JP2004110470A - 最適設計計算装置及びそのプログラム記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は最適設計計算装置及びそのプログラム記憶媒体に関し、最適な目的変数値を得ることを目的としている。
【解決手段】目的変数値を最適とする説明変数値の組合せを計算する最適設計計算装置において、空間充填曲線を用いてなるべく均等に分布した説明変数値の組合せを計算する説明変数計算部１と、指定された説明変数値について、目的変数値を計算する解析プログラム２と、説明変数値を入力とし、前記解析プログラムにより目的変数値を計算し、説明変数値と目的変数値を入力とし、説明変数値と目的変数値の関係を示す応答曲面を計算する応答曲面計算部３と、応答曲面を入力とし、目的変数値を最適化する目的変数最適化部４とを有して構成される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は最適設計計算装置及びそのプログラム記憶媒体に関し、更に詳しくは目的変数値を最適とする説明変数値の組合せを計算する最適設計計算装置に関する。
【０００２】
近年、複数のＣＰＵを搭載したＳＭＰ（Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ　ＭｕｌｔｉＰｒｏｃｅｓｓｏｒ：対称型マルチプロセッサ）の計算機や、複数の計算機をネットワークで接続したクラスタ型の計算機、より広域の計算機をネットワークで接続したグリッドコンピューティング（インターネット等を利用したコンピューティング）等の計算機環境が利用可能となってきている。
【０００３】
計算機能力が潤沢に利用できることを背景として、計算シミュレーションとして、特定の説明変数値を利用者が指定して、その目的変数値を検証する利用方法だけでなく、多数の説明変数値の組合せについて、その目的変数値を調べ、目的変数値が最適になる説明変数値の組合せを調べる利用方法も行なわれるようになってきている。
【０００４】
以下に、本明細書で用いる用語について定義しておく。ここでは、例として応力を最適化するための寸法（縦、横、高さ）を計算する場合について説明する。
（ａ）説明変数値
説明変数とは、寸法（縦、横、高さ）のように、設計の対象となる変数のことをいう。説明変数は、例えば図２０に示すようなデータである。図２０では、データ毎にその寸法が与えられている。
（ｂ）目的変数値
目的変数とは、応力のように、最適化の対象となる変数のことをいう。目的変数は、例えば図２１に示すようなデータである。図２１では、データ毎に応力値が与えられている。
（ｃ）応答曲面
応答曲面とは、説明変数と目的変数の関係を示す曲面のことをいう。例えば、重回帰分析やニューラルネットワーク等の周知の方法で計算される。重回帰分析の場合、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを係数として、「応力」＝Ａ×「縦」＋Ｂ×「横」＋Ｃ×「高さ」＋Ｄのように計算される。
（ｄ）類似度
類似度とは、２つの説明変数値のデータについて、どの程度類似しているかを示す指標である。例えば、説明変数値の差の二乗和の逆数として計算される。図２２は類似度のデータを示す図である。
（ｅ）重要度情報
重要度情報とは、説明変数の各々が応答曲面について、どの程度重要であるかを示す指標である。例えば、説明変数の各々について、応答曲面を計算し、解析プログラムを用いて計算される目的変数値と、その応答曲面を用いて計算される目的変数値の差の二乗和の逆数として計算される。図２３は重要度情報のデータを示す図である。説明変数毎に重要度が与えられている。
（ｆ）応答曲面評価情報
応答曲面評価情報とは、応答曲面のあてはまりの良さを示す指標である。例えば、解析プログラムを用いて計算される目的変数値と、応答曲面を用いて計算される目的変数値の差の二乗和として計算される。図２４は応答曲面評価情報の説明図である。
（ｇ）説明変数評価情報
