JP2010042599A - Method for setting molding condition and multipurpose optimization method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multipurpose optimization method capable of efficiently obtaining a Pareto optimal solution set by lessening an amount of calculation while using advantages of multipurpose genetic algorithm capable of searching a highly accurate optimal solution. <P>SOLUTION: This method for setting molding conditions is aimed at making a plurality of objective performances an optimal value by combining injection molding analysis and an optional technique assisted with a computer, and equipped with an optimization process to seek the Pareto optimal solution of the objective performances using the multipurpose genetic algorithm. When it is estimated that there is a search accuracy lowering part in the Pareto optimal solution from the obtained distribution of optimal solution set, a design variable is selected from the design variable of an individual of the boundary of the search accuracy lowering part by interpolating the design variable in the search accuracy lowering part, and a complement process for further searching the Pareto optimal solution is performed using the selected design variable. When it is estimated that there is no search accuracy lowering part, the complement process is not performed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、射出成形法、射出圧縮成形法あるいは射出プレス成形法等によって製造される樹脂製品を設計する際の成形条件の設定方法および多目的最適化方法に関する。   The present invention relates to a molding condition setting method and a multipurpose optimization method for designing a resin product manufactured by, for example, an injection molding method, an injection compression molding method, an injection press molding method, or the like.

プラスチック部品の射出成形条件の選択においてCAE技術を用いた検討が一般的に行われている。しかしながら、実際の条件絞込みは、経験と勘をベースとして試行錯誤で進めることが多い。そこで、このような作業において、CAE技術とCAO技術を組合せて最適条件を探索する技術が実用化されており、一定の成果を挙げている。特に、多目的遺伝的アルゴリズムの最適化手法を用いて複数の目的性能のパレート最適解集合を得る方法は、トレードオフを考慮した設計者の望む性能の組み合わせを得ることができ、また、状況の変化に広く対応が可能である点において優れている。   In the selection of injection molding conditions for plastic parts, studies using CAE technology are generally performed. However, the actual condition narrowing is often advanced by trial and error based on experience and intuition. Therefore, in such work, a technique for searching for optimum conditions by combining CAE technology and CAO technology has been put into practical use, and has achieved a certain result. In particular, the method of obtaining the Pareto optimal solution set of multiple objective performances using the optimization method of the multi-objective genetic algorithm can obtain a combination of performances desired by the designer considering trade-offs, and the situation changes It is excellent in that it can be widely used.

しかしながら、多目的遺伝的アルゴリズムは、設計変数と評価関数の大小関係の相関を考慮せずに、確率的に設計変数の値を変更するため、探索が非効率であり、多大な計算時間を必要としていた。   However, the multi-objective genetic algorithm probabilistically changes the value of the design variable without considering the correlation of the magnitude relation between the design variable and the evaluation function, so the search is inefficient and requires a lot of calculation time. It was.

特開2007-144979号公報JP2007-144979

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、複数の最適解を一度に探索することができる多目的遺伝的アルゴリズムの利点を活かしつつ、計算量を少なくして効率的にパレート最適解集合を得ることができる成形条件の設定方法または多目的最適化方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and while utilizing the advantages of a multi-objective genetic algorithm capable of searching a plurality of optimal solutions at a time, the Pareto optimal solution set can be efficiently reduced with a reduced amount of calculation. It is an object of the present invention to provide a molding condition setting method or a multipurpose optimization method capable of obtaining the above.

前記目的を達成するために、請求項1に記載の成形条件の設定方法は、射出成形解析と計算機支援による最適化手法の組み合わせを用いて、複数の目的性能を最適な値とするための成形条件の設定方法において、多目的遺伝的アルゴリズムを用いて前記複数の目的性能のパレート最適解を求める最適化工程を備え、求められた最適解集合において、最適解集合の分布から探索精度低下部があると推定される場合には、探索精度低下部境界の個体の設計変数から探索精度低下部内部の設計変数を内挿することにより設計変数を選定し、選定された設計変数を用いてさらにパレート最適解を探索する補完工程を行い、探索精度低下部が無いと推定される場合には、補完工程を行わないことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the molding condition setting method according to claim 1 is a molding for setting a plurality of target performances to optimum values by using a combination of an injection molding analysis and a computer-aided optimization method. The condition setting method includes an optimization step for obtaining a Pareto optimal solution of the plurality of target performances using a multi-objective genetic algorithm, and the search accuracy lowering unit is found from the distribution of the optimal solution set in the obtained optimal solution set If the design variable is estimated, the design variable is selected by interpolating the design variable inside the search accuracy degradation part from the design variable of the individual at the boundary of the search precision degradation part, and the Pareto optimization is further performed using the selected design variable. A complementing process for searching for a solution is performed, and when it is estimated that there is no search accuracy lowering part, the complementing process is not performed.

