JP2023085059A - 設計支援装置、設計支援方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に設計を行うことを可能とする。【解決手段】設計支援装置1は、既存のアッセンブリモデルのいずれかを特定する特定情報を受け付け、受け付けた特定情報により特定されるアッセンブリモデルと該アッセンブリモデルを構成する部品モデルの属性を示すパラメータを取得する取得部と、前記アッセンブリモデルと前記部品モデルの属性を示すパラメータを編集する編集情報を受け付けるパラメータ編集画面を生成する画面生成部22と、特定情報により特定されるアッセンブリモデルまたは部品モデルの属性を示すパラメータを取得する取得部と、パラメータ編集画面に入力された編集情報で、取得されたパラメータを編集する編集部と、編集された属性を示すパラメータに基づいて、強度解析を実行し、編集された組立品の強度を求める強度解析部18と、求められた強度が予め定められた条件を満たしているか否かを判定する強度判定部とを備える。【選択図】図1
Description
本開示は、設計支援装置、設計支援方法、及びプログラムに関する。
製品の設計において、3次元CAD(Computer Aided Design)を使用して3次元CADモデルを作成し、作成した3次元CADモデルに対して、CAE(Computer Aided Engineering)による強度解析を実行することにより、詳細な強度評価が行われている。しかし、一般的に、3次元CAD装置およびCAE装置は操作が複雑であり、専門的知識が要求され、設計作業及び強度評価作業に時間がかかる。
この問題に関連し、特許文献1には、パラメータの変更操作のみで、変更対象の3次元CADモデルの寸法の変更を可能とするCADモデル作成システムが開示されている。
このCADモデル作成システムには、作成した3次元CADモデルに対して、詳細な強度評価を実行する仕組みは組み込まれていない。したがって、ユーザは、3次元CAD装置又はCAE装置を操作して、強度解析の解析条件を設定し、解析処理を実行しなければならない。このため、専門的な知識が必要となり、処理に時間がかかる。このため、高度な専門知識を備えていないユーザが、より容易に設計を行うことを可能とすることが望まれる。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、より容易に設計を行うことを可能とする設計支援装置、設計支援方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示にかかる設計支援装置は、既存のアッセンブリモデルのいずれかを特定する特定情報を受け付け、受け付けた特定情報により特定されるアッセンブリモデルとアッセンブリモデルを構成する部品モデルの属性を示すパラメータを取得する取得部と、アッセンブリモデルと部品モデルの属性を示すパラメータを編集する編集情報を受け付けるパラメータ編集画面を生成する画面生成部と、パラメータ編集画面に入力された編集情報で、取得部により取得されたパラメータを編集する編集部と、編集部により編集された属性を示すパラメータに基づいて、強度解析を実行し、パラメータが編集された組立品の強度を求める強度解析部と、強度解析部により求められた強度が予め定められた条件を満たしているか否かを判定する強度判定部と、を備える。
本開示によれば、パラメータ編集画面に表示されたアッセンブリモデルと部品モデルのパラメータを編集することによって、CADモデルを編集し、編集したCADモデルに対応する組立品の強度解析を実行する。これにより、CAD装置およびCAE装置を直接操作してCADモデルの編集、および解析条件の編集をする手間を省くことができ、容易に設計をすることができる。
以下、本開示の実施の形態に係る設計支援装置、設計支援方法、及びプログラムについて、図面を参照して説明する。
本実施の形態に係る設計支援装置は、過去に設計された3次元CADモデルを参照して、寸法の変更、モジュールの入れ替え等により3次元CADモデルを編集し、編集した3次元CADモデルが表す製品の強度評価を行う装置である。より詳細には、この設計支援装置は、3次元CADモデルの寸法、配置、材料、荷重条件等の属性情報のパラメータの値を変更することにより、3次元CADモデルとCAEの解析条件とを編集する。設計支援装置は、編集した3次元CADモデルに対し、CAEによる強度解析を実行し、編集した3次元CADモデルが予め定められた基準を満たすか否かを示す評価情報を生成する。
図1に示すように、設計支援装置1は、3次元CADモデルを生成し、生成した3次元CADモデルに対してCAE解析を実行するモデル作成・解析部10と、3次元CADモデルの属性を示すパラメータ、および、CAE解析の条件を示すパラメータを編集し、3次元CADモデルが予め定められた基準を満たすか否かを評価するパラメータ編集・評価部20と、を備える。
モデル作成・解析部10は、ユーザの操作を受け付ける入力部11と、3次元CADモデルを作成する作成画面およびCAEの解析条件を設定する設定画面を生成する画面生成部12と、画面生成部12により生成された画面を表示する表示部13と、3次元CADモデルの形状データを変更する形状変更部14と、3次元CADモデルを記憶するモデル格納部15と、3次元CADモデルの属性情報およびCAE解析の解析条件を示すパラメータデータを記憶するパラメータ格納部16と、パラメータ編集・評価部20から情報を受信し、又は、パラメータ編集・評価部20へパラメータデータに含まれる情報を送信するパラメータ入出力部17と、モデル格納部15に格納された3次元CADモデルに対してCAEによる強度解析を実行する強度解析部18と、を備える。
入力部11は、ユーザの操作を受け付ける。具体的に、ユーザは、入力部11を操作して、3次元CADモデルを作成する作成画面、および、CAEの解析条件を設定する設定画面の表示を指示する情報、3次元CADモデルの形状データを変更する情報、CAEによる強度解析の解析条件を設定する情報の入力を受け付ける。
画面生成部12は、3次元CADモデルを作成する作成画面、および、CAEの解析条件を設定する設定画面を生成する。画面生成部12は、入力部11から3次元CADの作成画面、もしくは、CAEの設定画面を表示することを指示する表示指示情報を受信すると、それぞれに対応する画面を生成し、表示部13に出力する。
表示部13は、画面生成部12により生成された画面を表示する。ユーザは、入力部11を操作して、表示部13により表示された画面上で、3次元CADモデルの形状データ、材質データ等の属性情報を変更し、CAEの解析条件を設定する。
