves the target value of the feature value, and determines whether or not the optimization calculation ends. Is determined (step S106). In this determination, when it is determined that there is a combination of combinations that achieves the target value of the feature value, and when it is determined that the optimization calculation may be terminated, the optimization calculation ends, and the target value of the feature value is changed. The realized combination of the raw materials is displayed on the display 32 as the optimum combination.

上記判定において、特徴量の目標値を実現するような配合の組み合わせが存在せず、最適化演算を続行すると判定する場合、最適化演算部22cは、作成した原材料の配合の組み合わせのパレートランクを計算する(ステップS108)。図示例では、特徴量が複数ある場合である。パレートランクは、目的関数である複数の特徴量の目標値に、複数の目的関数に対応した予測値がどの程度近いかをランキングしたものである。同じランクの場合でも、目標値と予測値との間の空間内の距離の大小によって、優劣をつけることもできる。パレートランクに代えて、目的関数である複数の特徴量を重み付け加算して1つの特徴量として纏め、1つに纏めた特徴量の目的関数で、原材料の配合の組み合わせをランキングしてもよい。また、特徴量が1つである場合は、原材料の配合の組み合わせそれぞれに対する特徴量の予測値と特徴量の目標値との差分の大小によってランキングすることもできる。   In the above determination, when there is no combination of combinations that achieve the target value of the feature amount and it is determined that the optimization calculation is to be continued, the optimization calculation unit 22c sets the Pareto rank of the combination of the created raw material combinations. The calculation is performed (step S108). In the illustrated example, there are a plurality of feature amounts. The Pareto rank ranks how close prediction values corresponding to a plurality of objective functions are to target values of a plurality of feature amounts as an objective function. Even in the case of the same rank, it is possible to give priority to the degree of the distance in the space between the target value and the predicted value. Instead of the Pareto rank, a plurality of feature amounts, which are objective functions, may be weighted and added as one feature amount, and the combination of raw materials may be ranked using the objective function of the integrated feature amounts. In addition, when there is one feature amount, ranking can be performed based on the magnitude of the difference between the predicted value of the feature amount and the target value of the feature amount for each combination of the raw materials.

次に、最適化演算部22cは、パレートランクによって、例えば上位ランク(目標値に近い)あるいは下位ランク(目標値から遠い)に分けて、上位ランクに位置する原材料の配合の組み合わせの中から、2つの組み合わせを選択して、この2つの配合の組み合わせの情報を交又して(情報の一部を交換して)新たな配合の組み合わせを、選択した2つの組み合わせに対して少なくとも1つ以上作成する(ステップS110)。   Next, the optimization calculation unit 22c divides, for example, into upper ranks (closer to the target value) or lower ranks (far from the target value) according to the Pareto rank, Two combinations are selected, and information of the two combinations is exchanged (a part of the information is exchanged), and at least one new combination is selected for the two selected combinations. It is created (step S110).

次に、最適化演算部22cは、交又により得られた新たな配合の組み合わせに対して突然変異をさせるか否かを定める(ステップS112)。突然変異は、例えば、ランダムに発生させる。突然変異をしない場合、交又によって得られた配合の新たな組み合わせを維持して(ステップS114)、ステップS118に進む。一方、突然変異をする場合、交又によって得られた新たな配合の組み合わせの一部の配合量を変更させる。どの原材料に対して配合量の変更を行うかは、ランダムに定めることができる。これにより、最適化演算部22cは、交又により得られた新たな配合の組み合わせを修正する(ステップS116)。   Next, the optimization calculation unit 22c determines whether or not to mutate the new combination of combinations obtained by the crossover (step S112). Mutations are generated randomly, for example. When the mutation is not performed, the new combination of the combinations obtained by the crossover is maintained (step S114), and the process proceeds to step S118. On the other hand, when mutating, the amount of a part of the new combination obtained by the crossover is changed. It is possible to randomly determine which raw material should be changed in the blending amount. Thereby, the optimization calculation unit 22c corrects the new combination of the combinations obtained by the crossover (step S116).

