JP2024011665A - Design support device, design support method, and design support program - Google Patents

Design support device, design support method, and design support program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently optimize a characteristic of a product or the like and a design variable constituting an objective variable in a design process of the product or the like.
SOLUTION: A design support device 10 acquires a recommendation design parameter group according to optimization of a target directivity acquisition function constructed by applying prediction models for predicting observation values of characteristic items, acquires the n-th observation value probability distribution by inputting the n-th (n is an integer 1 to (K-1)) recommendation design parameter group, acquires the n-th conditional expectation value on the basis of the n-th observation value probability distribution, reconstructs each prediction model according to the first to n-th prediction actual data composed from the first to n-th recommendation design parameter group and the conditional expectation value, reconstructs the target directivity acquisition function on the basis of the prediction model, and acquires the (n+1)-th recommendation design parameter group according to optimization of the target directivity acquisition function, in order to output the first to K-th recommendation design parameter group acquired sequentially.
SELECTED DRAWING: Figure 2
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示の一側面は、設計支援装置、設計支援方法及び設計支援プログラムに関する。 One aspect of the present disclosure relates to a design support device, a design support method, and a design support program.

機械学習を活用した製品設計方法が研究されている。製品設計の一分野として、例えば、機能性材料の設計においては、例えば、実験及び作製済みの材料に関する原材料配合比と特性とのペアからなる学習データを用いた機械学習により材料の特性を推定するモデルを構築し、未実験の原材料配合比に対する特性の予測が行われている。このような特性の予測により実験計画を立てることにより、効率的に材料の特性及び原材料配合比等のパラメータを最適化することが可能となり、開発効率の向上が図られている。また、このような最適化の手法として、ベイズ最適化が有効であることが知られており、ベイズ最適化を用いて設計値を出力する設計装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Product design methods using machine learning are being researched. As a field of product design, for example, in the design of functional materials, the characteristics of materials are estimated by machine learning using learning data consisting of pairs of raw material blend ratios and characteristics for experimental and manufactured materials. A model has been constructed to predict properties for raw material mixture ratios that have not yet been tested. By planning experiments based on predictions of such properties, it becomes possible to efficiently optimize parameters such as material properties and raw material blending ratios, thereby improving development efficiency. Furthermore, Bayesian optimization is known to be effective as such an optimization method, and design devices that output design values using Bayesian optimization are known (for example, see Patent Document 1). ).

特開2020-52737号公報JP2020-52737A

一方、材料等の製品開発においては、複数の目的変数(特性)が与えられた状況で、設計変数に応じて変化する複数の特性を向上させるために、複数の目的変数の最適化が行われる。これを多目的最適化といい、例えば多目的ベイズ最適化といった手法が適用される。特に製品設計の分野では各目的変数の目標値達成を意図した目標指向型多目的ベイズ最適化が有用である。この最適化のプロセスでは、レコメンドされた設計変数を用いて実験を行い、その実験の結果を評価し、評価結果をフィードバックすることを繰り返すことにより、各目的変数の目標値の達成に向けた説明変数及び目的変数の最適化が図られる。このような最適化では、1回の実験のための設計変数のレコメンドが得られるので、そのレコメンドに基づく実験及び評価が実施されなければ、次の実験のためのレコメンドが得られない。最適化のプロセスにおいて、目的変数が目標値に達するまで、レコメンドの取得、実験及び評価のプロセスの多くの繰り返しを要する場合には、レコメンドが得られるごとに、その都度に実験及び評価をしなければならず、非効率であった。このような問題は、材料設計に限られず、製品設計全般に共通のものである。 On the other hand, in the development of products such as materials, multiple objective variables (characteristics) are given and optimization of multiple objective variables is performed in order to improve the multiple properties that change according to the design variables. . This is called multi-objective optimization, and for example, a method such as multi-objective Bayesian optimization is applied. Particularly in the field of product design, goal-oriented multi-objective Bayesian optimization aimed at achieving target values for each objective variable is useful. In this optimization process, we repeat the process of conducting experiments using the recommended design variables, evaluating the results of the experiments, and feeding back the evaluation results to provide explanations for achieving the target values of each objective variable. Optimization of variables and objective variables is achieved. In such optimization, recommendations for design variables for one experiment are obtained, and unless experiments and evaluations based on the recommendations are performed, recommendations for the next experiment cannot be obtained. In the optimization process, if it is necessary to repeat the process of obtaining recommendations, experimenting, and evaluating many times until the objective variable reaches the target value, it is necessary to perform experiments and evaluation each time a recommendation is obtained. However, it was inefficient. Such problems are not limited to material design, but are common to product design in general.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製プロセスにおいて目的変数を構成する製品等の特性及び設計変数の最適化を、効率的に実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is aimed at optimizing the characteristics and design variables of products, etc., which constitute objective variables in the manufacturing process of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes. , the purpose is to realize it efficiently.

本開示の第1の一側面に係る設計支援装置は、複数の設計パラメータからなる設計パラメータ群に基づいて作製される製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の設計において、設計パラメータの決定と決定された設計パラメータに基づく製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製との繰り返しにより設計パラメータの最適化を図る手法に適用するために、製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の特性を示す複数の特性項目のそれぞれについて設定された目標値を満たすような、複数の設計パラメータ群を求める設計支援装置であって、作製済みの製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品に関しての、設計パラメータ群と複数の特性項目のそれぞれの観測値とからなる実績データを複数取得するデータ取得部と、設計パラメータ群に基づいて特性項目の観測値を確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測する予測モデルを、実績データに基づいて構築するモデル構築部と、設計パラメータ群を入力とし全ての特性項目に示される特性の向上に関する設計パラメータ群の指標値を出力とする単一の獲得関数である目標指向獲得関数を構築する獲得関数構築部と、目標指向獲得関数の最適化により得られる設計パラメータ群を、推奨設計パラメータ群として取得する設計パラメータ群取得部であって、実績データに基づいて構築された予測モデルを用いて構築された目標指向獲得関数の最適化により得られた推奨設計パラメータ群を第1の推奨設計パラメータ群として取得する、設計パラメータ群取得部と、設計パラメータ群取得部により取得された推奨設計パラメータ群を出力する出力部と、目標指向獲得関数の最適化により取得された第n(n=1,2,・・・,K-1、(Kは2以上の所与の整数))の推奨設計パラメータ群を予測モデルに入力することにより得られる各特性項目の観測値の確率分布を、第nの観測値確率分布として取得する観測値確率分布取得部と、第nの観測値確率分布に基づいて、観測値に関する所与の条件が与えられた条件付き期待値を、第nの条件付き期待値として取得する条件付き期待値取得部と、を備え、モデル構築部は、実績データ、及び、第1~nの予測実績データに基づいて各特性項目の予測モデルを再構築し、第l(l=1,2,・・・,n)の予測実績データは、第lの推奨設計パラメータ群と各特性項目の第lの条件付き期待値とからなり、獲得関数構築部は、モデル構築部により再構築された予測モデルに基づいて、目標指向獲得関数を再構築し、設計パラメータ群取得部は、獲得関数構築部により再構築された目標指向獲得関数の最適化により得られる推奨設計パラメータ群を、第(n+1)の推奨設計パラメータ群として取得し、出力部は、観測値確率分布の取得、条件付き期待値の取得、予測モデルの再構築、目標指向獲得関数の再構築、及び、推奨設計パラメータ群の取得の(K-1)回の繰り返しにより、設計パラメータ群取得部により順次に取得された第1~第Kの推奨設計パラメータ群を出力する。 The design support device according to the first aspect of the present disclosure determines design parameters in designing a product, work in process, semi-finished product, part, or prototype manufactured based on a design parameter group consisting of a plurality of design parameters. In order to apply the method of optimizing design parameters by repeating the production of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes based on the determined design parameters, products, work-in-process, semi-finished products, parts or A design support device that calculates a plurality of design parameter groups that satisfy the target values set for each of a plurality of characteristic items that indicate the characteristics of a prototype, and is used for processing manufactured products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or A data acquisition unit that acquires a plurality of performance data consisting of a group of design parameters and observed values of each of a plurality of characteristic items regarding the prototype; A model construction unit that constructs a prediction model to predict as an alternative indicator based on actual data, and a unit that receives design parameter groups as input and outputs index values of design parameter groups related to improvement of characteristics shown in all characteristic items. an acquisition function construction unit that constructs a goal-oriented acquisition function that is an acquisition function of a design parameter group acquisition unit that acquires, as a first recommended design parameter group, a recommended design parameter group obtained by optimizing a goal-oriented acquisition function constructed using a prediction model constructed based on the data; an output unit that outputs the recommended design parameter group acquired by the parameter group acquisition unit; and an output unit that outputs the recommended design parameter group acquired by the parameter group acquisition unit; Obtaining the observed value probability distribution in which the probability distribution of the observed values of each characteristic item obtained by inputting the recommended design parameter group (a given integer of 2 or more)) into the prediction model is obtained as the nth observed value probability distribution. and a conditional expected value acquisition unit that acquires, as the n-th conditional expected value, a conditional expected value given a given condition regarding the observed value based on the n-th observed value probability distribution. In preparation, the model construction unit rebuilds a prediction model for each characteristic item based on the actual data and the first to nth predicted actual data, and The predicted performance data consists of the l-th recommended design parameter group and the l-th conditional expected value of each characteristic item, and the acquisition function construction unit generates a goal-oriented model based on the prediction model reconstructed by the model construction unit. The acquisition function is reconstructed, and the design parameter group acquisition unit acquires the recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function reconstructed by the acquisition function construction unit as the (n+1)th recommended design parameter group. The output unit performs (K-1) times of obtaining the observed value probability distribution, obtaining the conditional expected value, reconstructing the prediction model, reconstructing the goal-oriented acquisition function, and obtaining the recommended design parameter group. Through repetition, the first to Kth recommended design parameter groups sequentially acquired by the design parameter group acquisition unit are output.