モデル格納部15は、既存の3次元CADモデルを記憶する。ユーザは、モデル格納部15に格納されている3次元CADモデルの属性情報を編集することにより、新たな3次元CADモデルを作成することができる。3次元CADモデルは、複数の部品を組み立てた「組立品のモデル」を示すアッセンブリモデルと、部品のモデルを示す「パートモデル」と、各部品の配置情報を含む「スケルトンモデル」と、を含む。図2に示す支持構造物の例において、3次元CADモデルは、Assembly_Aという名称である。図示する通り、アッセンブリモデル「Assembly_A」は、「Part_T1」、Part_T2」、「Part_T3」、「Part_T4」、「Part_F1」、「Part_F2」、「Part_F3」、「Part_F4」、「Part_L1」、「Part_L2」、「Part_L3」、「Part_L4」、という名称の12個の構成部品を表すパートモデルを含む。これらアッセンブリモデル及び各パートモデルに、それぞれ、属性情報を示すパラメータと解析条件を示すパラメータが定義される。なお、パートモデルは、部品モデルの一例である。
図1に戻り、パラメータ格納部16は、組立品の各部の寸法、各部品の配置、材料などの属性情報、および、荷重条件、許容応力などのCAEによる強度解析の解析条件を示すパラメータの情報を含むパラメータデータを記憶する。図3に示す通り、パラメータデータは、アッセンブリモデルを識別する情報である「アッセンブリの名称」と、構成部品であるパートモデルを識別する情報である「パートモデル名」と、長さ、幅、厚さ、重さ、材質等の属性を示すパラメータを識別する情報である「パラメータ名」と、パラメータの値を示す情報である「パラメータ値」と、パラメータ値の単位を示す「単位」と、を項目として含む。図3に示す例は、図2に示す3次元CADモデルのパラメータデータの例であり、アッセンブリモデルの名称は、「Assembly_A」、パートモデル名は12個の構成部品の識別情報に相当する「Part_T1」...「Part_L4」である。例えば、第1行のエントリには、パートモデル「Part_T1」について、特定個所の寸法を表わす「P_0001」、パラメータ値「3.0」、単位「mm」が設定されている。また、強度解析の解析条件として、パートモデル「Part_T1」に、解析条件が許容応力であることを示す「allow_stress」、合否の閾値を示すパラメータ値は「100」とその単位は「N/mm2」が設定されている。これは、例えば、パートモデル「Part_T1」が表す構成部品の許容応力が「100」「N/mm2」であれば、強度条件に合格であることを表す。
図1に戻り、形状変更部14は、モデル格納部15に記憶されている3次元CADモデルのうち指定された3次元CADモデルの属性データ、例えば、形状データ、材質データを変更する。ユーザは、モデル格納部15に記憶されている3次元CADモデルを読み出し、表示部13に3次元CADの作成画面を表示させる。表示された3次元CADの作成画面上で、ユーザが入力部11を介して3次元CADモデルの形状データ、材質データ、パートモデルを変更する操作をすると、形状変更部14は、ユーザが変更した属性に対応する3次元CADモデルを生成する。形状変更部14は、新たなアッセンブリ名を付して、生成した3次元CADモデルをモデル格納部15に追加して記憶させる。形状変更部14は、生成した3次元CADモデルから寸法、材質等の属性情報を抽出してパラメータデータを生成する。形状変更部14は、生成したパラメータデータをパラメータ格納部16にアッセンブリ名と共に追加して記憶させる。
パラメータ入出力部17は、パラメータ編集・評価部20から情報を指定する情報を受信し、指定された情報をパラメータ格納部16から読み出して、パラメータ編集・評価部20に送信する。
強度解析部18は、設計された組立品又は部品の強度を解析する。具体的に、強度解析部18は、パラメータ格納部16に格納されるパラメータデータから解析対象の3次元CADモデルの属性情報および強度解析の解析条件を読み出し、有限要素法による強度解析を実行して、組立品に含まれる各部品の強度を求める。
パラメータ編集・評価部20は,ユーザの操作を受け付ける入力部21と、3次元CADモデルの属性情報とCAEによる解析条件とを含むパラメータデータ、および、3次元CADモデルが予め定められた基準を満たすか否かを判断する評価情報を編集する画面を生成する画面生成部22と、画面生成部22により生成された画面を表示する表示部23と、パラメータデータと評価部29により生成された評価結果とを含むパラメータテーブルを格納するパラメータテーブル格納部24と、入力部21で入力された情報に基づきパラメータを編集するパラメータ編集部25と、各部品のコスト、納期などの仕様を含む部品情報を格納する部品情報格納部26と、モデル作成・解析部10から情報を受信し、または、モデル作成・解析部10へ情報を送信するパラメータ入出力部27と、入力部21に対する操作により入力された情報に基づき3次元CADモデルの評価情報の編集を行う評価内容編集部28と、3次元CADモデルが予め定められた基準を満たすか否かを判断する評価部29とパラメータテーブル格納部24に記憶されたパラメータテーブルのバックアップをとる評価結果格納部30と、を備える。
入力部21は、ユーザの操作を受け付ける。具体的に、ユーザは、入力部21を操作して、3次元CADモデルの属性情報を示すパラメータを変更する情報、CAEの解析条件を示すパラメータを編集する情報、および、3次元CADモデルに対する評価情報を示すパラメータを編集する情報を入力する。
画面生成部22は、3次元CADモデルの属性情報とCAEによる解析条件とを含むパラメータデータ、および、3次元CADモデルの評価情報を編集する複数の編集画面を生成する。ユーザが、編集する元となる3次元CADモデルの識別情報を入力すると、モデル作成・解析部10のパラメータ格納部16に格納されているパラメータデータから、入力された3次元CADモデルのパラメータ情報が、パラメータ編集・評価部20のパラメータ入出力部27に出力される。パラメータ編集部25は、パラメータ入出力部27から受信したパラメータ情報から、テーブルフォーマットのパラメータテーブルを生成し、パラメータテーブル格納部24に記憶させる。画面生成部22は、パラメータテーブル格納部24に格納されるパラメータテーブルを読み出して、ユーザの入力によりパラメータを編集することが可能な複数の編集画面を生成し,表示部23に表示させる。以下、画面生成部22が生成する編集画面の例を図4、図5、図6、図7、および、図8を参照して説明する。
