JP2021174408A - Assisting device and assisting method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、鉄鋼材料の設計を支援する支援装置及び支援方法に関する。 The present disclosure relates to support devices and support methods for supporting the design of steel materials.
鉄鋼材料の開発及び設計に関わる知識は専門的であり、報告書及び論文等のドキュメントとして一部の知識が残されているものの断片的である。また当該知識は、重要な部分の多くが明示されておらず、属人的で暗黙的になる傾向がある。また注意事項、設計条件の決定理由等を把握せずに開発を進めることは、開発の失敗のリスクの増加を招く。そのため設計者は、時間をかけて自ら体系的に知識を整理及び習得する必要がある。しかし人材育成にかけられる時間等の資源は限られており、効率的な知識の伝承方法を確立することが望ましい。また、鉄鋼材料の開発プロセスに計算材料科学の導入が進められており、計算科学の専門家にも開発及び設計の知識が必要とされる。計算材料科学の導入の促進を加速するためにも効率的な知識の伝承方法の確立が求められている。 Knowledge related to the development and design of steel materials is specialized, and although some knowledge remains as documents such as reports and dissertations, it is fragmentary. Also, the knowledge tends to be personal and implicit, with many of the important parts not explicitly stated. In addition, proceeding with development without understanding the precautions and the reasons for determining the design conditions will increase the risk of development failure. Therefore, the designer needs to systematically organize and acquire the knowledge by himself / herself over time. However, resources such as time available for human resource development are limited, and it is desirable to establish an efficient method for transferring knowledge. In addition, the introduction of computational materials science into the steel material development process is being promoted, and computational science experts are also required to have knowledge of development and design. In order to accelerate the promotion of the introduction of computational materials science, it is necessary to establish an efficient method of transferring knowledge.
鉄鋼材料の設計知識を記述する方法として、論文又は教科書等、文章の形態で記述することが一般的である。しかし、文章は書く人によって記述方法にばらつきが生じ、また説明が不十分で明示的でない場合があり得る。そのため文章により設計知識を記述した場合、断片的な知識になる傾向がある。また追加の情報を記述する場合、文脈に沿う形で情報を追記する必要があり容易ではない。 As a method of describing the design knowledge of steel materials, it is common to describe it in the form of sentences such as papers or textbooks. However, the description method of the text varies depending on the writer, and the explanation may be insufficient and not explicit. Therefore, when design knowledge is described in sentences, it tends to be fragmentary knowledge. Also, when describing additional information, it is not easy because it is necessary to add the information in a form that is in line with the context.
非特許文献1ではエキスパートシステムとして設計知識を計算機で処理するためにルールベース(If-Then)の規則に従い体系的に知識を記述する方法が採用されている。しかし、設計知識の情報量が多い場合は、If-Thenの数が膨大になる。また非特許文献1では、If-Then間の関係及びルールの記述に関する制約がなく、if文の内容(前件)とthen以下の内容(後件)をどのように結びつけるかはルールの作成者次第であった。また非特許文献1ではネットワークによる知識表現が述べられているが、instance_of又はis_a、part_ofにより概念間を結びつけたものに過ぎず、鉄鋼材料の設計知識の共有化及び伝承には適用困難であった。 In Non-Patent Document 1, a method of systematically describing knowledge according to rule-based (If-Then) rules is adopted as an expert system in order to process design knowledge by a computer. However, when the amount of design knowledge information is large, the number of If-Then becomes enormous. Further, in Non-Patent Document 1, there are no restrictions on the relationship between If-Then and the description of the rule, and how to connect the content of the if statement (antecedent) and the content below then (consequent) is the rule creator. It was up to you. In addition, although non-patent document 1 describes knowledge representation by network, it is merely a connection between concepts by instance_of, is_a, and part_of, and it is difficult to apply it to sharing and handing down design knowledge of steel materials. ..
かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、鉄鋼材料に係る設計知識の共有化及び伝承を支援する技術の改善を図ることにある。 The purpose of the present disclosure made in view of such circumstances is to improve the technology for supporting the sharing and transmission of design knowledge related to steel materials.
本開示の一実施形態に係る支援装置は、
鉄鋼材料の設計を支援する支援装置であって、制御部及び出力部を備え、前記制御部が、
前記鉄鋼材料の特性値に関連する複数の設計項目について、前記設計項目間の因果関係に基づき、前記設計項目を連鎖させた設計支援情報を前記出力部に出力させる。
The support device according to the embodiment of the present disclosure is
A support device that supports the design of steel materials, including a control unit and an output unit, and the control unit
With respect to a plurality of design items related to the characteristic values of the steel material, design support information in which the design items are chained is output to the output unit based on the causal relationship between the design items.
本開示の一実施形態に係る支援方法は、
鉄鋼材料の設計を支援する支援方法であって、
支援装置により、前記鉄鋼材料の特性値に関連する複数の設計項目について、前記設計項目間の因果関係に基づき、前記設計項目を連鎖させた設計支援情報を生成するステップと、
前記設計支援情報を出力するステップと、
を含む。
The support method according to the embodiment of the present disclosure is
It is a support method that supports the design of steel materials.
A step of generating design support information in which the design items are chained based on a causal relationship between the design items for a plurality of design items related to the characteristic values of the steel material by the support device.
Steps to output the design support information and
including.