探索精度低下部とは、N個の目的性能(評価関数)に関して、パレート解がパレート解上の任意のN個の点で決まる(N−1)次元境界より劣る領域とする。すなわち、2目的最適化の場合は、パレート解上の任意の2点で決定されえる1次元境界である直線よりパレート解が劣っている場合、その劣っている部分を探索精度低下部とする。さらに、3目的最適化の場合は、パレート解上の任意の3点で決定される2次元境界である面よりパレート解が劣っている場合、その劣っている領域を探索精度低下部とする。   The search accuracy reduction unit is a region where the Pareto solution is inferior to the (N-1) -dimensional boundary determined by any N points on the Pareto solution with respect to N target performances (evaluation functions). That is, in the case of two-objective optimization, when the Pareto solution is inferior to a straight line that is a one-dimensional boundary that can be determined at two arbitrary points on the Pareto solution, the inferior portion is set as a search accuracy reduction unit. Further, in the case of three-objective optimization, when the Pareto solution is inferior to a plane that is a two-dimensional boundary determined by arbitrary three points on the Pareto solution, the inferior region is set as a search accuracy reduction unit.

また、設計変数を内挿して選定することは、設計変数と評価関数がある程度相関しているという仮定に基づいている。評価関数は設計変数で決定される解析条件で解析した結果より算出されるため、設計変数の変動と評価関数の変動は相関がある場合が多く、この仮定は多くの最適化問題で成立する。例えば、射出成形解析においては、設計変数を樹脂温度とし、評価関数を成形サイクルとした場合、一般的に樹脂温度を下げると成形サイクルは短くなるといった傾向があることから、設計変数と評価関数は強い相関を有する。本発明は、探索精度低下部この仮定に従う場合において、探索効率の向上を目的とした技術である。たとえ、この仮定に適合しない場合でも、多目的遺伝的アルゴリズムに従って最適化が行われるため、従来技術と同等の探索精度であり、また、補完工程では各探索精度低下部に対して、前記内挿によって選定した設計変数によるわずかな計算を実施するのみであり、従来技術とほぼ同等の効率が保証される。   In addition, the selection of design variables by interpolation is based on the assumption that the design variables and the evaluation function are correlated to some extent. Since the evaluation function is calculated from the result of analysis under the analysis condition determined by the design variable, the variation of the design variable and the variation of the evaluation function are often correlated, and this assumption is valid for many optimization problems. For example, in the injection molding analysis, if the design variable is the resin temperature and the evaluation function is the molding cycle, the design cycle and the evaluation function generally tend to be shorter when the resin temperature is lowered. Has a strong correlation. The present invention is a technique aimed at improving search efficiency in the case of following this assumption. Even if this assumption is not met, the optimization is performed according to the multi-objective genetic algorithm, so that the search accuracy is equivalent to that of the prior art. Only a few calculations are performed with the selected design variables, and almost the same efficiency as the prior art is guaranteed.

請求項2に記載の成形条件の設定方法は、請求項1に記載の発明において、前記補完工程を行った後、再度多目的遺伝的アルゴリズムを用いた最適化工程を行うことを特徴とする。   The molding condition setting method described in claim 2 is characterized in that, in the invention described in claim 1, after performing the complementing step, an optimization step using a multi-purpose genetic algorithm is performed again.

請求項3に記載の多目的最適化方法は、計算機による解析と最適化手法の組み合わせを用いて、複数の目的性能を最適な値とするための多目的最適化方法において、多目的遺伝的アルゴリズムを用いて前記複数の目的性能のパレート最適解を求める最適化工程を備え、求められた最適解集合において、最適解集合の分布から探索精度低下部があると推定される場合には、探索精度低下部外部の個体の設計変数から探索精度低下部内部の設計変数を内挿することにより設計変数を選定し、選定された設計変数を用いてさらにパレート最適解を探索する補完工程を行い、探索精度低下部が無いと推定される場合には、補完工程を行わないことを特徴とする。   The multi-objective optimization method according to claim 3 is a multi-objective optimization method for setting a plurality of objective performances to an optimum value by using a combination of computer analysis and an optimization technique, and using a multi-objective genetic algorithm. An optimization step for obtaining a Pareto optimal solution of the plurality of objective performances, and in the obtained optimal solution set, when it is estimated that there is a search accuracy reduction unit from the distribution of the optimal solution set, the search accuracy reduction unit The design variable is selected by interpolating the design variable in the search accuracy reduction part from the design variable of each individual, and a supplementary step of further searching for the Pareto optimal solution using the selected design variable is performed, and the search accuracy reduction part In the case where it is estimated that there is no compensation, the complementing process is not performed.