図4に示す編集画面100aは、3次元CADモデルのツリー構成を表示し、編集する画面である。編集画面100aは、3次元CADモデルの識別情報であるモデル名の入力を受け付けるモデル名入力フォーム140と、モデル作成・解析部10のパラメータ格納部16から指定した3次元CADモデルのパラメータデータを取得することを指示する取得ボタン110と、パラメータ格納部16に格納されるパラメータデータを書き換えることを指示する反映ボタン111と、後述するモデルツリーを表示するモデルツリー表示領域120と、モデルツリーであることを示すタブ130と、を含む。
モデル名入力フォーム140に、編集対象の3次元CADモデルの識別情報であるアッセンブリモデル名が入力されて取得ボタン110が押されると、画面生成部22は、アッセンブリモデル名をパラメータ入出力部27に渡す。パラメータ入出力部27は、モデル作成・解析部10のパラメータ入出力部17にアッセンブリモデル名を通知し、パラメータの取得を依頼する。パラメータ入出力部17は、依頼に応答し、通知されたアッセンブリモデルのパラメータ情報をパラメータ格納部16から読み出し、パラメータ入出力部17に提供する。パラメータ入出力部17は、提供されたパラメータ情報を画面生成部22に提供する。
画面生成部22は、指定されたアッセンブリモデルが表している製品の仕様を評価する内容を示す仕様評価テーブル120aとパートモデルが表しているパートの仕様を評価する内容示す仕様評価テーブル120bとを生成し、編集画面100aに配置する。仕様評価テーブル120aは、例えば、製品のコストと納期を評価することを示す情報と評価の基準を格納する。また、仕様評価テーブル120bは、例えば、各部品のコストと納期を評価することを示す情報と評価の基準を格納する。
画面生成部22は、また、アッセンブリモデルのパラメータデータを表示する編集画面を表示する。この編集画面は、例えば、パラメータ名、パラメータ値等の情報を含む。
画面生成部22は、また、各パーツモデルのパラメータデータを表示する編集画面を表示する。この編集画面は、例えば、パラメータ名、パラメータ値等の情報を含む。
画面生成部22は、また、各アッセンブリモデルの強度解析のパラメータデータを表示する編集画面を表示する。この編集画面は、例えば、強度解析の種類を特定するパラメータとパラメータ値等と、強度解析を指示するボタンを含む。
図2に示す3次元CADモデルを参照して編集画面を具体的に説明する。
図4に示す編集画面100aのモデル名入力フォーム140に、編集する元となる3次元CADモデルの識別情報であるモデル名「Assembly_A」が入力されて取得ボタン110が押されると、モデル作成・解析部10のパラメータ格納部16に格納されているパラメータデータから「Assembly_A」で特定されるアッセンブリモデルとそれを構成する全てのパートモデルのパラメータ情報が、パラメータ編集・評価部20のパラメータ入出力部27に出力される。画面生成部22は、パラメータ入出力部27から受信したパラメータ情報を表示する複数の編集画面を生成する。具体的に、画面生成部22は、図5に示す「Assembly_A」のモデルツリー情報を表示する編集画面100、図6に示す「Assembly_A」のパラメータ情報を表示する編集画面101、図7に示す各パートモデルのパラメータ情報を表示する編集画面101a、図8に示すCAEによる強度解析の解析条件を表示する編集画面102等を生成する。
図5~図8に示すように、編集画面100の上部に配置されるタブが押されると、画面生成部22により生成された各編集画面が表示される。なお、モデル名は、特定情報の一例であり、画面生成部22は、取得部の一例である。
図4に示す編集画面100aは、「Assembly_A」で特定される3次元CADモデルを構成するパートモデルの一覧を示すモデルツリー情報をモデルツリー表示領域120に配置し、「Assembly_A」で特定される3次元CADモデルの仕様評価テーブル120aと、各パートモデルの仕様評価テーブル120bと、含む。この例では、「Assembly_A」で特定されるアッセンブリモデルが、「Part L1」~「Part T4」で特定されるパートモデルから構成されることが示されている。また、アッセンブリモデルで示される製品の仕様として製品コストがYYYであり、納期がZZZ日であることが示されている。また、アッセンブリモデルで示される製品の仕様として製品コストがYYYであり、納期がZZZ日であることが示されている。また、各パーツの仕様が示されている。なお、図では、パートモデルの仕様として、パーツ名「Part T2」について、コストが###であること、納期が###であることが示されている。他のパートモデルについても並列的に仕様を表示しても、選択に応じて表示するようにしてもよい。
図6に示す編集画面101は、アッセンブリAssembly_Aの情報を表示することを示すAssembly_Aタブ選択ボタン131と、Assembly_Aに含まれるパラメータデータを示すパラメータテーブル121と、を含む。パラメータテーブル121は、アッセンブリモデル「Assembly_A」に関連するパラメータを表形式に表示するものである。具体的に、パラメータテーブル121は、各パラメータを一意に識別する識別子である「パラメータ名」と、各パラメータの値を示す「パラメータ値」と、各パラメータの単位を示す「単位」と、設計規則により計算式で決定可能なパラメータの値の計算式を含む情報を示す「ロジック」と、の項目を含む。図示する例において、組立品のX軸方向の寸法を示すパラメータ名「x1」のパラメータ値は、「20」であり、単位は、「mm」であることを示す。また、組立品のタイプを示すパラメータ名「type」のパラメータ値は、「A」であり、組立品の材料を示すパラメータ名「material」のパラメータ値は、使用するステンレスが「SUS###」であることを示す。