本開示の一実施形態に係る支援装置及び支援方法によれば、鉄鋼材料に係る設計知識の共有化及び伝承を支援する技術の改善を図ることができる。 According to the support device and the support method according to the embodiment of the present disclosure, it is possible to improve the technique for supporting the sharing and transmission of design knowledge related to steel materials.
以下、本開示の実施形態に係る支援装置10について、図面を参照して説明する。
Hereinafter, the
各図中、同一又は相当する部分には同一符号を付している。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。 In each figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals. In the description of the present embodiment, the description will be omitted or simplified as appropriate for the same or corresponding parts.
図1を参照して、本実施形態に係る支援装置10の構成を説明する。
The configuration of the
本実施形態に係る支援装置10は、制御部11と、記憶部12と、入力部13と、出力部14とを備える。制御部11には、少なくとも1つのプロセッサ、少なくとも1つの専用回路、又はこれらの組み合わせが含まれる。プロセッサは、CPU(central processing unit)若しくはGPU(graphics processing unit)などの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。専用回路は、例えば、FPGA(field-programmable gate array)又はASIC(application specific integrated circuit)である。制御部11は、支援装置10の各部を制御しながら、支援装置10の動作に関わる処理を実行する。
The
記憶部12には、少なくとも1つの半導体メモリ、少なくとも1つの磁気メモリ、少なくとも1つの光メモリ、又はこれらのうち少なくとも2種類の組み合わせが含まれる。半導体メモリは、例えば、RAM(random access memory)又はROM(read only memory)である。RAMは、例えば、SRAM(static random access memory)又はDRAM(dynamic random access memory)である。ROMは、例えば、EEPROM(electrically erasable programmable read only memory)である。記憶部12は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部12には、支援装置10の動作に用いられるデータと、支援装置10の動作によって得られたデータとが記憶される。
The
入力部13には、少なくとも1つの入力用インタフェースが含まれる。入力用インタフェースは、例えば、物理キー、静電容量キー、ポインティングデバイス、ディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、又はマイクである。入力部13は、支援装置10の動作に用いられるデータを入力する操作を受け付ける。入力部13は、支援装置10に備えられる代わりに、外部の入力機器として支援装置10に接続されてもよい。接続方式としては、例えば、USB、HDMI(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)などの任意の方式を用いることができる。
The
出力部14には、少なくとも1つの出力用インタフェースが含まれる。出力用インタフェースは、例えば、ディスプレイ又はスピーカである。ディスプレイは、例えば、LCD(liquid crystal display)又は有機EL(electro luminescence)ディスプレイである。出力部14は、支援装置10の動作によって得られるデータを出力する。出力部14は、支援装置10に備えられる代わりに、外部の出力機器として支援装置10に接続されてもよい。接続方式としては、例えば、USB、HDMI(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)などの任意の方式を用いることができる。
The
支援装置10の機能は、本実施形態に係るプログラムを、制御部11に相当するプロセッサで実行することにより実現される。すなわち、支援装置10の機能は、ソフトウェアにより実現される。プログラムは、支援装置10の動作をコンピュータに実行させることで、コンピュータを支援装置10として機能させる。すなわち、コンピュータは、プログラムに従って支援装置10の動作を実行することにより支援装置10として機能する。
The function of the
本実施形態においてプログラムは、コンピュータで読取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読取り可能な記録媒体は、非一時的なコンピュータ読取可能な媒体を含み、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、又は半導体メモリである。プログラムの流通は、例えば、プログラムを記録したDVD(digital versatile disc)又はCD−ROM(compact disc read only memory)などの可搬型記録媒体を販売、譲渡、又は貸与することによって行う。またプログラムの流通は、プログラムをサーバのストレージに格納しておき、サーバから他のコンピュータにプログラムを送信することにより行ってもよい。またプログラムはプログラムプロダクトとして提供されてもよい。 In this embodiment, the program can be recorded on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include non-temporary computer-readable media, such as magnetic recording devices, optical discs, opto-magnetic recording media, or semiconductor memories. The distribution of the program is carried out, for example, by selling, transferring, or renting a portable recording medium such as a DVD (digital versatile disc) or a CD-ROM (compact disc read only memory) on which the program is recorded. Further, the distribution of the program may be performed by storing the program in the storage of the server and transmitting the program from the server to another computer. The program may also be provided as a program product.
本実施形態においてコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム又はサーバから送信されたプログラムを、一旦、主記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、主記憶装置に格納されたプログラムをプロセッサで読み取り、読み取ったプログラムに従った処理をプロセッサで実行する。コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行してもよい。コンピュータは、サーバからプログラムを受信する度に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行してもよい。サーバからコンピュータへのプログラムの送信は行わず、実行指示及び結果取得のみによって機能を実現する、いわゆるASP(application service provider)型のサービスによって処理を実行してもよい。プログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるものが含まれる。例えば、コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータは、「プログラムに準ずるもの」に該当する。 In the present embodiment, for example, the computer temporarily stores the program recorded on the portable recording medium or the program transmitted from the server in the main storage device. Then, the computer reads the program stored in the main storage device by the processor, and executes the processing according to the read program by the processor. The computer may read the program directly from the portable recording medium and perform processing according to the program. Each time the computer receives a program from the server, the computer may sequentially execute processing according to the received program. The process may be executed by a so-called ASP (application service provider) type service that realizes the function only by the execution instruction and the result acquisition without transmitting the program from the server to the computer. The program includes information used for processing by a computer and equivalent to the program. For example, data that is not a direct command to a computer but has the property of defining the processing of a computer corresponds to "a program-like data".
