JP2006293478A - Optimum value search device, method and program - Google Patents

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裕之 川岸
Hisashi Matsuda
寿 松田
Fumio Otomo
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To search for a global optimum value with small number of computation and small number of trials. <P>SOLUTION: The optimum value search device searches for the optimum value by executing a production steps (S1to S3) for producing an orthogonal table allocated with a level value obtained from causes affecting the machine characteristic and the initial values of the causes, a selection steps (S4, S5) for selecting the optimum value out of the characteristic values obtained based on the combination of the orthogonal table, a re-production steps (S6 to S12) for producing the orthogonal table setting up the initial value of each cause with the combination of the level value of each cause for obtaining the selected optimum value. Successively, the system executes the selection steps by using the orthogonal table produced at the re-production steps, and then repeatedly the re-production steps. Therefore, if the optimum value selected through the selection steps is equal to the optimum value selected at the previous selection steps, the level value width to be used for the next selection steps is made different from that of the present selection steps. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば複数の要因を有する機器に関する設計または解析または試験を実施する場合に、要求される特性を最大限に実現する要因の組み合わせの最適値を探索する装置、方法、及びプログラムに関するものである。   The present invention relates to an apparatus, a method, and a program for searching for an optimum value of a combination of factors that realizes a required characteristic to the maximum when designing, analyzing, or testing a device having a plurality of factors, for example. It is.

複数の要因を有する機器に関する設計または解析または試験を実施する場合において、要求される特性を最大限に実現するために、要因の組合せの最適値を探索する種々の方法が提案されている。これまでに提案されている手法としては、ニュートン法や逐次二次計画法等の数理計画法を適用して最適値を探索する方法(例えば非特許文献1)や、遺伝的アルゴリズム(GA: Genetic Algorithm)や焼き鈍し法(SA: Simulated Annealing)等のランダムサーチに基づく手法を適用して最適値を探索する方法(例えば非特許文献1)、実験計画法により特性を推定する応答曲面式を作成し、数理計画法により最適値を探索する方法(例えば特許文献1)、直交表で求めた特性値の分布状況を調査して分布状況をもとに探索方向を見積もって最適値を探索する方法(例えば特許文献2)、直交表を探索ステップ毎に更新して最適値を探索する方法(例えば特許文献3)などがある。   In designing or analyzing or testing a device having a plurality of factors, various methods for searching for an optimum value of a combination of factors have been proposed in order to realize the required characteristics to the maximum. Methods proposed so far include methods for searching for optimal values by applying mathematical programming such as Newton's method or sequential quadratic programming (for example, Non-Patent Document 1), genetic algorithms (GA: Genetic: A method to search for the optimum value by applying a method based on random search such as Algorithm (Analysis) or annealing method (SA: Simulated Annealing) (for example, Non-Patent Document 1), and creating a response surface equation that estimates the characteristics by experimental design. A method of searching for an optimum value by mathematical programming (for example, Patent Document 1), a method of investigating a distribution state of characteristic values obtained from an orthogonal table and estimating a search direction based on the distribution state ( For example, Patent Document 2), a method of searching an optimum value by updating an orthogonal table for each search step (for example, Patent Document 3), and the like.

すなわち、一般に、機器に関する設計または解析または試験を行う場合においては、要求される特性を最大限に実現するために、特性に影響を与える複数の要因を把握し、最適値探索装置を用いて各要因の最適レベルを求める。以下に、図12〜図16を参照して最適値探索装置の従来例について説明する。   That is, in general, when designing, analyzing, or testing a device, in order to achieve the required characteristics to the maximum, grasp multiple factors that affect the characteristics, and use an optimum value search device to Find the optimal level of factors. Hereinafter, a conventional example of the optimum value search apparatus will be described with reference to FIGS.

図12は、ニュートン法や逐次二次計画法等の数理計画法を適用して最適値を探索する場合のフローであり、非特許文献1の内容に対応する。設計要因の初期値を設定(S61)した後、最適解探索条件を設定(S62)して数理計画法により最適値を探索(S63)し、求められた最適値を評価する(S64)プロセスをとる。   FIG. 12 is a flow when searching for an optimum value by applying a mathematical programming method such as Newton's method or sequential quadratic programming, and corresponds to the contents of Non-Patent Document 1. After setting the initial value of the design factor (S61), the optimum solution search condition is set (S62), the optimum value is searched by mathematical programming (S63), and the obtained optimum value is evaluated (S64). Take.

図13は、遺伝的アルゴリズムや焼き鈍し法等のランダムサーチに基づく手法を適用して最適値を探索する場合のフローであり、非特許文献1の内容に対応する。ここでは、設計要因の初期値を設定(S71)した後、最適値探索条件を設定(S72)してランダムサーチ法により最適値を探索(S73)し、求められた最適値を評価する(S74)プロセスをとる。図14は、応答曲面法を適用して最適値を探索する場合のフローであり、特許文献1の内容に対応する。ここでは、設計要因の初期値を設定(S81)した後、設計要因と水準数を設定(S82)して直交表を選択して割り付ける(S83)。その後、直交表の組合せに基づく特性値を求め(S84)て、特性値と設計要因との関係を近似する応答曲面式を作成する(S85)。さらに最適解探索条件を設定(S86)した後に応答曲面式上で最適値を探索(S87)し、求めた設計要因の最適組合せで機器機能計算を行い、この効果を実特性上で確認する(S88)プロセスをとる。
「最適化理論の基礎と応用」(株)コロナ社(2000) 特開平10−207926号公報 特開2000−132535号公報 特願2004−223978号
FIG. 13 is a flow when searching for an optimum value by applying a method based on a random search such as a genetic algorithm or an annealing method, and corresponds to the contents of Non-Patent Document 1. Here, after setting the initial value of the design factor (S71), the optimum value search condition is set (S72), the optimum value is searched by the random search method (S73), and the obtained optimum value is evaluated (S74). ) Take the process. FIG. 14 is a flow when searching for an optimum value by applying the response surface method, and corresponds to the content of Patent Document 1. Here, after setting the initial value of the design factor (S81), the design factor and the number of levels are set (S82), and the orthogonal table is selected and assigned (S83). Thereafter, a characteristic value based on the combination of orthogonal tables is obtained (S84), and a response surface equation that approximates the relationship between the characteristic value and the design factor is created (S85). Further, after setting the optimum solution search condition (S86), the optimum value is searched on the response surface equation (S87), the device function calculation is performed with the optimum combination of the obtained design factors, and this effect is confirmed on the actual characteristics ( S88) Take a process.
“Basics and Applications of Optimization Theory” Corona Co., Ltd. (2000) Japanese Patent Laid-Open No. 10-207926 JP 2000-132535 A Japanese Patent Application No. 2004-223978

しかしながら、このような従来の最適値探索方法では、以下のような問題がある。   However, such a conventional optimum value search method has the following problems.