図7に示す編集画面101aは、パートモデルのパラメータデータを表示し、編集する画面である。図7は、パートモデルPart_T1の例を示すが他のパートモデルについても同様に作成される。編集画面101は、Part_T1の情報を表示することを示すPart_T1タブ選択ボタン131aと、Part_T1に含まれるパラメータデータを示すパラメータテーブル121aと、を含む。パラメータテーブル121aは、パートモデル「Part_T1」に関連するパラメータを表形式に表示するものである。具体的に、パラメータテーブル121は、各パラメータを一意に識別する識別子である「パラメータ名」と、各パラメータの値を示す「パラメータ値」と、各パラメータの単位を示す「単位」と、設計規則により計算式で決定可能なパラメータの値の計算式を含む情報を示す「ロジック」と、の項目を含む。図示する例において、Part_T1のX軸方向の寸法を示すパラメータ名「P_0001」のパラメータ値は、「20」であり、単位は、「mm」であることを示し、Part_T1のY軸方向の寸法を示すパラメータ名「P_0002」のパラメータ値は、「30」であり、単位は、「mm」であることを示し、Part_T1のZ軸方向の寸法を示すパラメータ名「P_0003」のパラメータ値は、「7.0」であり、単位は、「mm」であることを示す。編集画面101aは、パートモデル「Part_T1」のパラメータ情報を表示する画面であるが、モデルツリー表示領域120のモデルツリーに示されるその他のパートモデル、および,スケルトンモデルそれぞれについて、パラメータ情報を表示する編集画面101aが存在する。編集画面101aの上部に配置されるタブの中から、各モデルの名称が記載されたタブが押されることにより、表示部23は、対応するそれぞれの編集画面101を表示する。
図8に示す編集画面102は、CAEによる強度解析の解析条件を表示し、編集する編集画面である。編集画面102は、強度解析の設定内容を表示することを示す強度解析タブ選択ボタン132と、強度解析に関連するパラメータを表形式で表示するパラメータテーブル122と、強度解析の実行を指示する解析実行ボタン112と、を含む。パラメータテーブル122は、パラメータを識別する識別子である「パラメータ名」と、パラメータの値を示す「パラメータ値」と、パラメータ値の単位を示す「単位」と、設計規則により計算式で決定可能なパラメータの値の計算式を含む情報を示す「ロジック」などの項目を含む。図示する例において、パラメータ名は、強度解析の結果から取得する情報がミーゼス応力であることを示す「mises」であり、単位は「Pa」であることを示す。また、パラメータ名は、解析条件の項目が許容応力であることを示す「allow_stress」であり、パラメータ値は「100」であり、単位は「N/mm2」であることを示す。なお、編集画面100、101、101aは、パラメータ編集画面の一例であり、編集画面102は、解析条件編集画面の一例である。
図1に戻り、表示部23は、画面生成部22により生成された画面を表示する。ユーザは、入力部21を操作して、表示部23により表示された画面上で、パラメータテーブル格納部24に格納されるパラメータテーブルに含まれる情報を編集する。
パラメータテーブル格納部24は、3次元CADモデルの属性情報およびCAEによる解析条件を含むパラメータデータと評価部29による評価結果とを含むパラメータテーブル格納する。パラメータテーブルは、画面生成部22が編集画面100-102を生成する際に使用されるテーブル形式のデータである。ユーザが、入力部21を操作して、表示部23により表示された編集画面の情報を変更することにより、パラメータテーブル格納部24に格納されるパラメータテーブルに含まれる情報が編集される。また、評価部29は、強度解析の解析結果および構成部品の仕様が、予め定められた基準を満たすか否かを示す評価結果を生成すると、生成した結果をパラメータテーブルに書き込む。
パラメータ編集部25は、パラメータテーブル格納部24に格納されるパラメータテーブルに含まれる情報を編集する。ユーザが、表示部23により表示された編集画面上で、入力部21を介してパラメータの値を変更したり、パラメータの追加および削除をすると、ユーザの操作に対応するパラメータテーブル内の情報を編集する。パラメータ編集部25は、編集したパラメータテーブルをパラメータテーブル格納部24に記憶させる。
部品情報格納部26は、各部品のコスト、納期などの仕様情報を含む部品情報を格納する。図9に示す通り、部品情報は、各部品に対応するパートモデルを識別する情報である「モデル名」と、部品を調達するためにかかるコストを示す「コスト」と、組み立てを開始するまでの部品の調達日数を示す「納期」と、...と、を含む。これらの情報は、評価部29が、組立品が予め定められた条件を満たすか否かを評価する際の評価項目として使用される。
パラメータ入出力部27は、モデル作成・解析部10から情報を受信し、または、モデル作成・解析部10へ情報を送信する。ユーザが、図5-図8に示す編集画面100-102上で、パラメータを編集し、図5に示す編集画面100に表示される反映ボタン111をクリックすると、パラメータ編集部25は、編集された情報を変換し、パラメータ入出力部27を介してモデル作成・解析部10へ出力する。モデル作成・解析部10のパラメータ入出力部17は、受信した情報によりパラメータ格納部16に格納されるパラメータデータを更新する。また、3次元CADモデルの形状情報を示すパラメータが編集された場合、モデル作成・解析部10の形状変更部14は、受信した編集情報に基づき、モデル格納部15に格納される3次元CADモデルを編集し、記憶させる。
図1に戻り、評価内容編集部28は、入力部21で入力された情報に基づき部品情報格納部26に格納される部品情報の編集を行う。図5に示す編集画面100の仕様評価テーブル120a、120bに、ユーザがコスト、納期などの項目を追加すると、評価内容編集部28は、パートモデルを識別する情報である「モデル名」をキーとして、パラメータテーブルに含まれる属性情報と部品情報とを関連付けて、表示部23に表示させる。ユーザが表示された編集画面上で、部品情報を編集すると、評価内容編集部28は、部品情報格納部26に格納される部品情報を編集し、部品情報格納部26に記憶させる。
図1に戻り、評価部29は、設計された3次元CADモデルに対応する組立品が予め定められた基準を満たすか否かを判定し、判定した結果を示す評価結果を生成する。具体的に、評価部29は、強度解析部18による解析結果に基づいて構成部品毎の強度評価を行い、部品情報格納部26に記憶される部品情報に基づき、組立品が予め定められた仕様を満たすか否かの仕様評価を行う。評価部29は、図8に示す強度解析の解析条件を示すパラメータテーブル122を読み出す。図示する例は、パラメータテーブル122の2行目において、パラメータ名は、強度解析の結果から取得する情報がミーゼス応力であることを示す「mises」であり、単位は「Pa」であることを示し、パラメータテーブル122の3行目において、パラメータ名は、解析条件の項目が許容応力であることを示す「allow_stress」であり、パラメータ値は、「100」であり、単位は「N/mm2」であることを示し、パラメータテーブル122の4行目において、パラメータ名は、荷重の種類を示す「type」であり、パラメータ値は、荷重の種類が集中荷重であることを示す「A」であることを示す。評価部29は、強度解析部18から出力された部品毎のミーゼス応力と、許容応力の値との差分を算出し、ミーゼス応力が許容応力の値以下の場合、強度を満たすと判定する。