さらに、最適化演算部22cは、ステップS114で維持した配合の組み合わせあるいはステップS116で修正した配合の組み合わせが、上述の制約条件を満足するかを判定し、制約条件を満足しない場合、ステップS116で修正した配合の組み合わせをさらに修正して、制約条件を満足するようにする(ステップS118)。ここで、制約条件を満足するとは、修正した配合の組み合わせが、配合の組み合わせ候補を少なくとも1つ以上用いて表すことができることをいう。
こうして、第2世代の配合の組み合わせが設定される。第2世代の配合の組み合わせの数は、第1世代の配合の組み合わせと同じ数を維持する。こうして、第2世代でも、配合の組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む配合の組み合わせが作成される。
Furthermore, the optimization calculation unit 22c determines whether the combination of the combination maintained in step S114 or the combination of the combination modified in step S116 satisfies the above-described constraint condition. The modified combination of combinations is further modified so as to satisfy the constraint condition (step S118). Here, satisfying the constraint condition means that the corrected combination of combinations can be represented using at least one combination combination candidate.
Thus, the combination of the second generation combination is set. The number of second generation combination combinations remains the same as the first generation combination combinations. Thus, also in the second generation, a combination of combinations including at least one combination combination candidate is created.

こうして、各世代の中で特徴量の予測値が、ステップS106において、特徴量の目標値を実現するような配合の組み合わせが見出され、最適化演算を終了してもよくなるまで、ステップS104〜S118を繰り返し行う。   In this way, until the predicted value of the feature value in each generation reaches a combination of combinations that realizes the target value of the feature value in step S106, steps S104 to S104 are performed until the optimization calculation can be completed. S118 is repeated.

最後に、最適化演算部22cは、設計変数として採用した配合の組み合わせと複数の目的関数である特徴量との間の関係を可視化してディスプレイ32に表示することが好ましい。図6(a)〜(c)は、設計変数である各原材料の配合量に関する自己組織化マップの例を示す図であり、図6(d)〜(e)は、目的関数である特徴量の自己組織化マップの例を示す図である。図6(a)〜(c)は、各原材料の配合量の大小によって色分けをしている。図6(d)〜(e)は、各特徴量の値の大小によって色分けをしている。各四角形の領域内の同じ位置を注目することで、各特徴量の値と、この特徴量を実現する配合量を知ることができる。このように、目的関数である特徴量の値と、設計変数である原材料の配合量との関係を知ることができる。
図6に示す例は、自己組織化マップであるが、自己組織化マップに代えて、散布図を用いて、設計変数として採用した配合の組み合わせと複数の目的関数である特徴量との間の関係を可視化することも好ましい。
Lastly, it is preferable that the optimization calculation unit 22c visualizes the relationship between the combination of the composition adopted as the design variable and the feature amounts as a plurality of objective functions and displays the relationship on the display 32. FIGS. 6A to 6C are diagrams showing examples of a self-organizing map relating to the blending amount of each raw material which is a design variable, and FIGS. 6D to 6E show feature amounts which are objective functions. 5 is a diagram showing an example of a self-organizing map of FIG. 6 (a) to 6 (c) are color-coded according to the amount of each raw material. FIGS. 6D to 6E color-code according to the magnitude of each feature amount. By paying attention to the same position in each rectangular area, it is possible to know the value of each feature amount and the blending amount that realizes this feature amount. In this way, it is possible to know the relationship between the value of the feature quantity as the objective function and the blending amount of the raw material as the design variable.
The example shown in FIG. 6 is a self-organizing map. Instead of the self-organizing map, a scatter diagram is used to determine the relationship between the combination of the blends adopted as design variables and the feature amounts as a plurality of objective functions. It is also preferable to visualize the relationship.

