JP2009265706A - 設計支援方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数の製品からなる製品群の部材費を低減する改善構造の創出を支援する方法及びシステムを提供する。
【解決手段】本発明では、製品群を構成する各製品の部品を機能と属性に分析し、共用部品と非共用部品に分類し、非共用部品の機能を共用機能と非共用機能に分類し、属性を満足する材料と工法から、部材費を最小にする構造を創出する改善指針を生成する。
【効果】本発明によれば、部材費を低減する構造の改善指針を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家電品、OA製品などの複数の製品からなる製品群の製品設計を支援する方法およびそのシステムに関する。

複数の製品からなる製品群の製品設計において、従来、部材費低減設計を支援する方法として、例えば「DESIGN FOR VARIETY: DEVELOPMENT OF COMPLEXITY INDICES AND DESIGN CHARTS^1」」に記載のように、製品群の部品構成、リードタイム等の入力データから「共用化率を上げる」、「リードタイムを短縮する」等の漠然とした改善の方向性を見出す方法が提案されている。

「DESIGN FOR VARIETY: DEVELOPMENT OF COMPLEXITY INDICES AND DESIGN CHARTS」（Mark.V.Martin,ASME Design Engineering Technical Conferences,1997年）

しかしながら、上記のような漠然とした改善指針から有効な改善構造を創出することは難しく、立ち往生することも少なくなかった。

本発明の目的は、上記課題を解決すべく、定式化された手順により、複数の製品からなる製品群の部材費を低減する改善指針を生成することにより、改善構造の創出を支援する設計支援方法およびそのシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、設計支援システムを用いて改善対象とした製品群の設計事例において、部材費を低減するための構造改善指針を抽出するための設計支援方法であって、予め種々の材料・工法より実現できる属性・属性値と材料・工法コストと、部材費を低減するための改善指針をデータベースとして保存しておき、前記設計事例の構成部品、機能、属性から、部材費を低減する改善指針を生成する。

本発明によれば、改善対象製品の構成部品の機能と属性を分析することにより、部材費を低減する構造改善指針を生成することができる。

本発明に係わる実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係わる設計支援システムの一実施の形態を示す概略構成図である。本発明に係わる設計支援システム１は、入力手段10と、出力手段20と、演算手段30と、データベース部40とから構成される。入力手段10は、キーボード11、マウス12等により構成される。出力手段20は、ディスプレー21、印刷手段22等により構成される。演算手段30は、CPU31とROM32とRAM33と入出力部34により構成される。そして、演算手段30とディスプレー21とによって抽出提示手段が構成される。また、データベース部40は、部材費データベース41と改善指針構築データベース42により構成される。

図２に、本実施例のシーケンスを示す。
（１）ステップS201において、設計者が改善対象製品群の部品表201aおよび構造分析表201bを作成する。
（２）ステップS202において、設計者が作成した部品表201aと構造分析表201bのデータを設計支援システム１に入力する。
（３）ステップS203において、入力された部品表201aと構造分析表201bのデータから、共用部品と非共用部品、非共用部品の共用機能と非共用機能を判別し、共用/非共用判別表203を作成する。
（４）ステップS204において、ステップS202で入力された部品表201aおよび構造分析表201bと部材費データベース41aから、各部品の属性値を満足する材料・工法を抽出し、属性/材料・工法二元表204aを作成する。さらに、属性/材料・工法二元表204aとステップS203で作成した共用/非共用判別表203から製品群の部品・機能/材料・工法二元表204bを作成する。
（５）ステップS205において、ステップS204で作成した部品・機能/材料・工法二元表204bと改善指針構築データベース41bから、改善指針一覧表205を作成する。
（６）ステップS206において、共用部品/非共用部品判別表203a、共用機能/非共用機能判別表203ｂ、部品・機能/材料・工法二元表204bおよび改善指針一覧表205を、図１のディスプレー21に表示する。

図３-１に、本実施例において改善対象とした部品群の構造モデル100を示す。これは、部品102(または部品102’)を部品101に組付け、部品103(または部品103’、部品103”)をねじ108で部品101に締結し、予め部品104を部組した部品105を部品101に組付け、部品106を部品103に組付け、部品107をねじ109とナット110で部品101に締結したものである。