説明変数評価情報とは、説明変数値の各々について、解析プログラムを用いて計算される目的変数と、応答曲面を用いて計算される目的変数値の違いを示す指標である。例えば、解析プログラムを用いて計算される目的変数値と、応答曲面を用いて計算される目的変数値の差として計算される。図２５は説明変数評価情報の説明図である。データ毎に説明変数評価情報が与えられている。
【０００５】
【従来の技術】
この種の装置としては、候補説明変数に基づいて説明変数を生成する説明変数合成部と、該説明変数合成部が生成した説明変数に基づいて目的変数の変化を説明する関係式を生成する回帰分析実行部と、該回帰分析実行部が生成した関係式の適切度を定量的に評価する適切度判定部と適切度が基も高い説明変数と回帰式を探索する最良回帰式決定部を備えた装置がある（特許文献１参照）。
【０００６】
従来の最適設計計算装置においては、説明変数値の組合せについて総当たりの方式で計算したり、線形性を仮定して説明変数値の組合せの数を減らしたりする方式が採用されてきた。例えば、物体の縦，横，高さについて最適な長さのものを設計する場合、物体の説明変数である縦，横，高さについて適当な値を与えてやって、これら値に対する応力のシミュレーションを行ない、その結果（目的変数）が最適かどうかを判定する動作を繰り返し行なう。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−０２０５０４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このため、説明変数の数が多い場合に、現実的な時間の範囲で計算を終了させることができなかったり、非線形な場合において、説明変数値の組合せの選定が適切でなかったりする問題があった。更に、説明変数と目的変数の関係に関する情報を利用者に十分に提示しておらず、また、潤沢な計算機能力の使用を前提にして計算精度を向上させる機能が十分ではないという問題がある。
【０００９】
また、目的変数値を最適化する説明変数値の組合せを計算するためには、利用者が試行錯誤で最適設計の計算を繰り返す状況にあり、利用者によって計算結果の精度がばらつき、利用者によっては計算を諦めてしまうという状況にあった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、非線形な場合であっても、説明変数値の組合せを適切に作成し、計算機シミュレーションを用いた最適設計を与える手段を提供することを目的としている。更に、説明変数の数が多い場合であっても、効率的に最適設計を行なえる手段を提供することを目的としている。更に、説明変数と目的変数の関係についての情報を利用者に提示する手段を提供することを目的としている。更に、説明変数と目的変数の関係についての信頼性を評価する手段を提供することを目的としている。更に、説明変数と目的変数の関係についての精度を改善する手段を提供することを目的としている。更に、最適化の精度を向上する手段を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）図１は本発明の原理ブロック図である。図に示す装置は、目的変数値を最適とする説明変数値の組合わせを計算する最適設計計算装置を構成している。図において、１は空間充填曲線を用いてなるべく均等に分布した説明変数値の組合せを計算する説明変数計算部、２は指定された説明変数値について、目的変数値を計算する解析プログラム、３は説明変数値と前記解析プログラム２により算出された目的変数値を入力とし、説明変数値と目的変数値の関係を示す応答曲面を計算する応答曲面計算部、４は応答曲面を入力とし、最適化された目的変数値を演算する目的変数最適化部である。
【００１２】
このように構成すれば、均等に分布した説明変数値の組合せを用いることにより、応答曲面を適切に計算することを可能とし、最適化計算を適切に行なうことができる。
（２）請求項２記載の発明は、前記説明変数値の組合せに関して、任意の２つの説明変数値について類似度を計算し、類似度の最大値を最小とする説明変数最適化部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成すれば、均等に分布したより好ましい説明変数値の組合せを用いて計算することにより、応答曲面を適切に計算することを可能とし、最適化計算を適切に行なうことができる。