計算機による解析と最適化手法を組み合わせる場合においては、設計変数の変動と評価関数の変動は相関がある場合が多く、この仮定は多くの場合で成立する。たとえ、この仮定に適合しない場合でも、多目的遺伝的アルゴリズムに従って最適化が行われるため、従来技術と同等の探索精度であり、また、補完工程では各探索精度低下部に対して、前記内挿によって選定した設計変数によるわずかな計算を実施するのみであり、従来技術とほぼ同等の効率が保証される。計算機による解析には、構造解析、衝撃解析、各種成形解析、流体解析、振動解析、疲労解析等があるが、これらに限るものではない。   In the case of combining the analysis by the computer and the optimization method, the variation of the design variable and the variation of the evaluation function are often correlated, and this assumption is valid in many cases. Even if this assumption is not met, the optimization is performed according to the multi-objective genetic algorithm, so that the search accuracy is equivalent to that of the prior art. Only a few calculations are performed with the selected design variables, and almost the same efficiency as the prior art is guaranteed. Computer analysis includes, but is not limited to, structural analysis, impact analysis, various forming analysis, fluid analysis, vibration analysis, fatigue analysis, and the like.

請求項1ないし請求項3に記載の発明によれば、最適解集合の分布から探索精度低下部を推定し、補完することによって、複数の最適解を一度に探索することができる多目的遺伝的アルゴリズムの利点を活かしつつ、計算量を少なくして効率的に最適化計算を行うことができる成形条件の設定方法または多目的最適化方法を提供することができる。   According to the first to third aspects of the invention, a multi-purpose genetic algorithm capable of searching for a plurality of optimum solutions at a time by estimating and complementing a search accuracy lowering portion from the distribution of the optimum solution set. Thus, it is possible to provide a molding condition setting method or a multi-purpose optimization method capable of efficiently performing optimization calculation while reducing the amount of calculation.

以下、図面を参照してこの発明の多目的最適化方法を樹脂製品を設計する際の成形条件の設定方法に用いた実施の形態を説明する。
この実施の形態では、プラスチック部品の射出成形過程を計算する数値解析と計算機支援による最適化手法の組み合わせにより、該プラスチック部品に関する2つの目的性能が最適となるような成形条件(設計変数)を求める。
Hereinafter, an embodiment in which the multipurpose optimization method of the present invention is used as a molding condition setting method when designing a resin product will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, a combination of numerical analysis for calculating the injection molding process of a plastic part and a computer-aided optimization method obtains molding conditions (design variables) that optimize the two target performances related to the plastic part. .

図1は、この実施の形態の多目的最適化方法の工程を説明するフロー図である。まず、ステップ1において、射出成形過程における樹脂の流れを解析するための解析用形状モデルを作成する。この実施の形態では、図2に示すような長方形(縦横比=4/5)平板状の部材であり、平板の一部に長方形の開口部が形成されて、キャビティへの樹脂の均等な流入が困難な形状になっている。   FIG. 1 is a flowchart for explaining the steps of the multi-objective optimization method of this embodiment. First, in Step 1, an analytical shape model for analyzing the resin flow in the injection molding process is created. In this embodiment, it is a rectangular (aspect ratio = 4/5) flat plate-like member as shown in FIG. 2, and a rectangular opening is formed in a part of the flat plate so that resin flows evenly into the cavity. Is a difficult shape.

製品は、図3に示すように4つの部分で厚さ分布を与えていて、これらは設計変数の1つである。樹脂の注入口は、平板のほぼ中央部と、開口部に近い側端部のほぼ中央部に配置されている。各注入口にはホットランナー、テーパ付きスプルー、あるいはさらにコールドランナーが設けられ、これらを介して射出機からの樹脂が供給される。   The product gives a thickness distribution in four parts as shown in FIG. 3, which is one of the design variables. The resin injection port is disposed at substantially the center of the flat plate and at the center of the side end close to the opening. Each injection port is provided with a hot runner, a tapered sprue, or a cold runner, through which resin from the injection machine is supplied.

射出成形過程を計算する数値解析には、射出成形解析ソフトウエアであるMoldflow Plastics Insight version 6.1(商品名、Moldflow Corporation製)を使用した。材料はポリプロピレン樹脂である住友ノーブレンAZ564(商品名、住友化学株式会社製)を用いた。JIS-K7210に規定された方法で測定されるメルトフローレート(MFR)は30[g/10分,
230℃]であり、比重は0.9である。
For the numerical analysis for calculating the injection molding process, Moldflow Plastics Insight version 6.1 (trade name, manufactured by Moldflow Corporation), which is an injection molding analysis software, was used. The material used was Sumitomo Noblen AZ564 (trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), which is a polypropylene resin. The melt flow rate (MFR) measured by the method specified in JIS-K7210 is 30 [g / 10min,
230 ° C.] and the specific gravity is 0.9.

