【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品設計支援システムに係り、更に詳細にはＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析ソフトを利用する製品設計支援システムに係る。
【０００２】
【従来の技術】
材料設計や製品設計を支援システムの一つとして、例えば下記の特許文献１及び２に記載されている如く、材料の構造等に基づき材料の最適な特性パラメータを推定したり、製品の試作データベースを用いて製品設計案の評価を行う設計支援システムが従来より知られている。
【特許文献１】
特開２００１−１１７９５９号公報
【特許文献２】
特開平６−２５９２９４号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、製品開発に於いては、設計要因（材料、構造）が非常に重要であり、この選定を誤ると試作及び評価の繰り返しを余儀なくされ、製品開発のための工数及び予算が膨大に膨れ上がり、製品を低廉に効率よく生産することが困難になる。
【０００４】
しかるに上述の如き従来の設計支援システムに於いては、材料の最適な特性パラメータを推定したり、製品設計案の評価を行うことはできるが、製造されるべき製品の仕様に照らし最適の材料及び構造を選択することができず、そのため上述の如き従来の設計支援システムによっては試作及び評価の繰り返しが避けられないという問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の設計支援システムに於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、ＣＡＥ解析を利用して材料及び構造の評価を行うことにより、製造されるべき製品の仕様に照らし最適の材料及び構造を容易に且つ能率よく選択し決定することを可能ならしめることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち製品仕様に応じて選択された材料について決定された材料特性パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行うことにより、前記選択された材料の特性が前記製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かを判定し、前記要求材料特性を満たしていると判定したときには、前記選択された材料について前記製品仕様に応じて設計された構造の性能パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行うことにより、前記設計された構造が前記製品仕様に基づく要求性能特性を満たしているか否かを判定し、前記要求性能特性を満たしていると判定したときには前記選択された材料及び前記設計された構造にて前記製品の試作及び評価の許可を行うことを特徴とする製品設計支援システムによって達成される。
【０００７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記要求材料特性を満たしていると判定したときには前記決定された材料特性パラメータをデータベースとして記憶手段に記憶し蓄積するよう構成される（請求項２の構成）。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記要求材料特性を満たしていないと判定したときには材料を変更し、前記変更された材料の材料特性パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行うことにより、前記変更された材料の特性が前記製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かを判定するよう構成される（請求項３の構成）。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記要求性能特性を満たしていないと判定したときには構造を変更し、前記変更された構造の性能パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行うことにより、前記変更された構造が前記製品仕様に基づく要求性能特性を満たしているか否かを判定するよう構成される（請求項４の構成）。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１の構成によれば、製品仕様に応じて選択された材料について決定された材料特性パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行うことにより、選択された材料の特性が製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かが判定されるので、要求材料特性を満たしていると判定されたときには、要求材料特性を満たす材料にて製品仕様に応じた構造を設計することができる。
【００１１】
また上記請求項１の構成によれば、要求材料特性を満たしていると判定されたときには、選択された材料について製品仕様に応じて設計された構造の性能パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行うことにより、設計された構造が製品仕様に基づく要求性能特性を満たしているか否かが判定され、要求性能特性を満たしていると判定されたときには選択された材料及び設計された構造にて製品の試作及び評価の許可が行われるので、要求材料特性を満たす材料及び要求性能特性を満たす構造を容易に且つ能率よく判定することができ、また要求材料特性を満たす材料及び要求性能特性を満たす構造にて製品の試作及び評価を行うことができ、これにより製品の企画から製品化に至るまでの期間及びコストを大幅に低減することができる。
【００１２】
また上記請求項２の構成によれば、要求材料特性を満たしていると判定されたときには決定された材料特性パラメータがデータベースとして記憶手段に記憶され蓄積されるので、ＣＡＥ解析により評価された材料の材料特性パラメータを他の製品の試作及び評価に有効に利用することができる。
【００１３】