（３）請求項３記載の発明は、前記説明変数の各々について、応答曲面への寄与を計算する重要度計算部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
このように構成すれば、利用者に目的変数への寄与が大きい説明変数を提示することができる。
（４）請求項４記載の発明は、前記重要度計算部により、応答曲面への寄与の大きな説明変数を計算し、寄与の大きな説明変数について特に均等になるように説明変数値の組合せを計算する説明変数選択部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
このように構成すれば、説明変数が多い場合であっても、効率的に最適設計の計算を行なうことが可能となる。
（５）請求項５記載の発明は、前記した請求項１乃至４による最適設計の計算を、コンピュータで実行させるプログラムを記憶するプログラム記憶媒体であることを特徴とする。
【００１６】
このように構成すれば、最適設計の計算を実行させることができるプログラム記憶媒体を提供することができる。
【００１７】
この発明において、任意の１つの説明変数値を省いた場合の応答曲面を計算し、その応答曲面を用いて、省いた説明変数値についての目的変数値を計算し、前記解析プログラムを用いて計算される目的変数値と比較する応答曲面評価部を設けたことを特徴とする。
【００１８】
このように構成すれば、応答曲面を適切に評価することが可能となる。
【００１９】
また、この発明において、応答曲面を用いて計算される目的変数値と、前記解析プログラムを用いて計算される目的変数値の差を計算する説明変数評価部を設けたことを特徴とする。
【００２０】
このように構成すれば、利用者に応答曲面のあてはまりの良し悪しを提示することが可能となる。例えば、差が大きい場合には、あてはまりがよくないということになる。
【００２１】
また、この発明において、応答曲面を用いて計算される目的変数値と、前記解析プログラムを用いて計算される目的変数値の差の絶対値が大きい説明変数値の部分を計算し、その部分に該当する説明変数値を追加して応答曲面の計算を行なう応答曲面改善部を設けたことを特徴とする。
【００２２】
このように構成すれば、応答曲面の精度を改善させることができる。
【００２３】
また、この発明において、応答曲面を用いて、目的変数値が最適となる説明変数値の部分を計算し、その部分に該当する説明変数値を追加して応答曲面を計算し、目的変数の最適化を行なう最適化改善部を設けたことを特徴とする。
【００２４】
このように構成すれば、目的変数の最適化の精度を改善させることが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
【００２６】
先ず、図１に示した原理ブロック図について更に詳細に説明する。
【００２７】
説明変数計算部１では、空間充填曲線を用いてなるべく均等に分布した説明変数値（パラメータ）を出力する。図９は説明変数計算部の動作シーケンス図である。先ず、説明変数のデータ件数、説明変数の範囲を入力する（Ｓ１）。次に、説明変数の範囲をくまなく満たすように空間充填曲線を計算し、空間充填曲線において等間隔に、説明変数のデータ件数分の点を計算し、説明変数値とする（Ｓ２）。ここで、空間充填曲線とは、単位線分を単位超立方体全体へ移す連続曲線のことである。その後、説明変数値のデータを出力する（Ｓ３）。
【００２８】
この説明変数値の組合せは、解析プログラム２に入る。該解析プログラム２は、指定された説明変数について、シミュレーションを行ない、シミュレーション結果に基づく値である重さ、強さ等の目的変数を出力する。
【００２９】
図１０は解析プログラム２の動作シーケンス図である。先ず、説明変数値を入力し（Ｓ１）、解析プログラムを用いて、目的変数値を計算する（Ｓ２）。目的変数値が計算されたら、目的変数値を出力する（Ｓ３）。
【００３０】
前述した説明変数値と目的変数値は、応答曲面計算部３に入力され、応答曲面が計算される。図１１は応答曲面計算部３の動作シーケンス図である。先ず、説明変数値と、解析プログラム２を用いて計算される目的変数値を入力する（Ｓ１）。そして、応答曲面を計算し（Ｓ２）、応答曲面を出力する（Ｓ３）。ここで、応答曲面とは、予め定めた設計仕様に対して、所定の性能、安全性、或いは重量等が保証されるか否かを確認するための検証ツールをいう。