支援装置10の入力部13は、鉄鋼材料の特性値に関連する複数の設計パラメータ及び設計知識(以下、設計項目ともいう。)の入力を受け付け、記憶部12に記憶する。設計項目は、例えば鉄鋼材料の組織の状態と、添加元素の状態と、製造条件とを含む。そして制御部11は、複数の設計項目に基づき生成された設計支援情報を出力部14に出力させる。設計支援情報は鉄鋼材料の設計を支援する情報であり、設計項目間の因果関係に基づき複数の設計項目を連鎖させたものである。
The
鉄鋼材料の設計では所望の特性を有する鉄鋼材料を得るために、組織、成分、及び製造条件等の設計項目を調整しながら行う。これらの設計項目は鉄鋼材料の特性値に独立して関係するのではなく、成分及び製造条件、並びにこれらにより得られる組織等の指針等に依存する。本実施形態では、目的とする材料状態とそれを達成するための指針という因果関係に注目し、鉄鋼材料の設計知識を明示的にかつ体系的に記述する方法として有向グラフ構造を用いる。 In the design of steel materials, design items such as structure, composition, and manufacturing conditions are adjusted in order to obtain steel materials having desired characteristics. These design items are not independently related to the characteristic values of the steel material, but depend on the components and manufacturing conditions, and the guidelines such as the structure obtained by these. In this embodiment, paying attention to the causal relationship between the target material state and the guideline for achieving it, the directed graph structure is used as a method for explicitly and systematically describing the design knowledge of the steel material.
図2に、有向グラフ構造の一部を示す。有向グラフ構造は、複数のノード及びノード間を接続するエッジにより表現される構造である。例えば粒径の小さい組織を得るための製造条件は有向グラフ構造を用いると図2のように記述できる。図2の有向グラフ構造は「“設備Bの設定温度を低くする”と“組織が小さくなる”」という、設計項目間の直接的な関係を表している。これは、粒径の小さい組織を得るための知識である。つまり本実施形態において設計知識は、複数の設計項目間の関係性により記述される。ここで各設計項目は各ノード21により表現される。また、各ノード間の因果関係は矢印付きのエッジ22により表現される。エッジ22は、原因から結果へ向かう方向成分を有し、当該方向成分により、各ノード間の因果関係が示されている。
FIG. 2 shows a part of the directed graph structure. A directed graph structure is a structure represented by a plurality of nodes and edges connecting the nodes. For example, the manufacturing conditions for obtaining a structure having a small particle size can be described as shown in FIG. 2 by using a directed graph structure. The directed graph structure of FIG. 2 shows the direct relationship between the design items, that is, “the set temperature of the equipment B is lowered” and “the structure becomes smaller”. This is the knowledge to obtain a structure with a small particle size. That is, in the present embodiment, the design knowledge is described by the relationship between a plurality of design items. Here, each design item is represented by each
また、図3に有向グラフ構造の別の一部を示す。図3は、AND条件を示す有向グラフ構造の一部である。AND条件は、ノード21、エッジ22、及びハブノード23を用いて表現される。例えば、「“粒界近傍の歪を増やす”ことと“{x,y,z}の粒を大きくする”ことで“r値を高める”ことができる」という設計知識は、図3にように表現される。図3に示すように、複数の条件(パラメータの状態)、すなわち複数の設計項目が同時に満たされる場合に発現する現象がある場合、複数の条件に係るノード21は、エッジ22によりハブノード23を介して発現する現象に係るノード21に接続される。具体的には複数の条件に係るノード21が、ハブノード23とエッジ22により接続される。ここでエッジ22は、複数の条件に係るノード21からハブノード23に向かう方向成分を有する。また発現する現象に係るノード21は、ハブノード23とエッジ22により接続される。エッジ22は、ハブノード23から発現する現象に係るノード21に向かう方向成分を有する。
In addition, FIG. 3 shows another part of the directed graph structure. FIG. 3 is a part of a directed graph structure showing an AND condition. The AND condition is expressed using the
また、図4に有向グラフ構造の別の一部を示す。具体的には図4は、OR条件を示す有向グラフ構造の一部である。OR条件は、複数のノード21及びエッジ22を用いて表現される。具体的には複数の条件のうち1つでも満たしていれば発現する現象がある場合、複数の条件に対応するノード21と、当該現象に対応するノード21とが、エッジ22により接続される。例えば「“炭素成分濃度を下げる”こと又は“チタンを添加する”ことのいずれかにより“粒界の固溶炭素、固溶窒素を減らす”ことができる」という設計知識を表現するとする。この場合は図4に示すように、“炭素成分濃度を下げる”こと及び“チタンを添加する”ことに対応するノード21と、“粒界の固溶炭素、固溶窒素を減らす”に対応するノード21とがエッジ22により接続される。エッジ22は、各条件に係るノード21から、発現する現象に対応するノード21へ向かう方向成分を有する。
Further, FIG. 4 shows another part of the directed graph structure. Specifically, FIG. 4 is a part of a directed graph structure showing an OR condition. The OR condition is expressed using a plurality of
上述の表現方法により、設計支援情報は体系的に表現され得る。図5は、上述の表現方法により設計支援情報を有向グラフ構造により表現した一例を示す図である。ここでは、IF鋼と呼ばれるプレス成形性に優れた鉄鋼材料に係る設計支援情報を有向グラフ構造により表現した例を示す。 The design support information can be systematically expressed by the above-mentioned expression method. FIG. 5 is a diagram showing an example in which the design support information is represented by the directed graph structure by the above-mentioned representation method. Here, an example is shown in which design support information relating to a steel material having excellent press formability called IF steel is expressed by a directed graph structure.
