JP2004295210A

JP2004295210A - 設計支援装置、設計支援方法および設計支援プログラム

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Publication number: JP2004295210A
Application number: JP2003083132A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kobayashi; 英樹小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP3917542B2

Abstract

【課題】設計上流段階で入手可能な情報だけを用いて、簡易且つ迅速に製品のモジュール構成案を生成することのできる設計支援装置、設計支援方法および設計支援プログラムを提供する。
【解決手段】製品に対する顧客からの要求（顧客要求）と、製品を劣化させる要因（製品価値劣化要因）と、製品の使用期間、各部品の耐用寿命や、各部品を構成する材料に関する情報（例えば、リサイクル可能性の有無・質量・環境負荷・コスト・耐用寿命など）などの設計上流段階で入手可能な情報を用いて、製品を構成する各部品について、製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を求め、同じあるいは類似する特性を有する部品の組合せを求める。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品のモジュール設計支援に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製品を構成する部品をモジュール化して取り扱うことは、開発コスト削減の観点から重要である。これまでに、機能・構造的な制約と、部品ごとのライフサイクルオプション（リユース、アップグレードなどの資源循環方法を指す）から適当なモジュール構成案を生成する方法が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、指定した部品のライフサイクルオプションに基づいてシミュレーションを行い、環境負荷やコストを最小にするモジュール構成を生成する方法も報告されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｓａｎｄ，ｅｔ．ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＡＳＭＥＤＥＴＣ，ＤＡＣ−２１０６４，（２００１）
【０００５】
【非特許文献２】
Ｕｍｅｄａ，ｅｔ．ａｌ．，ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｆｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ，ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２，（２０００），ＰＰ１４９．
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記文献で開示されている手法は、リユースやアップグレードすべき部品をあらかじめ入力する必要があり、部品ごとに適当なライフサイクルオプションを人間が考えるために手間を要するという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、設計上流段階で入手可能な情報だけを用いて、簡易且つ迅速に製品のモジュール構成案を生成することのできる設計支援装置、設計支援方法および設計支援プログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、製品に対する顧客からの要求（顧客要求）と、製品を劣化させる要因（製品価値劣化要因）と、製品の使用期間、各部品の耐用寿命や、既存部品を構成する材料に関する情報（例えば、リサイクル可能性の有無・質量・環境負荷・コスト・耐用寿命など）などの設計上流段階で入手可能な情報を用いて、製品を構成する各部品について、製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を求め、同じあるいは類似する特性を有する部品の組合せを求めることにより、製品を構成する部品のもつ製品ライフサイクルにおける特性に基づき、モジュールとすべき部品の組合せを容易に求めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る設計支援装置のハードウエア的な構成例を示したもので、バス１に表示装置２、入力装置３、出力装置４、演算装置５、外部記憶装置６、可搬記憶媒体ドライブ装置７、メモリ８が接続されて構成されている。