【００３１】
目的変数最適化部４は、この求まった応答曲面を入力として、目的変数を最適化する処理を行なう。図１２は目的変数最適化部の動作シーケンス図である。先ず、説明変数の範囲、応答曲面を入力する（Ｓ１）。次に、応答曲面を評価関数として用い、最適化を行ない、目的変数が最適となる場合の説明変数値と目的変数値を計算する（Ｓ２）。そして、目的変数値が最適となる場合の説明変数値と目的変数値を出力する（Ｓ３）。この結果、説明変数値と、目的変数最適値が得られる。
【００３２】
この構成によれば、均等に分布した説明変数値の組合せを用いることにより、応答曲面を適切に計算することを可能とし、最適化計算を適切に行なうことができる。
【００３３】
図２は本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図２の実施の形態例は、図１の原理ブロック図で用いている説明変数計算部１の代わりに、説明変数最適化部５が用いられている点である。該説明変数最適化部５は、説明変数の組合せに関して、任意の２つの説明変数値について類似度を計算し、類似度の最大値を最小とするものである。説明変数最適化部５で説明変数が求まった後の動作は、図１と同一であるので、その説明は省略する。
【００３４】
図１３は説明変数最適化部の動作シーケンス図である。先ず、説明変数のデータ件数、説明変数の範囲、最適化計算回数、試行件数を入力する（Ｓ１）。次に、説明変数のデータ件数分、説明変数値をランダムに設定する（Ｓ２）。説明変数値が設定されたら、最適化計算回数の範囲において、以下の処理を繰り返す（Ｓ３）。
▲１▼全ての２つの説明変数値のデータについて、類似度を計算する。
▲２▼類似度の大きい方から試行件数分のデータについて、片方の説明変数値のデータをランダムな説明変数値に変更する。
【００３５】
以上のシーケンスにより説明変数の組合せが求まったら、類似度の小さい、即ち、類似していない説明変数値を求めるようにする。類似度が高い説明変数を用いて最適化計算をしても、好ましい結果が得られないからである。
【００３６】
次に、▲１▼、▲２▼に示す処理が終了したら、説明変数値のデータを出力する（Ｓ４）。ここで、求まった変数値は、より最適化された説明変数値となる。このようにして出力された説明変数値は、解析プログラム２に入り、前述したようなシーケンスを経て目的変数最適値が得られることになる。
【００３７】
従って、第１の実施の形態例によれば、均等に分布したより好ましい説明変数値の組合せを用いて計算することにより、応答曲面を適切に計算することを可能とし、最適化計算を適切に行なうことができる。
【００３８】
図３は本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。この実施の形態例は、図１で示される解析プログラム２に入力される説明変数値として基も重要な情報が得られるようにしたものである。図において、６は説明変数の各々について、応答曲面への寄与を計算する重要度計算部である。該重要度計算部６は、説明変数値と目的変数値を入力して、重要度情報を出力する。
【００３９】
図１４は重要度計算部の動作シーケンス図である。先ず、説明変数値と、解析プログラム２を用いて計算された目的変数値を入力する（Ｓ１）。次に、入力された説明変数値と目的変数値を基に、説明変数のそれぞれを選択し、以下の処理を繰り返す（Ｓ２）。
▲１▼選択された説明変数のみを用いて応答曲面を計算し、目的変数値を計算する。
▲２▼解析プログラム２を用いて計算された目的変数値と、応答曲面を用いて計算された目的変数値の差の二乗和の逆数を計算し、選択した説明変数についての重要度とする。
【００４０】
以上の処理により、重要度が求まったら、重要度情報を出力する（Ｓ３）。
【００４１】
この実施の形態例によれば、利用者に目的変数への寄与が大きい説明変数を提示することができる。
【００４２】