本開示の第1の一側面に係る設計支援方法は、複数の設計パラメータからなる設計パラメータ群に基づいて作製される製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の設計において、設計パラメータの決定と決定された設計パラメータに基づく製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製との繰り返しにより設計パラメータの最適化を図る手法に適用するために、製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の特性を示す複数の特性項目のそれぞれについて設定された目標値を満たすような、複数の設計パラメータ群を求める設計支援装置における設計支援方法であって、作製済みの製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品に関しての、設計パラメータ群と複数の特性項目のそれぞれの観測値とからなる実績データを複数取得するデータ取得ステップと、設計パラメータ群に基づいて特性項目の観測値を確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測する予測モデルを、実績データに基づいて構築するモデル構築ステップと、設計パラメータ群を入力とし全ての特性項目に示される特性の向上に関する設計パラメータ群の指標値を出力とする単一の獲得関数である目標指向獲得関数を構築する獲得関数構築ステップと、目標指向獲得関数の最適化により得られる設計パラメータ群を、推奨設計パラメータ群として取得する設計パラメータ群取得ステップであって、実績データに基づいて構築された予測モデルを用いて構築された目標指向獲得関数の最適化により得られた推奨設計パラメータ群を第1の推奨設計パラメータ群として取得する、設計パラメータ群取得ステップと、目標指向獲得関数の最適化により取得された第n(n=1,2,・・・,K-1、(Kは2以上の所与の整数))の推奨設計パラメータ群を予測モデルに入力することにより得られる各特性項目の観測値の確率分布を、第nの観測値確率分布として取得する観測値確率分布取得ステップと、第nの観測値確率分布に基づいて、観測値に関する所与の条件が与えられた条件付き期待値を、第nの条件付き期待値として取得する条件付き期待値取得ステップと、実績データ、及び、第1~nの予測実績データに基づいて、各特性項目の予測モデルを再構築するモデル再構築ステップであって、第l(l=1,2,・・・,n)の予測実績データは、第lの推奨設計パラメータ群と各特性項目の第lの条件付き期待値とからなる、モデル再構築ステップと、モデル再構築ステップにおいて再構築された予測モデルに基づいて、目標指向獲得関数を再構築する獲得関数再構築ステップと、獲得関数再構築ステップにおいて再構築された目標指向獲得関数の最適化により得られる推奨設計パラメータ群を、第(n+1)の推奨設計パラメータ群として取得する設計パラメータ群再取得ステップと、観測値確率分布取得ステップ、条件付き期待値取得ステップ、モデル再構築ステップ、獲得関数再構築ステップ、及び、設計パラメータ群再取得ステップを(K-1)回繰り返す繰り返しステップと、設計パラメータ群取得ステップ及び繰り返しステップにおいて順次に取得された第1~第Kの推奨設計パラメータ群を出力する出力ステップと、を有する。 The design support method according to the first aspect of the present disclosure is used to determine design parameters in the design of a product, work-in-progress, semi-finished product, part, or prototype manufactured based on a design parameter group consisting of a plurality of design parameters. In order to apply the method of optimizing design parameters by repeating the production of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes based on the determined design parameters, products, work-in-process, semi-finished products, parts or A design support method in a design support device that calculates a plurality of design parameter groups that satisfy set target values for each of a plurality of characteristic items that indicate the characteristics of a prototype. A data acquisition step of acquiring a plurality of performance data consisting of a group of design parameters and observed values of each of a plurality of characteristic items regarding the product, part, or prototype, and a probability distribution of observed values of the characteristic items based on the group of design parameters. or a model construction step in which a predictive model is constructed based on actual data to predict as an approximation or alternative indicator thereof, and a model construction step that takes the design parameter group as input and outputs the index value of the design parameter group regarding the improvement of characteristics shown in all characteristic items. an acquisition function construction step for constructing a goal-oriented acquisition function that is a single acquisition function, and a design parameter group acquisition step for acquiring a design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function as a recommended design parameter group. design parameter group acquisition, in which a recommended design parameter group obtained by optimizing a goal-oriented acquisition function constructed using a predictive model constructed based on actual data is obtained as a first recommended design parameter group; Step and predict the n-th (n=1, 2, ..., K-1, (K is a given integer greater than or equal to 2)) recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function. An observed value probability distribution acquisition step of obtaining the probability distribution of observed values of each characteristic item obtained by inputting it into the model as an nth observed value probability distribution; a conditional expected value obtaining step of obtaining a conditional expected value given a given condition regarding the conditional expected value as an n-th conditional expected value, and based on the actual data and the first to nth predicted actual performance data, In the model reconstruction step of reconstructing a prediction model for each characteristic item, the lth (l=1, 2, ..., n) predicted performance data is the lth recommended design parameter group and each characteristic item. an acquisition function reconstruction step for reconstructing a goal-oriented acquisition function based on the predictive model reconstructed in the model reconstruction step; a design parameter group reacquisition step of acquiring a recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function reconstructed in the reconstruction step as an (n+1)th recommended design parameter group; and an observed value probability distribution acquisition step. , a repetition step of repeating the conditional expected value acquisition step, the model reconstruction step, the acquisition function reconstruction step, and the design parameter group reacquisition step (K-1) times, and the design parameter group acquisition step and the repetition step sequentially. and an output step of outputting the obtained first to Kth recommended design parameter groups.

本開示の第1の一側面に係る設計支援プログラムは、コンピュータを、複数の設計パラメータからなる設計パラメータ群に基づいて作製される製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の設計において、設計パラメータの決定と決定された設計パラメータに基づく製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製との繰り返しにより設計パラメータの最適化を図る手法に適用するために、製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の特性を示す複数の特性項目のそれぞれについて設定された目標値を満たすような、複数の設計パラメータ群を求める設計支援装置として機能させるための設計支援プログラムであって、作製済みの製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品に関しての、設計パラメータ群と複数の特性項目のそれぞれの観測値とからなる実績データを複数取得するデータ取得機能と、設計パラメータ群に基づいて特性項目の観測値を確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測する予測モデルを、実績データに基づいて構築するモデル構築機能と、設計パラメータ群を入力とし全ての特性項目に示される特性の向上に関する設計パラメータ群の指標値を出力とする単一の獲得関数である目標指向獲得関数を構築する獲得関数構築機能と、目標指向獲得関数の最適化により得られる設計パラメータ群を、推奨設計パラメータ群として取得する設計パラメータ群取得機能であって、実績データに基づいて構築された予測モデルを用いて構築された目標指向獲得関数の最適化により得られた推奨設計パラメータ群を第1の推奨設計パラメータ群として取得する、設計パラメータ群取得機能と、設計パラメータ群取得機能により取得された推奨設計パラメータ群を出力する出力機能と、目標指向獲得関数の最適化により取得された第n(n=1,2,・・・,K-1、(Kは2以上の所与の整数))の推奨設計パラメータ群を予測モデルに入力することにより得られる各特性項目の観測値の確率分布を、第nの観測値確率分布として取得する観測値確率分布取得機能と、第nの観測値確率分布に基づいて、観測値に関する所与の条件が与えられた条件付き期待値を、第nの条件付き期待値として取得する条件付き期待値取得機能と、を実現させ、モデル構築機能は、実績データ、及び、第1~nの予測実績データに基づいて各特性項目の予測モデルを再構築し、第l(l=1,2,・・・,n)の予測実績データは、第lの推奨設計パラメータ群と各特性項目の第lの条件付き期待値とからなり、獲得関数構築機能は、モデル構築機能により再構築された予測モデルに基づいて、目標指向獲得関数を再構築し、設計パラメータ群取得機能は、獲得関数構築機能により再構築された目標指向獲得関数の最適化により得られる推奨設計パラメータ群を、第(n+1)の推奨設計パラメータ群として取得し、出力機能は、観測値確率分布の取得、条件付き期待値の取得、予測モデルの再構築、目標指向獲得関数の再構築、及び、推奨設計パラメータ群の取得の(K-1)回の繰り返しにより、設計パラメータ群取得部により順次に取得された第1~第Kの推奨設計パラメータ群を出力する。 The design support program according to the first aspect of the present disclosure uses a computer to design a product, a work in progress, a semi-finished product, a part, or a prototype to be manufactured based on a design parameter group consisting of a plurality of design parameters. Products, work-in-progress, semi-finished products are applied to the method of optimizing design parameters by repeatedly determining parameters and producing products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes based on the determined design parameters. , a design support program for functioning as a design support device for determining a plurality of design parameter groups that satisfy the target values set for each of a plurality of characteristic items indicating the characteristics of a part or a prototype, which has already been produced. A data acquisition function that acquires multiple performance data consisting of a group of design parameters and observed values of each of multiple characteristic items regarding products, work in progress, semi-finished products, parts, or prototypes, and a data acquisition function that acquires multiple pieces of performance data consisting of a group of design parameters and observed values of each of multiple characteristic items, and A model construction function that builds a prediction model based on actual data to predict the observed value of an item as a probability distribution, its approximation, or an alternative indicator, and a design that uses design parameter groups as input to improve the characteristics shown in all characteristic items. An acquisition function construction function that constructs a goal-oriented acquisition function, which is a single acquisition function whose output is the index value of a parameter group, and a design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function are acquired as a recommended design parameter group. A design parameter group acquisition function that uses, as a first recommended design parameter group, a recommended design parameter group obtained by optimizing a goal-oriented acquisition function constructed using a prediction model constructed based on actual data. a design parameter group acquisition function, an output function that outputs a recommended design parameter group acquired by the design parameter group acquisition function, and an n-th (n=1, 2, ..., K-1, (K is a given integer greater than or equal to 2)) are input into the prediction model. Based on the observed value probability distribution acquisition function that obtains the observed value probability distribution as a value probability distribution, and the nth observed value probability distribution, the conditional expected value given the given condition regarding the observed value is set as the nth conditional expected value. The model construction function reconstructs the prediction model for each characteristic item based on the actual data and the first to nth predicted actual data, and = 1, 2, ..., n) consists of the l-th recommended design parameter group and the l-th conditional expected value of each characteristic item, and the acquisition function construction function uses the model construction function to Based on the reconstructed prediction model, the goal-oriented acquisition function is reconstructed, and the design parameter group acquisition function obtains the recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function reconstructed by the acquisition function construction function. , as the (n+1)th recommended design parameter group, and the output functions are acquisition of observed value probability distribution, acquisition of conditional expected value, reconstruction of prediction model, reconstruction of goal-oriented acquisition function, and recommended design. By repeating the parameter group acquisition (K-1) times, the first to Kth recommended design parameter groups sequentially acquired by the design parameter group acquisition unit are output.