【００１１】
本実施形態に係る様々な手段に関するプログラムが、外部記憶装置６に予め記憶され、必要に応じて、例えばライフサイクルオプション割り当て手段９、クラスタリング手段１０に関するプログラム（ライフサイクルオプション割り当てプログラム、クラスタリングプログラム）がメモリ８に読み込まれて動作する。
【００１２】
後述する、品質、製品、部品の調査データ（調査品質機能展開（ＱＦＤ：ＱｕａｌｉｔｙＦｕｎｃｔｉｏｎＤｅｐｌｏｙｍｅｎｔ）マトリクスなど）や、部品表データなどは、予め入力装置３あるいは可搬記憶媒体ドライブ装置７から入力されて、外部記憶装置６に記憶されている。また、上記各プログラムを実行した結果なども外部記憶装置６に格納される。
【００１３】
演算装置５は、メモリ８内のプログラムを実行することで、入出力制御や各種演算処理などを行う。入力装置３としてはマウス、キーボード、出力装置４としてはプリンタ、表示装置２としてはディスプレイなどが使用される。可搬記憶媒体ドライブ装置７はフロッピーディスクドライブ、光ディスクドライブなどにより構成される。
【００１４】
図１に示した構成の設計支援装置では、その対象となる、ある単世代の製品について、モジュールとして統合すべき部品の組合せを、各部品のライフサイクルオプションを考慮して求めるものである。すなわち、同じあるいは類似するライフサイクルオプションを有する部品の組合せを求めるものである。
【００１５】
部品のライフサイクルオプションとは、部品のもつ特性であり、本実施形態では、例えば、機能を向上させるアップグレード性、機能を維持するメンテナンス性、他の製品で部品を再利用するリユース性、分離・解体後に材料として再生するリサイクル性、の４種類の特性をとり上げるが、部品のライフサイクルオプションはこれに限ったものではない。また、上記４種類の特性のうち少なくとも２種類の特性を用いればよい。
【００１６】
アップグレード性の観点においては、当該製品に対する顧客からの要求と、当該製品の価値を劣化させる要因とに基づき、当該製品を構成する各部品をアップグレードすべきか否かを判断する。この場合、設計変更の可能性の高い、すなわち、顧客からの要求と製品価値劣化とに密接な関係を有する部品ほど選択される可能性が高くなる。
【００１７】
メンテナンス性の観点においては、当該製品に対する顧客からの要求と、当該製品の使用期間（製品耐用寿命と製品価値寿命のうち短い方）、当該製品を構成する部品の耐用寿命に基づき、当該製品を構成する各部品について、その機能を現状維持するか否かを判断する。この場合、機能はそのまま維持する部品あるいは同じ機能の部品と交換する可能性の高い部品、すなわち、顧客からの要求に関係するとともに、耐用寿命が製品の使用期間よりも長い部品ほど、あるいは、単に耐用寿命が製品の使用期間より短い部品ほど選択される可能性が高くなる。
【００１８】
なお、耐用寿命とは、要求された故障率より小さい故障率を維持している期間であり、信頼性工学に基づいて定められる。価値寿命とは、ユーザにとって、価値を維持している期間であり、市場調査などによって定められる。
【００１９】
製品が使用済み製品となる期間（使用期間）は、上記の寿命のうち短い方の寿命で規定される。
【００２０】
リユース性の観点においては、当該製品を構成する各部品から排出される環境負荷（例えば、ＣＯ２）とコストと各部品の耐用寿命を基に、当該製品を構成する各部品について、その部品をリユース（再利用）するか否かを判断する。具体的には、各部品から排出されるＣＯ２の相対値（当該製品を構成する全部品から排出されるＣＯ２の総排出量に対する当該部品のＣＯ２の排出量の比率）と、当該部品のコストの相対値（当該製品を構成する全部品の総額に対する当該部品の額の比率）と当該部品の耐用寿命と、製品の使用期間とに基づき、当該製品を構成する各部品について、その部品をリユース（再利用）するか否かを判断する。この場合、再利用する可能性の高い部品、すなわち、高価格で、しかも、その製造過程で排出される環境負荷が多く、さらに耐用寿命の長い部品ほど選択される可能性が高くなる。
【００２１】