図４は本発明の第３の実施の形態例を示すブロック図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図４の実施の形態例は、図１の原理ブロック図で用いている説明変数計算部１の代わりに、説明変数選択部７
が用いられている点である。該説明変数選択部７は、前記重要度計算部６により得られた重要度情報を入力して、応答曲面への寄与の大きな説明変数を計算し、寄与の大きな説明変数について特に均等になるように説明変数値の組合せを計算するものである。該説明変数選択部６で説明変数が求まった後の動作は、図１と同一であるので、その説明は省略する。
【００４３】
図１５は説明変数選択部７の動作シーケンス図である。先ず、説明変数のデータ件数、説明変数の範囲、選択する説明変数の数、重要度情報を入力する（Ｓ１）。次に、重要度情報が大きい方から、選択する説明変数の数分の説明変数について、均等に説明変数値を設定する。この場合において、選択しなかった説明変数については、ランダムに説明変数値を設定する（Ｓ２）。このようにして計算された説明変数値のデータを出力する（Ｓ３）。このようにして出力された説明変数値は、解析プログラム２に入り、前述したようなシーケンスを経て目的変数最適値が得られることになる。
【００４４】
この実施の形態例によれば、説明変数が多い場合であっても、効率的に最適設計の計算を行なうことが可能となる。
【００４５】
図５は本発明の第４の実施の形態例を示すブロック図である。図において、８は任意の１つの説明変数値を省いた場合の応答曲面を計算し、その応答曲面を用いて、省いた説明変数値についての目的変数値を計算し、解析プログラム２を用いて計算される目的変数値と比較する応答曲面評価部である。
【００４６】
図１６は応答曲面評価部の動作シーケンス図である。先ず、説明変数値と解析プログラム２を用いて計算される目的変数値を入力する（Ｓ１）。次に、説明変数値のデータの各々について、そのデータを省いた場合の応答曲面を計算し、その応答曲面を用いて、その説明変数値のデータについての目的変数値を計算する（Ｓ２）。次に、解析プログラム２を用いて計算される目的変数値と、前記応答曲面を用いて計算される目的変数値の差の二乗和を計算し、応答曲面評価情報とする（Ｓ３）。そして、求めた応答曲面評価情報を出力する（Ｓ４）。
【００４７】
この実施の形態例によれば、応答曲面を適切に評価することが可能となる。
【００４８】
図６は本発明の第５の実施の形態例を示すブロック図である。図において、９は応答曲面を用いて計算される目的変数値と、解析プログラム２を用いて計算される目的変数値の差を計算する説明変数評価部である。
【００４９】
図１７は説明変数評価部の動作シーケンス図である。先ず、説明変数値と、解析プログラム２を用いて計算される目的変数値を入力する（Ｓ１）。次に、説明変数値のデータの各々について、そのデータを省いた場合の応答曲面を計算し、その応答曲面を用いて、その説明変数値のデータについての目的変数値を計算する（Ｓ２）。そして、解析プログラム２を用いて計算される目的変数値と、前記応答曲面を用いて計算される目的変数値の差を計算し、説明変数評価情報とする（Ｓ３）。最後に、説明変数評価情報を出力する（Ｓ４）。
【００５０】
この実施の形態例によれば、利用者に応答曲面のあてはまりの良し悪しを提示することが可能となる。
【００５１】
図７は本発明の第６の実施の形態例を示すブロック図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１１は説明変数計算部１及び／又は説明変数最適化部５よりなる処理部、該処理部１１からは説明変数値が出力される。２は該説明変数値を入力して解析し目的変数値を出力する解析プログラムである。１０は応答曲面を用いて計算される目的変数値と、前記解析プログラム２を用いて計算される目的変数値の差の絶対値が大きい説明変数値の部分を計算し、その部分に該当する説明変数値を追加して応答曲面の計算を行なう応答曲面改善部である。２’は応答曲面改善部１０で得られた説明変数値又は、処理部１１で得られた説明変数値を入力して指定された説明変数値について、目的変数値を計算する解析プログラムである。
【００５２】