このように、最適化モジュール22において、最適化のために用いる、原材料の配合の組み合わせを作成する前に、学習用入力データにおいて原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成し、原材料の配合の組み合わせを作成するとき、作成した組み合わせ候補を含むように、原材料の配合の組み合わせを設計変数とし作成する。このため、従来に比べて、原材料の配合の組み合わせを制限することができる。したがって、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現する原材料の組み合わせを、極めて多数の原材料の中からでも、効率よく、精度高く抽出することができる。
なお、組み合わせ候補に含まれない原材料は、それぞれの配合量を用いて、配合の組み合わせが作成され、最適化演算が行われる。
As described above, in the optimization module 22, before creating the combination of the raw materials used for the optimization, the raw materials in which the combination of the raw materials are formed based on the amount of the raw materials in the learning input data are combined with each other. When a plurality of combinations of raw materials are created and combinations of raw materials are created, combinations of raw materials are created as design variables so as to include the created combinations. For this reason, the combination of the raw materials can be restricted as compared with the related art. Therefore, it is possible to efficiently and accurately extract a combination of raw materials that achieves the target value of the characteristic amount that characterizes the vulcanized rubber composition, from an extremely large number of raw materials.
In addition, for the raw materials that are not included in the combination candidates, a combination of the blends is created using the respective blend amounts, and the optimization calculation is performed.

最適化モジュールは、配合の組み合わせ候補それぞれに対して識別番号を付与し、識別番号を用いて設計変数となる原材料の配合の組み合わせを作成する。このとき、一実施形態によれば、識別番号は、組み合わせ候補のうち、所定の原材料の総配合量の大小の順番に応じて順位付けた番号であることが好ましい。最適化演算の場合、識別願号の順番にも技術的意義(識別番号に応じて、所定の原材料の総配合量の大きさの順番)を持たせることができ、識別番号を最適化演算において有効に利用することができる。   The optimization module assigns an identification number to each combination combination candidate, and uses the identification number to create a combination combination of raw materials that is a design variable. At this time, according to one embodiment, it is preferable that the identification number is a number that is ranked among the candidate combinations according to the order of the total amount of the predetermined raw materials. In the case of the optimization operation, the order of the identification application can also have technical significance (the order of the magnitude of the total amount of the predetermined raw materials according to the identification number), and the identification number is used in the optimization operation. It can be used effectively.

なお、原材料の群は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含む。配合の組み合わせ候補となる原材料は、上記グループの中の原材料同士であることが好ましい。これにより、原材料の組み合わせをより効率よく、より精度高く抽出することができる。
また、一実施形態によれば、ゴム材料と充填材との相性等を考慮して、配合の組み合わせ候補となる原材料は、グループが互いに異なる原材料同士とすることも好ましい。すなわち、グループが異なる原材料同士で、配合の組み合わせ候補を作成してもよい。
The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanization aids. It is preferable that the raw materials that are the combination candidate of the combination are the raw materials in the above group. Thereby, a combination of raw materials can be extracted more efficiently and more accurately.
Further, according to one embodiment, in consideration of the compatibility between the rubber material and the filler, it is also preferable that the raw materials that are candidates for the combination of the compounds are raw materials having different groups. That is, a combination combination candidate may be created from raw materials in different groups.

上述の実施形態では、最適化のステップで原材料の配合の組み合わせを作成するとき、作成する原材料の配合の組み合わせが組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む制約条件が課されるが、この制約条件の他に、設計変数として採用する原材料の数を制限する制約条件を課してもよい。また、設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件を課してもよい。
原材料の数を制限する場合、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中の、組み合わせのそれぞれで用いた原材料の数のうちの最大数に応じて設定された数を上限として、原材料の数を制限することが好ましい。
また、2つの原材料同士の組み合わせを作成しない場合、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中で組み合わせが存在しない2つの原材料同士を、組み合わせを作成しない対象とすることが好ましい。
また、2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する場合、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中で常にセットとなる2つの原材料同士を、組み合わせを作成するセットとすることが好ましい。
学習用入力データとして用いる過去の蓄積データでは、原材料をセットとして用いることが好ましくなかったり、原材料をセットとして用いることが好ましい等の理由により原材料の組み合わせを制限している場合が多い。このような事情を考慮せず、原材料の組み合わせを作成することは、現実的なゴム材料を設計する上で好ましくない。
In the above-described embodiment, when a combination of raw materials is created in the optimization step, a constraint that the combination of raw materials to be created includes at least one combination candidate is imposed. In addition, a constraint that limits the number of raw materials used as design variables may be imposed. Further, a constraint condition that a combination of two set raw materials is not created or a constraint condition that a combination is created such that two set raw materials are always set may be imposed.
When the number of raw materials is limited, the number of raw materials is limited to the maximum number of raw materials used in each of the combinations of raw materials used as input data for learning. Is preferably limited.
When a combination of two raw materials is not created, it is preferable that two raw materials having no combination among the combinations of the raw materials used as the input data for learning are targets for which no combination is created.
Further, when a combination is created such that two raw materials are always set, a set that creates a combination of two raw materials that are always set in a combination of raw material combinations used as input data for learning is used. Is preferred.
In the past accumulated data used as input data for learning, the combination of raw materials is often limited because raw materials are not preferably used as a set or raw materials are preferably used as a set. It is not preferable to create a combination of raw materials without considering such circumstances in designing a realistic rubber material.