次にステップ2において、目的性能を選択し評価関数を作成する。ここでは、目的性能として、型締力と成形サイクルを選択した。型締力は、射出成形機の装置規模を示す指標であり、成形サイクルは装置の生産効率を示す指標であるので、いずれも小さい方が製造コストを低下させることができ、経済的に有利である。型締力(CF)は98%充填時のもの、成形サイクル(CT)は射出時間(設計変数:it)と冷却時間(応答値)と製品取出し時間(固定値:10秒)の和とした。また、冷却時間は固化時間の最大値(ランナー部を除く)とした。   Next, in step 2, the target performance is selected and an evaluation function is created. Here, the clamping force and the molding cycle were selected as the target performance. The mold clamping force is an index indicating the scale of the injection molding machine, and the molding cycle is an index indicating the production efficiency of the apparatus. Therefore, the smaller one can reduce the manufacturing cost, which is economically advantageous. is there. Clamping force (CF) is at 98% filling, and molding cycle (CT) is the sum of injection time (design variable: it), cooling time (response value) and product removal time (fixed value: 10 seconds). . The cooling time was the maximum solidification time (excluding the runner part).

次にステップ3において、設計変数を設定する。この実施の形態では、各部の板厚:pt1〜pt4とした。これらの板厚は、2.0mm〜4.0mmの範囲で、0.1mmピッチの離散値をとるようにした。   Next, in step 3, design variables are set. In this embodiment, the thickness of each part is set to pt1 to pt4. These plate thicknesses are in the range of 2.0 mm to 4.0 mm and take discrete values with a pitch of 0.1 mm.

次にステップ4において、第1世代のN個の個体の初期設計変数(第1世代遺伝子)を、適当な手法を用いて選択する。ここでは、最大肉厚の条件(pt1〜pt4=4mm)と最小肉厚の条件(pt1〜pt4=2mm均一)の2条件と、下記のサンプリング方法による18条件を合わせて、第一世代(表1)とした。
・サンプリング方法:
実験計画法;Optimal Latin Hypercubes(最適ラテン超方格実験)

Figure 2010042599
Next, in step 4, initial design variables (first generation genes) of N individuals of the first generation are selected using an appropriate method. Here, the first generation (table 1) is created by combining two conditions, the maximum wall thickness condition (pt1 to pt4 = 4mm) and the minimum wall thickness condition (pt1 to pt4 = 2mm) and the 18 sampling conditions described below. 1).
・ Sampling method:
Experimental design; Optimal Latin Hypercubes (optimal Latin hypercube experiment)
Figure 2010042599

次に、多目的遺伝的アルゴリズムを用いた工程を行う。この実施の形態では、最適化支援ソフトウエアとして、iSIGHT version 10.0 (商品名、Engineous Software Inc.製)を用いた。最適化手法は、多目的遺伝的アルゴリズム(Multi Objective Genetic Algorithm-MOGA)の一つである近傍培養型遺伝的アルゴリズム(Neighborhood Cultivation Genetic Algorithm -NCGA )を用いた。また、設定解析数は、個体数20、世代数10で、200解析とした。   Next, a process using a multi-purpose genetic algorithm is performed. In this embodiment, iSIGHT version 10.0 (trade name, manufactured by Engineous Software Inc.) is used as the optimization support software. As an optimization method, a neighborhood culture genetic algorithm (NCGA), which is one of Multi Objective Genetic Algorithm (MOGA), was used. The number of set analyzes was 20 with 20 individuals and 10 generations.

まず、ステップ5において、解析ソフトを用いて第1世代の各個体について解析を行い、ステップ6においてそれぞれの評価関数の値を求める。次にステップ7〜11において進化操作ステップを行う。すなわち、ステップ7において前世代の個体集合の設計変数を遺伝子に変換し、ステップ8において所定の確率で交叉および突然変異の操作を行い、ステップ9において各個体の解析を実施し、評価関数を算出して適応度を得る。そして、ステップ10において得られた適応度の良い個体を次世代の親として選択する。このステップ8〜10を設定した世代数行った後、ステップ11において各世代の個体の評価に基づいたパレート最適解(以下、「暫定パレート解」と言う。)を作成する。なお、後述するステップ13〜ステップ19で得られたパレート最適解がある場合は、合わせて暫定パレート解を作成してもよい。   First, in step 5, each first generation individual is analyzed using analysis software. In step 6, the value of each evaluation function is obtained. Next, in steps 7 to 11, an evolution operation step is performed. That is, the design variables of the previous generation individual set are converted to genes in step 7, crossover and mutation operations are performed with a predetermined probability in step 8, each individual is analyzed in step 9, and an evaluation function is calculated. And get fitness. Then, the individual having good fitness obtained in step 10 is selected as the next generation parent. After performing Steps 8 to 10 for the set number of generations, Step 11 creates a Pareto optimal solution (hereinafter referred to as “provisional Pareto solution”) based on the evaluation of individuals of each generation. If there is a Pareto optimal solution obtained in Steps 13 to 19 described later, a provisional Pareto solution may be created.