３は解析プログラム２’の出力又は説明変数値、目的変数値を入力し、説明変数値と目的変数値を入力とし、説明変数値と目的変数値の関係を示す応答曲面を計算する応答曲面計算部である。４は該応答曲面計算部３で計算された応答曲面を用いて、目的変数値を最適化する目的変数最適化部である。該目的変数最適化部４から、説明変数値と、最適化された目的変数値が得られる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００５３】
処理部１１は、最適と思われる説明変数を出力する。解析プログラム２はこの説明変数を受けて、指定された説明変数値を入力して、目的変数値を出力する。この目的変数値は、応答曲面改善部１０と応答曲面計算部３に入る。該応答曲面改善部１０は、処理部１１で求められた説明変数と、解析プログラム２で求められた目的変数値を受けて、以下の処理を行なう。図１８は応答曲面改善部１０の動作シーケンス図である。
【００５４】
先ず、説明変数値のデータ出力件数、説明変数の範囲、説明変数値、解析プログラム２を用いて計算される目的変数値、説明変数評価情報、試行件数を入力する（Ｓ１）。これらの数値は、処理部１１で得られる。次に、試行件数分、説明変数値をランダムに設定する（Ｓ２）。
【００５５】
次に、ランダムに設定した説明変数値のデータの各々について、入力した説明変数値のデータから類似度の最も大きいデータを選択し、そのデータの説明変数評価情報を読み取る（Ｓ３）。次に、前記説明評価情報の絶対値が大きい方から、説明変数値のデータ出力件数分、ランダムに設定した説明変数値のデータを選択する（Ｓ４）。そして、求められた説明変数値のデータを出力する（Ｓ５）。
【００５６】
再び図８に戻り、続く解析プログラム２’は、応答曲面改善部１０から得られた説明変数値を受けて目的変数値を算出する。そして、続く応答曲面計算部３は説明変数値と前記求まった目的変数値を受けて、説明変数値と目的変数値の関係を示す応答曲面を算出する。目的変数最適化部４は、この応答曲面を用いて説明変数値と、目的変数最適値を出力する。
【００５７】
この実施の形態例によれば、応答曲面の精度を改善させることが可能となる。
【００５８】
図８は本発明の第７の実施の形態例を示すブロック図である。図７と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１１は説明変数計算部１及び／又は説明変数最適化部５よりなる処理部、該処理部１１からは説明変数値が出力される。２は該説明変数値を入力して解析し目的変数値を出力する第１の解析プログラムである。
【００５９】
３は処理部１１の出力である説明変数と、解析プログラム２の出力である目的変数値を受けて、応答曲面を計算する第１の応答曲面計算部である。１５は応答曲面を用いて、目的変数値が最適となる説明変数値の部分を計算し、その部分に該当する説明変数値を追加して応答曲面を計算し、目的変数の最適化を行なう最適化改善部である。該最適化改善部１５からは、説明変数値が出力される。
【００６０】
２’は該説明変数値を入力して、指定された説明変数値について、目的変数値を計算する第２の解析プログラムである。３’は処理部１１の出力である説明変数値と、解析プログラム２’の出力である目的変数値を入力して、説明変数値と目的変数値の関係を示す応答曲面を計算する第２の応答曲面計算部である。４は応答曲面を入力し、目的変数値を最適化する目的変数最適化部である。該目的変数最適化部４からは説明変数値と、目的変数最適化値が得られる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００６１】
処理部１１は、最適と思われる説明変数を出力する。解析プログラム２はこの説明変数を受けて、指定された説明変数値を入力して、目的変数値を出力する。この目的変数値は、第１と第２の応答曲面計算部３，３’に入力されている。第１の応答曲面計算部３は、応答曲面を出力する。最適化改善部１５は、応答曲面を用いて目的変数値が最適となる説明変数値の部分を計算し、その部分に該当する説明変数値を追加して応答曲面を計算し、目的変数の最適化を行なう。
【００６２】