すなわち、従来の最適値探索方法においては、局所的最適値に捕捉される、膨大な計算量が必要になる等の課題がある。図12のニュートン法や逐次二次計画法等の数理計画法を適用して最適値を探索する場合においては、初期値をスタート点にして特性の勾配等を求めながら最適値を探索するため、図16のように最適値のピークが多数存在する特性の場合には、局所的最適値Kに捕捉されるケースがある。   That is, the conventional optimum value search method has a problem that a huge amount of calculation is captured by the local optimum value. In the case of searching for an optimum value by applying a mathematical programming method such as Newton's method or sequential quadratic programming shown in FIG. 12, in order to search for the optimum value while obtaining the gradient of the characteristic using the initial value as a starting point, In the case of a characteristic in which a large number of optimum value peaks exist as shown in FIG.

図13の遺伝的アルゴリズム等のランダムサーチに基づく手法を適用して最適値を探索する場合においては、非常に多くの組合せによる計算が必要なため、大域的最適値Gは求めることができる可能性は高いが、膨大な計算量を必要とする場合がある。   In the case of searching for an optimum value by applying a method based on a random search such as the genetic algorithm of FIG. 13, a calculation with a large number of combinations is required, and therefore the global optimum value G can be obtained. Is expensive, but may require a large amount of calculation.

図14の応答曲面法を適用して最適値を探索する場合においては、応答曲面式上で最適値を探索するため計算時間は短くて済むが、応答曲面式の精度が問題となる場合がある。特に多くの設計要因があって設計要因間に交互作用が多数存在する場合には、応答曲面式の予測精度は低下する傾向にある。   In the case of searching for the optimum value by applying the response surface method of FIG. 14, the calculation time is short because the optimum value is searched on the response surface equation, but the accuracy of the response surface equation may be a problem. . In particular, when there are many design factors and there are many interactions between design factors, the prediction accuracy of the response surface equation tends to decrease.

また、特許文献2では直交表で求めた特性値の分布状況を調査し、分布状況をもとに探索方向を見積もって最適値を探索する方法を提案している。この方法では個々の要因毎にどの水準値を選択することが改善方向になるかの判定を必要とする。特許文献2の実施例として示された2水準系の問題に対しては、要因の特性を線形としているため、改善方向を判定できると考えられるが、多くの設計問題では、要因間に交互作用があり非線形の特性を有するため、3水準以上の直交表を使用する必要があり、このような場合には特許文献2で述べている特性値の分布状況だけで個々の要因の改善方向を判定することは極めて困難である。   Patent Document 2 proposes a method of investigating a distribution state of characteristic values obtained from an orthogonal table, and searching for an optimum value by estimating a search direction based on the distribution state. In this method, it is necessary to determine which level value is selected for improvement for each factor. For the two-level problem shown as an example in Patent Document 2, it is considered that the direction of improvement can be determined because the characteristic of the factor is linear, but in many design problems, there is an interaction between the factors. Since it has non-linear characteristics, it is necessary to use an orthogonal table of three levels or more. In such a case, the improvement direction of each factor is determined only by the distribution of characteristic values described in Patent Document 2. It is extremely difficult to do.

また、特許文献3では直交表を探索ステップ毎に更新して最適値を探索する方法を提案している。図15は3要因3水準の場合の全組合せ27個を立方体の頂点と中点に割付けて、最適値を探索する様子を示している。この方法の場合は、少ない探索回数で大域的最適解Gを求めることができる可能性は高いが、局所的最適値Kに捕捉された場合に、そこから抜け出すことが困難である。   Patent Document 3 proposes a method for searching for an optimum value by updating an orthogonal table for each search step. FIG. 15 shows a state in which all 27 combinations in the case of three factors and three levels are assigned to the vertexes and midpoints of a cube to search for an optimum value. In the case of this method, there is a high possibility that the global optimal solution G can be obtained with a small number of searches, but when it is captured by the local optimal value K, it is difficult to get out of it.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、大域的最適値を少ない計算回数あるいは試行回数で探索することが可能な装置、方法、及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an apparatus, method, and program capable of searching for a global optimum value with a small number of calculations or trials.

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。   In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.

すなわち、本発明の最適値探索装置、方法、及びプログラムは、複数の要因を有する機器に関する設計または解析または試験を実施する際に、機器の特性に影響する要因と各要因の初期値とから求められる水準値を割り付けた直交表を作成する作成ステップと、直交表の組合せに基づいて得られる特性値の中から最も特性の優れた最適値を選定する選定ステップと、選定ステップで選定された最適値が得られる各要因の水準値の組合せを各要因の初期値に再設定した直交表を作成する再作成ステップとを実行し、その後は再作成ステップで作成された直交表を用いて選定ステップを実行し、しかる後に再作成ステップを実行することを繰り返すことによって最適値を探索する技術である。   That is, the optimum value search apparatus, method, and program of the present invention are obtained from factors that affect the characteristics of devices and the initial values of the factors when performing design, analysis, or testing related to devices having multiple factors. Step to create an orthogonal table with assigned standard values, a selection step to select the optimum value with the best characteristics from the characteristic values obtained based on the combination of orthogonal tables, and the optimum selected in the selection step A re-creation step to create an orthogonal table in which the combination of the level values of each factor from which values are obtained is reset to the initial value of each factor, and then a selection step using the orthogonal table created in the re-creation step Is executed, and then the re-creation step is repeatedly executed to search for the optimum value.

そして、今回の選定ステップで選定された最適値が、前回の選定ステップで選定された最適値と等しい場合には、直交表における隣接する水準値の差である水準幅を、次回の選定ステップにおいて使用する直交表のものと、今回の選定ステップで使用した直交表のものと異なる値とするようにしている。   If the optimal value selected in the current selection step is equal to the optimal value selected in the previous selection step, the level width that is the difference between adjacent level values in the orthogonal table is set in the next selection step. The values in the orthogonal table to be used are different from those in the orthogonal table used in this selection step.

この場合、例えば、水準幅を、予め定めた数の各選定ステップで選定された各最適値による等号成立回数に基づいて異なる値としている。より具体的には、第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、各選定ステップで選定された各最適値による1回目の等号成立時には、W(n)=A×W(n−1),A>1.0、2回目の等号成立時には、W(n)=B×W(n−2),B<1.0とする。あるいは、この逆に、第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、各選定ステップで選定された各最適値による1回目の等号成立時には、W(n)=B×W(n−1),B<1.0、2回目の等号成立時には、W(n)=A×W(n−2),A>1.0とする。あるいは、第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、各選定ステップで選定された各最適値のうちの何れかによる等号が成立した後、予め定めた回数の選定ステップまで、
W(n)=C×W(n−1),C<1.0又はC>1.0とする。
In this case, for example, the level width is set to a different value based on the number of equality establishments by each optimum value selected in a predetermined number of selection steps. More specifically, the level width in the orthogonal table used in the n-th (n is an integer of 2 or more) selection step is expressed as a function W (n), and the first time based on each optimum value selected in each selection step. When the equal sign is established, W (n) = A × W (n−1), A> 1.0 When the second equal sign is established, W (n) = B × W (n−2), B < 1.0. Or, conversely, the level width in the orthogonal table used in the n-th selection step (n is an integer of 2 or more) is expressed by a function W (n), and the first time by each optimum value selected in each selection step. W (n) = B × W (n−1), B <1.0 when the equal sign is established, and W (n) = A × W (n−2), A> when the second equal sign is established. 1.0. Alternatively, the level width in the orthogonal table used in the n-th selection step (n is an integer equal to or greater than 2) is represented by a function W (n), depending on any of the optimum values selected in each selection step, etc. After the issue is established, until a predetermined number of selection steps,
W (n) = C × W (n−1), C <1.0 or C> 1.0.