ここで、予め設定されたこの実施の形態の成形条件の設定方法の終了条件を満足しているか否かを、ステップ12において判定する。本実施例では、3回目にステップ11に到達した場合終了するとしたが、終了条件はこれに限られない。もし終了条件を満足している場合にはこれを最終パレート解として計算を終了し、ステップ21においてこのパレート解を分析して条件に適合する設計変数を選択し、成形を行う。   Here, it is determined in step 12 whether or not the preset condition for ending the molding condition setting method of this embodiment is satisfied. In the present embodiment, the process is terminated when step 11 is reached for the third time, but the termination condition is not limited to this. If the end condition is satisfied, the calculation is ended with this as the final Pareto solution. In step 21, the Pareto solution is analyzed, design variables that meet the condition are selected, and molding is performed.

一方、ステップ12において暫定パレート解が終了条件を満足していないと判定された場合には、以下に説明するステップ13〜19において本発明の特徴であるパレート最適解集合補完工程を行う。パレート最適解集合補完工程とは、その時点で得られているパレート解について探索精度が充分でないと判断される部分(以下、「探索精度低下部」と呼ぶ。)が有るかどうかを判断し、もし探索精度低下部がある場合にはそれを所定の手法で補完する工程であり、探索精度低下部が見つからない場合には特に補完工程を行わずに次工程に移行する。   On the other hand, when it is determined in step 12 that the provisional Pareto solution does not satisfy the termination condition, a Pareto optimal solution set complementing process, which is a feature of the present invention, is performed in steps 13 to 19 described below. The Pareto optimal solution set complementing step determines whether or not there is a portion (hereinafter referred to as “search accuracy lowering portion”) for which the Pareto solution obtained at that time point is determined to have insufficient search accuracy, If there is a search accuracy lowering part, it is a step of complementing it by a predetermined method. If the search accuracy lowering part is not found, the process proceeds to the next step without performing the complementing process.

ここで、「探索精度低下部」とは、最適化手法を用いて得られたパレート解において、探索が不十分でまだ最適解に達していないと思われる部分という意味で使用している。例えば、2つの評価関数を小さくしたい場合、図4(a)に実線で示すように下に凸のパレート最適解に対して、多目的遺伝的アルゴリズムによる探索が不十分である場合、「上に凸」のパレート最適解が得られるケースがある。本発明では、ステップ11において、図4(a)に破線で示すように一部が「上に凸」であるような暫定パレート解が得られた場合に、実線で示す「下に凸」の曲線が最適解であるものと仮定して(第1の仮定)、この「上に凸」の部分を探索精度低下部とする。   Here, the “search accuracy lowering portion” is used in the sense that the Pareto solution obtained by using the optimization method is a portion where the search is insufficient and the optimum solution is not yet reached. For example, when it is desired to reduce the two evaluation functions, if the multi-objective genetic algorithm search is insufficient for the downward Pareto optimal solution as shown by the solid line in FIG. ”Can be obtained. In the present invention, in step 11, when a provisional Pareto solution in which a part is “upwardly convex” as shown by a broken line in FIG. 4A is obtained, “downwardly convex” indicated by a solid line is obtained. Assuming that the curve is the optimal solution (first assumption), this “upwardly convex” portion is set as the search accuracy decreasing portion.

具体的には、ステップ13においては、2評価関数の場合、図4(b)に示すように暫定パレート解の下側に接する直線を引き、その接点の間の部分を「探索精度低下部」とする。計算上は、暫定パレート解上の任意の2点を結ぶ直線と暫定パレート解を比較し、暫定パレート解が直線より全ての点で劣るような直線を算出すればよい。暫定パレート解と直線の交点(接点)の間の領域(Fiminj≦F≦Fimaxj)にある暫定パレート解の部分が「探索精度低下部」である。もし、同図(c)に示すように「上に凸」の部分が2つ以上ある場合には、各々の範囲を探索精度低下部とする。 Specifically, in step 13, in the case of a two-evaluation function, as shown in FIG. 4B, a straight line that contacts the lower side of the provisional Pareto solution is drawn, and a portion between the contact points is a “search accuracy reduction unit”. And In calculation, a straight line connecting any two points on the provisional Pareto solution may be compared with the provisional Pareto solution, and a straight line may be calculated such that the provisional Pareto solution is inferior at all points. Area (F i min j ≦ F i ≦ F i max j) part of the interim Pareto solutions in between the interim Pareto solutions and the straight line intersection (contact) is "search accuracy reduction unit". If there are two or more “upwardly convex” portions as shown in FIG. 4C, each range is set as a search accuracy decreasing portion.