図１９は最適化改善部１５の動作シーケンス図である。先ず、説明変数値のデータ出力件数、説明変数の範囲、応答曲面、試行件数を入力する（Ｓ１）。次に、試行件数分、ランダムに説明変数値を設定する（Ｓ２）。次に、ランダムに設定した説明変数値のデータの各々について、応答曲面を用いて目的変数値を計算する（Ｓ３）。次に、目的変数値が最適な方から、説明変数値のデータ出力件数分、ランダムに設定した説明変数値のデータを選択し（Ｓ４）、説明変数値のデータを出力する。
【００６３】
図８に戻り、第２の解析プログラム２’は、前記説明変数値を入力して目的変数値を出力する。続く第２の応答曲面計算部３’は、説明変数値と解析プログラム２’で生成した目的変数値を受けて応答曲面を計算する。続く、目的変数最適化部４は、応答曲面を入力して、最適な目的変数値を出力する。この結果、目的変数最適化部４からは、説明変数値と目的変数最適化値が得られる。
【００６４】
この実施の形態例によれば、目的変数の最適化の精度を改善させることができる。
【００６５】
本発明によれば、前述したような最適化設計の計算を、コンピュータを用いて実行させるためのプログラムを記憶するプログラム記憶媒体を作成することができる。そして、各構成要素の部分を読出して、本発明を実行するようにすることができる。
【００６６】
これによれば、最適設計の計算を実行させることができるプログラム記憶媒体を提供することができる。
【００６７】
（付記１）　目的変数値を最適とする説明変数値の組合せを計算する最適設計計算装置において、
指定された説明変数値について、目的変数値を計算する解析プログラムと、
空間充填曲線を用いてなるべく均等に分布した説明変数値の組合せを計算する説明変数計算部と、
説明変数値を入力とし、前記解析プログラムにより目的変数値を計算し、説明変数値と目的変数値を入力とし、説明変数値と目的変数値の関係を示す応答曲面を計算する応答曲面計算部と、
応答曲面を入力とし、目的変数値を最適化する目的変数最適化部と、
を有することを特徴とする最適設計計算装置。
【００６８】
（付記２）　前記説明変数値の組合せに関して、任意の２つの説明変数値について類似度を計算し、類似度の最大値を最小とする説明変数最適化部を設けたことを特徴とする付記１記載の最適設計計算装置。
【００６９】
（付記３）　前記説明変数の各々について、応答曲面への寄与を計算する重要度計算部を設けたことを特徴とする付記１記載の最適化計算装置。
【００７０】
（付記４）　前記重要度計算部により、応答曲面への寄与の大きな説明変数を計算し、寄与の大きな説明変数について特に均等になるように説明変数値の組合せを計算する説明変数選択部を設けたことを特徴とする付記３記載の最適設計計算装置。
【００７１】
（付記５）　任意の１つの説明変数値を省いた場合の応答曲面を計算し、その応答曲面を用いて、省いた説明変数値についての目的変数値を計算し、前記解析プログラムを用いて計算される目的変数値と比較する応答曲面評価部を設けたことを特徴とする付記１記載の最適設計計算装置。
【００７２】
（付記６）　応答曲面を用いて計算される目的変数値と、前記解析プログラムを用いて計算される目的変数値の差を計算する説明変数評価部を設けたことを特徴とする付記１記載の最適設計計算装置。
【００７３】
（付記７）　応答曲面を用いて計算される目的変数値と、前記解析プログラムを用いて計算される目的変数値の差の絶対値が大きい説明変数値の部分を計算し、その部分に該当する説明変数値を追加して応答曲面の計算を行なう応答曲面改善部を設けたことを特徴とする付記１記載の最適設計計算装置。
【００７４】
（付記８）　応答曲面を用いて、目的変数値が最適となる説明変数値の部分を計算し、その部分に該当する説明変数値を追加して応答曲面を計算し、目的変数の最適化を行なう最適化改善部を設けたことを特徴とする付記１記載の最適設計計算装置。
【００７５】
（付記９）　付記１乃至８による最適設計の計算を、コンピュータで実行させるプログラムを記憶するプログラム記憶媒体。
【００７６】