このような側面によれば、実績データに基づいて予測モデル及び目標指向獲得関数が構築され、目標指向獲得関数の最適化により、推奨設計パラメータ群を得ることができる。第nの推奨設計パラメータ群を予測モデルに入力することにより、各特性項目の観測値の確率分布が得られるので、製品等の作製及び特性の評価を行うことなく、第nの推奨設計パラメータ群に基づいて作製される製品等の特性の分布を予測できる。従って、製品等の特性の分布の条件付き期待値を、推奨設計パラメータ群に基づく製品等の特性の観測値とみなすことができる。そして、推奨設計パラメータと条件付き期待値とのペアにより構成される予測実績データを実績データと併せ用いて、予測モデル及び目標指向獲得関数を構築し、目標指向獲得関数の最適化により第(n+1)の推奨設計パラメータ群を得ることが可能となる。従って、推奨設計パラメータ群の取得から目標指向獲得関数の最適化に至るプロセスの所望の回数の繰り返しにより、製品等の作製及び特性の評価を経ずに、所望の数の推奨設計パラメータ群を得ることが可能となる。 According to this aspect, a predictive model and a goal-oriented acquisition function are constructed based on performance data, and a recommended design parameter group can be obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function. By inputting the n-th recommended design parameter group into the prediction model, the probability distribution of the observed values of each characteristic item can be obtained. It is possible to predict the distribution of characteristics of products etc. produced based on Therefore, the conditional expected value of the distribution of the characteristics of the product, etc. can be regarded as the observed value of the characteristics of the product, etc. based on the recommended design parameter group. Then, a prediction model and a goal-oriented acquisition function are constructed by using the predicted performance data consisting of pairs of recommended design parameters and conditional expected values together with the actual data, and the (n+1th ), it becomes possible to obtain a set of recommended design parameters. Therefore, by repeating the process from obtaining a group of recommended design parameters to optimizing a goal-oriented acquisition function a desired number of times, a desired number of groups of recommended design parameters can be obtained without fabricating products or evaluating their characteristics. becomes possible.

第2の側面に係る設計支援装置では、第1の側面に係る設計支援装置において、条件付き期待値における条件は、少なくとも一つの特性項目が目標値を満たさないことであることとしてもよい。 In the design support apparatus according to the second aspect, in the design support apparatus according to the first aspect, the condition in the conditional expected value may be that at least one characteristic item does not satisfy the target value.

このような側面によれば、第nの推奨設計パラメータ群に基づいて作製される製品等における予測された特性の分布のうちの、目標値を満たしていない特性の分布に基づく期待値が、当該製品等の観測値とみなされるので、第nの設計パラメータ群に基づいて作製された製品等が、特性項目における目標未達であったという仮定のもとに、第(n+1)の設計パラメータ群のレコメンドを得ることができる。 According to this aspect, the expected value based on the distribution of characteristics that do not satisfy the target value among the predicted characteristics distribution of a product etc. manufactured based on the nth recommended design parameter group is Since it is regarded as the observed value of the product, etc., the (n+1)th design parameter group is calculated based on the assumption that the product, etc. manufactured based on the nth design parameter group has not achieved the target in the characteristic item. You can get recommendations.

第3の側面に係る設計支援装置では、第1又は第2の側面に係る設計支援装置において、目標指向獲得関数は、全ての特性項目の目標値が達成される確率であって予測モデルに基づいて設計パラメータ群を変数として算出される確率である全体達成確率を表す目標達成確率項を少なくとも含むこととしてもよい。 In the design support device according to the third aspect, in the design support device according to the first or second aspect, the goal-oriented acquisition function is a probability that the target values of all characteristic items are achieved, and is based on the prediction model. It is also possible to include at least a goal achievement probability term representing the overall achievement probability, which is a probability calculated using the design parameter group as a variable.

このような側面によれば、目標指向獲得関数から出力される指標値には、全体達成確率が反映されるので、目標指向獲得関数から出力される指標値を目的変数とする最適化により、特性項目に関する目標が達成される可能性が高い設計パラメータ群を得ることができる。 According to this aspect, the overall achievement probability is reflected in the index value output from the goal-oriented acquisition function, so optimization using the index value output from the goal-oriented acquisition function as the objective variable It is possible to obtain a group of design parameters that have a high possibility of achieving the goals related to the items.

第4の側面に係る設計支援装置では、第3の側面に係る設計支援装置において、全体達成確率は、各特性項目の目標値に対する達成確率の総乗であり、各特性項目の目標値に対する達成確率は、設計パラメータ群を各特性項目の予測モデルに入力することにより得られる観測値の確率分布に基づくこととしてもよい。 In the design support apparatus according to the fourth aspect, in the design support apparatus according to the third aspect, the overall achievement probability is the sum of the achievement probabilities for the target value of each characteristic item, and The probability may be based on a probability distribution of observed values obtained by inputting a group of design parameters into a prediction model for each characteristic item.

このような側面によれば、観測値の確率分布を出力するように予測モデルが構成されるので、設計パラメータ群に応じた各特性項目の目標値の達成確率を得ることができる。そして、各特性項目の目標値の達成確率の総乗により算出される全体達成確率が、目標指向獲得関数の目標達成確率項に含まれるので、目標指向獲得関数からの指標値に全体達成確率が適切に反映される。 According to this aspect, since the prediction model is configured to output a probability distribution of observed values, it is possible to obtain the probability of achieving the target value of each characteristic item according to the design parameter group. The overall achievement probability calculated by the sum of the achievement probabilities of the target values of each characteristic item is included in the goal achievement probability term of the goal-oriented acquisition function, so the overall achievement probability is included in the index value from the goal-oriented acquisition function. Appropriately reflected.

第5の側面に係る設計支援装置では、第4の側面に係る設計支援装置において、目標達成確率項は、全体達成確率、または、全体達成確率の対数からなることとしてもよい。 In the design support apparatus according to the fifth aspect, in the design support apparatus according to the fourth aspect, the goal achievement probability term may be composed of the overall achievement probability or the logarithm of the overall achievement probability.

このような側面によれば、目標達成確率項が、全体達成確率または全体達成確率の対数からなるので、目標指向獲得関数からの指標値に全体達成確率が適切に反映される。 According to this aspect, since the goal achievement probability term is composed of the overall achievement probability or the logarithm of the overall achievement probability, the overall achievement probability is appropriately reflected in the index value from the goal-oriented acquisition function.

第6の側面に係る設計支援装置では、第1~5の側面のいずれか一つに係る設計支援装置において、第1~第Kの推奨設計パラメータ群のうちの、j個(jは1以上の整数)の前記推奨設計パラメータ群を不採用とすることの指定を受け付ける指定受付部、を更に備え、出力部は、観測値確率分布の取得、条件付き期待値の取得、予測モデルの再構築、目標指向獲得関数の再構築、及び、推奨設計パラメータ群の取得の更なるj回の繰り返しにより、設計パラメータ群取得部により順次に取得された第(K+1)~第(K+j)の推奨設計パラメータ群を更に出力することとしてもよい。 In the design support apparatus according to the sixth aspect, in the design support apparatus according to any one of the first to fifth aspects, j pieces (j is 1 or more) of the first to K recommended design parameter groups. a designation reception unit that accepts a designation of not adopting the recommended design parameter group (an integer of , the (K+1)th to (K+j)th recommended design parameters sequentially obtained by the design parameter group obtaining unit by further repeating the reconstruction of the goal-oriented acquisition function and the obtaining of the recommended design parameter group j times. The group may be further output.

このような側面によれば、取得された第1~第Kの推奨設計パラメータ群のうちの、製品等の作製において明らかに好適でないj個の設計パラメータ群に対して、例えば当該製品等の技術分野の熟練者による指定を受け付けることができる。指定の受け付けに応じて、観測値確率分布の取得から目標指向獲得関数の最適化に至るプロセスが更にj回繰り返されることにより、予測モデル及び目標指向獲得関数に、製品等の作製及び特性に関する熟練者等のノウハウを反映させながら、所望の数の推奨設計パラメータ群を得ることができる。 According to this aspect, for j design parameter groups that are clearly not suitable for manufacturing a product, etc., among the obtained first to Kth recommended design parameter groups, for example, the technology of the product, etc. We can accept specifications from experts in the field. Depending on the acceptance of the specification, the process from obtaining the observed value probability distribution to optimizing the goal-oriented acquisition function is repeated j times, thereby imparting proficiency regarding the production and characteristics of products, etc. to the prediction model and goal-oriented acquisition function. It is possible to obtain a desired number of recommended design parameter groups while reflecting the know-how of those involved.

第7の側面に係る設計支援装置では、第1~6の側面のいずれか一つに係る設計支援装置において、予測モデルは、設計パラメータ群を入力とし、観測値の確率分布を出力とする回帰モデルまたは分類モデルであり、モデル構築部は、実績データを少なくとも用いた機械学習により、予測モデルを構築することとしてもよい。 In the design support apparatus according to the seventh aspect, in the design support apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the prediction model is a regression model whose input is a group of design parameters and whose output is a probability distribution of observed values. The predictive model may be a model or a classification model, and the model construction unit may construct a predictive model by machine learning using at least performance data.