図３-２に、部品群の部品構成を示す。これは、標準タイプの製品２と、廉価タイプの製品１と高級タイプの製品３により構成する。部品102は標準タイプと高級タイプに、部品102’は廉価タイプに使用する。また、部品103は標準タイプに、部品103’は廉価タイプに、部品103”は高級タイプに使用する。他の部品は共用部品とし、全てのタイプに使用する。

図２のステップS201において、設計者が改善対象製品の部品表201aと構造分析表201bを作成し、ステップS202において、これらのデータを設計支援システム１に入力する。

図４-１に、構造モデル100の部品表201aを示す。これは、部品名欄61aと個数欄61bと材料欄61cと工法欄61dからなる。材料欄61cには、材料名とメーカや型式等の材料詳細とその部品を製造するために使用する材料の重量等を記載する。工法欄61dには、工法名とメーカや加工設備仕様等の工法詳細とその部品の外形寸法等を記載する。

図４-２に、構造モデル100の構造分析表201bを示す。これは、部品名欄61aと機能欄62aと属性欄62bからなる。このうち、部品名欄61aは部品表201aから転記したものである。機能欄62aには、各部品が果たす機能を記す。属性欄62bには、各部品機能を有効にするために必要なすべての属性およびその属性値と単位を記す。属性には、引張強さ等の材料特性を表す材料属性と、加工精度等の加工特性を表す加工属性と、高さや厚さ等の形状属性と、締結強度等の組立に必要な組立属性等がある。

図２のステップS203において、入力された部品表201aのデータから、共用部品と非共用部品を判別し、共用部品/非共用部品判別表203aを作成する。さらに、入力された構造分析表201bのデータから、非共用部品の共用機能と非共用機能を判別し、共用機能/非共用機能判別表203bを作成する。

図５−１に、共用部品/非共用部品判別表203aを示す。これは、図４−１の部品表201aから製品名欄61aと個数欄61bを転記し、共用/非共用判別欄63aを設けたものである。ここで、個数欄61bの全ての製品欄に個数の記載がある部品を共用部品とする。それ以外の部品を非共用部品とする。

図５−２に、共用機能/非共用機能判別表203bを示す。これは、図４−２の構造分析表201bの機能欄62aと属性欄62cから非共用部品に関する機能および属性を抜き出し、機能の２元表を作成し、これらの非共用部品の果たす機能の中で、その機能を有効にする全ての属性が他部品の機能と一致した機能の交点に、その機能を有する部品を使用する製品名を記したものである。ここで、全ての製品名の記載のある機能を共用機能、それ以外の機能を非共用機能とする。

図５−１の共用部品/非共用部品判別表203aおよび図５−２の共用機能/非共用機能判別表203bを参照することにより、下記着眼点による部材費低減構造を発想することができる。
（１）非共用部品の材料・工法を他の非共用部品の材料・工法と統一し、材料・工法の共用化を図る。
（２）非共用部品の材料・工法を他の非共用部品の材料・工法と統一し、これらの非共用部品を一体化する。
（３）非共用部品の全ての機能のうち、共用機能を他の共用部品に再配置し、非共用機能を他の非共用部品に再配置し、この非共用部品を削除する。
（４）非共用部品の共用機能を、他の共用部品に再配置し、構造の簡素化を図る。
（５）非共用部品の非共用機能を、他の非共用部品に再配置し、構造の簡素化を図る。

図２のステップS204において、ステップS202で入力された部品表201aおよび構造分析表201bと部材費データベース41から、各部品の属性値を満足する材料・工法を抽出し、属性/材料・工法二元表204aを作成する。さらに、属性/材料・工法二元表204aとステップS203で作成した共用/非共用判別表203から製品群の部品・機能/材料・工法二元表204bを作成する。

図６−１に、部材費データベース41を示す。これは、横軸に材料欄411、材料詳細欄412、材料単価欄413、その材料に適用可能な工法欄414、工法詳細欄415、工法単価欄416を設け、材料単価の安い順に材料を配列し、さらに工法単価の安い順に工法を配列し、縦軸に材料・加工属性欄417を設け、これらの材料・工法により実現できる種々の材料・加工属性を記載し、その交点418に各材料・工法の組合せで実現可能な属性値をまとめたものである。