探索精度低下部の発生は、多目的遺伝的アルゴリズムは確率的に設計変数を変更するものであり、「探索精度低下部」は確率的要素の不運や探索回数が不十分であることに起因すると考えられる。なお、最適化問題によっては、図5(a)に示す「上に凸」の部分がある曲線が実際にパレート最適解である場合があり、さらには同図(b)のように全体が上に凸である曲線となる場合もある。図5(a),(b)に示す場合には、本発明の手法は効果を得ることができない。従って、以下のパレート最適解集合補完工程を行っても解が収束する方向に向かわず、より良い結果は得られない。つまり、無駄な工程を実施することになる。仮に効果が出ない場合は、多目的アルゴリズムによる探索自体に比べて、計算時間がわずかな工程が追加されるだけであり、一方、効果がある場合には、多目的遺伝的アルゴリズムに要する多大な計算時間を大幅に削減できることを勘案すれば、本発明の有用性は充分評価できるものである。   The occurrence of the search accuracy degradation part is thought to be due to the fact that the multi-purpose genetic algorithm changes the design variable stochastically, and the “search precision degradation part” is due to unlucky probabilistic elements and insufficient number of searches. It is done. Depending on the optimization problem, there may be a case where the curve having the “convex upward” portion shown in FIG. 5A is actually the Pareto optimal solution, and further, as shown in FIG. In some cases, the curve may be convex. In the case shown in FIGS. 5A and 5B, the method of the present invention cannot obtain an effect. Therefore, even if the following Pareto optimal solution set complementing process is performed, the solution does not move in the direction of convergence, and a better result cannot be obtained. That is, a useless process is performed. If there is no effect, only a small amount of time is required for the calculation compared to the search by the multi-objective algorithm. On the other hand, if the effect is effective, a large amount of calculation time is required for the multi-objective genetic algorithm. In view of the fact that it can be significantly reduced, the usefulness of the present invention can be fully evaluated.

なお、上記においては2評価関数の場合を説明したが、本発明は理論的には任意の多評価関数の場合に適用可能で、一般的にN個の評価関数の場合には、「暫定パレート解上の任意の2点を結ぶ直線」は「暫定パレート解上の任意のN個の点を結ぶ(N−1)次元境界」と定義される。このような(N−1)次元境界は、以下の式(1)で表される。

Figure 2010042599
i:i番目の目的性能に関する添え字
:定数
b:定数
:評価関数
以下の、式2で表される範囲に含まれるすべての暫定パレート解が式1で定義される境界より劣っている場合、式2の範囲を探索精度低下部とする。他の探索精度低下部に内包される探索精度低下部がある場合は、その探索精度低下部に関する補完工程を省略するため、内包する最も範囲の大きい探索精度低下部のみを代表して特定する。
imin≦F≦Fimax (式2)
imin:式2を満たす評価関数値の内の最小値
imax:式2を満たす評価関数値の内の最大値 In the above description, the case of two evaluation functions has been described. However, the present invention is theoretically applicable to an arbitrary multi-evaluation function. In general, in the case of N evaluation functions, “provisional pareto” A “straight line connecting any two points on the solution” is defined as “an (N−1) -dimensional boundary connecting any N points on the provisional Pareto solution”. Such an (N-1) -dimensional boundary is expressed by the following formula (1).
Figure 2010042599
i: Subscript related to the i-th target performance a i : Constant b: Constant F i : Evaluation function All the provisional Pareto solutions included in the range represented by Equation 2 below are inferior to the boundary defined by Equation 1 If it is, the range of Expression 2 is set as the search accuracy reduction unit. In the case where there is a search accuracy reduction part included in another search accuracy reduction part, only the search accuracy reduction part with the largest range included is specified as a representative in order to omit the complementing process related to the search accuracy reduction part.
F i min ≦ F i ≦ F i max (Formula 2)
F i min i : Minimum value among evaluation function values satisfying expression 2 F i max i : Maximum value among evaluation function values satisfying expression 2

このようにして、ステップ13で探索精度低下部を探索した後、ステップ14において、探索精度低下部が存在するかどうかを判断し、探索精度低下部が存在しないと判断された場合は、パレート最適解集合補完工程を行わずに、ステップ20の個体集合作成工程へ行き、通常の多目的遺伝的アルゴリズムの工程を行う。ステップ14において、探索精度低下部が存在すると判断された場合は、探索精度低下部におけるパレート解集合補完工程を実行する。すなわち、ステップ15において、図6に示すように、各設計変数に関して探索精度低下部に両端部からの内挿値を算出する。内挿点は、この例では3点による4分割とし、例えば、第1の設計変数pt1については、内挿点C,D,Eについて、端点A,Bの設計変数を基に、以下のように計算した。
pt1C =(pt1B−pt1A)/4+pt1A
pt1D =(pt1B−pt1A)/4×2+pt1A
pt1E =(pt1B−pt1A)/4×3+pt1A
なお、本最適化では、設計変数は0.1刻みの離散変数で定義しているため、少数点第2位を四捨五入した。
In this way, after searching for the search accuracy lowering portion in step 13, it is determined in step 14 whether or not the search accuracy lowering portion exists, and if it is determined that the search accuracy lowering portion does not exist, Pareto optimal Without performing the solution set complementation process, the process goes to the individual set creation process of step 20 to perform the normal multi-purpose genetic algorithm process. If it is determined in step 14 that there is a search accuracy lowering portion, a Pareto solution set complementing process in the search accuracy lowering portion is executed. That is, in step 15, as shown in FIG. 6, interpolated values from both ends are calculated in the search accuracy reduction unit for each design variable. In this example, the interpolation point is divided into four by three points. For example, for the first design variable pt1, the interpolation points C, D, and E are based on the design variables of the end points A and B as follows. Calculated.
pt1C = (pt1B−pt1A) / 4 + pt1A
pt1D = (pt1B−pt1A) / 4 × 2 + pt1A
pt1E = (pt1B−pt1A) / 4 × 3 + pt1A
In this optimization, the design variable is defined as a discrete variable in increments of 0.1, so the second decimal place is rounded off.