次に、評価部29は、部品情報格納部26に記憶される部品情報に基づき、組立品が予め定められた仕様を満たすか否かの仕様評価を行う。具体的に、評価部29は、図5に示す仕様評価の項目を含む仕様評価テーブル120aを読み出す。図示する例は、製品コストおよび納期が仕様評価の項目として設定され、製品コストが「YYY」で設定され、納期が「ZZ日」で設定されていることを示す。評価部29は、図9に示す部品情報から構成部品のパートモデルのコストおよび納期の情報を取得し、アッセンブリモデルのトータルコストおよび納期を算出する。評価部29は、算出したアッセンブリモデルのトータルコストが「YYY」以下か否か、納期が「ZZ日」以下か否かを判定し、それぞれ閾値以下の場合、仕様を満たすと判定する。評価部29は、強度評価および仕様評価の評価結果を生成し、生成した評価結果をパラメータテーブル格納部24が記憶するパラメータテーブルに記憶させる。なお、評価部29は、強度判定部および仕様判定部の一例である。
図1に戻り、評価結果格納部は、パラメータテーブル格納部24に記憶されるパラメータテーブルに記載された情報のバックアップをとる。バックアップのタイミングとして、評価結果格納部は、パラメータ編集部25にて編集を開始したタイミング、もしくは、評価内容編集部31にて評価内容の編集を開始したタイミングのいずれかである。
以上説明した機能的構成を有する設計支援装置1は、物理的に、図10に示すように、プログラムに従った処理を実行するCPU(Central Processing Unit)2と、揮発性メモリであるRAM(Random Access Memory)3と、不揮発性メモリであるROM(Read Only Memory)4と、データを記憶する記憶部5と、情報の入力を受け付ける入力部6と、情報を可視化して表示する表示部7と、情報の送受信を行う通信部8と、を備え、これらが内部バス99を介して接続されている。
CPU2は、記憶部5に記憶されたプログラムをRAM3に読み出して実行することにより、各種処理を実行する。CPU2は、プログラムにより提供される主要な機能として、モデル作成・解析部10の画面生成部12、形状変更部14、および、強度解析部18と、パラメータ編集・評価部20の画面生成部22、パラメータ編集部25、評価内容編集部28、および、評価部29と、による各処理を実行する。
RAM3は、CPU2のワークエリアとして使用される。ROM4は、設計支援装置1の基本動作のためにCPU2が実行する制御プログラム、BIOS(Basic Input Output System)等を記憶する。
記憶部5は、ハードディスクドライブを備え、CPU2が実行するプログラムを記憶し、プログラム実行の際に使用される各種データを記憶する。記憶部5は、モデル格納部15とパラメータ格納部16とパラメータテーブル格納部24と部品情報格納部26と評価結果格納部30として機能する。
入力部6は、キーボード、マウス、通信装置等を備えるユーザインタフェースである。入力部6は、モデル作成・解析部10の入力部11およびパラメータ編集・評価部20の入力部21として機能する。
表示部7は情報を可視化して表示する液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の表示装置である。表示部7は、モデル作成・解析部10の表示部13およびパラメータ編集・評価部20の表示部23として機能する。
通信部8は、ネットワークに接続する網終端装置または無線通信装置、およびそれらと接続するシリアルインタフェースまたはLAN(Local Area Network)インタフェースである。通信部8は、モデル作成・解析部10のパラメータ入出力部17およびパラメータ編集・評価部20のパラメータ入出力部27として機能する。
続いて、設計支援装置1の動作について図11を用いて説明する。設計支援装置1は、過去に設計された3次元CADモデルの属性情報およびCAEによる強度解析の解析条件を示すパラメータを編集し、編集されたパラメータに基づき、強度解析を含む評価を行う3次元CADモデル編集・評価処理を実行する。具体的に、過去に設計された、図2に示すアッセンブリモデル「Assembly_A」の構成部品の寸法を編集する例について、以下説明する。パラメータ格納部16には、アッセンブリモデル「Assembly_A」の属性情報および強度解析の解析条件を示すパラメータ情報を含む、図3に示すパラメータデータが予め格納されている。
設計支援装置1の入力部11は、編集する元となる3次元CADモデルを識別する識別情報の入力を受け付け(ステップS101)、ユーザにより入力された3次元CADモデルの識別情報を取得する。具体的に、ユーザは、入力部11を操作して、図4に示す3次元CADモデルの編集画面100aを表示部13に表示させ、編集する元となる3次元CADモデルの識別情報であるモデル名を図4に示す編集画面100aのモデル名入力フォーム140に入力する。
図11に戻り、次に、画面生成部22は、ステップS101にて入力された3次元CADモデルのパラメータ情報を取得する(ステップS102)。具体的に、モデル名入力フォーム140に、モデル名「Assembly_A」が入力され、図4に示す編集画面100aの取得ボタン110が押されると、画面生成部22は、パラメータ入出力部17に、モデル作成・解析部10のパラメータ格納部16に格納されているパラメータデータから「Assembly_A」のパラメータ情報を、出力させる。パラメータ編集部25は、パラメータ入出力部17を介して、パラメータ入出力部27から受信したパラメータ情報から、表形式のパラメータテーブルを生成し、パラメータテーブル格納部24に記憶させる。画面生成部22は、パラメータテーブル格納部24に格納されるパラメータテーブルを読み出して、ユーザの入力によりパラメータを編集することが可能な複数の編集画面を生成し,表示部23に表示させる。画面生成部22は、パラメータ編集・評価部20のパラメータ入出力部27を介して、「Assembly_A」のパラメータ情報を取得する。
図11に戻り、次に、画面生成部22は、取得したパラメータ情報のパラメータを編集可能な編集画面を複数生成して表示部23に表示させ、パラメータの編集を受け付ける(ステップS103)。具体的に、画面生成部22は、ステップS102でパラメータ編集部25により生成されたパラメータテーブルをパラメータテーブル格納部24から読み出し、入力されたアッセンブリモデル「Assembly_A」のモデルツリーおよび評価項目を編集する図5に示す編集画面100と、アッセンブリモデルの属性情報を編集する図6に示す編集画面101と、パートモデル「Part_T1」の属性情報を編集する図7に示す編集画面101aと、強度解析の解析条件を編集する図8に示す編集画面102と、を生成し、表示部23に表示させる。なお、画面生成部22は、パートモデル「Part_T1」以外の全てのパートモデル「Part_1」、「Part_2」、「Part_3」、「Part_4」、....、の属性情報を編集する編集画面をそれぞれ生成し、表示部23に表示させる。