また上記請求項３の構成によれば、要求材料特性を満たしていないと判定されたときには材料が変更され、変更された材料の材料特性パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行うことにより、変更された材料の特性が製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かが判定されるので、製品仕様に応じて選択された材料について最適の材料特性パラメータを決定することができる。
【００１４】
また上記請求項４の構成によれば、要求性能特性を満たしていないと判定されたときには構造が変更され、変更された構造の性能パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行うことにより、変更された構造が製品仕様に基づく要求性能特性を満たしているか否かが判定されるので、製品仕様に応じて選択された材料について最適の構造を決定することができる。
【００１５】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の構成に於いて、製品設計支援システムは製品開発スケジュール管理プログラムの一部として上記請求項１の工程を実行するよう構成される（好ましい態様１）。
【００１６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１の構成に於いて、製品開発スケジュール管理プログラムは複数の製品開発スケジュールをプロジェクトとして管理し、各プロジェクト毎に上記請求項１の工程を実行するよう構成される（好ましい態様２）。
【００１７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、製品設計支援システムは製品開発スケジュール管理プログラムの一部として上記請求項１の工程を実行し、製品開発スケジュール管理プログラムは複数の製品開発スケジュールをプロジェクトとして管理し、材料特性パラメータを複数のプロジェクトに於いて利用可能なリレーショナルデータベースとして記憶手段に記憶するよう構成される（好ましい態様３）。
【００１８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、製品設計支援システムは選択された材料の特性が製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かをオペレータにより入力された判定基準に基づいて判定するよう構成される（好ましい態様４）。
【００１９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、製品設計支援システムは選択された材料の特性が製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かの判定基準を製品仕様に応じて自動的に設定するよう構成される（好ましい態様５）。
【００２０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、製品設計支援システムは変更された材料の特性が製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かをオペレータにより入力された判定基準に基づいて判定するよう構成される（好ましい態様６）。
【００２１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、製品設計支援システムは変更された材料の特性が製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かの判定基準を製品仕様に応じて自動的に設定するよう構成される（好ましい態様７）。
【００２２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４の構成に於いて、製品設計支援システムは変更された構造が製品仕様に基づく要求性能特性を満たしているか否かをオペレータにより入力された判定基準に基づいて判定するよう構成される（好ましい態様８）。
【００２３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、製品設計支援システムは変更された構造が製品仕様に基づく要求性能特性を満たしているか否かの判定基準を製品仕様に応じて自動的に設定するよう構成される（好ましい態様９）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施の形態（以下単に実施形態という）について詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明による製品設計支援システムの一つの実施形態を示す概略構成図である。
【００２６】
図１に於いて、製品設計支援システム１０は選択された材料について決定された材料特性パラメータや材料特性の判定基準値を入力する材料特性パラメータ入力部１２と、入力された材料特性パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行う材料特性のＣＡＥ解析部１４と、ＣＡＥ解析の結果をデータベースとして記憶するデータ記憶部１６と、選択された材料について製品仕様に応じて設計された構造の性能パラメータや構造性能の判定基準値を入力する構造性能パラメータ入力部１８と、入力された構造性能パラメータに基づいてＣＡＥ解析を行う構造性能のＣＡＥ解析部２０と、ＣＡＥ解析部１４の解析結果等を表示するモニター２２と、解析結果に対するオペレータの判断結果を入力する判断結果入力部２４とを有している。
【００２７】
尚図１には詳細に示されていないが、製品設計支援システム１０は例えばＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）の如きＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ベースのＯＳにて動作する周知の構成のパーソナルコンピュータやワークステーションであってよく、また必要に応じて解析結果等を出力するプリンタの如き周辺機器が接続されていてよい。
【００２８】
特に製品設計支援システム１０がパーソナルコンピュータやワークステーションである場合には、材料特性パラメータ入力部１２、構造の性能パラメータ入力部１８、判断結果入力部２４の機能はオペレータにより操作される図には示されていないキーボードやマウスにより達成され、材料特性のＣＡＥ解析部１４及び構造性能のＣＡＥ解析部２０の機能はハードディスクにインストールされ周知の如くプリシステム及びポストシステムよりなるＣＡＥ解析ソフトにより達成され、モニター２２の機能はディスプレイモニターにより達成される。