本発明は、構造解析、流体解析、衝突解析、電磁場解析、音響解析等の分野における最適設計に適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明によれば、均等に分布した説明変数値の組合せを用いることにより、応答曲面を適切に計算することを可能とし、最適化計算を適切に行なうことができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、均等に分布したより好ましい説明変数値の組合せを用いて計算することにより、応答曲面を適切に計算することを可能とし、最適化計算を適切に行なうことができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、利用者に目的変数への寄与が大きい説明変数を提示することができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、説明変数が多い場合であっても、効率的に最適化設計の計算を行なうことが可能となる。
（５）請求項５記載の発明によれば、最適設計の計算を実行させることができるプログラム記憶媒体を提供することができる。
【００７８】
このように、本発明によれば、目的変数値が最適となる説明変数値の組合せを計算する処理において、説明変数値を均等にサンプリングすることにより、説明変数と目的変数の関係を適切に計算することができる。また、目的変数への寄与の大きい説明変数について重点的にサンプリングすることにより、説明変数の数が多い場合であっても、効率的に計算することができる。また、説明変数と目的変数の関係を利用者に提示することができ、説明変数と目的変数の関係を精度よく計算することができ、目的変数の最適化を精度よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態例を示すブロック図である。
【図９】説明変数計算部の動作シーケンス図である。
【図１０】解析プログラムの動作シーケンス図である。
【図１１】応答曲面計算部の動作シーケンス図である。
【図１２】目的変数最適化部の動作シーケンス図である。
【図１３】説明変数最適化部の動作シーケンス図である。
【図１４】重要度計算部の動作シーケンス図である。
【図１５】説明変数選択部の動作シーケンス図である。
【図１６】応答曲面評価部の動作シーケンス図である。
【図１７】説明変数評価部の動作シーケンス図である。
【図１８】応答曲面改善部の動作シーケンス図である。
【図１９】最適化改善部の動作シーケンス図である。
【図２０】説明変数値の説明図である。
【図２１】目的変数値の説明図である。
【図２２】類似度の説明図である。
【図２３】重要度情報の説明図である。
【図２４】応答曲面評価情報の説明図である。
【図２５】説明変数評価情報の説明図である。
【符号の説明】
１　説明変数計算部
２　解析プログラム
３　応答曲面計算部
４　目的変数最適化部

Claims (5)

1. 目的変数値を最適とする説明変数値の組合せを計算する最適設計計算装置において、
   空間充填曲線を用いてなるべく均等に分布した説明変数値の組合せを計算する説明変数計算部と、
   指定された説明変数値について、目的変数値を計算する解析プログラムと、
   説明変数値を入力とし、前記解析プログラムにより目的変数値を計算し、説明変数値と目的変数値を入力とし、説明変数値と目的変数値の関係を示す応答曲面を計算する応答曲面計算部と、
   応答曲面を入力とし、目的変数値を最適化する目的変数最適化部と、
   を有することを特徴とする最適設計計算装置。
2. 前記説明変数値の組合せに関して、任意の２つの説明変数値について類似度を計算し、類似度の最大値を最小とする説明変数最適化部を設けたことを特徴とする請求項１記載の最適設計計算装置。
3. 前記説明変数の各々について、応答曲面への寄与を計算する重要度計算部を設けたことを特徴とする請求項１記載の最適化計算装置。
4. 前記重要度計算部により、応答曲面への寄与の大きな説明変数を計算し、寄与の大きな説明変数について特に均等になるように説明変数値の組合せを計算する説明変数選択部を設けたことを特徴とする請求項３記載の最適設計計算装置。
5. 請求項１乃至４による最適設計の計算を、コンピュータで実行させるプログラムを記憶するプログラム記憶媒体。

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