なお設計支援情報には、設計知識(以下、追加情報210ともいう。)を追加することもできる。例えば、図5に示す有向グラフ構造には、図2に記載した設計知識、すなわち粒径の小さい組織を得るための知識が追加されてもよい。図6は、図5の有向グラフ構造に追加情報210を追加した有向グラフ構造を示す。このように後から設計知識を追加したい場合も元の有向グラフにノード及びエッジを加えるだけでよく、文章のように文脈などを考慮した記述内容の見直しの必要がない。
Design knowledge (hereinafter, also referred to as additional information 210) can be added to the design support information. For example, the design knowledge shown in FIG. 2, that is, the knowledge for obtaining a structure having a small particle size may be added to the directed graph structure shown in FIG. FIG. 6 shows a directed graph structure in which
なお本実施形態では有向グラフ構造により設計支援情報を表現したが、他の構造により設計支援情報を表現してもよい。例えば設計支援情報は、有向グラフ構造の代わりにテーブル構造(表形式)でも表現され得る。テーブル構造により設計支援情報を表現する場合、例えば各要素(セル)を隣接させることにより要素間の関係性を示すことができる。換言するとテーブル構造では、各設計知識を要素とし、該要素を隣接させることで設計知識間の因果関係が表現される。図7はテーブル構造の一部を示す図である。図7では、2つの隣接する要素のうち、左側に結果の設計項目を配置し、かかる結果の原因の要素を右側に配置している。因果関係テーブル構造において、各要素を隣接配置してつなぎ合わせることで設計支援情報を記述することができる。図8は、設計支援情報をテーブル構造で表現したものである。このように設計支援情報は、有向グラフ構造に限らず、テーブル構造でも記述することができる。 In the present embodiment, the design support information is expressed by the directed graph structure, but the design support information may be expressed by another structure. For example, design support information can be represented by a table structure (table format) instead of a directed graph structure. When design support information is expressed by a table structure, for example, the relationship between elements can be shown by adjoining each element (cell). In other words, in the table structure, each design knowledge is used as an element, and the causal relationship between the design knowledge is expressed by adjoining the elements. FIG. 7 is a diagram showing a part of the table structure. In FIG. 7, of the two adjacent elements, the result design item is arranged on the left side, and the element causing the result is arranged on the right side. In the causal relationship table structure, design support information can be described by arranging each element adjacently and connecting them. FIG. 8 shows the design support information represented by a table structure. In this way, the design support information can be described not only in the directed graph structure but also in the table structure.
ここで従来のエキスパートシステムでは、ルールに関する制約がなく、if文の内容(前件)とthen以下の内容(後件)をどのように結びつけるかはルールの作成者次第であった。そのため、例えば従来のエキスパートシステムでは、
「If プレス成形性に優れた鋼板を製造する then 仕上げ温度を低くする」
という記述もできてしまう。当該記述では、仕上げ温度を低くすることがどのような理由でプレス成形性に優れた鋼板をもたらすのかが明示されていない。そのため、ルール作成者以外の設計者がこのルールを見ても、その物理的根拠を理解することができず、さらにルールの妥当性を評価することもできない。
Here, in the conventional expert system, there are no restrictions on the rules, and it is up to the rule creator how to connect the contents of the if statement (antecedent) and the contents below then (consequent). Therefore, for example, in a conventional expert system,
"If press to produce a steel sheet with excellent formability then lower the finishing temperature"
Can also be described. The description does not specify why lowering the finishing temperature results in a steel sheet with excellent press formability. Therefore, even if a designer other than the rule creator sees this rule, he / she cannot understand the physical basis of the rule and cannot evaluate the validity of the rule.
図9に、比較例の有向グラフ構造を示す。比較例では、直接的な因果関係を記述せずに、目的と手段を結び付けたグラフ構造で記述した場合を示している。図9では、根拠を示していないために非専門家にとって解釈が困難である。他方で、本実施形態では直接的な因果関係により設計項目を連鎖させた設計支援情報を用いているため、非専門家にとっても理解が容易である。 FIG. 9 shows a directed graph structure of a comparative example. In the comparative example, a case is shown in which a graph structure in which the purpose and the means are linked is described without describing the direct causal relationship. In FIG. 9, it is difficult for non-experts to interpret because it does not show the rationale. On the other hand, since the present embodiment uses design support information in which design items are chained by a direct causal relationship, it is easy for non-experts to understand.