そして、ステップ16において、準備した設計変数を用いて解析を実行し、ステップ17において解析結果を用いて評価関数を算出する。このパレート解集合補完工程は、設計変数と評価関数がある程度相関しているという仮定(第2の仮定)に基づいている。この仮定も第1の仮定と同様に必ずしも全ての問題において妥当であるとは限らないが、多くの場合において妥当であることが想定される。   In step 16, an analysis is executed using the prepared design variable, and in step 17 an evaluation function is calculated using the analysis result. This Pareto solution set complementing process is based on the assumption that the design variable and the evaluation function are correlated to some extent (second assumption). This assumption, like the first assumption, is not necessarily valid for all problems, but is assumed to be valid in many cases.

次に、ステップ18においてこれらの評価関数と暫定パレート解とを比較する。もし、一部でも補完計算値が暫定パレート解より優れている場合には、ステップ19においてその部分を差し替えて暫定パレート解を更新し、補完計算値が暫定パレート解より優れている部分が無い場合にはそのままで、次の多目的遺伝的アルゴリズムによる最適化工程に入る。   Next, in step 18, these evaluation functions are compared with the provisional Pareto solution. If even some of the supplementary calculation values are better than the provisional Pareto solution, the part is replaced in step 19 and the provisional Pareto solution is updated. As it is, the next multi-objective genetic algorithm optimization process is entered.

すなわち、ステップ20において次世代の個体集合作成を行う。ここでは、これまで得られたパレート最適解の中から、個体数分の解を選び、その設計変数を次世代の親とする。この際、更新した解が存在する場合はこれを優先して選ぶ。また、更新した解に準じて、設計変数空間におけるパレート最適解端部の設計変数やパレート最適解の密度が疎である部分の解の設計変数を優先して次世代の親としてもよいが、本発明はこれに限られるものではない。また、パレート最適解の数が少なく、個体数が不足する場合は、ランダムに設計変数を決定して追加する。次に、上記の得られた新世代の個体集合を用いて、ステップ8以降の工程を繰り返し、多目的遺伝的アルゴリズムによる最適化工程を行う。   That is, in step 20, a next generation individual set is created. Here, the solution for the number of individuals is selected from the Pareto optimal solutions obtained so far, and the design variable is set as the next generation parent. At this time, if an updated solution exists, it is selected with priority. In addition, according to the updated solution, the design variable of the Pareto optimal solution end in the design variable space and the design variable of the solution where the density of the Pareto optimal solution is sparse may be given priority as the next generation parent, The present invention is not limited to this. When the number of Pareto optimal solutions is small and the number of individuals is insufficient, design variables are determined and added randomly. Next, the process after step 8 is repeated using the obtained new generation individual set, and an optimization process using a multi-purpose genetic algorithm is performed.

以上のように、この実施の形態の多目的最適化手法では、多目的遺伝的アルゴリズムによる最適化工程と探索精度低下部におけるパレート解集合補完工程とを組み合わせて用いることにより、効率的な最適化を実行することができる。もちろん、この手法は上述した2つの仮定の上に成立しているので、これらの仮定が成立していない問題の場合には改善が得られない。しかしながら、パレート解集合補完工程の計算は内挿点の数だけ行うもので、計算量の増加はわずかであり、大きな負担になるものではない。そして、これにより多くの場合に大きな計算工程短縮効果が得られるので、全体として有効な方法であると言える。なお、ステップ18の更新工程が継続して実行されない場合は、本手法が有効でない場合であると判断して、それ以降のパレート解集合補完工程を実行しないようにしてもよい。   As described above, in the multi-objective optimization method of this embodiment, efficient optimization is performed by using a combination of the multi-objective genetic algorithm optimization process and the Pareto solution set complement process in the search accuracy reduction unit. can do. Of course, since this method is based on the above two assumptions, no improvement can be obtained in the case of a problem in which these assumptions are not satisfied. However, the calculation of the Pareto solution set complementing process is performed by the number of interpolation points, and the increase in the amount of calculation is slight, which does not impose a heavy burden. And in many cases, a large calculation process shortening effect can be obtained. Therefore, it can be said that the method is effective as a whole. If the update process in step 18 is not continuously executed, it may be determined that this method is not effective, and the subsequent Pareto solution set complement process may not be executed.