図６-２に、属性/材料・工法二元表204aを示す。これは、横軸に材料欄411、材料詳細欄412、材料単価欄413、その材料に適用可能な工法欄414、工法詳細欄415、工法単価欄416を設け、材料単価の安い順に材料を配列し、さらに工法単価の安い順に工法を配列し、縦軸に部品名欄61aと機能欄62aと材料・工法に関する属性欄62bを設け、その部品の属性の属性値を満足する材料・工法を図６−１の部材費データベース41aから抽出し、その交点64aに○を、共用部品の現行材料・工法の交点64bに●を、非共用部品の共用機能の現行品材料・工法の交点64cに■を、非共用部品の非共用機能の現行品材料・工法の交点64dに◆を付したものである。材料欄411、材料詳細欄412、材料単価欄413、工法欄414、工法詳細欄415、工法単価欄416は、部材費データベース41aからの転記である。部品名欄61aと機能欄62aと属性欄62bは、構造分析表201bからの転記である。

図６-３に、部品・機能/材料・工法二元表204bを示す。これは、図６-２の属性/材料・工法二元表204aの全ての属性を満足する部品および機能に○を、共用現行部品に●を、非共用現行部品に▲を、非共用部品の共用機能に■を、非共用部品の非共用機能に◆を付したものである。

図６-３を参照することより、設計者は下記着眼点による部材費低減構造を容易に創出することができる。
（１）非共用部品の材料・工法の共用化
(a)非共用部品の部品102’と部品103’の材料・工法を部品103’の材料・工法であるPC(I社 OH1)・射出成形(I社 100t)に統一し、材料・工法の共用化を図る。
(b)非共用部品の部品102’と部品102の材料・工法を部品102の材料・工法であるPET(I社 KS2)・プレス加工(H社 20t)に統一し、材料・工法の共用化を図る。
(c) 非共用部品の部品102’と部品103’と部品103の材料・工法を部品103の材料・工法であるPC(I社 OH2)・射出成形(I社 100t)に統一し、材料・工法の共用化を図る。
(d)非共用部品の部品102’と部品102と部品103’と部品103と部品103”の材料・工法を部品103”の材料・工法であるPC(I社 OH3)・射出成形(I社 100t)に統一し、材料・工法の共用化を図る。
（２）非共用部品の一体化
(a)非共用部品の部品102’と部品103’の材料・工法を部品103’の材料・工法であるPC(I社 OH1)・射出成形(I社 100t)に統一し、これらの一体化を図る。
(b) 非共用部品の部品102’と部品103’と部品103の材料・工法を部品103の材料・工法であるPC(I社 OH2)・射出成形(I社 100t)に統一し、これらの一体化を図る。
(c)非共用部品の部品102’と部品102と部品103’と部品103と部品103”の材料・工法を部品103”の材料・工法であるPC(I社 OH3)・射出成形(I社 100t)に統一し、これらの一体化を図る。
（３）非共用部品の削除
非共用部品の部品103’ 、部品103、 部品103”の全ての機能を他部品に再配置し、これを削除する。
(a)共用機能である[部品106を支持する]機能を共用他部品[部品101]に再配置する。
(b)非共用機能である[光を反射する]機能を非共用他部品[部品102’] または[部品102]に再配置する。
（４）非共用部品の共用機能の共用他部品への再配置
非共用部品の部品103’ と部品103と部品103”の[部品106を支持する]機能を共用部品の部品101に再配置し、構造の簡素化を図る。
（５）非共用部品の非共用機能の非共用他部品への再配置
非共用部品の部品103’ の[光を反射する]機能を非共用部品の部品102’に再配置し、構造の簡素化を図る。同様に、非共用部品の部品103と部品103”の[光を反射する]機能を共用部品の部品102に再配置し、構造の簡素化を図る。

図２のステップS205において、ステップS204で作成した部品・機能/材料・工法二元表204bと改善指針構築データベース41bから、改善指針一覧表205を作成する。