ここで設計支援情報には、不採用となった設計知識が含まれてもよく、また当該不採用となった設計知識に対応するノード21a(以下、不採用ノード21aともいう。)、又は不採用ノード21aから他のノード21に向かうエッジに、採用又は不採用となったことを示すラベル24が付されてもよい。鉄鋼材料の設計知識として現在採用している設計だけでなく、不採用となった設計も条件決定の理由の知識として重要である。しかしこのような知識は、専門家が暗黙知として保持しており、明示される可能性が低い。このような知識も図10のように追記することで有向グラフへ記述することが可能である。図10では「粒径の小さな組織を得る」ために「設備Bの設定温度を低くする」方式と「設備Aの設定温度を低くする」方式の2つが採用可能であることを表している。そして材料状態と設計指針の関係を表すエッジ22には、採用又は不採用のラベル24が付される。当該ラベル24を付すことで「設備Aの設定温度を低くする」方式は採用されていない(不採用である)ことを明示できる。また、設計支援情報において、不採用の理由が吹き出し25として追記されてもよい。吹き出し25を追記することで不採用の理由を明示化でき、新たな設計を考慮する際に有用である。このように本実施形態に係る有向グラフ構造であれば、不採用の設計知識は容易に設計支援情報に追加され得る。
Here, the design support information may include the rejected design knowledge, and the
また、最終目的を達成するために必要な組織、成分、及び製造条件等の設計項目に加えて、設計の際に注意すべき点に関する知識を把握することは、所望の特性が得られない等のリスクを設計段階で低減するために重要である。例えば、r値を高めるために炭素の成分濃度を低くすればよいという知識があったとする。しかし、炭素成分濃度が低いと溶接強度が悪化するという不具合が生じるため成分の調整には注意を要する。そこで本実施形態に係る設計支援情報には、不具合の発生可能性のある設計知識を含んでもよい。図11は、不具合の発生可能性のある設計知識を含む設計支援情報を有向グラフ構造により表した一例を示す図である。図11の設計支援情報は、不具合の発現可能性のある設計知識に対応するノード21b(以下、不具合の原因ノード21bともいう。)を含む。不具合の原因ノード21b、不具合の原因ノード21bから不具合に係るノード(以下、不具合ノード25という)に向かうエッジ22、又は不具合ノード25には、不具合の発生可能性があることを示すラベルが付されてもよい。あるいは不具合ノード25は、他のノードと表示態様(形状、色彩、フォント等)が異なっていてもよい。これにより、当該ノードが不具合に係る情報を示していることを明示できる。例えば図11では「r値を高める」ために「炭素成分の濃度を下げる」という操作が必要になり得る。そして当該操作を行う場合、「溶接強度が下がる」という不具合のリスクが存在することが、ノード21、不具合の原因ノード21b、不具合ノード25、及びエッジ22により把握できる。なおここでは「溶接強度が下がる」という1つの不具合に着目したが、不具合が複数存在する場合も同様にそれぞれの関係を辿ればよく不具合のリスク全体を把握できる。また、不具合ノード25には、当該不具合により2次的、3次的にもたらされる不具合ノード25が接続されてよい。図11では、炭素成分濃度を下げた場合に、以下の不具合が関連して生じることを示している。
「焼き入れ性が下がる」→「HAZが柔らかくなる」→「溶接強度が下がる」
In addition to the design items such as the structure, components, and manufacturing conditions necessary to achieve the final purpose, it is not possible to obtain the desired characteristics by grasping the knowledge about the points to be noted in the design. It is important to reduce the risk of For example, suppose that there is knowledge that the carbon component concentration should be lowered in order to increase the r value. However, if the carbon component concentration is low, there is a problem that the welding strength deteriorates, so care must be taken in adjusting the components. Therefore, the design support information according to the present embodiment may include design knowledge that may cause a defect. FIG. 11 is a diagram showing an example in which design support information including design knowledge that may cause a defect is represented by a directed graph structure. The design support information of FIG. 11 includes a
"Quenchability decreases" → "HAZ becomes softer" → "Welding strength decreases"
さらに設計支援情報は、不具合の解消方法に係る知識を含んでもよい。新しい設計で操作を試みる場合、設計者は、当該新しい設定に係る設計項目に付随する不具合に加えて、影響のある設計項目に付随する不具合も注意する必要がある。そこで例えば、不具合を解消するための解消方法及び注意点を、図11のように「焼入れ性が下がる」ことの対策として「ボロンを添加する」ことが示されてもよい。また、解消方法であることを明記するためにエッジ22に解消方法を示すラベル26が付されてもよい。以下、当該解消方法のラベル26が付されたエッジの接続先のノードを、解消方法ノード27ともいう。解消方法ノード27は、他のノードと表示態様(形状、色彩、フォント等)が異なっていてもよい。これにより、当該ノードが解消方法であることが容易に把握できる。また、解消方法に係る注意事項は、吹き出し28として追記されてもよい。吹き出し28を追記することで解消方法に係る注意事項を明示化でき、当該解消方法を用いる場合に有用である。
Further, the design support information may include knowledge on how to solve the defect. When attempting an operation with a new design, the designer needs to be aware of defects associated with the affected design item in addition to defects associated with the design item related to the new setting. Therefore, for example, as shown in FIG. 11, it may be indicated that "boron is added" as a countermeasure for "decreasing hardenability" as a solution method and precautions for solving the problem. Further, a