【００２９】
また図２に示されている如く、製品設計支援システム１０はプロジェクト管理メニューを有し、複数のプロジェクトＡ、Ｂ、Ｃ…について企画、設計、試作及び評価のスケジュール項目を管理することができ、各プロジェクトの各スケジュール項目を指定して例えばダブルクリックすることにより、当該項目の詳細を確認したり編集したりすることができる。
【００３０】
この場合、スケジュール項目の「設計」を指定すると、図には示されていないが、上記ＣＡＥ解析部１４による「材料特性のＣＡＥ解析」のメニューと上記ＣＡＥ解析部２０による「構造性能のＣＡＥ解析」のメニューとがモニター２２に表示される。
【００３１】
そして「材料特性のＣＡＥ解析」のメニューを指定すると、材料特性のＣＡＥ解析の内容を示す図３（Ａ）の画面が表示され、また例えば「ヤング率Ｅ」の如き各特性項目を指定すると、当該特性項目について要求特性、ＣＡＥ解析の実施の有無、ＣＡＥ解析の結果、解析結果に対するオペレータの判定を示す図３（Ｂ）の画面が表示され、更に各項目が指定されるとそれぞれ対応する項目の詳細が表示される。
【００３２】
同様に、「構造性能のＣＡＥ解析」のメニューを指定すると、構造性能のＣＡＥ解析の内容を示す図４（Ａ）の画面が表示され、また例えば「評価項目ａ」の如き各性能項目を指定すると、当該評価項目について要求性能、ＣＡＥ解析の実施の有無、ＣＡＥ解析の結果、解析結果に対するオペレータの判定を示す図４（Ｂ）の画面が表示され、更に各項目が指定されるとそれぞれ対応する項目の詳細が表示される。
【００３３】
この製品設計支援システム１０を使用して製品設計支援作業を行う場合には、製造されるべき製品毎にプロジェクトが設定され、各プロジェクト毎に製品仕様に応じて材料が選択されると共に材料特性パラメータ、材料特性の判定基準値、構造性能の判定基準値等が決定され、製品設計支援システム１０のオペレータにより材料特性パラメータ入力部１２を経て製品設計支援システム１０に材料特性パラメータ等が入力される。
【００３４】
次に図２に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態による製品設計支援システム１０を使用して例えばプロジェクトＡについて行われる製品設計支援作業の流れについて説明する。尚製品設計支援作業の基本的な流れは他のプロジェクトについても同様である。
【００３５】
まず製造されるべき製品の仕様に応じて材料が選択されると共に、材料特性パラメータ（例えば原子構造、分子構造）が決定され、また材料特性の判定基準値、構造性能の判定基準値等が決定され、それらの情報が製品設計支援システム１０のオペレータにより入力される（ステップ１０）。
【００３６】
次いで選択された材料について例えばポテンシャルエネルギーの如き特性パラメータが決定され、決定された特性パラメータがオペレータにより入力される（ステップ２０）。
【００３７】
次いで入力された特性パラメータに基づき製品設計支援システム１０の材料特性のＣＡＥ解析部１４により、選択された材料について応力−歪（Ｆ−Ｓ）特性、ヤング率Ｅ、ポアソン比、密度、熱膨張係数、強度、クリープ特性の如き材料特性がＣＡＥ解析されると共に、材料特性が合否の判定基準を満たしているか否かが判定され、解析結果及び判定結果が図３の表に自動的に書き込まれる（ステップ３０）。
【００３８】
次いで図３（Ｂ）の表に示された材料特性の解析結果及び判定結果に基づきオペレータにより図３（Ａ）の表の「総合判断」の欄に当該材料の合否判断の結果が入力される（ステップ４０）。この判断が否定判断、即ち材料特性が要求特性の条件を満たしていないときにはステップ１０へ戻り、肯定判断、即ち材料特性が要求特性の条件を満たしているときにはステップ５０へ進む。
【００３９】
ステップ４０に於いて肯定判断が行われると、その肯定判断に係わる応力−歪特性の如き材料特性の値が当該材料についのデータベースとしてデータ記憶部１６に記憶される（ステップ５０）。尚ここでデータ記憶部１６に記憶されたデータはリレーショナルデータベースとして一元的に管理され、必要に応じて他のプロジェクトの解析にも使用される。
【００４０】
次いでステップ５０に於いて記憶された各材料特性が順次選択されることにより、各材料特性に基づいて構造性能のＣＡＥ解析部２０により当該材料について製品レベルでの性能、例えば成形性、そり、強度、耐衝撃性、耐熱性、振動性能等を評価するためのＣＡＥ解析が行われると共に、各性能項目が合否の判定基準を満たしているか否かが判定され、解析結果及び判定結果が図４の表に自動的に書き込まれる（ステップ６０）。
【００４１】
次いで図４（Ｂ）の表に示された構造性能の解析結果及び判定結果に基づきオペレータにより当該材料の総合判断、即ち当該材料の各性能が要求性能の条件を満たしているか否かが判断されると共に、その総合判断の結果が図４（Ａ）の表の「総合判断」の欄に入力される（ステップ７０）。この判断が否定判断、即ち当該材料の各性能が要求性能の条件を満たしていないときにはステップ８０へ進み、肯定判断、即ち当該材料の各性能が要求性能の条件を満たしているときには後処理工程、即ち製品性能確認のための製品の試作及び評価が行われ、その評価が合格であれば製品化が行われる。
【００４２】
ステップ７０に於ける総合判断の結果が否定判断である場合には、材料特性の選択の余地があるか否かが判定され、肯定判定がなされたときには他の材料特性が選択された後ステップ６０及び７０が実行され、否定判定がなされたときにはステップ１０に於いて選択された材料が目的とする製品の製造に適していないので、他の材料が選択されるようステップ１０へ戻る（ステップ８０）。
【００４３】
以上の説明より解る如く、図示の実施形態によれば、製造されるべき製品の仕様に応じて材料を選択し、材料特性パラメータ、材料特性の判定基準値、構造性能の判定基準値等を決定し、それらの情報を製品設計支援システム１０に入力すれば、選択された材料について材料特性がその判定基準値を満たしているか否か及び構造性能がその判定基準値を満たしているか否かが自動的にＣＡＥ解析により判定され、その結果が表示されるので、当該材料について製品性能確認のための製品の試作及び評価を行うべきか否かを容易に且つ能率よく判定することができ、また要求材料特性を満たす材料及び要求性能特性を満たす構造にて製品の試作及び評価を行うことができ、これにより製品の企画から製品化に至るまでの期間及びコストを大幅に低減することができる。