このように、アッセンブリ名を指定するだけで、指定されたアッセンブリモデルのツリー情報、アッセンブリモデルとパートモデルの仕様評価の情報、アッセンブリモデルのパラメータ、パートモデルのパラメータ、強度解析の条件が収集され、ユーザに提示され、その編集が可能となる。
このように、アッセンブリ名を指定するだけで、指定されたアッセンブリモデルのツリー情報、アッセンブリモデルとパートモデルの仕様評価の情報、アッセンブリモデルのパラメータ、パートモデルのパラメータ、強度解析の条件が収集され、ユーザに提示され、その編集が可能となる。
次に、パラメータ編集部25および評価内容編集部28は、パラメータ情報が編集されたか否かを判定する(ステップS104)。具体的に、パラメータ編集部25は、図5に示す編集画面100と、図6に示す編集画面101と、図7に例示するパートモデルの属性情報を編集する編集画面101aと、に表示されるパラメータ情報が変更されたか否かを判定する。評価内容編集部28は、図5に示す編集画面100に表示される仕様評価テーブル120a、120b内のパラメータ情報が変更された否かを判定する。
図11に戻り、次に、パラメータ編集部25は、パラメータ情報が編集されたと判定すると(ステップS104;Yes)、パラメータ格納部16に格納されるパラメータデータを更新する(ステップS105)。具体的に、ユーザが、図7に示すパートモデル「Part_T1」の属性情報を編集する編集画面上で、Z軸方向の寸法を示すパラメータ名「P_0003」のパラメータ値「7.0」を「8.0」に編集し、図5に示す編集画面100に表示される反映ボタン111をクリックすると、評価結果格納部は、パラメータテーブル格納部24に記憶される、編集内容を反映する前のパラメータテーブルのバックアップをとる。次に、パラメータ編集部25は、編集された情報によりパラメータテーブル格納部24に記憶されるパラメータテーブルを更新する。さらに、パラメータ編集部25は、パラメータ入出力部27を介して、「P_0003」のパラメータ値「7.0」を「8.0」に編集したことを示す情報をモデル作成・解析部10へ出力する。モデル作成・解析部10のパラメータ入出力部17は、受信した情報によりパラメータ格納部16に格納される図3に示すパラメータデータを更新する。
また、モデル作成・解析部10の形状変更部14は、「P_0003」のパラメータ値「7.0」を「8.0」に編集したことを示す情報に基づき、モデル格納部15に格納される3次元CADモデルの形状データを編集し、新たな形状データを記憶させる。具体的に、図2に示すパートモデル「Part_T1」のZ軸方向の寸法を7mmから8mmの寸法に変更したアッセンブリモデル「Assembly_A」形状データを記憶させる。
評価内容編集部28は、図5に示す編集画面100に表示される仕様評価テーブル120bのパラメータ情報が変更されたと判断すると(ステップS104;Yes)、部品情報格納部26に格納される図9に示す部品情報を更新する(ステップS105)。一方、パラメータ編集部25および評価内容編集部28は、パラメータ情報が編集されていないと判断すると(ステップS104;No)ステップS103に戻り、パラメータの編集を受け付ける。
図11に戻り、次に、強度解析部18は、編集されたパラメータ情報に基づいて強度解析を実行する(ステップS106)。具体的に、ユーザが図8に示す編集画面102に表示される、強度解析の解析条件を示すパラメータ情報を編集し、解析実行ボタン112を押すと、パラメータ編集部25は、パラメータ入出力部27を介して、編集された情報をモデル作成・解析部10へ出力する。モデル作成・解析部10のパラメータ入出力部17は、受信した情報によりパラメータ格納部16に格納される強度解析の解析条件を示すパラメータを編集し、パラメータデータを更新する。強度解析部18は、パラメータ格納部16に格納されるパラメータデータから解析対象の3次元CADモデルの属性情報および強度解析の解析条件を読み出し、有限要素法による強度解析を実行して、各部品の強度を求める。図8に示す例において、ミーゼス応力を示すパラメータ名「mises」が設定されているため、強度解析部18は、解析結果の中からミーゼス応力の情報を出力する。出力された情報は、パラメータ入出力部17およびパラメータ入出力部27を介して、パラメータテーブル格納部24に送られ、パラメータテーブルに記憶される。
図11に戻り、次に、評価部29は、設計された組立品が予め定められた基準を満たすか否かの評価を行う(ステップS107)。具体的に、評価部29は、強度解析部18による解析結果に基づいて構成部品毎の強度評価を行い、部品情報格納部26に記憶される部品情報に基づき、組立品が仕様を満たすか否かの仕様評価を行う。評価部29は、図8に示す強度解析の解析条件を示すパラメータテーブル122を読み出す。図示する例において、2行目のパラメータ名は、強度解析の結果から取得する情報ミーゼス応力であることを示す「mises」であり、単位は「Pa」であり、3行目のパラメータ名は、解析条件の項目が許容応力であることを示す「allow_stress」であり、許容応力の値は「100」であり、単位は「N/mm2」であることを示す。評価部29は、ステップS106により強度解析部18から出力された部品毎のミーゼス応力と、許容応力の値「100」との差分を算出し、ミーゼス応力が「100」以下の場合、強度を満たすと判定する。評価部29は、各パートモデルに対して強度評価を実行し、強度評価の評価結果を生成する。
次に、評価部29は、部品情報格納部26に記憶される部品情報に基づき、組立品が仕様を満たすか否かの仕様評価を行う。具体的に、評価部29は、図5に示す仕様評価の項目を含む仕様評価テーブル120aを読み出す。図示する例において、コストおよび納期が仕様評価の項目として設定され、各項目に対して満たすべき仕様として、製品コスト「YYY」および納期「ZZ日」が設定されていることを示す。評価部29は、図9に示す部品情報から構成部品のコストおよび部品の調達日数を示す納期の情報を取得し、アッセンブリモデルのトータルコストおよび納期を算出する。評価部29は、構成部品のコストを合算し、算出した組立品のトータルコストが「YYY」以下か否か、各部品の納期が「ZZ日」以下か否かを判定し、それぞれ閾値以下の場合、仕様を満たすと判定する。評価部29は、仕様評価の評価結果を生成し、先に生成した強度評価の評価結果と結合した評価結果データを生成して(ステップS108)、出力する。評価結果データには、各評価項目に対して、基準を満たすか否かの判定結果が含まれる。