次に、本開示の一実施形態に係る支援装置10によって実行される情報処理について説明する。鉄鋼材料の設計の知識を有向グラフ構造で記述すると、記載される知識量に応じてグラフのサイズが膨大になり、設計リスクに関わる重要な不具合のリスクを把握することが困難になり得る。そこで本実施形態に係る支援装置10は、不具合のリスクを容易に把握できるように検索機能を備える。具体的には支援装置10は、入力部13から設計項目に係るキーワードの入力を受け付ける。当該キーワードは、操作及び変更の少なくとも一方を試みる設計項目に係る文字列である。支援装置10は、当該キーワードに対応する設計項目と因果関係の連鎖で結合しているノード又はエッジに付されているラベルに基づき、対応する不具合及び該不具合の解消方法を提供してもよい。図12は、不具合のリスト及び該不具合の解消方法を提供する処理の一例を示すフローチャートである。
Next, the information processing executed by the
はじめに制御部11は、入力部13を介してキーワードの入力を受け付ける(ステップS10)。次に制御部11は、ステップS10において取得したキーワードに基づき、当該キーワードを含むノード21を検索し、該当したノード21の集合(以下ノード集合ともいう。)をリスト形式で記憶部12に保存する(ステップS20)。
First, the
続いて制御部11は、ノード集合の各ノード21について原因側のノード21を辿り、不具合の原因ノード21bを抽出する。制御部11は、抽出した不具合の原因ノード21bの情報を記憶部12に保存する(ステップS30)。「原因側のノードを辿る」処理は、エッジにより接続された2つのノードのうち、原因に該当する設計項目が記述されたノード側に向けてノードの接続関係を探索する処理である。換言すると制御部11は、ノード間の因果関係の連鎖に基づきノードを原因側に向けて辿る。そして制御部11は、不具合の原因ノード21bを抽出及び保存する。
Subsequently, the
続いて制御部11は、記憶した不具合の原因ノード21bに接続している不具合ノード25を探索する。さらに制御部11は、当該不具合ノード25から結果側のノードを辿り、当該不具合ノード25により2次的にもたらされる不具合ノード25を抽出する。換言すると制御部11は、不具合ノード25に接続している不具合ノード25を抽出する。「結果側のノードを辿る」処理は、エッジ22により接続された2つのノードのうち、結果に該当する設計項目が記述されたノード側に向けてノードの接続関係を探索する処理である。制御部11は抽出した不具合ノード25に関連する情報を記憶部12に保存する。さらに制御部11は、エッジ22の方向成分に基づきこれらのノードの接続関係を保存する(ステップS40)。
Subsequently, the
続いて制御部11は、ステップS40で保存した不具合ノード25に関し、当該不具合ノード25に接続された解消方法ノード27を抽出する。また制御部11は、当該解消方法ノード27を記憶部12に保存する。さらに制御部11は、これらのノード21の接続関係、及び解消方法ノード27に接続している注意事項の吹き出し28の情報を保存する。さらに制御部11は、エッジ22の方向成分に基づきこれらのノード21、吹き出し28の接続関係を保存する(ステップS50)。
Subsequently, the
続いて制御部11は、ステップS50で保存した解消方法ノード27に接続された注意事項を抽出する。また制御部11は、当該注意事項を記憶部12に保存する。さらに制御部11は、エッジ22の方向成分に基づき、これらのノードの接続関係を記憶部12に保存する(ステップS60)。さらに制御部11は、解消方法ノード27に関係する情報を関連付けて記憶部12に保存してもよい。
Subsequently, the
続いて制御部11は、出力部14により、記憶部12に保存した情報をリスト及び部分グラフの形式で出力する(ステップS70)。部分グラフは、有向グラフ構造で表された設計支援情報のうちの一部の情報であり、不具合の原因ノード21bと、不具合ノード25と、解消方法ノード27と、注意事項の吹き出し28とを含む。部分グラフにより、不具合の原因ノード21bと、当該ノードに関連する情報を網羅することができる。換言すると部分グラフにより、ユーザは鉄鋼材料の特性値に悪影響を及ぼすメカニズムを容易に把握することができる。またユーザは、当該悪影響の解消方法を把握することができる。
Subsequently, the
このように本開示に係る実施形態によれば、支援装置10が有向グラフ構造等により設計項目間の因果関係に基づき、前記設計項目を連鎖させた設計支援情報を提示するため、設計者は鉄鋼材料の設計知識の全体像を体系的に把握することができる。また当該設計支援情報において、各設計項目は因果関係に基づき連鎖しているため、設計知識を追加する場合にも設計項目をいずれかの設計項目に結合するだけで済み、情報の追加が容易に行える。また本実施形態に係る設計支援情報は、不採用となった設計知識に係るノード、及び不具合の発生可能性のある設計知識に係るノードを含んでもよい。このようにすることで、設計者は、暗黙知とされる設計の注意事項、設計条件の決定理由等を把握することができる。このため、鉄鋼材料の非専門家であっても設計知識を容易に習得することができ、教育効果が高く、知識の共有化、伝承を効率的に行うことができる。すなわち本開示にかかる実施形態によれば、鉄鋼材料に係る設計知識の共有化及び伝承を支援する技術の改善を図ることができる。
As described above, according to the embodiment of the present disclosure, since the
(実施例)
以下、本開示の一実施例に係る処理について説明するが、本開示は本実施例に限定されるものではない。本実施例では、対象の鉄鋼材料がIF鋼である場合について示す。IF鋼は、プレス成形性に優れた鉄鋼材料の一つである。図13は、IF鋼に係る設計支援情報を有向グラフ構造で示したものである。このように、有向グラフ構造は、材料状態と設計指針の関係性を明確化でき、また情報の連鎖によって知識全体を体系的に記述することができるため、非専門家でも理解しやすい。図13に示す有向グラフ構造では、不採用となった設計方針、起こり得る不具合、及びその解消方法の情報も含まれるため、ユーザは、設計に係る知識の全体像を把握でき、また暗黙知とされる設計の注意事項及び設計条件の決定理由も把握できる。
(Example)
Hereinafter, the processing according to one embodiment of the present disclosure will be described, but the present disclosure is not limited to this embodiment. In this embodiment, the case where the target steel material is IF steel is shown. IF steel is one of the steel materials having excellent press formability. FIG. 13 shows the design support information related to IF steel in a directed graph structure. In this way, the directed graph structure can clarify the relationship between the material state and the design guideline, and can systematically describe the entire knowledge by chaining information, so that even non-experts can easily understand it. Since the directed graph structure shown in FIG. 13 also includes information on the rejected design policy, possible defects, and how to solve the problems, the user can grasp the whole picture of the knowledge related to the design and is regarded as tacit knowledge. It is also possible to grasp the precautions for design and the reason for determining the design conditions.