上述したように、ゴム材料設計方法をコンピュータで実行する場合、プログラムを呼び出して起動することにより実行される。この場合、以下のプログラムを起動する。
プログラムは、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合した未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記原材料の組み合わせを、コンピュータに算出させるプログラムである。
このプログラムは、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせて加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物に関する物性データを学習用出力データとし、原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、原材料の配合の組み合わせに対する特徴量を、プログラムの起動によりコンピュータに形成された予測モジュール20に機械学習させる手順と、
機械学習した予測モジュール20を用いて、加硫ゴム組成物の特徴量を目的関数とし、原材料の配合の組み合わせを設計変数として、目的関数の設定された目標値を実現する配合の組み合わせをプログラムの起動によりコンピュータに形成された最適化モジュール22が抽出する最適化の手順と、を有する。
最適化の手順は、
最適化モジュール22が、学習用入力データにおいて、原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成する手順と、
最適化の手順で作成する原材料の配合の組み合わせが、組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む制約条件の下、組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む原材料の配合の組み合わせを設計変数として作成して、予測モジュール20が、設計変数に対する特徴量の出力値を算出する手順と、
最適化モジュール22が、予測モジュール20に設計変数として入力した原材料の配合の組み合わせと特徴量の出力値とを用いることにより、目標値を実現する配合の組み合わせを抽出する手順と、を有する。
As described above, when the rubber material design method is executed by a computer, the method is executed by calling and starting a program. In this case, the following program is started.
The program is, in order to achieve a target value of a feature amount characterizing a vulcanized rubber composition made from an unvulcanized rubber composition prepared by combining raw materials from a plurality of predetermined raw material groups, and This is a program that allows a computer to calculate the combination of raw materials.
This program is
The physical property data relating to a plurality of vulcanized rubber compositions produced by combining and processing the blends of a plurality of raw materials used for the vulcanized rubber composition are used as learning output data, and the combination of the blending of the raw materials is used as learning input data. Using the learning data to perform a machine learning process on a prediction module 20 formed on a computer by launching a program, based on a combination of raw materials,
Using the machine learning-based prediction module 20, the combination of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, the combination of raw materials is used as a design variable, and the combination of the combinations that achieves the set target value of the objective function is defined in the program. And an optimization procedure extracted by the optimization module 22 formed in the computer upon activation.
The optimization procedure is
A procedure in which the optimization module 22 creates, in the learning input data, a plurality of combination combination candidates each of which includes a pair of raw materials in which the combination of the raw materials is formed by the mixing amount of the raw materials;
The combination of raw materials created by the optimization procedure is a combination of raw materials containing at least one combination candidate as a design variable under a constraint condition that includes at least one combination candidate as a design variable. 20: a procedure for calculating an output value of a feature quantity with respect to a design variable;
A step in which the optimization module 22 extracts a combination of the combinations that achieves the target value by using the combination of the raw materials and the output value of the characteristic amount input as the design variables to the prediction module 20.

以上、本発明のゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   As described above, the rubber material design method, the rubber material design device, and the program of the present invention are not limited to the above embodiments, and various improvements and changes may be made without departing from the gist of the present invention. is there.