【００４４】
例えば図６は従来の製品の企画から生産までの一連の作業の流れを示し、図７は本発明による製品設計支援システムを使用して行われる製品の企画から生産までの一連の作業の流れを示している。
【００４５】
図６に示されている如く、従来の製品開発に於いては製品の企画が行われると、その企画に基づき材料及び構造の検討が行われることにより製品が設計され、設計内容に基づいて製品が試作され、試作品について実験的に評価が行われ、評価が不合格であると評価が合格になるまで製品の設計及び試作又は試作が繰り返し行われ、評価が合格になった段階で製品の製造が開始される。従って試作及び評価の繰り返しを余儀なくされ、製品開発のための工数及び予算が膨大に膨れ上がり、製品を低廉に効率よく生産することが困難である。
【００４６】
これに対し本発明の製品設計支援システムによれば、図７に示されている如く、製品の企画が行われると、その企画に基づき例えばＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）及びＣＡＥによる材料設計及びＣＡＤによる構造設計が行われることにより製品の仕様が決定され、製品の仕様に基づいて本発明の製品設計支援システムによる製品の評価が行われ、選択された材料及び構造の合否が判定されるので、製品の設計、試作、実験的評価が繰り返し行われる必要がなく、製品の企画から製品化に至るまでの期間及びコストを大幅に低減することができる。
【００４７】
特に図示の実施形態によれば、製造されるべき複数の製品について同時進行的に企画、設計、試作及び評価の製品開発スケジュールをプロジェクトとして管理することができ、また各プロジェクト毎に選択された材料について製品性能確認のための製品の試作及び評価を行うべきか否かを容易に且つ能率よく判定することができるので、複数の製品についてそれらの企画から製品化に至るまでの期間及びコストを大幅に低減すると共に、各プロジェクトのスケジュール管理を容易に行うことができる。
【００４８】
また図示の実施形態によれば、ステップ４０に於いて要求材料特性を満たしていると判定されたときには、決定された材料特性パラメータがステップ５０に於いてデータベースとして記憶部１６に記憶され蓄積され一元的に管理されるので、ＣＡＥ解析により評価された材料の材料特性パラメータを他のプロジェクトの他の製品の試作及び評価に有効に利用することができる。
【００４９】
また図示の実施形態によれば、ステップ４０に於いて要求材料特性を満たしていないと判定されたときには、ステップ１０へ戻って材料が変更され、変更された材料の材料特性パラメータに基づいてＣＡＥ解析が行われることにより、変更された材料の特性が製品仕様に基づく要求材料特性を満たしているか否かが判定されるので、製品仕様に応じて選択された材料について最適の材料特性パラメータを決定することができる。
【００５０】
また図示の実施形態によれば、ステップ７０に於いて要求性能特性を満たしていないと判定されたときには、材料特性の選択の余地がある限り材料特性の選択の余地の範囲内にて構造が変更され、変更された構造の性能パラメータに基づいてＣＡＥ解析が行われることにより、変更された構造が要求性能特性を満たしているか否かが判定されるので、製品仕様に応じて選択された材料について最適の構造を決定することができる。
【００５１】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００５２】
例えば図示の実施形態に於いては、ステップ４０及び７０に於ける総合判断はオペレータにより行われ、その判断結果がオペレータにより入力されるようになっているが、これらの総合判断も製品設計支援システム１０により自動的に行われ、その判断結果が自動的に入力されるよう修正されてもよい。
【００５３】
また図示の実施形態に於いては、ステップ５０に於ける構造性能のＣＡＥ解析により得られた成形性等のデータはデータ記憶部１６に記憶されないようになっているが、これらのデータもステップ５０に於ける材料特性のデータと同様、データ記憶部１６に記憶され、リレーショナルデータベースとして一元的に管理され、他のプロジェクトの解析にも使用されるよう修正されてもよい。
【００５４】
更に図示の実施形態に於いては、ステップ３０及び６０の解析結果に対する判定の基準値はオペレータにより入力されるようになっているが、ステップ３０及び６０の少なくとも一方の解析結果に対する判定の基準値は製造されるべき製品の要求性能等の入力により自動的に設定されるよう修正されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製品設計支援システムの一つの実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図示の実施形態に於けるプロジェクト管理メニューを示す図である。
【図３】材料特性のＣＡＥ解析の内容を示す画面（Ａ）、及びヤング率Ｅについて要求特性、ＣＡＥ解析の実施の有無、ＣＡＥ解析の結果、解析結果に基づく合否判定を示す画面（Ｂ）である。
【図４】構造性能のＣＡＥ解析の内容を示す画面（Ａ）、及び評価項目ａについて要求特性、ＣＡＥ解析の実施の有無、ＣＡＥ解析の結果、解析結果に基づく合否判定を示す画面（Ｂ）である。
【図５】図示の実施形態による製品設計支援システムを使用して行われる製品設計支援作業の流れを示すフローチャートである。
【図６】従来の製品の企画から生産までの一連の作業の流れを示す説明図である。
【図７】本発明による製品設計支援システムを使用して行われる製品の企画から生産までの一連の作業の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１０…製品設計支援システム
１２…材料特性パラメータ入力部
１４…材料特性のＣＡＥ解析部
１６…記憶部
１８…構造の性能パラメータ入力部
２０…構造性能のＣＡＥ解析部
２２…モニター
２４…判断結果入力部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a product design support system, and more particularly, to a product design support system using CAE (Computer Aided Engineering) analysis software.