リサイクル性の観点においては、当該製品を構成する各部品の複雑度と当該部品のリサイクル不能率とに基づき、当該製品を構成する各部品についてリサイクルするか否かを判断する。この場合、リサイクル容易な部品、すなわち、部品を構成する材料の種類が少なく、しかもリサイクルのできる材料を多く含む部品ほど選択される可能性が高くなる。
【００２２】
ライフサイクルオプション割り当て手段９は（ライフサイクルオプション割り当てプログラムを実行することにより）、対象製品を構成する部品の中から、アップグレードすべき部品、メンテナンスすべき部品、リユースすべき部品、リサイクルすべき部品を選択する。その結果は、例えば、図１０に示すようなマトリクス形式でまとめる。
【００２３】
メンテナンスすべき部品を選択するために、ここでは、品質機能展開（ＱＦＤ）マトリクス（ＱＦＤＰｈＩマトリクス、ＱＦＤＰｈＩＩマトリクス）を用いる。このマトリクスは、市場調査に基づいて、要求品質ｉの項目やその重要度を設定し、それを品質特性や部品に展開する方法である。例えば、ＱＦＤＰｈＩマトリクスは、図３に示すように、顧客要求（ｉ）と製品特性あるいは品質特性（ｊ）の相関関係をマトリクスに記述し、それらを重み付けして畳み込むことで、相対的に重要な製品特性を特定するものである。
【００２４】
図３の例では、対象製品として例えば洗濯機の場合を示している。顧客要求ｉとして“きれいに洗いたい”、“静かに運転して欲しい”、“省スペースが良い”、“服を傷めないで欲しい”、“早く洗濯したい”、“一度にたくさん洗いたい”、“製品は安い方が良い”、“運転コストも安い方が良い”、といった内容がオペレータ側で設定され、これらの要求項目に対して、それぞれの重要度（ｐｉ）を予め設定する。そして、“洗い音（ｄＢ）”、“標準運転時間（分）”、“定価（円）”など、オペレータ側（計画者側）で設定した製品特性（品質特性）ｊそれぞれと顧客要求ｉとの相関度（要素値αｉｊ）をマトリックスの該当欄にオペレータ（計画者）が数字で入力していく。製品特性ｊについて、顧客要求ｉに対応する予め設定された重要度ｐｉと、入力した相関度αｉｊを乗算したものを全てのｉについて足し合わせたものが、製品特性ｊの得点となる。製品特性ｊ毎の得点の総和に対する製品特性ｊの得点の比率を求めたものが、製品特性ｊの相対重要度である。
【００２５】
ＱＦＤＰｈＩＩマトリクスは、製品特性（ｊ）と部品（ｋ）の相関関係を記述したもので、このマトリクス上の各要素値αｊｋは、予め設定された値である。部品ｋについて、製品特性ｊの相対重要度と、当該部品ｋの各製品特性との相関度を表す要素値αｊｋを乗算したものを全てのｊについて足し合わせたものが、部品ｋの得点となる。部品ｋ毎の得点の総和に対する部品ｋの得点の比率を求めたものが、部品ｋの相対重要度である。
【００２６】
結局、部品ｋの相対重要度は、次式（１）から算出される。
【００２７】
【数１】

【００２８】
次に、図２に示すフローチャートを参照して、図１に示した構成の設計支援装置の処理動作について説明する。
【００２９】
ここでは、「部品１」から「部品１０」までの部品で構成される仮想的な製品を例にとり説明する。
【００３０】
まず、ライフサイクルオプション割り当て手段９に対応するライフサイクルオプション割り当てプログラムを演算装置５が実行することにより、対象製品を構成する部品の中から、アップグレードすべき部品、メンテナンスすべき部品、リユースすべき部品、リサイクルすべき部品を選択する（ステップＳ１〜ステップＳ４）。
【００３１】
以下、上記ステップＳ１〜ステップＳ４について、説明する。
【００３２】
（ステップＳ１）
製品価値を喪失する要因（価値劣化要因）に関する各部品の製品全体からみた影響度（相対影響度ｑｋ）を算出して、これらを基に、アップグレードすべき部品を選択する。各部品についての製品全体に対する価値劣化影響度ｑｋを算出する。このために、ここでは、上記ＱＦＤマトリクスと同様に、ユーザにとって製品価値を喪失する原因となるいくつかの価値劣化要因ｘと、そのそれぞれの各品質特性ｊへの影響度ｑｘを予め設定し、この価値劣化要因ｘと品質特性ｊとの相関度αｘｊを表すマトリクス（図７参照）と、品質特性ｊと部品ｋとの相関度αｊｋを表すマトリクス（図８参照）を用いる。図７に示すマトリクスは、ＱＦＤＰｈＩマトリクスに対応し、図８に示すマトリクスは、ＱＦＤＰｈＩＩマトリクスに対応する。
【００３３】
価値劣化要因としては、「製品デザインの流行性」、「性能の向上」、「新機能の追加」などがある。
【００３４】