10 ゴム材料設計装置
12 CPU
14 ROM(Read Only Memory)
16 RAM(Random Access Memory)
18 入出力部
20 予測モジュール
22 最適化モジュール
22a 制約条件設定部
22b 配合組み合わせ作成・特徴量取得部
22c 最適化演算部
30 入力操作系
32 ディスプレイ
10 Rubber material design equipment 12 CPU
14 ROM (Read Only Memory)
16 RAM (Random Access Memory)
18 Input / output unit 20 Prediction module 22 Optimization module 22a Constraint condition setting unit 22b Mixing combination creation / feature amount acquisition unit 22c Optimization operation unit 30 Input operation system 32 Display

Claims (9)

未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の配合の組み合わせを、コンピュータに算出させるゴム材料設計方法であって、
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
前記未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させるステップと、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記コンピュータの最適化モジュールが抽出する最適化のステップと、を有し、
前記最適化のステップは、
前記最適化モジュールが、前記学習用入力データにおいて前記原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成するステップと、
前記最適化のステップで作成する前記原材料の配合の組み合わせが、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む制約条件の下、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む前記前記原材料の配合の組み合わせを前記設計変数として作成して、前記予測モジュールが、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出するステップと、
前記最適化モジュールが、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記特徴量の出力値とを用いることにより、目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出するステップと、を有する
ことを特徴とするゴム材料設計方法。
A rubber material design in which a computer calculates a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve a target value of a characteristic amount that characterizes a vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. The method
The unvulcanized rubber composition is a composition obtained by combining raw materials from a group of a plurality of raw materials set in advance,
Learning data using the characteristic amount of each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing the unvulcanized rubber composition as learning output data, and using a combination of the raw materials as learning input data. Using the feature amount for the combination of the raw material combination machine learning a prediction module in the computer,
Using the machine learning-based prediction module, the characteristic amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and a combination of the raw materials is used as a design variable to realize a set target value of the objective function. An optimization step in which the combination module is extracted by an optimization module of the computer.
The optimization step includes:
The optimization module, the learning input data in the combination of the raw materials in the combination of the raw material was created a combination of a plurality of combinations of combinations of raw materials to create a combination candidate,
The combination of the raw materials that is created in the optimization step is a combination of the raw material that includes at least one combination candidate under the constraint condition that includes at least one combination candidate. Created as, the prediction module calculates the output value of the feature amount for the design variable,
The optimization module, by using the combination of the raw material and the output value of the feature amount input as the design variable to the prediction module, extracting the combination of the combination to achieve the target value, A rubber material design method comprising:
前記最適化モジュールは、前記組み合わせ候補それぞれに対して識別番号を付与し、前記識別番号を用いて前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成し、前記識別番号は、前記組み合わせ候補のうち、所定の原材料の総配合量の大小の順番に応じて順位付けた番号である、請求項1に記載のゴム材料設計方法。   The optimization module assigns an identification number to each of the combination candidates, creates a combination of the raw materials as the design variables using the identification numbers, and the identification number is one of the combination candidates. The rubber material design method according to claim 1, wherein the numbers are ranked in accordance with the order of the total amount of the predetermined raw materials. 前記原材料の群は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含み、
前記配合の組み合わせ候補となる原材料は、前記グループそれぞれの中の原材料同士である、請求項1または2に記載のゴム材料設計方法。
The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanization aids,
The rubber material design method according to claim 1, wherein the raw materials that are candidates for the combination are the raw materials in each of the groups.
前記原材料の群は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含み、
前記配合の組み合わせ候補となる原材料は、前記グループが互いに異なる原材料同士である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム材料設計方法。
The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanization aids,
The rubber material designing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the raw materials that are candidates for the combination of the compounds are raw materials in which the groups are different from each other.
前記最適化のステップは、進化的アルゴリズムを用いて前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のゴム材料設計方法。   The rubber material design method according to any one of claims 1 to 4, wherein the step of optimizing extracts a combination of the compound that achieves the target value using an evolutionary algorithm. 前記最適化のステップは、遺伝的アルゴリズムを用いて前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、請求項5に記載のゴム材料設計方法。   The rubber material design method according to claim 5, wherein the optimizing step extracts a combination of the compound that achieves the target value using a genetic algorithm. 前記目的関数は、複数設定されており、
前記最適化モジュールが、前記最適化のステップによって得られた前記設計変数として用いた前記配合の組み合わせと複数の前記目的関数との間の関係を可視化して画面表示するステップを、さらに有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のゴム材料設計方法。
A plurality of the objective functions are set,
The optimization module further comprises a step of visualizing a relationship between the combination of the blends used as the design variables and the plurality of the objective functions obtained in the optimization step and displaying the relationship on a screen. Item 7. The rubber material designing method according to any one of Items 1 to 6.
未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物の特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを、コンピュータに算出させるプログラムであって、