このような側面によれば、予測モデルが所定の回帰モデルまたは分類モデルとして構築されるので、特性項目の観測値の確率分布若しくはその近似又は代替指標の取得が可能な予測モデル得られる。 According to this aspect, since the prediction model is constructed as a predetermined regression model or classification model, it is possible to obtain a prediction model that can obtain a probability distribution of observed values of a characteristic item, an approximation thereof, or an alternative index.

第8の側面に係る設計支援装置では、第7の側面に係る設計支援装置において、予測モデルは、ベイズ理論に基づく予測値の事後分布、アンサンブルを構成する予測器の予測値の分布、回帰モデルの予測区間及び信頼区間の理論式、モンテカルロドロップアウト、及び、異なる条件で複数個構築した予測器の予測の分布のうちのいずれか一つを用いて観測値の確率分布若しくはその近似又は代替指標を予測する機械学習モデルであることとしてもよい。 In the design support device according to the eighth aspect, in the design support device according to the seventh aspect, the prediction model includes a posterior distribution of predicted values based on Bayesian theory, a distribution of predicted values of predictors forming an ensemble, and a regression model. Probability distribution of observed values, its approximation, or alternative index using any one of theoretical formulas for prediction intervals and confidence intervals, Monte Carlo dropout, and prediction distributions of multiple predictors constructed under different conditions. It may also be a machine learning model that predicts.

このような側面によれば、設計パラメータ群に基づく特性項目の観測値の確率分布若しくはその近似又は代替指標としての予測が可能な予測モデルが構築される。 According to this aspect, a prediction model capable of predicting a probability distribution of observed values of a characteristic item based on a group of design parameters, an approximation thereof, or an alternative index is constructed.

本開示の一側面によれば、製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製プロセスにおいて目的変数を構成する製品等の特性及び設計変数の最適化を、効率的に実現することが可能となる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to efficiently optimize the characteristics and design variables of products, etc. that constitute objective variables in the manufacturing process of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes. becomes.

実施形態に係る設計支援装置が適用される材料設計のプロセスの概要を示す図である。1 is a diagram showing an overview of a material design process to which a design support device according to an embodiment is applied; FIG. 実施形態に係る設計支援装置の機能構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a design support device according to an embodiment. FIG. 実施形態に係る設計支援装置のハードブロック図である。FIG. 1 is a hardware block diagram of a design support device according to an embodiment. 作製済みの材料に関する設計パラメータ群の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a group of design parameters related to manufactured materials. 作製済みの材料に関する観測値の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the observed value regarding the produced material. 材料設計における特性項目及び設計パラメータの最適化のプロセスを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a process of optimizing property items and design parameters in material design. 実施形態に係る設計支援装置における設計支援方法の内容の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of the content of a design support method in a design support apparatus according to an embodiment. 設計支援処理の各段階において取得されるデータの流れを模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the flow of data acquired at each stage of design support processing. 条件付き期待値の取得処理を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a conditional expected value acquisition process. 設計支援プログラムの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a design support program.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in the description of the drawings, the same or equivalent elements are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

図1は、実施形態に係る設計支援装置が適用される製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の設計のプロセスの一例である材料設計のプロセスの概要を示す図である。なお、以下において、「製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品」を「製品等」と記載する。本実施形態の設計支援装置10は、当該製品等の特性を示す複数の特性項目及び各特性項目の目標値を有するあらゆる製品等の設計のプロセスに適用できる。設計支援装置10は、設計パラメータの決定と決定された設計パラメータに基づく製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製との繰り返しにより製品等の設計パラメータ(設計変数)及び特性(目的変数)の最適化を図る手法に適用されることができる。具体的には、設計支援装置10は、材料の開発・設計の他に、例えば、自動車及び薬品等の製品の設計、薬品の分子構造の最適化等に適用できる。本実施形態では、上述のとおり、製品等の設計の一例としての材料設計の例により、設計支援装置10による設計支援処理を説明する。 FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a material design process, which is an example of a design process for a product, work-in-progress, semi-finished product, part, or prototype to which a design support apparatus according to an embodiment is applied. In the following, "products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes" will be referred to as "products, etc." The design support apparatus 10 of this embodiment can be applied to the process of designing any product, etc., which has a plurality of characteristic items indicating the characteristics of the product, etc., and a target value for each characteristic item. The design support device 10 repeatedly determines design parameters (design variables) and characteristics (objective variables) of products, etc. by repeatedly determining design parameters and producing products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes based on the determined design parameters. ) can be applied to the optimization method. Specifically, in addition to the development and design of materials, the design support device 10 can be applied to, for example, the design of products such as automobiles and drugs, and the optimization of the molecular structure of drugs. In this embodiment, as described above, the design support processing by the design support apparatus 10 will be explained using an example of material design as an example of the design of a product or the like.

図1に示されるように、設計支援装置10による設計支援処理は、一例として、プラント及び実験室A等における材料の作製及び実験に適用される。即ち、設定された設計パラメータ群xにより、プラント及び実験室A等において材料が作製され、作製された材料に基づいて、材料の特性を示す複数の特性項目の観測値yが取得される。なお、プラント及び実験室Aにおける材料作製及び実験は、シミュレーションであってもよい。この場合には、設計支援装置10は、次のシミュレーションの実行のための設計パラメータ群xを提供する。 As shown in FIG. 1, the design support processing by the design support apparatus 10 is applied to material production and experiments in a plant, a laboratory A, etc., as an example. That is, according to the set design parameter group x, a material is produced in the plant, laboratory A, etc., and based on the produced material, observed values y of a plurality of characteristic items indicating the characteristics of the material are obtained. Note that material preparation and experiments in the plant and laboratory A may be simulations. In this case, the design support device 10 provides the design parameter group x for executing the next simulation.

設計支援装置10は、設計パラメータ群x及び設計パラメータ群xに基づいて作製された材料の複数の特性項目の観測値yからなる実績データに基づいて、複数の特性項目及び設計パラメータの最適化を行う。具体的には、設計支援装置10は、作製済みの材料に関する設計パラメータ群x及び観測値yに基づいて、次の作製及び実験のための、より好適な特性を得られる可能性がある設計パラメータ群xを出力する。 The design support device 10 optimizes a plurality of characteristic items and design parameters based on performance data consisting of a design parameter group x and observed values y of a plurality of characteristic items of a material manufactured based on the design parameter group x. conduct. Specifically, the design support device 10 determines design parameters that are likely to yield more suitable characteristics for the next fabrication and experiment, based on the design parameter group x and observed value y regarding the material that has already been fabricated. Output the group x.

例えば、本実施形態の設計支援装置10は、材料製品の設計において、複数の設計変数をチューニングして、複数の目標特性を達成するという目的のために適用される。材料製品の設計の一例として、ある材料を複数のポリマー及び添加剤を混ぜて作製する場合において、設計支援装置10は、各ポリマー及び添加剤の配合量等の設計パラメータ群を設計変数とし、特性項目である弾性率、熱膨張率の観測値を目的変数として、複数の特性項目の目標値を達成するような設計パラメータ群のチューニングに用いられる。 For example, the design support apparatus 10 of this embodiment is applied for the purpose of tuning a plurality of design variables to achieve a plurality of target characteristics in the design of a material product. As an example of the design of a material product, when a certain material is manufactured by mixing a plurality of polymers and additives, the design support device 10 uses a group of design parameters such as the blending amount of each polymer and additive as design variables, and calculates the characteristics. The observed values of the elastic modulus and thermal expansion coefficient are used as objective variables to tune a group of design parameters to achieve the target values of multiple characteristic items.

図2は、実施形態に係る設計支援装置の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の設計支援装置10は、複数の設計パラメータからなる設計パラメータ群に基づいて作製される材料の設計において、材料の特性を示す複数の特性項目のそれぞれについて設定された目標値を満たすような、複数の設計パラメータを求める装置である。図2に示すように、設計支援装置10は、プロセッサ101に構成された機能部、設計パラメータ記憶部21及び観測値記憶部22を含み得る。各機能部については後述する。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the design support apparatus according to the embodiment. The design support device 10 of the present embodiment is configured to satisfy target values set for each of a plurality of property items indicating the characteristics of the material in the design of a material produced based on a design parameter group consisting of a plurality of design parameters. This is a device that calculates multiple design parameters. As shown in FIG. 2, the design support apparatus 10 may include a functional unit configured in the processor 101, a design parameter storage unit 21, and an observed value storage unit 22. Each functional unit will be described later.

図3は、実施形態に係る設計支援装置10を構成するコンピュータ100のハードウェア構成の一例を示す図である。なお、コンピュータ100は、設計支援装置10を構成しうる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the computer 100 that constitutes the design support apparatus 10 according to the embodiment. Note that the computer 100 can constitute the design support apparatus 10.

一例として、コンピュータ100はハードウェア構成要素として、プロセッサ101、主記憶装置102、補助記憶装置103、および通信制御装置104を備える。設計支援装置10を構成するコンピュータ100は、入力デバイスであるキーボード、タッチパネル、マウス等の入力装置105及びディスプレイ等の出力装置106をさらに含むこととしてもよい。 As an example, the computer 100 includes a processor 101, a main storage device 102, an auxiliary storage device 103, and a communication control device 104 as hardware components. The computer 100 constituting the design support apparatus 10 may further include an input device 105 such as a keyboard, touch panel, or mouse, and an output device 106 such as a display.

プロセッサ101は、オペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムを実行する演算装置である。プロセッサの例としてCPU(Central Processing Unit)およびGPU(Graphics Processing Unit)が挙げられるが、プロセッサ101の種類はこれらに限定されない。例えば、プロセッサ101はセンサおよび専用回路の組合せでもよい。専用回路はFPGA(Field-Programmable Gate Array)のようなプログラム可能な回路でもよいし、他の種類の回路でもよい。 Processor 101 is a computing device that executes an operating system and application programs. Examples of processors include a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit), but the type of processor 101 is not limited to these. For example, processor 101 may be a combination of sensors and dedicated circuitry. The dedicated circuit may be a programmable circuit such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or may be another type of circuit.