本発明によれば、大域的最適値を少ない計算回数あるいは試行回数で探索することが可能な装置、方法、及びプログラムを実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the apparatus, method, and program which can search a global optimal value with few calculation frequency or trial frequency are realizable.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る最適値探索方法を適用した最適値探索装置の構成例を示す機能ブロック図である。この最適値探索装置は、それぞれ計算機本体22に接続された入力装置部21、出力装置部23、及び記録媒体24を備えてなる。   FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of an optimum value search apparatus to which an optimum value search method according to an embodiment of the present invention is applied. The optimum value search apparatus includes an input device unit 21, an output device unit 23, and a recording medium 24 that are connected to the computer main body 22.

記録媒体24は、限定される訳ではないが、磁気ディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク(CD−ROM、DVD等)、光磁気ディスク(MO等)、半導体メモリ等、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能であれば、その形式は何れの形態であってもよい。   The recording medium 24 stores a program such as, but not limited to, a magnetic disk, a floppy (registered trademark) disk, a hard disk, an optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), a magneto-optical disk (MO, etc.), and a semiconductor memory. The format may be any form as long as it can be read by a computer.

また、記録媒体24は、ハードディスクやメモリ等のハードウェアの一部であっても図示しない独立した媒体であっても良く、更にはLANやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶又は一時記憶した媒体であっても良い。   The recording medium 24 may be a part of hardware such as a hard disk or a memory, or may be an independent medium (not shown). Further, the recording medium 24 may be downloaded and stored or temporarily stored via a LAN or the Internet. It may be a stored medium.

また、この記録媒体は1つに限らず、複数の媒体から本発明の実施の形態における最適値探索支援のためのプログラムが実行される場合もここでいう記録媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であってもよい。   In addition, the number of recording media is not limited to one, and the case where the program for optimal value search support in the embodiment of the present invention is executed from a plurality of media is also included in the recording media here, and the medium configuration is any It may be configured as follows.

この記録媒体24は、機器機能計算部25及び最適値探索計算部26を含んでいる。機器機能計算部25では、入力装置部21から入力された機器設計の初期値を計算機本体22を介して取得し、この取得した初期値をベースにして、機器の機能に関する計算を行う。また、最適値探索計算部26では、本発明の最適値探索方法に従ったプログラムが動作することによって、例えば、機器の設計または解析または試験に適用するような最適値探索計算を行う。   The recording medium 24 includes a device function calculation unit 25 and an optimum value search calculation unit 26. The device function calculation unit 25 acquires an initial value of the device design input from the input device unit 21 via the computer main body 22, and performs a calculation related to the function of the device based on the acquired initial value. The optimum value search calculation unit 26 performs an optimum value search calculation applied to, for example, device design, analysis, or test, by operating a program according to the optimum value search method of the present invention.

出力装置部23は、これら機器機能計算部25及び最適値探索計算部26の計算結果を出力する。   The output device unit 23 outputs the calculation results of the device function calculation unit 25 and the optimum value search calculation unit 26.

以下に示す第1及び第2の実施の形態では、本発明の実施の形態に係る最適値探索方法について具体的に説明するが、図1にその構成例を示す最適値探索装置は、何れの実施の形態に対しても適用可能な共通の構成である。   In the following first and second embodiments, the optimum value search method according to the embodiment of the present invention will be specifically described. However, the optimum value search apparatus shown in FIG. This is a common configuration applicable also to the embodiment.

(第1の実施の形態)
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る最適値探索方法の処理の流れを示すフローチャートである。
(First embodiment)
FIG. 2 is a flowchart showing a process flow of the optimum value search method according to the first embodiment of the present invention.

図2に示すフローチャートは、機器の特性に影響する要因の初期値を設定するステップS1と、水準幅を設定するステップS2と、直交表に割付けるステップS3と、直交表の組合せに基づいて特性値を求めるステップS4と、求めた特性値の中から最も特性の優れた最適値を選択するステップS5と、探索回数を確認するステップS6〜S8と、求めた最適値から次のステップの水準幅を決定するステップS9〜S11と、繰返し特性値を求めるために直交表に再割付けするステップS12と、最適値を出力するステップS13とから構成される。   The flowchart shown in FIG. 2 is based on a combination of step S1 for setting an initial value of a factor affecting the characteristics of the device, step S2 for setting a level width, step S3 for assigning to an orthogonal table, and an orthogonal table. Step S4 for obtaining a value, Step S5 for selecting the optimum value having the best characteristic from the obtained characteristic values, Steps S6 to S8 for checking the number of searches, and the level width of the next step from the obtained optimum value Steps S9 to S11, Step S12 for reassigning to the orthogonal table in order to obtain a repetition characteristic value, and Step S13 for outputting an optimum value.

まず、ステップS1では、複数の要因を有する機器に関する設計または解析または試験を実施する際の各要因の初期値を設定する。次に、ステップS2では、水準幅を設定する。更に、ステップS3では、要因数および水準数に適した直交表を選択して各要因を直交表に割付ける。この場合、設計要因数、水準数を考慮して、割付けに適した直交表を選択する。図3にL18の直交表を例にして7種類の設計要因a〜gを割付けた例を示す。この場合、水準数は各設計要因とも3水準で、水準値は直交表中1,2,3で表示されている。直交表は、各要因をバランスよく組合せるため、複数の要因を持つ機器の特性を少ない組合せ回数で把握する場合には適した方法と言える。   First, in step S1, an initial value of each factor when a design, analysis, or test regarding a device having a plurality of factors is performed is set. Next, in step S2, a level width is set. Further, in step S3, an orthogonal table suitable for the number of factors and the number of levels is selected, and each factor is assigned to the orthogonal table. In this case, an orthogonal table suitable for allocation is selected in consideration of the number of design factors and the number of levels. FIG. 3 shows an example in which seven types of design factors a to g are assigned using the L18 orthogonal table as an example. In this case, the number of levels is 3 levels for each design factor, and the level values are displayed as 1, 2, 3 in the orthogonal table. The orthogonal table is a suitable method for grasping the characteristics of a device having a plurality of factors with a small number of combinations because the factors are combined in a balanced manner.