図７に、改善指針構築データベース42を示す。これは、改善対象部品・機能欄71aと改善項目欄71bと抽象化改善指針欄71cと関連語句の抽出方法欄71dからなる。抽象化改善指針欄71cには、過去の改善事例を抽象化した抽象化改善指針を、改善指針テンプレートと関連語句の形で格納してある。関連語句の抽出方法欄71dには、これらの関連語句の抽出方法を格納してある。

図８に、改善指針一覧表205を示す。これは、改善対象部品・機能欄81aと改善項目欄81bと具体的改善指針欄81cからなる。具体的改善指針欄81cには、図７の抽象化改善指針欄71cの抽象化された改善指針と関連語句の抽出方法欄71dに記載の抽出方法で抽出した関連語句を組み合わせた具体的改善指針を表示してある。

図８を参照することより、設計者は部材費低減構造を容易に創出することができる。

図２のステップS206において、共用部品/非共用部品判別表203a、共用機能/非共用機能判別表203ｂ、部品・機能/材料・工法二元表204bおよび改善指針一覧表205を、図１のディスプレー21に表示する。

上記表示画面を参照することにより、設計者は部材費低減構造を容易に創出することができる。主な改善構造の事例を以下に示す。

図９−１に第１の改善構造の事例を示す。また、図９−２に部品群の部品構成を示す。これは、図８のNo.5とNo.6とNo.7の具体的改善指針を参照したものである。すなわち、非共用部品である部品102’と部品103’、部品102と部品103、部品102と部品103”をそれぞれ一体化し、それぞれを部品123’、123、123”としたものである。

図１０−１に第１の改善構造の事例を示す。また、図１０−２に部品群の部品構成を示す。これは、図８のNo.8とNo.9とNo.10の具体的改善指針を参照したものである。すなわち、非共用部品である部品103’、部品103、部品103”の共用機能である[部品106を支持する]機能を共用部品である[部品101]の上部の階段状に成形した部分に再配置し、非共用機能である[光を反射する]機能を非共用部品である[部品102]の両端を伸ばし、階段状に折り曲げた部分に再配置することにより、部品103’、部品103、部品103”をそれぞれ削除したものである。

以上により、本発明によれば、部品表と構造分析表データを入力するだけで、複数の製品からなる製品群の部材費を低減する改善指針を得ることができるので、部材費低減設計の効率を向上させることができる。

本発明に係わる設計支援システムの一実施の形態を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態のシーケンスを示す図である。 本発明に係わる製品群の製品設計の一事例である構造モデルを示す断面図である。 本発明に係わる製品群の製品構成を示す図である。 図３−１に示す構造モデルの部品表である。 図３−１に示す構造モデルの構造分析表を示す図である。 本発明の共用部品/非共用部品判別表を示す図である。 本発明の共用機能/非共用機能判別表を示す図である。 本発明の実施の形態の部材費データベースを示す図である。 本発明の実施の形態の属性と材料・工法の二元表を示す図である。 本発明の実施の形態の部品・機能と材料・工法の二元表を示す図である。 本発明の実施の形態の改善指針構築データベースを示す図である。 本発明の実施の形態の改善指針一覧表を示す図である。 本発明の実施の形態の改善構造の１例を示す図である。 図９−１の製品群の部品構成を示す図である。 本発明の実施の形態の改善構造の他の１例を示す図である。 図１０−１の製品群の部品構成を示す図である。

符号の説明

１…設計支援システム、１０…入力手段、２０…出力手段、３０…演算手段、４０…データベース。

Claims (10)

1. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援方法であって、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力ステップと、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別ステップと、
   その結果を画面表示して提示する提示ステップとを有することを特徴とする設計支援方法。
2. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援システムであって、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力手段と、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別手段と、
   その結果を画面表示して提示する提示手段とを有することを特徴とする設計支援システム。
3. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援方法であって、
   予め、種々の材料あるいは工法により実現できる属性および属性値とそれらのコストをデータベースとして保存する部材費データベース保存ステップと、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力ステップと、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別ステップと、
   前記データベースから、前記構成部品あるいはそれらが果たすべき機能が必要とする属性値を満足する材料、工法を抽出し、部品・機能と材料・工法の二元表を作成する二元表作成ステップと、
   その結果を画面表示して提示する提示ステップとを有することを特徴とする設計支援方法。
4. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援システムであって、
   予め、種々の材料あるいは工法により実現できる属性および属性値とそれらのコストをデータベースとして保存する部材費データベース保存手段と、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力手段と、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別手段と、
   前記データベースから、前記構成部品あるいはそれらが果たすべき機能が必要とする属性値を満足する材料、工法を抽出し、部品・機能と材料・工法の二元表を作成する二元表作成手段と、
   その結果を画面表示して提示する提示手段とを有することを特徴とする設計支援方法。
5. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援方法であって、
   予め、種々の材料あるいは工法により実現できる属性および属性値とそれらのコストをデータベースとして保存する部材費データベース保存ステップと、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力ステップと、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別ステップと、
   前記データベースから、前記構成部品あるいはそれらが果たすべき機能が必要とする属性値を満足する材料、工法を抽出し、非共用部品の材料・工法を統一することによりこれらを共用化あるいは一体化する改善指針を生成する改善指針生成ステップと、
   その結果を画面表示して提示する提示ステップとを有することを特徴とする設計支援方法。
6. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援システムであって、
   予め、種々の材料あるいは工法により実現できる属性および属性値とそれらのコストをデータベースとして保存する部材費データベース保存手段と、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力手段と、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別手段と、
   前記データベースから、前記構成部品あるいはそれらが果たすべき機能が必要とする属性値を満足する材料、工法を抽出し、非共用部品の材料・工法を統一することによりこれらを共用化あるいは一体化する改善指針を生成する改善指針生成手段と、
   その結果を画面表示して提示する提示手段とを有することを特徴とする設計支援システム。
7. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援方法であって、
   予め、種々の材料あるいは工法により実現できる属性および属性値とそれらのコストをデータベースとして保存する部材費データベース保存ステップと、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力ステップと、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別ステップと、
   前記データベースから、前記構成部品あるいはそれらが果たすべき機能が必要とする属性値を満足する材料、工法を抽出し、非共用部品の共用機能を共用部品に再配置する改善指針を生成する改善指針生成ステップと、
   その結果を画面表示して提示する提示ステップとを有することを特徴とする設計支援方法。
8. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援システムであって、
   予め、種々の材料あるいは工法により実現できる属性および属性値とそれらのコストをデータベースとして保存する部材費データベース保存手段と、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力手段と、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別手段と、
   前記データベースから、前記構成部品あるいはそれらが果たすべき機能が必要とする属性値を満足する材料、工法を抽出し、非共用部品の共用機能を共用部品に再配置する改善指針を生成する改善指針生成手段と、
   その結果を画面表示して提示する提示手段とを有することを特徴とする設計支援システム。
9. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援方法であって、
   予め、種々の材料あるいは工法により実現できる属性および属性値とそれらのコストをデータベースとして保存する属性データベース保存ステップと、
   前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力ステップと、
   前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別ステップと、
   前記データベースから、前記構成部品あるいはそれらが果たすべき機能が必要とする属性値を満足する材料、工法を抽出し、非共用部品の非共用機能を非共用部品に再配置する改善指針を生成する改善指針生成ステップと、
   その結果を画面表示して提示する提示ステップとを有することを特徴とする設計支援方法。
10. 改善対象の複数の製品からなる製品群の製品設計案に対し、当該製品群の部材費を低減する改善策を創出するための設計支援システムであって、
    予め、種々の材料あるいは工法により実現できる属性および属性値とそれらのコストをデータベースとして保存する部材費データベース保存手段と、
    前記製品設計案において、製品の構成部品、各部品が果たす機能、これらの機能を有効にするために各部品が必要とする属性およびその属性値を入力する入力手段と、
    前記入力データから、共用部品と非共用部品、非共用部品が果たす共用機能と非共用機能を判別する判別手段と、
    前記データベースから、前記構成部品あるいはそれらが果たすべき機能が必要とする属性値を満足する材料、工法を抽出し、非共用部品の非共用機能を非共用部品に再配置する改善指針を生成する改善指針生成手段と、
    その結果を画面表示して提示する提示手段とを有することを特徴とする設計支援システム。

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