図７，８に示すマトリクスにより、例えば、価値劣化要因「製品デザインの流行性」と、デザインの流行性に左右されやすい品質特性・部品との相関関係や、価値劣化要因「性能の向上」と、性能の向上が著しい（機能の陳腐化をまねき易い）品質特性・部品との相関関係などを、各価値劣化要因の影響度を表す相関度で表すことができる。
【００３５】
価値劣化要因ｘと各価値劣化要因の品質特性・部品への影響度ｑｘも市場調査により予め設定することができる。
【００３６】
図７に示すマトリクスでは、例えば、デザインの流行に非常に左右されやすい（すなわち、「製品デザインの流行性」に非常に関係する）品質特性ｊに対しては、相関度αｘｊの値は「９」が入力される。デザインの流行に少し左右される（すなわち、「製品デザインの流行性」に少し関係する）品質特性ｊに対しては、相関度αｘｊの値は「１」が入力される。これらの中間的な相関度を有する品質特性ｊに対しては、相関度αｘｊの値は「３」が入力される。
【００３７】
ここでは、価値劣化要因ｘとして「価値劣化要因１」〜「価値劣化要因４」が設定され、そのそれぞれに対し、各価値劣化要因の影響度ｑｘが設定されている。また、品質特性ｊとして「品質特性１」〜「品質特性８」が設定されている。このマトリクス上に入力された要素値αｘｊにより、各品質特性ｊに対応する得点と、その品質特性ｊの相対影響度が算出される。すなわち、製品特性ｊについて、価値劣化要因ｘに対応する予め設定された影響度と、入力した相関度αｘｊを乗算したものを全てのｘｉについて足し合わせたものが、製品特性ｊの得点となる。製品特性ｊ毎の得点の総和に対する製品特性ｊの得点の比率を求めたものが、製品特性ｊの相対影響度である。
【００３８】
図８に示すマトリクスは、各品質特性ｊと部品ｋとの相関関係を表したもので、図６と同様に、対象製品を構成する部品ｋとしての「部品１」〜「部品１０」のそれぞれと、上記各品質特性ｊとの相関度αｊｋが設定されている。このマトリクス上の各要素値αｊｋは、予め設定された値である。品質特性ｊと非常に関係する部品ｋに対しては相関度αｊｋの値は「９」が入力され、少し関係する部品ｋに対しては相関度αｊｋの値は「１」が入力され、これらの中間的な相関度を有する品質特性ｊに対しては、相関度αｘｊの値は「３」が入力される。
【００３９】
部品ｋについて、製品特性ｊの相対影響度と、当該部品ｋの各製品特性との相関度を表す要素値αｊｋを乗算したものを全てのｊについて足し合わせたものが、部品ｋの得点となる。部品ｋ毎の得点の総和に対する部品ｋの得点の比率を求めたものが、部品ｋの相対影響度である。結局、相対影響度ｑｋは、次式（２）から算出される。
【００４０】
【数２】

【００４１】
以上のようにして各部品についての、相対影響度ｑｋが算出される。相対影響度ｑｋを、アップグレードすべき部品を選択するため予め定められた閾値ｑＴＨと比較して、相対影響度ｑｋが閾値ｑＴＨ以上である（あるいは閾値ｑＴＨより大きい）である部品ｋをアップグレードすべき部品として選択する。
【００４２】
（ステップＳ２）
前述したＱＦＤマトリクスを用いて、要求品質に関する各部品の製品全体からみた重要度（相対重要度ｐｋ）を算出する。
【００４３】
図５は、対象製品（上記仮想的な製品）についてのＱＦＤＰｈＩマトリクスを示したものである。ここでは、顧客要求ｉとして「要求品質１」〜「要求品質５」が設定され、そのそれぞれに対し、各要求品質に対する重要度ｐｉが設定されている。また、品質特性ｊとして「品質特性１」〜「品質特性８」が設定されている。このマトリクス上に入力された要素値αｉｊにより、各品質特性ｊに対応する得点と、その相対重要度が算出される。なお、ここで品質特性ｊとは、前述した洗濯機を例とした場合の製品特性ｊに相当するもので、対象製品の各種機能を表したものである。
【００４４】
図６は、対象製品（上記仮想的な製品）についてのＱＦＤＰｈＩＩマトリクスを示したものである。ここでは、対象製品を構成する部品ｋとしての「部品１」〜「部品１０」のそれぞれと、上記各品質特性ｊとの相関度αｊｋが設定されており、さらに、上記算出された各品質特性ｊについての相対重要度が入力される。このマトリクス上の各列毎に、要素値αｊｋと先の相対重要度を乗じたものを足し合わせて、その列（部品ｋ）の得点を求めた後、各部品の得点の総和に対する各部品の得点の比率を求めて、当該部品ｋの相対重要度ｐｋを算出する。結局、部品ｋの相対重要度ｐｋは、上記式（１）から算出される。
【００４５】