図7に、本実施の形態による最適化手法の実施例の結果を、従来の手法(多目的遺伝的アルゴリズムのみによる最適化工程)による結果と比較して示す。従来の最適化手法で50世代(1000解析)要したパレート最適解集合の候補に対して、本最適化手法では30世代(進化操作ステップの600解析+パレート最適解集合補完ステップの追加32解析)の時点で、より優れた解を探索している。従って、本発明の最適化手法では、より少ない計算量でより良い結果が得られており、本最適化手法は高い探索効率を有していることがわかった。   FIG. 7 shows a result of an example of the optimization method according to the present embodiment compared with a result of a conventional method (optimization process using only a multi-purpose genetic algorithm). Compared to the Pareto optimal solution set candidates that required 50 generations (1000 analysis) with the conventional optimization method, this optimization method has 30 generations (600 analysis of evolution operation steps + 32 additional analysis of Pareto optimal solution set interpolation steps) At the time of exploring better solutions. Therefore, the optimization method of the present invention has obtained better results with a smaller amount of calculation, and it has been found that this optimization method has high search efficiency.

この発明の実施の形態の成形条件の設定方法を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the setting method of the molding conditions of embodiment of this invention. この発明の実施の形態を説明するためのキャビティを示す図である。It is a figure which shows the cavity for describing embodiment of this invention. 同じく、キャビティの厚さ分布を示す図である。Similarly, it is a figure which shows the thickness distribution of a cavity. この発明の実施の形態の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of embodiment of this invention. 同じく、この発明の実施の形態の原理を説明する図である。Similarly, it is a figure explaining the principle of embodiment of this invention. この発明の実施の形態の方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of embodiment of this invention. この実施の形態の方法を実施した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having implemented the method of this embodiment.

Claims (3)

射出成形解析と計算機支援による最適化手法の組み合わせを用いて、複数の目的性能を最適な値とするための成形条件の設定方法において、
多目的遺伝的アルゴリズムを用いて前記複数の目的性能のパレート最適解を求める最適化工程を備え、
求められた最適解集合において、最適解集合の分布から探索精度低下部があると推定される場合には、探索精度低下部境界の個体の設計変数から探索精度低下部内部の設計変数を内挿することにより設計変数を選定し、選定された設計変数を用いてさらにパレート最適解を探索する補完工程を行い、探索精度低下部が無いと推定される場合には、補完工程を行わないことを特徴とする成形条件の設定方法。
Using a combination of injection molding analysis and computer-aided optimization methods, in the setting method of molding conditions to optimize multiple target performance,
An optimization step for obtaining a Pareto optimal solution of the plurality of objective performances using a multi-objective genetic algorithm;
In the obtained optimal solution set, if it is estimated that there is a search accuracy degradation part from the distribution of the optimal solution set, the design variable inside the search accuracy degradation part is interpolated from the individual design variable of the search accuracy degradation boundary. To select a design variable, and to perform a complementing process for searching for the Pareto optimal solution using the selected design variable. A method for setting the characteristic molding conditions.
前記補完工程を行った後、再度多目的遺伝的アルゴリズムを用いた最適化工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の成形条件の設定方法。   The molding condition setting method according to claim 1, wherein after performing the complementing step, an optimization step using a multi-purpose genetic algorithm is performed again. 計算機による解析と最適化手法の組み合わせを用いて、複数の目的性能を最適な値とするための多目的最適化方法において、
多目的遺伝的アルゴリズムを用いて前記複数の目的性能のパレート最適解を求める最適化工程を備え、
求められた最適解集合において、最適解集合の分布から探索精度低下部があると推定される場合には、探索精度低下部境界の個体の設計変数から探索精度低下部内部の設計変数を内挿することにより設計変数を選定し、選定された設計変数を用いてさらにパレート最適解を探索する補完工程を行い、探索精度低下部が無いと推定される場合には、補完工程を行わないことを特徴とする多目的最適化方法。
In a multi-objective optimization method to optimize multiple target performances using a combination of computer analysis and optimization methods,
An optimization step for obtaining a Pareto optimal solution of the plurality of objective performances using a multi-objective genetic algorithm,
In the obtained optimal solution set, if it is estimated that there is a search accuracy degradation part from the distribution of the optimal solution set, the design variable inside the search accuracy degradation part is interpolated from the individual design variable of the search accuracy degradation boundary. To select a design variable, and to perform a complementing process for searching for the Pareto optimal solution using the selected design variable. Feature multi-objective optimization method.
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