次に、ステップS4では、直交表の組合せ毎に特性値を求め、ステップS5では、得られた特性値の中から最も特性の優れた最適値を選択する。図3(A)に示すように、直交表の組合せ毎に(特性−1)〜(特性−18)を求め、求めた特性値(特性−1)〜(特性−18)の中から最も特性の優れた最適値を選定する。例えば、図3(B)に示すように、(特性−8)の組合せ
(a,b,c,d,e,f,g)=(3,2,3,2,1,3,1)
が最も優れた特性を持つ場合、この組合せを1回目の要因の最適値とする。
Next, in step S4, a characteristic value is obtained for each combination of orthogonal tables, and in step S5, an optimum value having the best characteristic is selected from the obtained characteristic values. As shown in FIG. 3A, (Characteristic-1) to (Characteristic-18) are obtained for each combination of orthogonal tables, and the most characteristic is obtained from the obtained characteristic values (Characteristic-1) to (Characteristic-18). Select the optimum value of. For example, as shown in FIG. 3B, the combination of (characteristic-8)
(A, b, c, d, e, f, g) = (3, 2, 3, 2, 1, 3, 1)
Is the most suitable value for the first factor.

次に、図3(C)に示すように、得られた要因の最適値を、
(a,b,c,d,e,f,g)=(3,2,3,2,1,3,1)
=(2,2,2,2,2,2,2)
のように水準の中央値に設定して新しい直交表を作成し、直交表の組合せに基づいて特性値(特性−1)〜(特性−18)を求める。
Next, as shown in FIG. 3C, the optimum value of the obtained factor is
(A, b, c, d, e, f, g) = (3, 2, 3, 2, 1, 3, 1)
= (2,2,2,2,2,2,2)
Thus, a new orthogonal table is created by setting the median level, and characteristic values (characteristic-1) to (characteristic-18) are obtained based on the combinations of the orthogonal tables.

例えば、図3(D)に示すように、(特性−15)の組合せである
(a,b,c,d,e,f,g)=(2,3,1,2,3,2,1)
が最も優れた特性を持つ場合、図3(E)に示すように、この組合せを2回目の要因の最適値とする。次に、ステップS6において、図3(F)に示すように、
(a,b,c,d,e,f,g)=(2,3,1,2,3,2,1)
=(2,2,2,2,2,2,2)
とすることによって、得られた要因の最適値を水準の中央値に設定し、繰返し新しい直交表を作成して探索回数の制限内で最適値を探索する。
For example, as shown in FIG. 3D, it is a combination of (characteristic -15).
(A, b, c, d, e, f, g) = (2, 3, 1, 2, 3, 2, 1)
3 has the most excellent characteristic, this combination is set as the optimum value of the second factor as shown in FIG. Next, in step S6, as shown in FIG.
(A, b, c, d, e, f, g) = (2, 3, 1, 2, 3, 2, 1)
= (2,2,2,2,2,2,2)
Thus, the optimum value of the obtained factor is set to the median value of the level, a new orthogonal table is repeatedly created, and the optimum value is searched within the limit of the number of searches.

図4は、本実施の形態において大域的最適値を探索する様子を示す図で、簡単のために設計要因は1要因3水準としている。図中の#1がスタート点で、#15が最適値の到達点を、各探索における横棒の長さが水準幅(隣接する水準値の差)を示している。#4で局所的最適値に捕捉されるが、#5で水準幅を大きくして局所的最適値から脱出している。また、#8,#9で、大域的最適値の近傍で止まっているが、#10で水準幅を小さくして探索を再開し大域的最適値に到達している。   FIG. 4 is a diagram showing a state in which a global optimum value is searched for in the present embodiment, and the design factor is set to one factor and three levels for simplicity. In the figure, # 1 is the start point, # 15 is the reaching point of the optimum value, and the length of the horizontal bar in each search indicates the level width (difference between adjacent level values). The local optimum value is captured at # 4, but the level width is increased at # 5 to escape from the local optimum value. Further, at # 8 and # 9, it stops near the global optimum value, but at # 10, the level width is reduced and the search is restarted to reach the global optimum value.

次に、本実施の形態において最適値の探索に大きな影響を及ぼす直交表の水準幅の変化方法について説明する。   Next, a method for changing the level width of the orthogonal table that greatly affects the search for the optimum value in the present embodiment will be described.

これは、図2のステップS7に示す判定式“Opt(n−1)−Opt(n−2)”以後のフローが対象となる。ここで、Opt(n−1)は(n−1)回目の最適値、Opt(n−2)は(n−2)回目の最適値を示す。まず、(n−1)回目および(n−2)回目に得られた最適値の差を判定する。ΔOpt=Opt(n−1)−Opt(n−2)>0の場合(ステップS7:>0)は、最適値の探索が進行しているため、ステップS11では、(n−1)と(n−2)の最適値を関数として、下記(1)式により次回の探索の水準幅W(n)を求める。そして、この水準幅を用いて直交表への再割付けを行い(ステップS12)、ステップS4の処理に戻る。
W(n)=f(Opt(n−1),Opt(n−2))×W(n−1)・・・(1)
上記(1)式の関数fは、最適値の変化量が大きい場合には前のステップよりも水準幅が大きくなるようにし、最適値の変化量が小さい場合には前のステップよりも水準幅が小さくなるように設定している。これは、最適値の変化量が大きな特性を示す探索過程では、水準幅を大きく設定した方が少ない探索回数で最適値に近づくことができるのに対し、最適値の変化量が小さな特性を示す探索過程では、水準幅を小さく設定した方が高いレベルの最適値に到達できると考えられるためである。
This applies to the flow after the determination formula “Opt (n−1) −Opt (n−2)” shown in step S7 of FIG. Here, Opt (n-1) represents the (n-1) th optimum value, and Opt (n-2) represents the (n-2) th optimum value. First, the difference between the optimum values obtained at the (n-1) th and (n-2) th is determined. When ΔOpt = Opt (n−1) −Opt (n−2)> 0 (step S7:> 0), since the search for the optimum value is in progress, in step S11, (n−1) and ( Using the optimum value of (n-2) as a function, the level width W (n) of the next search is obtained by the following equation (1). Then, reassignment to the orthogonal table is performed using this level width (step S12), and the process returns to step S4.
W (n) = f (Opt (n−1), Opt (n−2)) × W (n−1) (1)
In the function f of the above equation (1), the level width is larger than the previous step when the change amount of the optimum value is large, and the level width is larger than that of the previous step when the change amount of the optimum value is small. Is set to be smaller. This is because, in a search process that shows a characteristic with a large amount of change in the optimum value, a larger level width can approach the optimum value with a smaller number of searches, while a characteristic with a small amount of change in the optimum value. This is because, in the search process, it is considered that a higher level optimal value can be reached if the level width is set smaller.