各部品ｋの相対重要度ｐｋと、部品ｋの耐用寿命ＬＵｋと、対象製品の使用期間とからメンテナンスすべき部品を選択する。ここで、各部品ｋについての耐用寿命ＬＵｋを表す情報、製品の使用期間を表す情報は、予め外部記憶装置６に記憶されているものとする。もちろん、これら情報を別途入力するようにしてもよいし、対象製品の部品表データ（図９参照）に含まれていてもよい。
【００４６】
▲１▼部品ｋの相対重要度ｐｋが、メンテナンスすべき部品を選択するための重要度に関する予め定められた閾値ｐＴＨ以上で（あるいは閾値ｐＴＨより大きく）、しかも当該部品ｋの耐用寿命ＬＵｋが製品の使用期間以上である（あるいは製品の使用期間より長い）場合、あるいは、▲２▼部品ｋの耐用寿命ＬＵｋが製品の使用期間以下（あるいは製品の使用期間より短い）場合には（上記▲１▼あるいは▲２▼のいずれか一方を満たすとき）、当該部品ｋをメンテナンスすべき部品として選択する。
【００４７】
ここで、部品表データについて説明する。図９は、対象製品（上記仮想的な製品）の部品表データの一部を示したものである。この部品表では、対象製品を構成する各部品について、当該部品を構成する材料と、当該材料のリサイクル可能性、質量、価格と、当該材料を製造するために発生する環境負荷（ここでは、その一例として二酸化炭素（ＣＯ２）排出量）などが表されている。これら以外にも、前述したように、各部品の耐用寿命や、対象製品の使用期間などの情報も含まれていてもよい。なお、各部品の質量は、当該部品を構成する材料の質量の総和に対応する。
【００４８】
図９に示した部品表データ上のデータは、ＣＡＤやライフサイクルアセスメント（ＬＣＡ）から得ることができる。なお、図９に示すデータを得る手法は、本発明の要旨ではないので、説明は省略する。
【００４９】
（ステップＳ３）
製品全体から排出されるＣＯ２の排出量からみた部品ｋのＣＯ２の排出量の比率（ＣＯ２相対排出量）ＤＣＯ２ｋ＊と、製品全体の価格からみた部品ｋの価格の比率（相対コスト）ＣＯＳＴｋ＊と、部品ｋの耐用寿命ＬＵｋとから、リユースすべき部品を選択する。
【００５０】
製品全体から排出されるＣＯ２の排出量は、図９に示した部品表上の各部品ｋから排出されるＣＯ２の排出量（部品ｋを構成する各材料に対応するＣＯ２の排出量の合計値）ＤＣＯ２ｋの合計値であり、この合計値に対する部品ｋのＣＯ２の排出量ＤＣＯ２ｋとして、次式（３）から、部品ｋのＣＯ２相対排出量ＤＣＯ２ｋ＊を得る。
【００５１】
【数３】

【００５２】
製品全体の価格は、図９に示した部品表上の各部品ｋの価格（コスト）ＣＯＳＴｋの合計値であり、この合計値に対する部品ｋのコストＣＯＳＴｋとして、次式（４）から、部品ｋの相対コストＣＯＳＴｋ＊を得る。
【００５３】
【数４】

【００５４】
部品ｋのＣＯ２相対排出量ＤＣＯ２ｋ＊と、当該部品ｋの相対コストＣＯＳＴｋ＊との和が、リユースすべき部品を選択するために予め定められた閾値ｒｅｕｓｅＴＨ以上（あるいは閾値ｒｅｕｓｅＴＨより大きく）、しかも、部品ｋの耐用寿命がＬＵｋが製品の使用期間以上（あるいは、製品の使用期間より長い）とき、当該部品ｋをリユースすべき部品として選択する。
【００５５】
（ステップＳ４）
各部品ｋの複雑度ＣＯＭＸｋとリサイクル不能率Ｓｋを算出し、それらを基に、リサイクルすべき部品を選択する。
【００５６】
部品ｋの複雑度ＣＯＭＸｋは、各部品ｋを構成する材料の種類の数（構成材料種類数）ＮＵＭｋを基に、次式（５）から算出される。
【００５７】
【数５】

【００５８】
すなわち、図９に示した部品表を参照して、対象製品を構成する部品のうち、最も材料の種類の数が多い部品の構成材料種類数に対する部品ｋの構成材料種類数ＮＵＭｋの比率が当該部品ｋの複雑度ＣＯＭＸｋである。
【００５９】
部品ｋのリサイクル不能率は、各部品ｋの質量ＭＡＳＳｋと、各部品ｋにおけるリサイクル可能材料ｙのそれぞれの質量ＭＡＳＳｋｙを基に、次式（６）から算出される。
【００６０】
【数６】

【００６１】
すなわち、各部品ｋについて、図９に示した部品表を参照して、その部品を構成する材料のうち「リサイクル可能性」の列に「○」印のついているリサイクル可能材料の質量の和を求める。そして、この和の当該部品ｋの質量ＭＡＳＳｋ（当該部品ｋを構成する各材料の質量の和）に対する比率を１から減算したものが、部品ｋのリサイクル不能率Ｓｋである。リサイクル不能率Ｓｋは、部品ｋの質量のうち、リサイクルできない材料（「リサイクル可能性」の列に「×」印のついている材料）の質量の占める割合ともいえる。
【００６２】