主記憶装置102は、設計支援装置10等を実現するためのプログラム、プロセッサ101から出力された演算結果などを記憶する装置である。主記憶装置102は例えばROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)のうちの少なくとも一つにより構成される。 The main storage device 102 is a device that stores programs for realizing the design support device 10 and the like, calculation results output from the processor 101, and the like. The main storage device 102 includes, for example, at least one of ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory).

補助記憶装置103は、一般に主記憶装置102よりも大量のデータを記憶することが可能な装置である。補助記憶装置103は例えばハードディスク、フラッシュメモリなどの不揮発性記憶媒体によって構成される。補助記憶装置103は、コンピュータ100を設計支援装置10等として機能させるための設計支援プログラムP1と各種のデータとを記憶する。 The auxiliary storage device 103 is generally a device that can store a larger amount of data than the main storage device 102. The auxiliary storage device 103 is configured by a nonvolatile storage medium such as a hard disk or flash memory. The auxiliary storage device 103 stores a design support program P1 and various data for causing the computer 100 to function as the design support device 10 or the like.

通信制御装置104は、通信ネットワークを介して他のコンピュータとの間でデータ通信を実行する装置である。通信制御装置104は例えばネットワークカードまたは無線通信モジュールにより構成される。 The communication control device 104 is a device that performs data communication with other computers via a communication network. The communication control device 104 is configured by, for example, a network card or a wireless communication module.

設計支援装置10の各機能要素は、プロセッサ101または主記憶装置102の上に、対応するプログラムP1を読み込ませてプロセッサ101にそのプログラムを実行させることで実現される。プログラムP1は、対応するサーバの各機能要素を実現するためのコードを含む。プロセッサ101はプログラムP1に従って通信制御装置104を動作させ、主記憶装置102または補助記憶装置103におけるデータの読み出しおよび書き込みを実行する。このような処理により、対応するサーバの各機能要素が実現される。 Each functional element of the design support device 10 is realized by loading a corresponding program P1 onto the processor 101 or the main storage device 102 and causing the processor 101 to execute the program. The program P1 includes codes for implementing each functional element of the corresponding server. The processor 101 operates the communication control device 104 according to the program P1 to read and write data in the main storage device 102 or the auxiliary storage device 103. Through such processing, each functional element of the corresponding server is realized.

プログラムP1は、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリなどの有形の記録媒体に固定的に記録された上で提供されてもよい。あるいは、これらのプログラムの少なくとも一つは、搬送波に重畳されたデータ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。 The program P1 may be provided after being permanently recorded on a tangible recording medium such as a CD-ROM, a DVD-ROM, or a semiconductor memory. Alternatively, at least one of these programs may be provided via a communication network as a data signal superimposed on a carrier wave.

再び図2を参照して、設計支援装置10は、データ取得部11、モデル構築部12、獲得関数構築部13、設計パラメータ群取得部14、出力部15、観測値確率分布取得部16、条件付き期待値取得部17及び指定受付部18を備える。設計パラメータ記憶部21及び観測値記憶部22は、図2に示されるように、設計支援装置10に構成されてもよいし、設計支援装置10からアクセス可能な他の装置として構成されてもよい。 Referring again to FIG. 2, the design support apparatus 10 includes a data acquisition section 11, a model construction section 12, an acquisition function construction section 13, a design parameter group acquisition section 14, an output section 15, an observed value probability distribution acquisition section 16, and a condition It includes an expected value acquisition section 17 and a specification reception section 18. The design parameter storage unit 21 and the observation value storage unit 22 may be configured in the design support device 10, as shown in FIG. 2, or may be configured as another device that can be accessed from the design support device 10. .

データ取得部11は、作製済みの材料に関しての実績データを複数取得する。実績データは、設計パラメータ群と複数の特性項目のそれぞれの観測値とのペアからなる。設計パラメータ記憶部21は、実績データにおける設計パラメータ群を記憶している記憶手段であって、例えば主記憶装置102及び補助記憶装置103等に構成されてもよい。観測値記憶部22は、実績データにおける観測値を記憶している記憶手段である。 The data acquisition unit 11 acquires a plurality of performance data regarding manufactured materials. The performance data consists of pairs of design parameters and observed values of each of a plurality of characteristic items. The design parameter storage unit 21 is a storage unit that stores a group of design parameters in actual performance data, and may be configured, for example, in the main storage device 102, the auxiliary storage device 103, or the like. The observed value storage unit 22 is a storage means that stores observed values in actual performance data.

図4は、設計パラメータ記憶部21に記憶されている設計パラメータ群の例を示す図である。図4に示されるように、設計パラメータ記憶部21は、1回目(t=1)からT回目(t=T)の材料作製における設計パラメータ群xを記憶している。設計パラメータ群xは、例えば、P個の設計パラメータp(p=1~P)からなる。設計パラメータ群xは、一例として、原材料Aの配合量、原材料Bの配合量及び設計パラメータPを含んでもよく、設計パラメータの数に応じた次元数Pのベクトルデータを構成しうる。設計パラメータは、例示したものの他、例えば、分子構造及び画像等の非ベクトルデータ等であってもよい。また、複数の分子の種類から最適な分子を選ぶ問題を扱う場合には、設計パラメータは、複数の分子のうちの選択肢を示すデータであってもよい。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a design parameter group stored in the design parameter storage unit 21. As shown in FIG. 4, the design parameter storage unit 21 stores a group of design parameters x t for material production from the first time (t=1) to the T-th time (t=T). The design parameter group x includes, for example, P design parameters p (p=1 to P). The design parameter group x may include, for example, the blending amount of the raw material A, the blending amount of the raw material B, and the design parameter P, and may constitute vector data with the number of dimensions P corresponding to the number of design parameters. In addition to the exemplified design parameters, the design parameters may be, for example, non-vector data such as molecular structures and images. Furthermore, when dealing with the problem of selecting an optimal molecule from a plurality of molecule types, the design parameters may be data indicating choices among the plurality of molecules.

図5は、観測値記憶部22に記憶されている観測値yの例を示す図である。図5に示されるように、観測値記憶部22は、1回目(t=1)からT回目(t=T)の材料作製において作製された材料の特性を示す複数の特性項目m(m=1~M)の観測値ym,tを記憶している。特性項目mは、一例として、ガラス転移温度、接着力及び特性項目Mを含んでもよい。また、各特性項目mには、目標値ym(target)が設定されている。設計パラメータ群xと観測値ym,tとのペアが実績データを構成する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of observed values y stored in the observed value storage unit 22. As shown in FIG. 5, the observed value storage unit 22 stores a plurality of characteristic items m (m= The observed values y m, t of 1 to M) are stored. The property items m may include, for example, glass transition temperature, adhesive strength, and property items M. Further, a target value y m (target) is set for each characteristic item m. A pair of the design parameter group x t and the observed value y m,t constitutes actual data.

設計支援装置10は、1回目(t=1)からT回目(t=T)の材料作製における実績データに基づいて、T+1回目の材料作製のための推奨設計パラメータ群Xを求める(なお、実績データにおける設計パラメータ群を小文字xで表記し、推奨設計パラメータ群を大文字Xで表記する)。推奨設計パラメータ群Xは、各特性項目mの観測値がそれぞれの目標値ym(target)を満足するようなパラメータ群、又は、各特性項目の観測値がそれぞれの目標値ym(target)により近付くようなパラメータ群である。 The design support device 10 obtains a recommended design parameter group X 1 for the T+1st material fabrication based on the performance data from the first (t=1) to the Tth (t=T) material fabrication (in addition, A group of design parameters in actual data is written with a lowercase letter x, and a group of recommended design parameters is written with a capital letter X). The recommended design parameter group ) is a parameter group that approaches

モデル構築部12は、実績データに基づいて予測モデルを構築する。予測モデルは、設計パラメータ群xに基づいて、特性項目mの観測値yを確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測するモデルである。予測モデルを構成するモデルは、観測値yを確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測可能なモデルであればよく、その種類は限定されない。観測値yを確率分布の代替指標として予測する予測モデルは、例えば、アンサンブルを構成する予測器の予測値の分布(ランダムフォレスト)、モンテカルロドロップアウトにより得られる分布(ニューラルネットワーク)、異なる条件で複数個構築した予測器の予測の分布(任意の機械学習手法)等を代替指標として、観測値の確率分布を予測する。 The model construction unit 12 constructs a prediction model based on actual data. The prediction model is a model that predicts the observed value y m of the characteristic item m as a probability distribution or its approximation or alternative index based on the design parameter group x. The model constituting the prediction model may be any model that can predict the observed value y m as a probability distribution, its approximation, or an alternative index, and its type is not limited. A prediction model that predicts the observed value y m as an alternative indicator of the probability distribution is, for example, the distribution of the predicted values of the predictors that make up the ensemble (random forest), the distribution obtained by Monte Carlo dropout (neural network), or the distribution under different conditions. The probability distribution of observed values is predicted using the prediction distribution of multiple predictors (any machine learning method) as an alternative indicator.

例えば、予測モデルは、設計パラメータxを入力とし、観測値yの確率分布を出力とする回帰モデルであってもよい。予測モデルが回帰モデルである場合には、予測モデルは、例えば、ガウス過程回帰、ランダムフォレスト及びニューラルネットワークといった回帰モデルのうちのいずれか一つにより構成されてもよい。モデル構築部12は、実績データを用いた周知の機械学習の手法により、予測モデルを構築してもよい。モデル構築部12は、実績データを予測モデルに適用して当該予測モデルのパラメータを更新する機械学習の手法により、予測モデルを構築してもよい。 For example, the prediction model may be a regression model that takes the design parameter x as input and outputs the probability distribution of observed values y m . When the prediction model is a regression model, the prediction model may be configured by any one of regression models such as Gaussian process regression, random forest, and neural network, for example. The model construction unit 12 may construct a predictive model using a well-known machine learning method using track record data. The model construction unit 12 may construct a prediction model using a machine learning method that applies performance data to a prediction model and updates parameters of the prediction model.