ΔOpt=0、すなわち前回と今回の最適値が変化しない場合(ステップS7:=0)は、局所的最適値に捕捉されている可能性があるため、探索範囲を前回の探索よりも大きく、あるいは小さく変化させる。そして、ステップS8において、最適値の等号成立が1回目の場合(ステップS8:=1)には、下記(2)式により次のステップの水準幅W(n)を決定する。そして、この水準幅を用いて直交表への再割付けを行い(ステップS12)、ステップS4の処理に戻る。
W(n)=A×W(n−1) ・・・(2)
上記(2)式のAは、A>1.0の範囲で任意に設定する定数である。この探索過程は図4の#5に対応する。#4で局所的最適値に捕捉されるが、水準幅を大きく変化させることにより、現在の最適値よりも離れた位置にある大域的最適値Gの山を探索している。上記(2)式により水準幅を大きく変化させて大域的最適値を含む山の斜面が探索できると、その後は上記(1)式による水準幅の変化に基づいて大域的最適値に到達することができる。
If ΔOpt = 0, that is, if the previous and current optimum values do not change (step S7: = 0), the search range may be larger than the previous search because there is a possibility of being captured by the local optimum value, or Make small changes. Then, in step S8, when the optimum value equality is established for the first time (step S8: = 1), the level width W (n) of the next step is determined by the following equation (2). Then, reassignment to the orthogonal table is performed using this level width (step S12), and the process returns to step S4.
W (n) = A × W (n−1) (2)
A in the formula (2) is a constant arbitrarily set within the range of A> 1.0. This search process corresponds to # 5 in FIG. Although it is captured by the local optimum value at # 4, the peak of the global optimum value G at a position distant from the current optimum value is searched for by changing the level width greatly. If the slope of the mountain containing the global optimum value can be searched by changing the level width greatly according to the above equation (2), then the global optimum value will be reached based on the change in the level width according to the above equation (1). Can do.

最適値の等号成立が2回目の場合(ステップS8:=2)、すなわち水準幅を大きく変化させても最適値が変化しない場合は、現在の最適値の近傍に大域的最適値が存在する可能性があるため、下記(3)式に示すように水準幅を小さく変化させる(ステップS9)。そして、この水準幅を用いて直交表への再割付けを行い(ステップS12)、ステップS4の処理に戻る。   If the optimum value equality is established for the second time (step S8: = 2), that is, if the optimum value does not change even if the level width is greatly changed, a global optimum value exists in the vicinity of the current optimum value. Since there is a possibility, the level width is changed small as shown in the following equation (3) (step S9). Then, reassignment to the orthogonal table is performed using this level width (step S12), and the process returns to step S4.

W(n)=B×W(n−2) ・・・(3)
上記(3)式のBは、B<1.0の範囲で任意に設定する定数である。この探索過程は図4の#10に対応する。#8,#9で大域的最適値の近傍で止まっているが、#10で上記(3)式に基づいて水準幅を小さくすることにより探索を再開し大域的最適値に到達している。なお、上記(2)式と(3)式の順番が入れ替わる、すなわち、最適値の等号成立が1回目の場合に水準幅を小さく変化させて、最適値の等号成立が2回目の場合に水準幅を大きく変化させても差し支えない。
W (n) = B × W (n−2) (3)
B in the above equation (3) is a constant arbitrarily set within a range of B <1.0. This search process corresponds to # 10 in FIG. Although it stops near the global optimum value at # 8 and # 9, the search is resumed by reducing the level width based on the above equation (3) at # 10 to reach the global optimum value. In addition, the order of the above formulas (2) and (3) is switched, that is, when the equality of the optimum value is established for the first time, the level width is changed small, and the establishment of the equality of the optimum value is established for the second time. However, the level range can be changed greatly.

最適値の等号成立が3回目以上の場合(ステップS8:≧3)、すなわち、水準幅を大きく、あるいは小さく変化させても最適値が変わらない場合は、現在の最適値が大域的最適値Gであると判断してこの値を出力し(ステップS13)、計算を終了する。また、ステップS6において、探索回数の制限内ではない場合(ステップS6:No)においても、現在の最適値が大域的最適値Gであると判断して、この値を出力し(ステップS13)、計算を終了する。   If the optimal value is equal to or more than 3 times (step S8: ≧ 3), that is, if the optimal value does not change even if the level width is increased or decreased, the current optimal value is the global optimal value. It is determined that the value is G, and this value is output (step S13), and the calculation is terminated. In step S6, even when the number of searches is not within the limit (step S6: No), it is determined that the current optimum value is the global optimum value G, and this value is output (step S13). End the calculation.

なお、水準幅の変化方法や収束判定の等号成立回数は、対象とする問題の特性によって変更することも可能である。   It should be noted that the method of changing the level width and the number of times the convergence determination equality is established can be changed according to the characteristics of the target problem.

以上説明したように、本実施の形態に係る最適値探索方法によれば、探索ステップ毎に、探索範囲に影響する水準幅を最適値のトレンドに基づいて変化させることにより、少ない探索回数で大域的最適値に到達する可能性を高くすることが可能となる。   As described above, according to the optimum value search method according to the present embodiment, for each search step, by changing the level range that affects the search range based on the trend of the optimum value, the global value can be reduced with a small number of searches. It is possible to increase the possibility of reaching the target optimum value.

(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る最適値探索方法の処理の流れを示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a flowchart showing a process flow of the optimum value search method according to the second embodiment of the present invention.

本実施の形態に係る最適値探索方法は、最適値の等号成立の場合における次のステップの水準幅W(n)の決め方のみが第1の実施の形態と異なる。従って、ここでは、第1の実施の形態と同じ処理を行うステップについては同一のステップ番号を付すと共に、異なる点について説明し、重複説明を避ける。   The optimum value search method according to the present embodiment is different from the first embodiment only in how to determine the level width W (n) of the next step when the equality of the optimum value is established. Therefore, here, steps that perform the same processing as in the first embodiment are given the same step numbers, and different points are described to avoid redundant description.

すなわち、本実施の形態では、図5のフローチャートに示すステップS8において、等号成立の回数の最大値を予め設定しておき、等号成立の回数が最大値に達する前(ステップS8:<max)であれば、下記(4)式にしたがって水準幅を決定する。   That is, in the present embodiment, in step S8 shown in the flowchart of FIG. 5, a maximum value of the number of equality establishment is set in advance, and before the number of equality establishment reaches the maximum value (step S8: <max ), The level width is determined according to the following equation (4).

W(n)=C×W(n−1) ・・・(4)
上記(4)式中、CはC<1.0、C>1.0の範囲で任意に設定する定数ある。この探索過程は図6の#4〜#7に対応する。#4は局所的最適値の近傍に捕捉されているが、上記(4)式に基づいて水準幅が徐々に大きくなることによって、大域的最適値を含む山の斜面を探索できている。その後は上記(1)式による水準幅の変化に基づいて大域的最適値に到達することができる。なお、予め設定した等号成立の回数の最大値に達しても最適値が変化しない場合(ステップS8:≧max)には、現在の最適値を大域的最適値Gであると判断してこの値を出力し(ステップS13)、計算を終了する。
W (n) = C × W (n−1) (4)
In the above formula (4), C is a constant set arbitrarily within the range of C <1.0 and C> 1.0. This search process corresponds to # 4 to # 7 in FIG. Although # 4 is captured in the vicinity of the local optimum value, the slope of the mountain including the global optimum value can be searched by gradually increasing the level width based on the above equation (4). Thereafter, the global optimum value can be reached based on the change in the level width according to the above equation (1). If the optimum value does not change even when the preset maximum number of equality is reached (step S8: ≧ max), it is determined that the current optimum value is the global optimum value G and this The value is output (step S13), and the calculation is terminated.