評価部29は、S107による評価処理の結果、組立品が予め定められた基準を満たすと判定した場合(ステップS109;Yes)、処理を終了する。一方、評価部29は、組立品が予め定められた基準を満たさないと判定した場合(ステップS109;No)、ステップS103に戻り、パラメータの編集を受け付ける。
なお、ステップS103では、画面生成部22により生成された編集画面で、3次元CADモデルの属性情報および強度解析の解析条件を示すパラメータを編集することとしたがこれに限られず、3次元CADおよびCAEの作成画面から直接3次元CADモデルおよび強度解析の解析条件を編集してもよい。ユーザは、画面生成部12が生成する3次元CADモデルを作成する作成画面およびCAEの解析条件を設定する設定画面で編集操作を行うことにより、編集された情報がパラメータ格納部16に記憶されるパラメータデータに記憶される。
以上のように、設計支援装置1は、過去に設計したアッセンブリモデル「Assembly_A」の構成部品を示すパートモデル「Part_T1」のZ軸方向のパラメータ「P_0003」の値を「7.0」から「8.0」に変更する操作のみによって、アッセンブリモデル「Assembly_A」の形状データを変更し、変更した新たな形状の組立品の強度解析を実行する。設計支援装置1は、強度評価を含む評価を行い、設計変更された組立品が予め定められた基準を満たすか否かを自動的に判定する。設計者は、設計支援装置1により出力された評価結果に基づいて検討を行い、最終的に基準を満たす組立品を設計することができる。
本開示の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
上記実施の形態では、「Assembly_A」の構成部品を示すパートモデル「Part_T1」のZ軸方向のパラメータ「P_0003」の値を「7.0」から「8.0」に編集する場合を例示したが、これに限られず、製品の材質、部品の変更等、編集の対象は任意である。具体的に、製品の材質を編集する場合、図6に示すアッセンブリモデルの材質を示すパラメータ「material」のパラメータ値を、ステンレスを示す「SUS###」から、アルミ、銅、木材など他の材質であることを示すパラメータ値に変更し、図5に示す編集画面100に表示される反映ボタン111をクリックする。すると、パラメータ編集部25は、編集された情報によりパラメータテーブル格納部24に記憶されるパラメータテーブルを更新し、さらに、パラメータ入出力部27を介して、「material」のパラメータ値「SUS###」を他の材質を示す値に編集したことを示す情報をモデル作成・解析部10へ出力する。モデル作成・解析部10のパラメータ入出力部17は、受信した情報によりパラメータ格納部16に格納される図3に示すパラメータデータを更新する。
また、製品の一部の部品を入れ替える場合、図5に示す「Assembly_A」のモデルツリーを表示するモデルツリー表示領域120において、変更対象のパートモデル名を、別のパートモデルの名称に変更する。この場合、図5に示す編集画面100に配置される取得ボタン110が押されると、画面生成部22は、変更したパーツモデルのパラメータ情報をパラメータ格納部16から取得し、編集画面を表示させる。なお、変更されたパーツモデルの編集画面を残しても・非表示としてもよい。
また、製品の強度評価を変更する場合には、図8に示すパラメータテーブル122において、パラメータ名、パラメータ値、単位、評価ロジックなどを編集する。この場合、図5に示す編集画面100に表示される反映ボタン111をクリックする。すると、パラメータ編集部25は、編集された情報によりパラメータテーブル格納部24に記憶されるパラメータテーブルを更新し、さらに、パラメータ入出力部27を介して、パラメータを交換された評価手法を示す値に編集したことを示す情報をモデル作成・解析部10へ出力する。モデル作成・解析部10のパラメータ入出力部17は、受信した情報によりパラメータ格納部16に格納される図3に示すパラメータデータを更新する。
これら編集後、図8の編集画面で解析実行ボタン112が押されると、変更後のパラメータ情報で、強度解析が実行される。
上記実施の形態では、設計対象の製品として支持構造物を例示したが、これに限られない。製品は、複数の部品を含む機械製品、電機製品、家具等、対象物の種類は任意である。モデル格納部15は、対象物の種類に応じて、各対象物の3次元CADモデルを記憶すればよい。
また、上記実施の形態では、評価部29は、強度解析部18が出力したミーゼス応力が閾値を満たすか否かにより強度評価を行うこととしたがこれに限られない。評価部29は、強度解析部18から主応力を取得して閾値を満たすか否かの判定を行ってもよいし、各パートモデルの変形量を取得して閾値を満たすか否かの判定を行ってもよい。この場合、図8に示す編集画面102において、強度解析の結果から取得したいパラメータとして、主応力、変形量などを設定し、それぞれに対応する閾値を設定すればよい。
また、上記実施の形態において、アッセンブリモデル、パートモデル、をそれぞれ識別する情報として名前を使用したが、コード、記号等任意の識別情報により識別することにしてもよい。
また、上記実施の形態において、1台の設計支援装置1により処理を実行することとしたが、システム構成は任意である。例えば、モデル作成・解析部10の機能を実現するコンピュータ装置とパラメータ編集・評価部20の機能を実現するコンピュータ装置とを備えるシステムにより設計支援装置1の機能を実現してもよい。
また、記憶部5が記憶する情報は、ネットワーク上に存在するクラウドサーバで一括管理され、CPU2は必要に応じて当該クラウドサーバにアクセスして情報の読み書きを行うようにしてもよい。この場合、設計支援装置1は記憶部5を備えなくてもよい。
3次元CADを例に説明したが、2次元CADとそれに基づくCAEにも適用可能である。
また、設計支援装置1は、専用の装置によらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、設計支援装置1における各機能を実現するためのプログラムを、コンピュータが読み取り可能なCD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)等の記録媒体に格納して配布し、このプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の各機能を実現することができるコンピュータを構成してもよい。