部品ｋの複雑度ＣＯＭＸｋと部品ｋのリサイクル不能率Ｓｋを乗じた値が、リサイクルすべき部品を選択するために予め定められた閾値ｒｅｃｙｃｌｉｎｇＴＨ以下（あるいは、ｒｅｃｙｃｌｉｎｇＴＨより小さい）とき、当該部品ｋをリシクルすべき部品として選択する。
【００６３】
さて、上記ステップＳ１〜ステップＳ４により、「部品１」〜「部品１０」のうち、ライフサイクルオプションとして挙げられた様々な特性の観点から選択された部品をマトリクス状にまとめたものが、図１０に示すライフサイクルオプション情報マトリクスである。
【００６４】
図１０では、縦方向に、「部品１」〜「部品１０」のそれぞれの識別情報としての部品番号「１」〜「１０」を並べ、横方向に、ライフサイクルオプション、すなわち、「アップグレード性」、「メンテナンス性」、「リユース性」、「リサイクル性」といった部品の特性を並べたマトリクス上に、各特性の観点から選択された部品については「１」、選択されなかった部品については「０」が入力されている。すなわち図１０に示したマトリクス上で、「１」である要素は、その要素の存在する行に対応する部品が、当該要素の存在する列に対応する特性を有することを意味し、「０」である要素は、その要素の存在する行に対応する部品が、当該要素の存在する列に対応する特性を持たないことを意味する。
【００６５】
次に、クラスタリング手段８に対応するクラスタリングプログラムを演算装置５が実行することにより、図１０に示したようなマトリクスに対し、多変量解析の一手法であるクラスタ分析を行う（図２のステップＳ５）。
【００６６】
図１０に示すマトリクスをマトリクスＡとすると、例えば、以下に示すアルゴリズムを適用し、部品のクラスタリングを行う。
【００６７】
［ステップＴ０］まずはじめにｖ＝１とする初期化を施す。
【００６８】
［ステップＴ１］マトリクスＡ（ｖ）の行・列ともに降順にソーティングする。
【００６９】
［ステップＴ２］１行目のマトリクス要素に「１」の存在する列を選択する。
【００７０】
［ステップＴ３］１列目のマトリクス要素に「１」の存在する行を選択する。
【００７１】
［ステップＴ４］選択行・列の交叉する部分をクラスタと見なして削除する。
【００７２】
［ステップＴ６］マトリクスＡ（ｖ）＝０であれば処理を終了する。そうでなければＶ＝Ｖ＋１としてステップＴ１の処理に戻る。
【００７３】
なお、クラスタリングのアルゴリズム自体は、本願の要旨ではなく、従って、上記のようなアルゴリズムに限定するものではない。関連し合うレコード（ここでは、マトリクス要素「１」）ほど物理的に近接するように集めるための一般的なアルゴリズムを用いればよい。
【００７４】
図１０に示したマトリクス上のデータをクラスタリングすることにより、同じ（あるいは類似する）ライフサイクルオプションを有する（「１」となっているライフサイクルオプションの項目と、「０」となっているサイクルオプションの項目が同じあるいは類似する）部品の組合せが抽出され、図１１に示すような結果が得られる。すなわち、例えば、「部品１」と「部品２」は、図１０のマトリクス上にも表れているように、「アップグレード性」、「メンテナンス性」、「リユース性」、「リサイクル性」のそれぞれに対し、「１、１、１、０」という全く同じ特性パターンを有している。同様に、「部品３」と「部品９」は、「０、０、０、０」という全く同じ特性パターンを有し、「部品６」と「部品１０」は、「０、０、１、０」という全く同じ特性パターンを有している。
【００７５】
従って、本例の場合、図１１に示すように、「部品１」と「部品２」、「部品３」と「部品９」、「部品６」と「部品１０」、「部品５」と「部品７」と「部品８」は、それぞれ距離が「０」であり、ライフサイクルオプションにおいて、全く同じ特性を有しているので、これら４つの組合せをそれぞれモジュールとして統合すれば良いことを示唆している。
【００７６】
なお、上記例では、距離「０」を閾値としても全く同じ特性パターンを有する部品の組合せが得られたが、この場合に限らず、距離の閾値を所望の高さに設定し、同じ特性パターンのみならず、類似するパターンを有する部品の組合せを求めてもよい。この場合、モジュールを構成する部品の数は多くなる。
【００７７】
設計者は、この結果をベースにして製品ライフサイクルを考慮したモジュール構成を検討することができるのである。
【００７８】