(本発明による効果)
上述した第1及び第2の実施の形態に係る最適値探索方法(以下、「本手法」と称する)の有効性を検証するために、最適化手法のベンチマークに使用されている2種類の関数の最適値探索問題について、本手法で得られた探索結果を、他の手法で得られた探索結果と比較した。単峰性を模擬する目的関数及び制約条件を下記(5)式及び(6)式に、3D特性を図7に示す。
(Effects of the present invention)
In order to verify the effectiveness of the above-described optimal value search method (hereinafter referred to as “the present method”) according to the first and second embodiments, two types of functions used in the benchmark of the optimization method For the optimal value search problem, the search results obtained by this method were compared with the search results obtained by other methods. The objective function and constraint conditions that simulate unimodality are shown in the following formulas (5) and (6), and the 3D characteristics are shown in FIG.

f(x,x)=cos(x)cos(x)exp(−(x−π)−(x−π)
・・・(5)
−20<x,x<20 ・・・(6)
この関数の大域的最適値Gは、x=x=πの時、f(x,x)=1.0である。最適値が非常に狭い範囲に存在するため、如何にして少ない探索回数で最適値に到達できるかがポイントとなる。本手法では、要因数がx,xの2個であるため、図8に示すような2要因3水準のL9直交表を使用し、図2のフローチャートに沿ってプログラムを作成して計算を行った。図9に本手法(OA:Orthogonal Array)と遺伝的アルゴリズム(GA)および焼き鈍し法(SA)の最適値の探索結果の比較を示す。横軸は計算回数、縦軸はf(x,x)である。3種類の手法ともにf(x,x)=1.0に到達しているが、到達するまでの計算回数に大きな違いがあることが分かる。本手法(OA)では100回以下で最適値に到達するのに対し、遺伝的アルゴリズム(GA)では1000回程度、焼き鈍し法(SA)では1500回程度の計算回数を要している。
f (x 1 , x 2 ) = cos (x 1 ) cos (x 2 ) exp (− (x 1 −π) 2 − (x 2 −π) 2 )
... (5)
−20 <x 1 , x 2 <20 (6)
The global optimum G of this function is f (x 1 , x 2 ) = 1.0 when x 1 = x 2 = π. Since the optimum value exists in a very narrow range, the point is how the optimum value can be reached with a small number of searches. In this method, since the number of factors is two , x 1 and x 2 , the L9 orthogonal table of two factors and three levels as shown in FIG. 8 is used, and a program is created and calculated according to the flowchart of FIG. Went. FIG. 9 shows a comparison of search results for optimum values of this method (OA: Orthogonal Array), genetic algorithm (GA), and annealing method (SA). The horizontal axis is the number of calculations, and the vertical axis is f (x 1 , x 2 ). In all three methods, f (x 1 , x 2 ) = 1.0 is reached, but it can be seen that there is a large difference in the number of calculations until reaching. In the present method (OA), the optimum value is reached in 100 times or less, whereas in the genetic algorithm (GA), about 1000 times are required, and in the annealing method (SA), about 1500 times are required.

次に、多峰性を模擬する目的関数および制約条件を下記(7)式及び(8)式に、3D特性を図10に示す。
f(x,x
=10×exp(−0.01(x−10)−0.01(x−15))sin(x
・・・(7)
−10<x,x<40 ・・・(8)
この関数の大域的最適値Gは、x=7.90、x=15.0の場合にf(x,x)=9.56である。局所的最適値Kが図に示すように複数存在するため、如何にして大域的最適値に到達できるかがポイントとなる。この場合も要因数がx,xの2個であるため、本手法では図9に示すような2要因3水準の直交表であるL9を使用し、図2のフローチャートに沿ってプログラムを作成して計算を行った。本手法と比較する手法は、単峰性関数の探索問題と同じく遺伝的アルゴリズム(GA)および焼き鈍し法(SA)である。図11に本手法(OA)と遺伝的アルゴリズム(GA)および焼き鈍し法(SA)の最適値探索結果を示す。横軸は計算回数、縦軸はf(x,x)である。図より3種類の手法ともf(x,x)=9.56に到達しているが、計算回数に違いがあることが分かる。本手法(OA)では、100回程度で最適値に到達するのに対し、遺伝的アルゴリズム(GA)および焼き鈍し法(SA)とも350回程度の計算回数を要している。このように、単峰性および多峰性の最適値探索問題において、本実施の形態に係る最適値探索方法は、従来手法よりも優れた探索能力を有することを確認できた。
Next, objective functions and constraints that simulate multimodality are shown in the following formulas (7) and (8), and 3D characteristics are shown in FIG.
f (x 1 , x 2 )
= 10 × exp (−0.01 (x 1 −10) 2 −0.01 (x 2 −15) 2 ) sin (x 1 )
... (7)
−10 <x 1 , x 2 <40 (8)
The global optimum G of this function is f (x 1 , x 2 ) = 9.56 when x 1 = 7.90 and x 2 = 15.0. Since there are a plurality of local optimum values K as shown in the figure, the point is how to reach the global optimum value. In this case as well, since the number of factors is two , x 1 and x 2 , this method uses L9 which is an orthogonal table of two factors and three levels as shown in FIG. 9, and the program is executed according to the flowchart of FIG. Created and calculated. The method compared with this method is the genetic algorithm (GA) and the annealing method (SA) as well as the search problem of the unimodal function. FIG. 11 shows the optimum value search results of this method (OA), genetic algorithm (GA), and annealing method (SA). The horizontal axis is the number of calculations, and the vertical axis is f (x 1 , x 2 ). As can be seen from the figure, although the three methods reach f (x 1 , x 2 ) = 9.56, there is a difference in the number of calculations. In this method (OA), the optimum value is reached in about 100 times, whereas the genetic algorithm (GA) and the annealing method (SA) require about 350 calculation times. Thus, it was confirmed that the optimal value search method according to the present embodiment has a search capability superior to that of the conventional method in the unimodal and multimodal optimal value search problems.

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such a configuration. Within the scope of the invented technical idea of the scope of claims, a person skilled in the art can conceive of various changes and modifications. The technical scope of the present invention is also applicable to these changes and modifications. It is understood that it belongs to.