また、各機能をOS(Operating System)とアプリケーションとの分担、またはOSとアプリケーションとの協同により実現する場合には、アプリケーションのみを記録媒体に格納してもよい。
1 設計支援装置、2 CPU、3 RAM、4 ROM、5 記憶部、6 入力部、7 表示部、8 通信部、99 内部バス、10 モデル作成・解析部、11 入力部、12 画面生成部、13 表示部、14 形状変更部、15 モデル格納部、16 パラメータ格納部、17 パラメータ入出力部、18 強度解析部、20 パラメータ編集・評価部、21 入力部、22 画面生成部、23 表示部、24 パラメータテーブル格納部、25 パラメータ編集部、26 部品情報格納部、27 パラメータ入出力部、28 評価内容編集部、29 評価部、30 評価結果格納部、100,101,102 編集画面、110 取得ボタン、111 反映ボタン、112 解析実行ボタン、120 モデルツリー表示領域、120a,120b 仕様評価テーブル、121,122 パラメータテーブル,130,131 タブ選択ボタン、140 モデル名入力フォーム。
Claims (9)
- 既存のアッセンブリモデルのいずれかを特定する特定情報を受け付け、受け付けた特定情報により特定されるアッセンブリモデルと該アッセンブリモデルを構成する部品モデルの属性を示すパラメータを取得する取得部と、
前記アッセンブリモデルと前記部品モデルの属性を示すパラメータを編集する編集情報を受け付けるパラメータ編集画面を生成する画面生成部と、
前記パラメータ編集画面に入力された編集情報で、前記取得部により取得されたパラメータを編集する編集部と、
前記編集部により編集された属性を示すパラメータに基づいて、強度解析を実行し、前記パラメータが編集された組立品の強度を求める強度解析部と、
前記強度解析部により求められた強度が予め定められた条件を満たしているか否かを判定する強度判定部と、
を備える設計支援装置。 - 前記画面生成部は、強度解析の解析条件を示すパラメータを編集する編集情報を受け付ける解析条件編集画面をさらに生成し、
前記取得部は、予め設定された前記解析条件を示すパラメータを取得し、
前記編集部は、前記画面生成部により生成された解析条件編集画面に入力された編集情報で、前記取得部により取得された解析条件を示すパラメータを編集し、
前記強度解析部は、前記編集部により編集された属性を示すパラメータと前記編集部により編集された解析条件を示すパラメータとに基づいて、前記強度解析を実行する、
請求項1に記載の設計支援装置。 - 前記編集部により編集された前記属性を示すパラメータに基づき、前記アッセンブリモデルの形状データを変更する形状変更部をさらに備える、
請求項1または2に記載の設計支援装置。 - 前記取得部は、各部品のコストおよび各該部品の調達にかかる日数を含む部品情報を取得し、
前記取得部が取得した部品情報に基づいて、前記組立品が予め定められた仕様を満たすか否かを判定する仕様判定部をさらに備え、
前記強度判定部による前記強度判定結果と前記仕様判定部による判定結果をそれぞれ出力する手段を備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の設計支援装置。 - 前記属性を示すパラメータおよび解析条件を示すパラメータを記憶するパラメータ格納部をさらに備え、
前記編集部は、前記パラメータ格納部に記憶されたパラメータを編集する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の設計支援装置。 - 前記取得部は、前記特定情報により特定されるアッセンブリモデル及び該アッセンブリモデルを構成する部品モデルの属性と強度解析の条件を示すパラメータを取得し、
前記画面生成部は、前記取得部が取得したパラメータに基づいて、アッセンブリモデルと部品モデルとの関係を表す情報と、アッセンブリモデルと部品モデルとの仕様評価の条件を示す情報と、アッセンブリモデルと部品モデルとの属性を示すパラメータと、アッセンブリモデルの強度解析の条件を示す情報とを含み、表示された情報の変更を受け付ける編集画面を生成し、
前記編集部は、前記編集画面上でなされた情報の変更に従って、前記取得部により取得されたパラメータを編集し、
前記強度解析部は、編集された情報に基づいて、強度解析を実行し、
前記強度判定部は、前記強度解析部により求められた強度が条件を満たしているか否かを判定する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の設計支援装置。 - 前記画面生成部は、前記取得部が取得したパラメータに基づいて、モデルツリーを表示する画面と、アッセンブリモデルのパラメータを表示してその編集を受け付ける画面と、各部品モデルのパラメータを表示してその編集を受け付ける画面と、強度解析の条件を表示してその編集を受け付ける画面とを、生成し、相互に切り替え可能に表示する、
請求項6に記載の設計支援装置。 - 既存のアッセンブリモデルを特定する特定情報を受け付けるステップと、
特定情報により特定されるアッセンブリモデルと該アッセンブリモデルを構成する部品モデルの属性情報を取得するステップと、
取得した属性情報を表示する共に属性情報の編集を受け付ける編集画面を生成するステップと、
生成した編集画面に入力された編集情報で、取得した属性情報を編集するステップと、
編集された属性に基づいて、強度解析を実行するステップと、
を含む設計支援方法。 - コンピュータに、
既存のアッセンブリモデルを特定する特定情報を受け付けるステップと、
特定情報により特定されるアッセンブリモデルと該アッセンブリモデルを構成する部品モデルの属性情報を取得するステップと、
取得した属性情報を表示すると共に属性情報の編集を受け付ける編集画面を生成するステップと、
生成した編集画面に入力された編集情報で、取得した属性情報を編集するステップと、
編集された属性に基づいて、強度解析を実行するステップと、
を実行させるプログラム。
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JP2021199532A JP2023085059A (ja) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 設計支援装置、設計支援方法、及びプログラム |
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