[0002]
[Prior art]
As one of the support systems for material design and product design, for example, as described in Patent Literatures 1 and 2 below, an optimum characteristic parameter of a material is estimated based on a material structure or the like, and a product prototype database is created. 2. Description of the Related Art A design support system that evaluates a product design plan by using the same has been conventionally known.
[Patent Document 1]
JP 2001-117959 A [Patent Document 2]
JP-A-6-259294
[Problems to be solved by the invention]
In general, in product development, design factors (materials and structures) are very important. If this selection is incorrect, trial production and evaluation must be repeated, and the man-hours and budget for product development will increase significantly. In addition, it is difficult to efficiently produce products at low cost.
[0004]
However, in the conventional design support system as described above, it is possible to estimate an optimum characteristic parameter of a material or to evaluate a product design plan. There is a problem that the structure cannot be selected, and thus the conventional design support system as described above cannot avoid repetition of trial manufacture and evaluation.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems in the conventional design support system, and a main problem of the present invention is to evaluate a material and a structure by using CAE analysis to manufacture An object of the present invention is to make it possible to easily and efficiently select and determine the optimum material and structure in view of the specifications of a product to be manufactured.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the above-mentioned main problem is solved by performing the CAE analysis based on the configuration of claim 1, that is, the CAE analysis based on the material property parameters determined for the material selected according to the product specification. Determine whether the characteristics of the material satisfy the required material characteristics based on the product specifications, and when it is determined that the required material characteristics are satisfied, the selected material is designed according to the product specifications. By performing a CAE analysis based on the performance parameters of the structure, it is determined whether the designed structure satisfies the required performance characteristics based on the product specifications, and when it is determined that the required performance characteristics are satisfied, The product design support system is characterized in that a trial production and an evaluation of the product are permitted with the selected material and the designed structure. It is.
[0007]
Further, according to the present invention, in order to effectively achieve the above-mentioned main object, in the configuration of claim 1, when it is determined that the required material characteristic is satisfied, the determined material characteristic parameter is changed. It is configured to store and accumulate in a storage means as a database (configuration of claim 2).
[0008]
Further, according to the present invention, in order to effectively achieve the above-described main object, in the configuration of claim 1, when it is determined that the required material characteristics are not satisfied, the material is changed, and the changed material is changed. By performing a CAE analysis based on the material property parameters of the changed material, it is configured to determine whether or not the property of the changed material satisfies required material properties based on the product specification (claim 3). Constitution).
[0009]
Further, according to the present invention, in order to effectively achieve the above-described main problem, in the configuration of claim 1, when it is determined that the required performance characteristic is not satisfied, the structure is changed, and By performing a CAE analysis based on the performance parameters of the changed structure, it is configured to determine whether the changed structure satisfies the required performance characteristics based on the product specifications (the configuration of claim 4).
[0010]
Function and effect of the present invention
According to the configuration of the first aspect, the CAE analysis is performed based on the material characteristic parameters determined for the material selected according to the product specification, so that the characteristic of the selected material is the required material characteristic based on the product specification. Is determined, and when it is determined that the required material characteristics are satisfied, a structure corresponding to the product specification can be designed using a material that satisfies the required material characteristics.
[0011]
According to the configuration of the first aspect, when it is determined that the required material characteristics are satisfied, the CAE analysis is performed on the selected material based on the performance parameters of the structure designed according to the product specifications. It is determined whether or not the designed structure satisfies the required performance characteristics based on the product specifications.If it is determined that the required performance characteristics are satisfied, trial production of the product using the selected material and the designed structure is performed. Since the evaluation is approved, it is possible to easily and efficiently determine the material that satisfies the required material characteristics and the structure that satisfies the required performance characteristics. , And the period and cost from product planning to commercialization can be significantly reduced.
[0012]
Further, according to the configuration of the second aspect, when it is determined that the required material properties are satisfied, the determined material property parameters are stored and accumulated in the storage means as a database. Material property parameters can be effectively used for trial production and evaluation of other products.