本発明の実施の形態に係る最適値探索方法を適用した最適値探索装置の構成例を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the structural example of the optimal value search apparatus to which the optimal value search method which concerns on embodiment of this invention is applied. 第1の実施の形態に係る最適値探索方法の処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a process of the optimal value search method which concerns on 1st Embodiment. 直交表を適用して最適値を探索する例を示す図。The figure which shows the example which searches an optimal value by applying an orthogonal table. 第1の実施の形態において大域的最適値を探索する様子を示す図。The figure which shows a mode that a global optimal value is searched in 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る最適値探索方法の処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a process of the optimal value search method which concerns on 2nd Embodiment. 直交表の水準幅を連続的に変化させて最適値を探索する様子を示す図。The figure which shows a mode that the optimal value is searched by changing the level width of an orthogonal table | surface continuously. 本発明の最適値探索方法の効果を検証するために用いた単峰性関数の3D特性図。The 3D characteristic view of the unimodal function used in order to verify the effect of the optimal value search method of this invention. 本発明の最適値探索方法の効果を検証するために用いたL9直交表。The L9 orthogonal table used in order to verify the effect of the optimal value search method of this invention. 単峰性関数に対する最適値探索結果の比較図。The comparison figure of the optimal value search result with respect to a unimodal function. 本発明最適値探索方法の効果を検証するために用いた多峰性関数の3D特性図。The 3D characteristic figure of the multimodal function used in order to verify the effect of the optimal value search method of this invention. 多峰性関数に対する最適値探索結果の比較図。The comparison figure of the optimal value search result with respect to a multimodal function. 従来の数理計画法を適用して最適値を探索する処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the process which searches the optimal value by applying the conventional mathematical programming. 従来のランダムサーチ法を適用して最適値を探索する処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the process which searches the optimal value by applying the conventional random search method. 従来の応答曲面法を適用して最適値を探索する処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the process which searches the optimal value by applying the conventional response surface method. 3要因3水準の場合の全組合せ27個を立方体の頂点と中点に割付けて、最適値を探索する例を示す図。The figure which shows the example which allocates all 27 combinations in the case of 3 factors 3 levels, and searches for an optimal value by assigning to the vertex and midpoint of a cube. 最適値のピークが多数存在し、局所的最適値に捕捉される例を示す図。The figure which shows the example in which many peaks of the optimal value exist and are captured by the local optimal value.

符号の説明Explanation of symbols

21…入力装置部、22…計算機本体、23…出力装置部、24…記録媒体、25…機器機能計算部、26…最適値探索計算部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Input device part, 22 ... Computer main body, 23 ... Output device part, 24 ... Recording medium, 25 ... Device function calculation part, 26 ... Optimum value search calculation part

Claims (15)