当該IF鋼に係る設計支援情報を用いて、「r値を高める」という目的のもとで材料開発・設計を行う際に、支援装置10の制御部11が、入力部13を介して操作対象のキーワードとして「r値を高める」を受け付けたとする。この場合、図12に示すフローチャートに沿って不具合のリスト及び該不具合の解消方法を提供する処理が実行される。図14は、制御部11が記憶部12に保存した情報をリスト形式により出力部14に出力させた例である。当該リストの各行は、留意すべき各要素を表す。また当該リストは、「最終不具合」、「原因」、「解消方法」、「注意事項」、及び「不具合メカニズム」の5つのカラムを含む。「最終不具合」のカラムは、「r値を高める」という事項に対し、鉄鋼材料の特性値に与える望ましくない最終的な不具合(結果)を示している。「原因」のカラムには最終不具合を引き起こす原因となった設計項目を示している。「解消方法」のカラムは、不具合を生じさせないために採用され得る設計指針である対策方法を示す。「注意事項」のカラムには、解消方法を取る際に注意事項がある場合の当該注意事報を示す。「不具合メカニズム」のカラムには、部分グラフを表示するボタンが表示される。
When material development / design is performed with the purpose of "increasing the r value" using the design support information related to the IF steel, the
例えば図14の最上位の行では、「溶接強度が下がる」という最終不具合が生じる可能性が示されている。これにより「r値を高める」ために材料開発・設計を行っている際には、不具合を生じさせないためにボロン(B)を添加するかどうかを検討すべきであることがわかる。不具合の原因は「炭素成分濃度を下げる」ことである。一方でボロンを添加する際に留意すべき点として、「r値が下がる」ことが注意事項として示されている。 For example, the top row of FIG. 14 shows the possibility of a final defect of "welding strength decreasing". From this, it can be seen that when developing and designing materials in order to "increase the r-value", it is necessary to consider whether or not boron (B) should be added in order to prevent problems. The cause of the problem is "lowering the carbon component concentration". On the other hand, as a point to be noted when adding boron, "the r value decreases" is shown as a precaution.
「不具合メカニズム」のカラムに表示されているボタンを押下すると、かかる行の不具合に関連する部分グラフが表示される。該部分グラフは、その行の「原因工程」によってどのような不具合が発生するのかという、不具合発生メカニズムを示す。図15は最上位の行のボタンを押下した際に表示される画面を示している。ここでは、「炭素成分濃度を下げる」ことによって、「焼き入れ性が下がる」が起こり、結果として「溶接強度が下がる」という最終不具合が発生する可能性があることを示されている。また、当該行のチェック項目に表示されているボロンを添加することは、この不具合発生メカニズムにおける「焼入れ性が下がる」ことを解消するために行うことであることが、解消方法ノードによって示されている。ここで提示される部分グラフは、図13にて示したIF鋼の設計支援情報の有向グラフ構造の一部であり、最終不具合と不具合の原因である「炭素成分濃度を下げる」と対策である「ボロンを添加する」をつなぐ部分木のみが表示されている。当該部分木のみが表示されることでユーザは容易に不具合の発生するメカニズムを把握することができる。このように、本実施例によれば、作成したグラフ構造の知識から不具合のリスクへの対処のチェックリストをユーザに提示することができ、また不具合の原因など補足情報を提示することでチェックの意図などを明示的も示すことができる。これにより、不具合のリスクへの対処漏れなどを防ぎ、知識の少ない設計者でも効率的に設計開発が可能になる。 When you press the button displayed in the "Fault Mechanism" column, a subgraph related to the fault in that row is displayed. The subgraph shows a defect occurrence mechanism, which is what kind of defect is caused by the "cause process" in the row. FIG. 15 shows a screen displayed when the button in the top row is pressed. Here, it is shown that by "reducing the carbon component concentration", "hardening property is lowered", and as a result, the final defect of "welding strength is lowered" may occur. In addition, the resolution method node indicates that the addition of boron displayed in the check item of the relevant line is to eliminate the "hardenability" in this defect occurrence mechanism. There is. The subgraph presented here is a part of the directed graph structure of the design support information of IF steel shown in FIG. 13, and is a countermeasure "reduce the carbon component concentration" which is the cause of the final defect and the defect. Only the subtrees that connect "Add Boron" are displayed. By displaying only the subtree, the user can easily understand the mechanism by which the defect occurs. In this way, according to this embodiment, a checklist for dealing with the risk of a defect can be presented to the user from the knowledge of the created graph structure, and the check can be performed by presenting supplementary information such as the cause of the defect. It is also possible to explicitly indicate the intention. This prevents omissions in dealing with the risk of defects and enables efficient design development even by designers with little knowledge.