以上説明したように、上記実施形態によれば、製品を構成する各部品について、製品ライフサイクルにおける各種特性（ライフサイクルオプションとしての「アップグレード性」、「メンテナンス性」、「リユース性」、「リサイクル性」など）の有無を求めて、クラスタ分析により、同じあるいは類似する特性を有する部品の組合せを求めることにより、製品を構成する各部品のもつ製品ライフサイクルにおける各種特性（ライフサイクルオプション）に基づき、部品の設計変更や部品交換・リサイクル時に要するコストを削減することのできるモジュールを構成する部品の組合せを容易に求めることができる。
【００７９】
例えば、当該製品の価値を劣化させる要因に密接に関連する部品を設計変更の可能性の高い部品として選択し（アップグレード性有り）、製品に対する顧客からの要求に関連するとともに耐用寿命が製品の使用期間よりも長い部品、あるいは、耐用寿命が製品の使用期間よりも短い部品を、機能を維持する可能性の高い部品として選択し（メンテナンス性あり）、高価格でしかも環境負荷が多く、さらに耐用寿命の長い部品を再利用する可能性の高い部品として選択し（リユース性有り）、部品を構成する材料の種類が少なく、しかもリサイクル可能な材料を多く含む部品を、リサイクル容易性の高い部品として選択し（リサイクル性有り）、その結果をまとめたマトリクスを用いてクラスタ分析することにより、同じあるいは類似する特性を有する部品の組合せを求める。
【００８０】
なお、上記実施形態では、単世代の製品だけの情報を用いてモジュールを構成する部品の組合わせを求めたが、多世代に亙る製品についても上記同様に適用可能である。
【００８１】
また、図１０のマトリクスにおいて、ライフサイクルオプションだけでなく、製品の主要機能の項目（例えば、機能Ａに関連する部品に「１」、関連しない部品に「０」を入力するなど）を追加すれば、より現実に即した計算結果を得ることができる。
【００８２】
例えば、図１０のマトリクスに対して、図６のＱＦＤＰｈＩＩにおける品質特性と部品との関係を追加してクラスタ分析を行う。例えば、図１２に示すように、横方向には、ライフサイクルオプション、すなわち、「アップグレード性」、「メンテナンス性」、「リユース性」、「リサイクル性」といった部品の特性とともに、さらに、図６に示した「品質特性１」〜「品質特性８」を並べ、図６の「部品１」〜「部品１０」と、「品質特性１」〜「品質特性８」との相関度が「９」と「３」であるものについては図１２の要素値を「１」、相関度が「１」あるいは空欄であるものは上記品質特性とは関連しないとみなし、図１２の要素値を「０」と設定する。すなわち、図１２のマトリクスでは、「品質特性１」〜「品質特性８」のいずれかと関連する部品に対しては「１」、関連しない部品に対しては「０」が設定されている。「品質特性１」〜「品質特性８」は、対象製品の主要機能である。
【００８３】
図１２に示したマトリクスに対し、前述同様クラスタリング分析を行うことにより、製品ライフサイクルにおける各種特性と品質特性とが同じかあるいは類似する部品の組合せを求めることができる。すなわち、製品ライフサイクルにおける各種特性が同じかあるいは類似するとともに、関連する主要機能が同じかあるいは類似する部品の組合せを求めることができるのである。
【００８４】
本発明の実施の形態に記載した本発明の手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することもできる。
【００８５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、設計上流段階で入手可能な情報だけを用いて、製品を構成する部品のもつ製品ライフサイクルにおける特性に基づき、モジュールとすべき部品の組合せを容易に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る設計支援装置のハードウエア的な構成例を示した図。
【図２】設計支援装置の処理動作を説明するためのフローチャート。
【図３】ＱＦＤＰｈＩマトリクスの具体例を示した図。
【図４】ＱＦＤＰｈＩＩマトリクスの具体例を示した図。
【図５】各部品の相対重要度を算出するためのＱＦＤＰｈＩマトリクスを示した図。
【図６】各部品の相対重要度を算出するためのＱＦＤＰｈＩＩマトリクスを示した図。
【図７】各部品の相対影響度を算出するためのＱＦＤＰｈＩマトリクスを示した図。
【図８】各部品の相対影響度を算出するためのＱＦＤＰｈＩＩマトリクスを示した図。
【図９】部品表データの一例を示した図。
【図１０】対象製品を構成する各部品についての製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を表すマトリクスの一例を示した図。