[0013]
According to the configuration of the third aspect, when it is determined that the required material properties are not satisfied, the material is changed, and the CAE analysis is performed based on the material property parameters of the changed material, whereby the changed material is obtained. It is determined whether or not the characteristics satisfy the required material characteristics based on the product specifications, so that the optimum material characteristic parameters can be determined for the material selected according to the product specifications.
[0014]
According to the configuration of claim 4, when it is determined that the required performance characteristics are not satisfied, the structure is changed, and the CAE analysis is performed based on the performance parameter of the changed structure, so that the changed structure is changed. Since it is determined whether or not the required performance characteristics based on the product specifications are satisfied, it is possible to determine the optimum structure for the material selected according to the product specifications.
[0015]
Preferred embodiments of the means for solving the problems
According to one preferred aspect of the present invention, in the configuration of claims 1 to 4, the product design support system is configured to execute the step of claim 1 as a part of a product development schedule management program. (Preferred embodiment 1).
[0016]
According to another preferred embodiment of the present invention, in the configuration of the preferred embodiment 1, the product development schedule management program manages a plurality of product development schedules as projects, and the process according to claim 1 for each project. (Preferred mode 2).
[0017]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect, the product design support system executes the step of the first aspect as a part of a product development schedule management program, and executes the product development schedule. The management program is configured to manage a plurality of product development schedules as a project and store the material property parameters in a storage means as a relational database usable in the plurality of projects (preferred embodiment 3).
[0018]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 1, the product design support system determines whether or not the characteristics of the selected material satisfy required material characteristics based on the product specification. (Preferred mode 4).
[0019]
According to another preferred embodiment of the present invention, in the configuration of claim 1, the product design support system determines whether or not the characteristics of the selected material satisfy required material characteristics based on the product specification. The criterion is configured to be automatically set according to the product specifications (preferred mode 5).
[0020]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 3, the product design support system determines whether or not the property of the changed material satisfies a required material property based on the product specification. (Preferred mode 6).
[0021]
According to another preferred embodiment of the present invention, in the configuration of claim 3, the product design support system determines whether or not the property of the changed material satisfies the required material property based on the product specification. The criterion is configured to be automatically set according to the product specifications (preferred mode 7).
[0022]
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration according to the fourth aspect, the product design support system inputs, by an operator, whether or not the changed structure satisfies required performance characteristics based on the product specification. It is configured to make a determination based on the determined criterion (preferred mode 8).
[0023]
According to another preferred embodiment of the present invention, in the configuration of claim 3, the product design support system determines a criterion for determining whether or not the changed structure satisfies a required performance characteristic based on a product specification. It is configured to set automatically according to product specifications (preferred mode 9).
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention (hereinafter, simply referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a product design support system according to the present invention.
[0026]
In FIG. 1, a product design support system 10 is based on a material property parameter input unit 12 for inputting a material property parameter determined for a selected material and a criterion value for the material property, and based on the input material property parameter. CAE analysis unit 14 for material characteristics for performing CAE analysis, data storage unit 16 for storing the results of CAE analysis as a database, and determination of performance parameters and structural performance of a structure designed according to product specifications for a selected material A structural performance parameter input unit 18 for inputting a reference value, a CAE analysis unit 20 for structural performance for performing CAE analysis based on the input structural performance parameters, a monitor 22 for displaying an analysis result of the CAE analysis unit 14, and the like. A judgment result input unit 24 for inputting the judgment result of the operator with respect to the analysis result.
[0027]
Although not shown in detail in FIG. 1, the product design support system 10 is, for example, a personal computer or workstation having a well-known configuration that operates on an OS based on a GUI (Graphical User Interface) such as WINDOWS (registered trademark). A peripheral device such as a printer that outputs an analysis result or the like as necessary may be connected.
[0028]
In particular, when the product design support system 10 is a personal computer or a workstation, the functions of the material property parameter input unit 12, the structure performance parameter input unit 18, and the judgment result input unit 24 are shown in the figure operated by the operator. The functions of the CAE analysis unit 14 for material properties and the CAE analysis unit 20 for structural performance are achieved by a keyboard and mouse not provided, and are achieved by CAE analysis software comprising a pre-system and a post-system which are installed on a hard disk and are well known. 22 functions are achieved by a display monitor.
[0029]
As shown in FIG. 2, the product design support system 10 has a project management menu, and can manage schedule items of planning, design, trial production, and evaluation for a plurality of projects A, B, C,. By designating each schedule item of each project and double-clicking, for example, the details of the item can be confirmed or edited.
[0030]
In this case, when the schedule item “design” is designated, although not shown in the figure, the “CAE analysis of material properties” menu by the CAE analysis unit 14 and the “CAE analysis of structural performance” by the CAE analysis unit 20 Is displayed on the monitor 22.