複数の要因を有する機器に関する設計または解析または試験を実施する際に、機器の特性に影響する要因と前記各要因の初期値から求められる水準値とを割り付けた直交表を作成する作成ステップと、前記直交表の組合せに基づいて得られる特性値の中から最も特性の優れた最適値を選定する選定ステップと、前記選定ステップで選定された最適値が得られる各要因の水準値の組合せを各要因の初期値に再設定した直交表を作成する再作成ステップとを実行し、その後は前記再作成ステップで作成された直交表を用いて前記選定ステップを実行し、しかる後に前記再作成ステップを実行することを繰り返すことによって最適値を探索する最適値探索装置において、
今回の選定ステップで選定された最適値が、前回の選定ステップで選定された最適値と等しい場合には、前記直交表における隣接する水準値の差である水準幅を、次回の選定ステップにおいて使用する直交表のものと、今回の選定ステップで使用した直交表のものと異なる値とすることを特徴とする最適値探索装置。
A creation step of creating an orthogonal table in which a factor affecting the characteristics of the device and a level value obtained from the initial value of each factor are assigned when performing design, analysis, or testing on the device having a plurality of factors; A selection step for selecting the optimum value having the best characteristics from the characteristic values obtained on the basis of the combination of the orthogonal tables, and a combination of the level values of each factor for obtaining the optimum value selected in the selection step. A re-creating step for creating an orthogonal table reset to the initial value of the factor, and thereafter performing the selection step using the orthogonal table created in the re-creating step, and then performing the re-creating step. In an optimum value search device that searches for an optimum value by repeating execution,
If the optimal value selected in the current selection step is equal to the optimal value selected in the previous selection step, the level width that is the difference between adjacent level values in the orthogonal table is used in the next selection step. The optimum value search device is characterized in that the value is different from that of the orthogonal table used in this selection step and that of the orthogonal table used in this selection step.
請求項1に記載の最適値探索装置において、
前記水準幅を、予め定めた数の各選定ステップで選定された各最適値による等号成立回数に基づいて異なる値とすることを特徴とする最適値探索装置。
In the optimum value search apparatus according to claim 1,
An optimum value search device characterized in that the level range is set to a different value based on the number of equality establishments by each optimum value selected in a predetermined number of each selection step.
請求項2に記載の最適値探索装置において、
第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値による1回目の等号成立時には、W(n)=A×W(n−1),A>1.0、 2回目の等号成立時には、
W(n)=B×W(n−2),B<1.0 とすることを特徴とする最適値探索装置。
In the optimum value search apparatus according to claim 2,
The level width in the orthogonal table used in the n-th (n is an integer of 2 or more) selection step is expressed by a function W (n), and when the first equality is established by each optimum value selected in each selection step. , W (n) = A × W (n−1), A> 1.0, when the second equality is established,
An optimum value search apparatus characterized by W (n) = B × W (n−2), B <1.0.
請求項2に記載の最適値探索装置において、
第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値による1回目の等号成立時には、W(n)=B×W(n−1),B<1.0、 2回目の等号成立時には、
W(n)=A×W(n−2),A>1.0 とすることを特徴とする最適値探索装置。
In the optimum value search apparatus according to claim 2,
The level width in the orthogonal table used in the n-th (n is an integer of 2 or more) selection step is expressed by a function W (n), and when the first equality is established by each optimum value selected in each selection step. , W (n) = B × W (n−1), B <1.0, when the second equality is established,
W (n) = A × W (n−2), A> 1.0
請求項2に記載の最適値探索装置において、
第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値のうちの何れかによる等号が成立した後、予め定めた回数の選定ステップまで、
W(n)=C×W(n−1),C<1.0又はC>1.0 とすることを特徴とする最適値探索装置。
In the optimum value search apparatus according to claim 2,
The level width in the orthogonal table used in the n-th selection step (n is an integer of 2 or more) is represented by a function W (n), and an equal sign by any one of the optimum values selected in each selection step. After the is established, until a predetermined number of selection steps,
W (n) = C × W (n−1), C <1.0 or C> 1.0
複数の要因を有する機器に関する設計または解析または試験を実施する際に、機器の特性に影響する要因と前記各要因の初期値から求められる水準値とを割り付けた直交表を作成する作成ステップと、前記直交表の組合せに基づいて得られる特性値の中から最も特性の優れた最適値を選定する選定ステップと、前記選定ステップで選定された最適値が得られる各要因の水準値の組合せを各要因の初期値に再設定した直交表を作成する再作成ステップとを実行し、その後は前記再作成ステップで作成された直交表を用いて前記選定ステップを実行し、しかる後に前記再作成ステップを実行することを繰り返すことによって最適値を探索する最適値探索方法において、
今回の選定ステップで選定された最適値が、前回の選定ステップで選定された最適値と等しい場合には、前記直交表における隣接する水準値の差である水準幅を、次回の選定ステップにおいて使用する直交表のものと、今回の選定ステップで使用した直交表のものと異なる値とすることを特徴とする最適値探索方法。
A creation step of creating an orthogonal table in which a factor affecting the characteristics of the device and a level value obtained from the initial value of each factor are assigned when performing design, analysis, or testing on the device having a plurality of factors; A selection step for selecting the optimum value having the best characteristics from the characteristic values obtained on the basis of the combination of the orthogonal tables, and a combination of the level values of each factor for obtaining the optimum value selected in the selection step. A re-creating step for creating an orthogonal table reset to the initial value of the factor, and thereafter performing the selection step using the orthogonal table created in the re-creating step, and then performing the re-creating step. In an optimum value search method for searching for an optimum value by repeating execution,
If the optimal value selected in the current selection step is equal to the optimal value selected in the previous selection step, the level width that is the difference between adjacent level values in the orthogonal table is used in the next selection step. The optimum value search method is characterized in that the values are different from those of the orthogonal table and those of the orthogonal table used in this selection step.
請求項6に記載の最適値探索方法において、
前記水準幅を、予め定めた数の各選定ステップで選定された各最適値による等号成立回数に基づいて異なる値とすることを特徴とする最適値探索方法。
The optimal value search method according to claim 6,
An optimum value search method characterized in that the level width is set to a different value based on the number of equal signs established by each optimum value selected in a predetermined number of each selection step.
請求項7に記載の最適値探索方法において、
第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値による1回目の等号成立時には、W(n)=A×W(n−1),A>1.0、 2回目の等号成立時には、
W(n)=B×W(n−2),B<1.0 とすることを特徴とする最適値探索方法。
In the optimal value search method according to claim 7,
The level width in the orthogonal table used in the n-th (n is an integer of 2 or more) selection step is expressed by a function W (n), and when the first equality is established by each optimum value selected in each selection step. , W (n) = A × W (n−1), A> 1.0, when the second equality is established,
An optimal value search method characterized by W (n) = B × W (n−2), B <1.0.
請求項7に記載の最適値探索方法において、
第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値による1回目の等号成立時には、W(n)=B×W(n−1),B<1.0、 2回目の等号成立時には、
W(n)=A×W(n−2),A>1.0 とすることを特徴とする最適値探索方法。
In the optimal value search method according to claim 7,
The level width in the orthogonal table used in the n-th (n is an integer of 2 or more) selection step is expressed by a function W (n), and when the first equality is established by each optimum value selected in each selection step. , W (n) = B × W (n−1), B <1.0, when the second equality is established,
An optimum value search method characterized by W (n) = A × W (n−2), A> 1.0.
請求項7に記載の最適値探索方法において、
第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値のうちの何れかによる等号が成立した後、予め定めた回数の選定ステップまで、
W(n)=C×W(n−1),C<1.0又はC>1.0 とすることを特徴とする最適値探索方法。
In the optimal value search method according to claim 7,
The level width in the orthogonal table used in the n-th selection step (n is an integer of 2 or more) is represented by a function W (n), and an equal sign by any one of the optimum values selected in each selection step. After the is established, until a predetermined number of selection steps,
W (n) = C × W (n−1), C <1.0 or C> 1.0
特性に影響を及ぼす複数の要因を有する機器に関する設計または解析または試験を実施する場合における最適値を探索するプログラムであって、
複数の要因を有する機器に関する設計または解析または試験を実施する際に、機器の特性に影響する要因と前記各要因の初期値から求められる水準値とを割り付けた直交表を作成する作成機能、
前記直交表の組合せに基づいて得られる特性値の中から最も特性の優れた最適値を選定する選定機能、
前記選定機能で選定された最適値が得られる各要因の水準値の組合せを各要因の初期値に再設定した直交表を作成する再作成機能、
前記再作成機能で作成された直交表を用いて前記選定機能を実行し、しかる後に前記再作成機能を実行することを繰り返す繰り返し機能、
今回の選定ステップで選定された最適値が、前回の選定ステップで選定された最適値と等しい場合には、前記直交表における隣接する水準値の差である水準幅を、次回の選定ステップにおいて使用する直交表のものと、今回の選定ステップで使用した直交表のものと異なる値とする水準幅設定機能
をコンピュータに実現させるためのプログラム。
A program for searching for an optimum value when designing, analyzing, or testing a device having a plurality of factors that affect characteristics,
A creation function for creating an orthogonal table in which, when performing design, analysis, or testing on a device having a plurality of factors, the factor that affects the device characteristics and the level value obtained from the initial value of each factor are assigned.
A selection function for selecting an optimum value with the best characteristics from the characteristic values obtained based on the combination of the orthogonal tables,
A re-creation function for creating an orthogonal table in which the combination of the level values of each factor for obtaining the optimum value selected by the selection function is reset to the initial value of each factor;
Repetitive function of repeating the selection function using the orthogonal table created by the re-creation function, and then repeating the re-creation function;
If the optimal value selected in the current selection step is equal to the optimal value selected in the previous selection step, the level width that is the difference between adjacent level values in the orthogonal table is used in the next selection step. A program for causing a computer to realize a level width setting function that makes the values different from those in the orthogonal table and those in the orthogonal table used in this selection step.
請求項11に記載のプログラムにおいて、
前記水準幅設定機能は、前記水準幅を、予め定めた数の各選定ステップで選定された各最適値による等号成立回数に基づいて異なる値とするようにしたプログラム。
The program according to claim 11,
The level range setting function is a program in which the level range is set to a different value based on the number of equality established by each optimum value selected in a predetermined number of selection steps.
請求項12に記載のプログラムにおいて、
前記水準幅設定機能は、第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値による1回目の等号成立時には、W(n)=A×W(n−1),A>1.0、 2回目の等号成立時には、W(n)=B×W(n−2),B<1.0 とするようにしたプログラム。
The program according to claim 12,
The level width setting function represents the level width in the orthogonal table used in the n-th selection step (n is an integer of 2 or more) as a function W (n), and depends on each optimum value selected in each selection step. When the first equal sign is established, W (n) = A × W (n−1), A> 1.0, and when the second equal sign is established, W (n) = B × W (n−2), A program in which B <1.0.
請求項12に記載のプログラムにおいて、
前記水準幅設定機能は、第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値による1回目の等号成立時には、W(n)=B×W(n−1),B<1.0、 2回目の等号成立時には、W(n)=A×W(n−2),A>1.0 とするようにしたプログラム。
The program according to claim 12,
The level width setting function represents the level width in the orthogonal table used in the n-th selection step (n is an integer of 2 or more) as a function W (n), and depends on each optimum value selected in each selection step. When the first equal sign is established, W (n) = B × W (n−1), B <1.0, and when the second equal sign is established, W (n) = A × W (n−2), A program in which A> 1.0.
請求項12に記載のプログラムにおいて、
前記水準幅設定機能は、第n回目(nは2以上の整数)の選定ステップにおいて使用する直交表における水準幅を関数W(n)で表し、前記各選定ステップで選定された各最適値のうちの何れかによる等号が成立した後、予め定めた回数の選定ステップまで、
W(n)=C×W(n−1),C<1.0又はC>1.0 とするようにしたプログラム。
The program according to claim 12,
The level width setting function expresses the level width in the orthogonal table used in the n-th selection step (n is an integer of 2 or more) as a function W (n), and sets each optimum value selected in each selection step. After the equal sign by either of them is established, until a predetermined number of selection steps,
A program in which W (n) = C × W (n−1), C <1.0 or C> 1.0.
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