また、予測モデルは、ベイズ理論に基づく予測値の事後分布、アンサンブルを構成する予測器の予測値の分布、回帰モデルの予測区間及び信頼区間の理論式、モンテカルロドロップアウト、及び、異なる条件で複数個構築した予測器の予測の分布のうちのいずれか一つを用いて観測値の確率分布若しくはその近似又は代替指標を予測する機械学習モデルであってもよい。観測値の確率分布、又はその代替指標の予測は、モデル固有の手法によって得ることができる。観測値の確率分布若しくはその近似又は代替指標は、ガウス過程回帰及びベイジアンニューラルネットワークであれば予測値の事後分布に基づいて、ランダムフォレストであれば、アンサンブルを構成する予測器の予測の分布に基づいて、線形回帰であれば予測区間及び信頼区間に基づいて、及び、ニューラルネットワークであればモンテカルロドロップアウトに基づいて得ることができる。但し、各機械学習モデルに対する観測値の分布またはその代替指標の算出方法は上記手法に限定されない。 In addition, the prediction model is based on the posterior distribution of the predicted value based on Bayesian theory, the distribution of the predicted value of the predictors forming the ensemble, the theoretical formula for the prediction interval and confidence interval of the regression model, Monte Carlo dropout, and multiple models under different conditions. It may be a machine learning model that predicts the probability distribution of observed values, its approximation, or alternative index using any one of the prediction distributions of individually constructed predictors. Predictions of probability distributions of observed values or alternative indicators thereof can be obtained by model-specific techniques. The probability distribution of observed values or its approximation or substitute index is based on the posterior distribution of predicted values in the case of Gaussian process regression and Bayesian neural networks, or based on the distribution of predictions of the predictors forming the ensemble in the case of random forests. In the case of linear regression, it can be obtained based on the prediction interval and confidence interval, and in the case of neural network, it can be obtained based on Monte Carlo dropout. However, the method for calculating the distribution of observed values for each machine learning model or its substitute index is not limited to the above method.

また、任意のモデルは、観測値の確率分布またはその代替指標を予測できるモデルに拡張されてもよい。例えば、ブートストラップ法等で複数個のデータセットを構築し、それぞれに対して予測モデルを構築することで得られる、各モデルの予測値の分布を、観測値の確率分布の代替指標として用いるモデルが、その例として挙げられる。但し、機械学習モデルを観測値の確率分布またはその代替指標を予測できるモデルに拡張する方法は、上記手法に限定されない。 Also, any model may be extended to a model that can predict the probability distribution of observed values or an alternative indicator thereof. For example, a model that uses the distribution of predicted values of each model, obtained by constructing multiple datasets using the bootstrap method etc. and constructing a predictive model for each, as a substitute indicator for the probability distribution of observed values. is given as an example. However, the method of extending the machine learning model to a model that can predict the probability distribution of observed values or its substitute index is not limited to the above method.

また、予測モデルは、線形回帰、PLS回帰、ガウス過程回帰、ランダムフォレストなどのバギングアンサンブル学習、勾配ブースティングなどのブースティングアンサンブル学習、サポートベクターマシーン、及びニューラルネットワーク等により構築されてもよい。 Further, the prediction model may be constructed using linear regression, PLS regression, Gaussian process regression, bagging ensemble learning such as random forest, boosting ensemble learning such as gradient boosting, support vector machine, neural network, etc.

ガウス過程回帰として構築される予測モデルでは、教師データの説明変数を構成する実績データにおける設計パラメータ群x及び目的変数を構成する観測値y並びに予測対象の設計パラメータxをモデルに入力することにより、観測値の確率分布が予測される。 In a prediction model constructed as a Gaussian process regression, by inputting into the model a group of design parameters x in actual data that constitute explanatory variables of training data, observed values y that constitute objective variables, and design parameters x to be predicted, The probability distribution of the observed values is predicted.

また、モデル構築部12は、予測モデルのハイパーパラメータを周知のハイパーパラメータチューニングの手法により、チューニングしてもよい。即ち、モデル構築部12は、実績データにおける説明変数である設計パラメータ群xを表すベクトルと、目的変数である観測値yを用いた最尤推定により、ガウス過程回帰により構築される予測モデルのハイパーパラメータを更新してもよい。 Further, the model construction unit 12 may tune the hyperparameters of the prediction model using a well-known hyperparameter tuning method. That is, the model construction unit 12 generates a hyperlink of a prediction model constructed by Gaussian process regression using a vector representing a design parameter group x, which is an explanatory variable in actual data, and maximum likelihood estimation using an observed value y, which is an objective variable. Parameters may be updated.

また、予測モデルは、分類モデルにより構築されてもよい。予測モデルが分類モデルである場合には、モデル構築部12は、実績データを用いた周知の確率分布の評価が可能な機械学習の手法により予測モデルを構築できる。 Further, the prediction model may be constructed using a classification model. When the predictive model is a classification model, the model construction unit 12 can construct the predictive model using a machine learning method that can evaluate a well-known probability distribution using actual data.

このように、モデル構築部12が所定の回帰モデルまたは分類モデルにより予測モデルを構築することにより、任意の設計パラメータ群xに基づいて、特性項目の観測値の確率分布の取得が可能となる。 In this way, by the model construction unit 12 constructing a prediction model using a predetermined regression model or classification model, it becomes possible to obtain a probability distribution of observed values of characteristic items based on an arbitrary design parameter group x.

また、予測モデルは、一の特性項目の観測値を確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測するシングルタスクモデル、または、複数の特性項目の観測値を確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測するマルチタスクモデルであってもよい。このように、特性項目の性質に応じて適宜に構成されたマルチタスクモデルまたはシングルタスクモデルにより予測モデルを構築することにより、予測モデルによる観測値の予測の精度を向上できる。 In addition, the prediction model is a single-task model that predicts the observed value of one characteristic item as a probability distribution, its approximation, or an alternative indicator, or a single-task model that predicts the observed value of multiple characteristic items as a probability distribution, its approximation, or alternative indicator. It may also be a multitasking model. In this way, by constructing a prediction model using a multi-task model or a single-task model that is appropriately configured according to the nature of the characteristic item, it is possible to improve the accuracy of prediction of observed values by the prediction model.

獲得関数構築部13は、設計パラメータ群を入力とし全ての特性項目に示される特性の向上に関する設計パラメータ群の指標値を出力とする単一の獲得関数である目標指向獲得関数を構築する。目標指向獲得関数は、設計パラメータ群及び特性項目の最適化のための指標値を出力する関数であれば、その構成は限定されない。 The acquisition function construction unit 13 constructs a goal-oriented acquisition function, which is a single acquisition function, which receives the design parameter group as input and outputs the index value of the design parameter group regarding improvement of characteristics shown in all characteristic items. The configuration of the goal-oriented acquisition function is not limited as long as it is a function that outputs index values for optimization of design parameter groups and characteristic items.

本実施形態における目標指向獲得関数は、少なくとも目標達成確率項を含んでもよい。目標達成確率項は、全ての特性項目の目標値が達成される確率である全体達成確率を表す。全体達成確率は、予測モデルに基づいて設計パラメータ群を変数として算出される。 The goal orientation acquisition function in this embodiment may include at least a goal achievement probability term. The goal achievement probability term represents the overall achievement probability, which is the probability that the goal values of all characteristic items will be achieved. The overall achievement probability is calculated based on the prediction model using the design parameter group as variables.

具体的には、獲得関数構築部13は、以下の式(1)に示すような目標指向獲得関数A(x)を構築する。
A(x)=g(P(x)) ・・・(1)
式(1)において、g(P(x))は、目標達成確率項である。即ち、目標指向獲得関数A(x)は、少なくとも目標達成確率項g(P(x))を含む。なお、式(1)の目標指向獲得関数は一例であって、目標指向獲得関数は目標達成確率項以外の項を含んでもよい。
Specifically, the acquisition function construction unit 13 constructs a goal-oriented acquisition function A(x) as shown in equation (1) below.
A(x)=g(P(x))...(1)
In equation (1), g(P(x)) is a goal achievement probability term. That is, the goal orientation acquisition function A(x) includes at least the goal achievement probability term g(P(x)). Note that the goal orientation acquisition function in equation (1) is just an example, and the goal orientation acquisition function may include terms other than the goal achievement probability term.

目標達成確率項は、全体達成確率P(x)を含む。例えば、全体達成確率P(x)は、各特性項目の目標達成事象が互いに独立であるとすると、以下の式(2)にように定義されてもよい。
P(x)=Π1<=m<=MPm(x) ・・・(2)
即ち、全体達成確率P(x)は、各特性項目m(m=1~M)の達成確率Pm(x)の総乗である。予測モデルが、設計パラメータ群xに基づいて特性項目の観測値の確率分布を予測できるので、各特性項目の達成確率Pm(x)は、各特性項目の予測モデルを用いた設計パラメータ群xを入力変数とする関数として表現できる。また、全体達成確率P(x)は、各特性項目の達成確率の算出を経ないで、全ての特性項目の予測モデルに基づいた設計パラメータ群xを入力変数とする関数として表現されてもよい。
The goal achievement probability term includes the overall achievement probability P(x). For example, the overall achievement probability P(x) may be defined as shown in equation (2) below, assuming that the goal achievement events of each characteristic item are independent of each other.
P(x)=Π 1<=m<=M Pm(x) ...(2)
That is, the overall achievement probability P(x) is the sum of the achievement probabilities Pm(x) of each characteristic item m (m=1 to M). Since the prediction model can predict the probability distribution of the observed values of the characteristic items based on the design parameter group x, the achievement probability Pm(x) of each characteristic item can be calculated using the design parameter group x using the prediction model of each characteristic item. It can be expressed as a function with input variables. Alternatively, the overall achievement probability P(x) may be expressed as a function using a design parameter group x based on a prediction model of all characteristic items as an input variable, without calculating the achievement probability of each characteristic item. .