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせて加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物に関する物性データを学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記特徴量を前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された予測モジュールに前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を機械学習させる手順と、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された最適化モジュールが抽出する最適化の手順と、を有し、
前記最適化の手順は、
前記最適化モジュールが、前記学習用入力データにおいて、前記原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成する手順と、
前記最適化の手順で作成する前記原材料の配合の組み合わせが、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む制約条件の下、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む前記前記原材料の配合の組み合わせを前記設計変数として作成して、前記予測モジュールが、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出する手順と、
前記最適化モジュールが、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記特徴量の出力値とを用いることにより、目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する手順と、を有する
ことを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to calculate a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve a target value of the characteristic amount of the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition,
The unvulcanized rubber composition is a composition obtained by combining raw materials from a group of a plurality of raw materials set in advance,
The physical property data relating to a plurality of vulcanized rubber compositions produced by combining and processing a plurality of blends of raw materials used in a vulcanized rubber composition is used as learning output data, and a combination of the blends of the raw materials is used as learning input data. Using the learning data to, the feature amount machine learning the feature amount for the combination of the raw material combination to the prediction module formed in the computer by the start of the program,
Using the machine learning-based prediction module, the characteristic amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and a combination of the raw materials is used as a design variable to realize a set target value of the objective function. An optimization procedure in which an optimization module formed in the computer extracts the combination of the blends by activating the program, and
The optimization procedure is as follows:
The optimization module, in the learning input data, a procedure of creating a plurality of combination candidates of the combination of the raw materials are set as a combination of the combination of the mixture of the raw materials,
The combination of the raw materials to be created in the optimization procedure is a combination of the raw material combinations including at least one combination candidate under the constraint condition including at least one combination candidate. Created as, the prediction module calculates the output value of the feature amount for the design variable,
A step of extracting the combination of the combinations that achieves the target value by using the combination of the raw materials and the output value of the feature amount input as the design variables to the prediction module, A program characterized by having:
未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物の特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを算出するゴム材料設計装置であって、
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせて加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物に関する物性データを学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を機械学習する予測ユニットと、
前記機械学習した前記予測ユニットを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する最適化ユニットと、を備え、
前記最適化ユニットは、前記学習用入力データにおいて、前記原材料の配合量によって配合の組み合わせがつくられた原材料同士を組とする配合の組み合わせ候補を複数作成する部分と、
前記最適化ユニットが作成する前記原材料の配合の組み合わせが、前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む制約条件の下前記組み合わせ候補を少なくとも1つ以上含む前記前記原材料の配合の組み合わせを前記設計変数として作成し、前記予測モジュールに、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出させる部分と、
前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記特徴量の出力値とを用いることにより、目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する部分と、を有する
ことを特徴とするゴム材料設計装置。
A rubber material design apparatus that calculates a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve a target value of the characteristic amount of the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition,
The unvulcanized rubber composition is a composition obtained by combining raw materials from a group of a plurality of raw materials set in advance,
The physical property data relating to a plurality of vulcanized rubber compositions produced by combining and processing a plurality of blends of raw materials used in a vulcanized rubber composition is used as learning output data, and a combination of the blends of the raw materials is used as learning input data. Using a learning data to be, a prediction unit for machine learning the feature amount for the combination of the raw material combination,
Using the machine-learned prediction unit, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and a combination of the raw materials is used as a design variable to realize a set target value of the objective function. An optimization unit for extracting the combination of the blends,
The optimization unit, in the input data for learning, a portion that creates a plurality of combination candidates of the combination of the raw materials are set as a combination of the combination of the mixture of the raw materials,
The combination of the raw materials created by the optimization unit is a combination of the raw materials including at least one combination candidate under a constraint including at least one combination candidate as the design variable. And a part that causes the prediction module to calculate an output value of the feature amount with respect to the design variable;
A part for extracting the combination of the combinations that achieves the target value by using the combination of the raw materials and the output value of the feature amount input as the design variables to the prediction module. Rubber material design equipment.
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