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成又はステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present disclosure has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and modifications based on the present disclosure. It should be noted, therefore, that these modifications and modifications are within the scope of this disclosure. For example, the functions and the like included in each configuration or each step and the like can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of configurations or steps and the like can be combined or divided into one. ..
例えば支援装置10は、設計支援情報を自動生成してもよい。具体的には例えば支援装置10の制御部11は、各設計項目に対応付けられた属性情報に基づき、設計項目間の因果関係を自動判定し、前記支援情報を生成する。属性情報は例えば因果関係に係る情報であり、ある設計項目の変更をした場合に影響を及ぼす他の設計項目の情報を含む。このように支援装置10が自動的に設計支援情報を生成することで、より鉄鋼材料に係る設計知識の共有化及び伝承を支援する技術の改善を図ることができる。
For example, the
10 支援装置
11 制御部
12 記憶部
13 入力部
14 出力部
21 ノード
21a 不採用ノード
21b 不具合の原因ノード
22 エッジ
23 ハブノード
24 ラベル
25 不具合ノード
26 ラベル
27 解消方法ノード
210 追加情報
10
Claims (9)
前記鉄鋼材料の特性値に関連する複数の設計項目について、前記設計項目間の因果関係に基づき、前記設計項目を連鎖させた設計支援情報を前記出力部に出力させる支援装置。 A support device that supports the design of steel materials, including a control unit and an output unit, and the control unit
A support device for outputting design support information in which the design items are chained to the output unit based on a causal relationship between the design items for a plurality of design items related to the characteristic values of the steel material.
前記設計支援情報は、各設計項目をノードとし、原因から結果へ向かう方向成分を有するエッジにより前記ノード間を接続することで前記設計項目間の因果関係を表した有向グラフ構造である、支援装置。 The support device according to claim 1.
The design support information is a support device having a directed graph structure in which each design item is a node and the nodes are connected by an edge having a directional component from a cause to an effect to represent a causal relationship between the design items.
前記設計支援情報は、各設計項目を要素とし、該要素を隣接させることで前記設計項目間の因果関係を表したテーブル構造である、支援装置。 The support device according to claim 1.
The design support information is a support device having a table structure in which each design item is an element and the elements are adjacent to each other to represent a causal relationship between the design items.
前記設計支援情報は不採用となった設計知識に係るノードを含み、前記制御部は、前記不採用となった設計知識に係るノード、又は該ノードから他のノードに向かうエッジに、不採用となったことを示すラベルを付した前記情報を前記出力部に出力させる支援装置。 The support device according to claim 2.
The design support information includes a node related to the design knowledge that has been rejected, and the control unit determines that the node related to the design knowledge that has been rejected or an edge from the node to another node is not adopted. A support device for outputting the information with a label indicating that the node has been used to the output unit.
前記設計支援情報は不具合の発生可能性のある設計知識に係るノードを含み、前記制御部は、前記不具合の発現可能性のある設計知識に係るノード、又は該ノードから他のノードに向かうエッジに、不具合の発生可能性があることを示すラベルを付した前記情報を前記出力部に出力させる支援装置。 The support device according to claim 2.
The design support information includes a node related to design knowledge that may cause a defect, and the control unit is directed to a node related to design knowledge that may cause a defect or an edge from the node to another node. , A support device for outputting the information with a label indicating that a defect may occur to the output unit.
設計項目に係るキーワードの入力を受け付けると、前記キーワードに対応する設計項目と因果関係の連鎖で結合しているノード又はエッジに付されている前記ラベルに基づき、前記ラベルに対応する不具合及び該不具合の解消方法を前記出力部に出力させる、支援装置。 The support device according to claim 5, wherein the design support information includes a solution method node related to knowledge for solving the defect, and the control unit is a control unit.
When the input of the keyword related to the design item is accepted, the defect corresponding to the label and the defect are based on the label attached to the node or edge connected to the design item corresponding to the keyword in a causal chain. A support device that outputs a method of solving the problem to the output unit.
前記不具合に原因に係るノード及び前記解消方法ノードを含む部分グラフを前記出力部に出力させる支援装置。 The support device according to claim 6, wherein the control unit is
A support device for outputting a subgraph including a node related to the cause of the problem and the solution method node to the output unit.
各設計項目に対応付けられた属性情報に基づき、前記設計項目間の因果関係を自動判定し、前記設計支援情報を生成する、支援装置。 The support device according to claims 1 to 7, wherein the control unit is
A support device that automatically determines a causal relationship between the design items based on the attribute information associated with each design item and generates the design support information.
支援装置により、前記鉄鋼材料の特性値に関連する複数の設計項目について、前記設計項目間の因果関係に基づき、前記設計項目を連鎖させた設計支援情報を生成するステップと、
前記設計支援情報を出力するステップと、
を含む支援方法。
It is a support method that supports the design of steel materials.
A step of generating design support information in which the design items are chained based on a causal relationship between the design items for a plurality of design items related to the characteristic values of the steel material by the support device.
Steps to output the design support information and
Support methods including.
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