目標達成確率項g(P(x))は、全体達成確率P(x)を含んで構成される。例えば、目標達成確率項g(P(x))は、式(3)に示されるように全体達成確率P(x)からなることとしてもよいし、式(4)に示されるように、全体達成確率P(x)の対数からなることとしてもよい。
g(P(x))=P(x) ・・・(3)
g(P(x))=log(P(x)) ・・・(4)
また、目標達成確率項は、全体達成確率P(x)または全体達成確率P(x)の対数にさらに係数が乗じられた項であってもよいし、さらに他の要素が加算されるための項を含んでもよい。このように構築された目標指向獲得関数の一例では、その最適化は、最大化問題として扱われることができる。
The goal achievement probability term g(P(x)) includes the overall achievement probability P(x). For example, the goal achievement probability term g(P(x)) may consist of the overall achievement probability P(x) as shown in equation (3), or may consist of the overall achievement probability P(x) as shown in equation (4). It may be made up of the logarithm of the achievement probability P(x).
g(P(x))=P(x)...(3)
g(P(x))=log(P(x))...(4)
Further, the goal achievement probability term may be a term in which the overall achievement probability P(x) or the logarithm of the overall achievement probability P(x) is further multiplied by a coefficient, or may be a term in which another factor is added. may include terms. For an example of a goal-oriented acquisition function constructed in this way, its optimization can be treated as a maximization problem.

このように本実施形態の一例では、観測値の確率分布を出力するように予測モデルが構成されるので、設計パラメータ群に応じた各特性項目mの目標値の達成確率Pm(x)を得ることができる。そして、各特性項目mの目標値の達成確率Pm(x)の総乗により算出される全体達成確率が、目標指向獲得関数の目標達成確率項に含まれるので、目標指向獲得関数からの指標値に全体達成確率が適切に反映される。 In this example of the present embodiment, since the prediction model is configured to output the probability distribution of observed values, the probability of achieving the target value Pm(x) for each characteristic item m according to the design parameter group is obtained. be able to. Then, since the overall achievement probability calculated by the sum of the achievement probability Pm(x) of the target value of each characteristic item m is included in the goal achievement probability term of the goal-oriented acquisition function, the index value from the goal-oriented acquisition function The overall achievement probability is appropriately reflected.

設計パラメータ群取得部14は、目標指向獲得関数の最適化により得られる設計パラメータ群を取得する。具体的には、一例として、設計パラメータ群取得部14は、目標指向獲得関数の出力を最適化(例えば、最大化)する少なくとも一つの設計パラメータ群を取得してもよい。具体的には、設計パラメータ群取得部14は、獲得関数構築部13により構築された目標指向獲得関数A(x)から出力される指標値を目的変数とする最適化を実施し、最適解として設計パラメータ群xを取得する。 The design parameter group acquisition unit 14 acquires a design parameter group obtained by optimizing the goal orientation acquisition function. Specifically, as an example, the design parameter group acquisition unit 14 may acquire at least one design parameter group that optimizes (for example, maximizes) the output of the goal-oriented acquisition function. Specifically, the design parameter group acquisition unit 14 performs optimization using the index value output from the goal-oriented acquisition function A(x) constructed by the acquisition function construction unit 13 as the objective variable, and obtains the optimal solution. Obtain a set of design parameters x.

出力部15は、設計パラメータ群取得部14により取得された設計パラメータ群を出力する。即ち、出力部15は、1回目(t=1)からT回目(t=T)の材料作製における実績データに基づいて得られた設計パラメータ群を、(T+1)回目の材料の作製のための設計パラメータ群xとして出力することができる。 The output unit 15 outputs the design parameter group acquired by the design parameter group acquisition unit 14. That is, the output unit 15 converts the design parameter group obtained based on the performance data in the first (t=1) to T-th (t=T) material fabrication into the design parameter group for the (T+1)-th material fabrication. It can be output as a design parameter group x.

出力の態様は限定されないが、出力部15は、例えば、所定の表示装置に表示させたり所定の記憶手段に記憶させたりすることにより、設計パラメータ群候補を出力する。 Although the manner of output is not limited, the output unit 15 outputs the design parameter group candidates by displaying them on a predetermined display device or storing them in a predetermined storage means, for example.

図6は、材料設計における特性項目及び設計パラメータ群の最適化のプロセスを示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing the process of optimizing property items and design parameter groups in material design.

ステップS1において、設計パラメータ群が取得される。ここで取得される設計パラメータ群は、初期の材料作製(実験)のためのものであって、任意に設定された設計パラメータ群であってもよいし、既に行われた実験等に基づいて設定された設計パラメータ群であってもよい。 In step S1, a set of design parameters is obtained. The design parameter group acquired here is for initial material production (experiment), and may be a design parameter group set arbitrarily, or set based on experiments that have already been conducted. It may also be a set of design parameters.

ステップS2において、材料作製が行われる。ステップS3において、作製された材料の特性項目の観測値が取得される。ステップS2における作製条件としての設計パラメータ群とステップS3において取得された各特性項目の観測値とのペアは、実績データを構成する。 In step S2, material preparation is performed. In step S3, observed values of characteristic items of the fabricated material are acquired. A pair of the design parameter group as the manufacturing condition in step S2 and the observed value of each characteristic item acquired in step S3 constitutes performance data.

ステップS4において、所定の終了条件が充足されたか否かが判定される。所定の終了条件は、設計パラメータ群及び特性項目の観測値の最適化のための条件であって任意に設定されてもよい。最適化のための終了条件は、例えば、作製(実験)及び観測値の取得の所定回数への到達、観測値の目標値への到達及び最適化の収束等であってもよい。所定の終了条件が充足されたと判定された場合には、最適化のプロセスが終了される。所定の終了条件が充足されたと判定されなかった場合には、プロセスは、ステップS5に進む。 In step S4, it is determined whether a predetermined termination condition is satisfied. The predetermined termination condition is a condition for optimizing the design parameter group and the observed values of the characteristic items, and may be set arbitrarily. The termination conditions for optimization may be, for example, reaching a predetermined number of times of fabrication (experiment) and obtaining observed values, reaching a target value of observed values, and convergence of optimization. If it is determined that the predetermined termination condition is satisfied, the optimization process is terminated. If it is not determined that the predetermined termination condition is satisfied, the process proceeds to step S5.

ステップS5において、設計支援装置10による設計支援処理が行われる。設計支援処理は、次の材料作製のための設計パラメータ群を出力する処理である。そして、プロセスは、再びステップS1に戻る。 In step S5, design support processing is performed by the design support device 10. The design support process is a process that outputs a group of design parameters for the next material production. The process then returns to step S1 again.

なお、ステップS1~S5により構成される処理サイクルの1サイクル目において、設計パラメータ群及び特性項目の観測値のペアが初期データとして複数得られる場合には、ステップS1~S4の処理は省略される。初期データが得られない場合には、ステップS1において、例えば実験計画法及びランダムサーチ等の任意の方法で得られた設計パラメータ群が取得される。処理サイクルの2サイクル目以降では、ステップS1において、ステップS5において出力された設計パラメータ群が取得される。 Note that in the first cycle of the processing cycle composed of steps S1 to S5, if a plurality of pairs of observed values of design parameter groups and characteristic items are obtained as initial data, the processing of steps S1 to S4 is omitted. . If initial data cannot be obtained, a group of design parameters obtained by an arbitrary method such as experimental design or random search is obtained in step S1. In the second and subsequent processing cycles, in step S1, the design parameter group output in step S5 is acquired.

続いて、図1、図7~図9を参照して、本実施形態における設計支援装置10による設計支援処理を詳細に説明する。図7は、実施形態に係る設計支援装置における設計支援方法の内容の一例を示すフローチャートであって、図6におけるステップS5の処理を示す。設計支援方法は、プロセッサ101に設計支援プログラムP1が読み込まれて、そのプログラムが実行されることにより、各機能部11~18が実現されることにより実行される。図8は、設計支援処理の各段階において取得されるデータの流れを模式的に示す図である。図9は、条件付き期待値の取得処理を説明するための図である。 Next, design support processing by the design support apparatus 10 in this embodiment will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the content of the design support method in the design support apparatus according to the embodiment, and shows the process of step S5 in FIG. 6. The design support method is executed by loading the design support program P1 into the processor 101 and executing the program to realize each of the functional units 11 to 18. FIG. 8 is a diagram schematically showing the flow of data acquired at each stage of the design support process. FIG. 9 is a diagram for explaining the conditional expected value acquisition process.

本実施形態の設計支援装置10は、実績データに基づいて、複数の設計パラメータ群を求める。具体的には、設計支援装置10は、一例として、1回目(t=1)からT回目(t=T)の材料作製における実績データd,d,…,dに基づいて、(T+1)回目以降の複数回(K回)の材料作製のための、K組(Kは2以上の所与の整数)の推奨設計パラメータ群X,X,…Xを求める。なお、本実施形態の設計支援装置10が適用される最適化のプロセスにおいて、Kが1となることは除外されない。 The design support apparatus 10 of this embodiment obtains a plurality of design parameter groups based on performance data. Specifically, as an example, the design support device 10 calculates ( K sets (K is a given integer of 2 or more) of recommended design parameter groups X 1 , X 2 , . . . Note that in the optimization process to which the design support apparatus 10 of this embodiment is applied, it is not excluded that K becomes 1.