[0031]
When the menu of “CAE analysis of material properties” is designated, the screen of FIG. 3A showing the contents of CAE analysis of material properties is displayed. When each property item such as “Young's modulus E” is designated, A screen shown in FIG. 3B showing the required characteristics, whether or not the CAE analysis is performed, the result of the CAE analysis, and the judgment of the operator on the analysis result is displayed for the characteristic item. Will be displayed.
[0032]
Similarly, when the menu of “CAE analysis of structural performance” is specified, the screen of FIG. 4A showing the content of CAE analysis of structural performance is displayed, and each performance item such as “evaluation item a” is specified. Then, a screen shown in FIG. 4B showing the required performance, the presence or absence of the execution of the CAE analysis, the result of the CAE analysis, and the judgment of the operator on the analysis result is displayed for the evaluation item. The details of the item to be displayed are displayed.
[0033]
When a product design support operation is performed using the product design support system 10, a project is set for each product to be manufactured, materials are selected according to product specifications for each project, and material property parameters are set. Then, the criterion values for the material properties, the criterion values for the structural performance, and the like are determined, and the operator of the product design support system 10 inputs the material property parameters and the like to the product design support system 10 via the material property parameter input unit 12.
[0034]
Next, a flow of a product design support operation performed on, for example, a project A using the product design support system 10 according to the illustrated embodiment will be described with reference to a flowchart illustrated in FIG. The basic flow of the product design support work is the same for other projects.
[0035]
First, a material is selected according to the specification of a product to be manufactured, material characteristic parameters (for example, an atomic structure and a molecular structure) are determined, and a criterion value for a material property, a criterion value for a structural performance, and the like are determined. The information is input by the operator of the product design support system 10 (step 10).
[0036]
Next, characteristic parameters such as potential energy are determined for the selected material, and the determined characteristic parameters are input by the operator (step 20).
[0037]
Next, based on the input characteristic parameters, the material-property CAE analysis unit 14 of the product design support system 10 performs stress-strain (FS) characteristics, Young's modulus E, Poisson's ratio, density, and coefficient of thermal expansion for the selected material. , Strength and creep characteristics are analyzed by CAE, and it is determined whether the material characteristics meet the acceptance criteria. The analysis results and the determination results are automatically written in the table of FIG. 3 ( Step 30).
[0038]
Next, based on the analysis result and the judgment result of the material properties shown in the table of FIG. 3B, the operator inputs the result of the pass / fail judgment of the material in the column of “general judgment” in the table of FIG. (Step 40). When the determination is negative, that is, when the material characteristics do not satisfy the condition of the required characteristic, the process returns to step 10, and when the determination is affirmative, that is, when the material characteristic satisfies the condition of the required characteristic, the process proceeds to step 50.
[0039]
If an affirmative decision is made in step 40, the value of the material property such as the stress-strain property relating to the affirmative decision is stored in the data storage unit 16 as a database for the material (step 50). Note that the data stored in the data storage unit 16 is centrally managed as a relational database, and is used for analysis of other projects as needed.
[0040]
Next, each material property stored in step 50 is sequentially selected, and the CAE analysis unit 20 of the structural performance based on each material property performs the product-level performance of the material, such as moldability, warpage, and strength. In addition, CAE analysis for evaluating impact resistance, heat resistance, vibration performance, etc. is performed, and it is determined whether each performance item satisfies the acceptance criteria, and the analysis result and the determination result are shown in FIG. Automatically written to the table (step 60).
[0041]
Next, based on the structural performance analysis results and the determination results shown in the table of FIG. 4B, the operator makes a comprehensive judgment on the material, that is, determines whether each performance of the material satisfies the required performance conditions. At the same time, the result of the comprehensive judgment is input to the "Comprehensive judgment" column of the table of FIG. 4A (step 70). When this determination is negative, that is, when the performance of the material does not satisfy the required performance condition, the process proceeds to step 80. When the determination is affirmative, that is, when the performance of the material satisfies the required performance condition, a post-processing step is performed. That is, a trial production and evaluation of a product for confirming product performance are performed, and if the evaluation passes, commercialization is performed.
[0042]
If the result of the comprehensive judgment in step 70 is negative, it is determined whether or not there is room for selection of material properties. If an affirmative judgment is made, another material property is selected and then step 60 is performed. And 70 are executed, and if a negative determination is made, the process returns to step 10 so that another material is selected because the material selected in step 10 is not suitable for manufacturing the target product (step 80). .
[0043]
As can be understood from the above description, according to the illustrated embodiment, a material is selected in accordance with the specification of a product to be manufactured, and a material property parameter, a criterion value for material property, a criterion value for structural performance, and the like are determined. Then, if such information is input to the product design support system 10, it is automatically determined whether or not the selected material has the material property satisfying the criterion value and whether the structural performance satisfies the criterion value. It is determined by CAE analysis and the result is displayed. Therefore, it is possible to easily and efficiently determine whether or not to perform trial production and evaluation of a product for product performance confirmation for the material concerned, Prototyping and evaluation of products with materials that meet material characteristics and structures that meet required performance characteristics can be performed, which significantly reduces the time and cost from product planning to commercialization. It can be reduced.