【図１１】図１０に示したデータをクラスタリングした結果を示した図。
【図１２】対象製品を構成する各部品についての、製品ライフサイクルにおける各種特性の有無と、製品の主要機能との関連の有無を表すマトリクスの一例を示した図。
【符号の説明】
１…バス、２…表示装置、３…入力装置、４…出力装置、５…演算装置、６…外部記憶装置、７…可搬記憶媒体ドライブ装置、８…メモリ、９…ライフサイクルオプション割り当て手段、１０…クラスタリング手段。

Claims

製品を構成する複数の部品を組み合わせてなるモジュールの設計支援装置であって、
前記製品を構成する各部品について、製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を求める第１の手段と、
同じあるいは類似する特性を有する部品の組合せを求める第２の手段と、
を具備したことを特徴とする設計支援装置。
前記第１の手段は、前記製品に対する顧客からの要求、前記製品の価値を劣化させる要因、前記製品の使用期間、各部品の耐用寿命、各部品を構成する材料に関する情報を基に、前記製品を構成する各部品について、製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を求めることを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
前記第１の手段は、前記製品を構成する各部品について、設計変更の可能性の有無と、機能を維持する可能性の有無と、再利用する可能性の有無と、リサイクル容易性の有無を求めることを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
前記第１の手段は、
製品の価値を劣化させる要因に密接に関連する部品を、設計変更の可能性の高い部品として選択する手段と、
製品に対する顧客からの要求に関連するとともに耐用寿命が製品の使用期間よりも長い部品、あるいは、耐用寿命が製品の使用期間よりも短い部品を、機能を維持する可能性の高い部品として選択する手段と、
高価格でしかも環境負荷が多く、さらに耐用寿命の長い部品を、再利用する可能性の高い部品として選択する手段と、
部品を構成する材料の種類が少なく、しかもリサイクル可能な材料を多く含む部品を、リサイクル容易性の高い部品として選択する手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
製品を構成する複数の部品を組み合わせてなるモジュールの設計支援装置であって、
前記製品を構成する各部品について、製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を求める第１の手段と、
同じあるいは類似する特性を有する部品の組合せを求める第２の手段と、
前記製品を構成する各部品についての、当該製品の主要機能との関連の有無と前記製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を表す情報を基に、製品ライフサイクルにおける特性が同じかあるいは類似するとともに、関連する主要機能が同じかあるいは類似する部品の組合せを求める第３の手段と、
を具備したことを特徴とする設計支援装置。
製品を構成する複数の部品を組み合わせてなるモジュールの設計支援方法であって、
前記製品を構成する各部品について、製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を求める第１のステップと、
同じあるいは類似する特性を有する部品の組合せを求める第２のステップと、
を有することを特徴とする設計支援方法。
前記第１のステップは、前記製品を構成する各部品について、設計変更の可能性の有無と、機能を維持する可能性の有無と、再利用する可能性の有無と、リサイクル容易性の有無を求めることを特徴とする請求項６記載の設計支援方法。
製品を構成する複数の部品を組み合わせてなるモジュールの設計支援プログラムであって、
コンピュータに、
製品を構成する各部品について、製品ライフサイクルにおける各種特性の有無を求める第１のステップと、
同じあるいは類似する特性を有する部品の組合せを求める第２のステップと、
を実行させる設計支援プログラム。
前記第１のステップは、前記製品を構成する各部品について、設計変更の可能性の有無と、機能を維持する可能性の有無と、再利用する可能性の有無と、リサイクル容易性の有無を求めることを特徴とする請求項８記載の設計支援プログラム。