[0044]
For example, FIG. 6 shows a conventional flow of a series of operations from planning to production of a product, and FIG. 7 shows a flow of a series of operations from planning to production of a product performed using the product design support system according to the present invention. Is shown.
[0045]
As shown in FIG. 6, in the conventional product development, when a product is planned, a product is designed by examining materials and structures based on the plan, and the product is designed based on the design contents. The prototype is experimentally evaluated, and the prototype is experimentally evaluated.If the evaluation is unsuccessful, product design and trial production or trial production are repeated until the evaluation is passed. Production starts. Therefore, it is necessary to repeat trial manufacture and evaluation, the man-hour and budget for product development are enormously swelled, and it is difficult to efficiently produce products at low cost.
[0046]
On the other hand, according to the product design support system of the present invention, as shown in FIG. 7, when a product is planned, based on the plan, for example, CAD (Computer Aided Design), material design by CAE, and CAD The product specification is determined by performing the structural design, the product is evaluated by the product design support system of the present invention based on the product specification, and the pass / fail of the selected material and structure is determined. It is not necessary to repeatedly perform design, trial production, and experimental evaluation of the product, and the period and cost from product planning to commercialization can be significantly reduced.
[0047]
In particular, according to the illustrated embodiment, a product development schedule of planning, design, trial production, and evaluation can be managed as a project for a plurality of products to be manufactured simultaneously, and materials selected for each project can be managed. Can easily and efficiently determine whether or not to conduct trial production and evaluation of products for product performance confirmation, significantly increasing the time and cost from planning to commercialization of multiple products. And the schedule management of each project can be easily performed.
[0048]
Further, according to the illustrated embodiment, when it is determined in step 40 that the required material properties are satisfied, the determined material property parameters are stored in the storage unit 16 as a database in step 50 and stored and centralized. Therefore, the material property parameters of the material evaluated by the CAE analysis can be effectively used for trial production and evaluation of another product of another project.
[0049]
Further, according to the illustrated embodiment, when it is determined in step 40 that the required material characteristics are not satisfied, the process returns to step 10 where the material is changed, and the CAE analysis is performed based on the changed material characteristic parameters of the material. Is performed, it is determined whether the property of the changed material satisfies the required material property based on the product specification. Therefore, the optimum material property parameter is determined for the material selected according to the product specification. be able to.
[0050]
Further, according to the illustrated embodiment, when it is determined in step 70 that the required performance characteristics are not satisfied, the structure is changed within the range of the material characteristics as long as there is room for the selection of the material characteristics. The CAE analysis is performed based on the performance parameters of the changed structure to determine whether the changed structure satisfies the required performance characteristics. The optimal structure can be determined.
[0051]
In the above, the present invention has been described in detail with respect to a specific embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. Some will be apparent to those skilled in the art.
[0052]
For example, in the illustrated embodiment, the comprehensive judgment in steps 40 and 70 is performed by the operator, and the result of the judgment is input by the operator. The determination may be automatically performed by the user 10 and the determination result may be automatically input.
[0053]
In the illustrated embodiment, data such as formability obtained by the CAE analysis of the structural performance in step 50 is not stored in the data storage unit 16. The data may be stored in the data storage unit 16 and managed as a relational database as in the case of the material property data in the above, and may be modified so as to be used for analysis of other projects.
[0054]
Further, in the illustrated embodiment, the reference value for the determination on the analysis results in steps 30 and 60 is input by the operator, but the reference value for the determination on at least one of the analysis results in steps 30 and 60 is used. May be modified so as to be automatically set by input of required performance of a product to be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a product design support system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a project management menu in the illustrated embodiment.
FIG. 3 is a screen showing contents of CAE analysis of material properties (A), and a screen showing required properties of Young's modulus E, whether or not CAE analysis is performed, a result of CAE analysis, and a pass / fail judgment based on the analysis result (B). It is.
FIG. 4 is a screen (A) showing the contents of CAE analysis of structural performance, and a screen (B) showing required characteristics of evaluation item a, whether or not CAE analysis is performed, results of CAE analysis, and pass / fail judgment based on the analysis results. It is.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a product design support operation performed using the product design support system according to the illustrated embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flow of a series of operations from planning to production of a conventional product.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flow of a series of operations from product planning to production performed using the product design support system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 ... Product design support system 12 ... Material property parameter input unit 14 ... Material property CAE analysis unit 16 ... Storage unit 18 ... Structural performance parameter input unit 20 ... Structural performance CAE analysis unit 22 ... Monitor 24 ... Judgment result input unit