ステップS11において、データ取得部11は、符号v11に示されるように、設計パラメータ群x(tは1~Tの整数)と各特性項目の観測値ym,tとのペアからなる実績データd(実績データd,d,…,d)を取得する。 In step S11, the data acquisition unit 11 acquires a track record consisting of a pair of a design parameter group x t (t is an integer from 1 to T) and an observed value y m,t of each characteristic item, as shown by the symbol v 11. Data d t (performance data d 1 , d 2 , ..., d T ) is acquired.

ステップS12において、モデル構築部12は、実績データdに基づいて、特性項目mのそれぞれの予測モデルを構築する。 In step S12, the model construction unit 12 constructs a prediction model for each characteristic item m based on the performance data dt .

ステップS13において、獲得関数構築部13は、ステップS12において構築された予測モデルに基づいて、目標指向獲得関数を構築する。 In step S13, the acquisition function construction unit 13 constructs a goal-oriented acquisition function based on the prediction model constructed in step S12.

ステップS14において、設計パラメータ群取得部14は、ステップS13において構築された目標指向獲得関数の最適化により推奨設計パラメータ群を取得する。ここでは、設計パラメータ群取得部14は、符号pr11に示されるように、実績データdに基づいて構築された予測モデルを用いて構築された目的指向獲得関数の最適化により得られた推奨設計パラメータ群を、符号v12に示されるように、第1の推奨設計パラメータ群Xとして取得する。 In step S14, the design parameter group acquisition unit 14 acquires a recommended design parameter group by optimizing the goal-oriented acquisition function constructed in step S13. Here, the design parameter group acquisition unit 14 obtains a recommended design obtained by optimizing a goal-oriented acquisition function constructed using a prediction model constructed based on actual data dt , as shown by code pr11. The parameter group is obtained as a first recommended design parameter group X1 , as indicated by the symbol v12 .

ステップS15において、変数nに1を設定する。そして、ステップS16において、観測値確率分布取得部16は、目標指向獲得関数の最適化により取得された第n(n=1,2,・・・,K-1)の推奨設計パラメータ群を各特性項目mの予測モデルに入力することにより得られる各特性項目mの観測値の確率分布を、第nの観測値確率分布fとして取得する。 In step S15, a variable n is set to 1. Then, in step S16, the observed value probability distribution acquisition unit 16 selects each of the nth (n=1, 2,..., K-1) recommended design parameter groups acquired by the optimization of the goal orientation acquisition function. The probability distribution of the observed values of each characteristic item m obtained by inputting it into the prediction model of the characteristic item m is obtained as the n-th observed value probability distribution f n .

ここでは、変数nが1であるので、観測値確率分布取得部16は、符号pr12に示されるように、第1の推奨設計パラメータ群Xを各特性項目mの予測モデルに入力することにより、第1の観測値確率分布fを取得する。第1の観測値確率分布fは、特性項目mの全ての同時分布であり、第1の推奨設計パラメータ群Xに基づいて行われる材料の作製及び実験等の結果の予測を表す。また、第1の観測値確率分布fは、特性項目mのそれぞれの確率分布から成ってもよい。即ち、第1の観測値確率分布fは、第1の推奨設計パラメータ群Xに基づく疑似的な実験結果とみなすことができる。 Here, since the variable n is 1, the observed value probability distribution acquisition unit 16 inputs the first recommended design parameter group , obtain the first observed value probability distribution f1 . The first observed value probability distribution f 1 is a simultaneous distribution of all the characteristic items m, and represents the prediction of the results of material production, experiments, etc. performed based on the first recommended design parameter group X 1 . Further, the first observed value probability distribution f1 may be composed of a probability distribution of each of the characteristic items m. That is, the first observed value probability distribution f 1 can be considered as a pseudo experimental result based on the first recommended design parameter group X 1 .

ステップS17において、条件付き期待値取得部17は、第nの観測値確率分布に基づいて、観測値に関する所与の条件が与えられた条件付き期待値を、第nの条件付き期待値として取得する。ここで、図9を更に参照して第nの条件付き期待値について説明する。図9では、説明の便宜のため、仮に特性項目が特性項目A及びBの2つであるとして、第nの観測値確率分布fが模式的に示されている。また、第nの観測値確率分布fに対応する確率密度関数は領域Yの外側では0、内側では0以上の有限値であるとする。即ち、領域Yは、第nの観測値確率分布fを模式的に可視化したものであって、特性項目Aの観測値である確率変数yと特性項目Bの観測値である確率変数yとの組合せの確率分布が示されている。 In step S17, the conditional expected value acquisition unit 17 acquires the conditional expected value given the given condition regarding the observed value as the nth conditional expected value based on the nth observed value probability distribution. do. Here, the n-th conditional expected value will be explained with further reference to FIG. In FIG. 9, for convenience of explanation, the n-th observed value probability distribution f n is schematically shown assuming that there are two characteristic items, characteristic items A and B. Further, it is assumed that the probability density function corresponding to the n-th observation value probability distribution f n is 0 outside the region Y n and a finite value of 0 or more inside the region Y n. In other words, the region Y n is a schematic visualization of the n-th observed value probability distribution f n , and includes a random variable y A that is the observed value of characteristic item A and a random variable that is the observed value of characteristic item B. The probability distribution of the combination with y B is shown.

ここで、確率変数y及びyの目標値がそれぞれ、yA(TARGET)以下であること及びyB(TARGET)以下であることであるとすると、確率変数yと確率変数yとの組合せの確率分布に相当する領域Yは、目標達成された観測値に対応する領域Yn(OK)及び目標未達の観測値に対応する領域Yn(NG)に分割されることができる。即ち、領域Yn(NG)は、領域Yにおける少なくとも一つの特性項目が目標値を満たさない領域である。 Here, if the target values of the random variables y A and y B are respectively less than or equal to y A (TARGET) and less than y B (TARGET) , then the random variables y A and y B are The area Y n corresponding to the probability distribution of combinations of can be divided into an area Y n (OK) corresponding to observed values that have achieved the target and an area Y n (NG) corresponding to observed values that have not reached the target. can. That is, the region Y n (NG) is a region in which at least one characteristic item in the region Y n does not satisfy the target value.

条件付き期待値における所与の条件が、少なくとも一つの特性項目が目標値を満たさないことであるとすると、条件付き期待値取得部17は、領域Yn(NG)のみを考慮することにより、第nの条件付き期待値Y’を得る。具体的には、条件付き期待値取得部17は、領域Yn(NG)における確率分布fの積分値が1になるように確率分布fを規格化して、規格化済みの確率分布fを用いて領域Y(NG)における確率変数y及び確率変数yの期待値を算出することにより、第nの条件付き期待値Y’を得る。 If the given condition in the conditional expected value is that at least one characteristic item does not satisfy the target value, the conditional expected value acquisition unit 17, by considering only the region Y n (NG) , Obtain the nth conditional expectation value Y'n . Specifically, the conditional expected value acquisition unit 17 normalizes the probability distribution f n so that the integral value of the probability distribution f n in the region Y n (NG) becomes 1, and obtains the standardized probability distribution f By calculating the expected values of the random variable y A and the random variable y B in the region Y (NG) using n , the n-th conditional expected value Y' n is obtained.

再び図8を参照して、図9に示した確率分布の下では、符号v13に示されるように、第1の観測値確率分布fに対応する領域Yは、目標達成された観測値に対応する領域Y1(OK)及び目標未達の観測値に対応する領域Y1(NG)に分割される。条件付き期待値取得部17は、符号pr13に示されるように、領域Yのうちの領域Y1(NG)を考慮して、符号v14に示されるように、第1の観測値確率分布fにおける確率変数の期待値を算出することにより、第1の条件付き期待値Y’を取得する。なお、説明の便宜上、領域Yのみで0以上の有限値を持つ確率分布を仮定したが、多変量正規分布等の他の確率分布を仮定する場合、領域Y、領域Y1(OK)及び領域Y1(NG)を得ることなく、直接、目標値を満たさない全領域での条件付き期待値を評価して第1の条件付き期待値Y’を得てもよい。 Referring again to FIG. 8, under the probability distribution shown in FIG. 9, the area Y 1 corresponding to the first observation value probability distribution f 1 is the observation value where the goal has been achieved, as indicated by the symbol v 13 . It is divided into a region Y 1 (OK) corresponding to the value and a region Y 1 (NG) corresponding to the observed value that has not reached the target. The conditional expected value acquisition unit 17 takes into account the region Y 1 (NG) of the region Y 1 , as indicated by symbol pr13, and obtains the first observed value probability distribution, as indicated by symbol v14 . By calculating the expected value of the random variable at f1 , the first conditional expected value Y'1 is obtained. For convenience of explanation, a probability distribution with a finite value of 0 or more is assumed only in the region Y 1 , but if another probability distribution such as a multivariate normal distribution is assumed, the region Y 1 and the region Y 1 (OK) The first conditional expected value Y′ 1 may be obtained by directly evaluating the conditional expected values in all regions that do not satisfy the target value, without obtaining the region Y1 (NG) .

ステップS18において、モデル構築部12は、実績データ、及び、第1~nの予測実績データに基づいて、各特性項目の予測モデルを再構築する。ここで、第l(l=1,2,・・・,n)の予測実績データは、第lの推奨設計パラメータ群と各特性項目の第lの条件付き期待値とからなる。 In step S18, the model construction unit 12 reconstructs a prediction model for each characteristic item based on the performance data and the first to nth predicted performance data. Here, the l-th (l=1, 2, . . . , n) predicted performance data consists of the l-th recommended design parameter group and the l-th conditional expected value of each characteristic item.

具体的には、モデル構築部12は、符号v15に示されるように、第1の推奨設計パラメータ群X及び第1の条件付き期待値Y’に基づいて、第1の予測実績データDを得る。即ち、第1の予測実績データDは、T回目の次回の材料作製により得られた実績データとみなすことができる。このように、実際の材料作製を経ることなく、実績データを得ることができる。 Specifically, the model construction unit 12 generates the first predicted performance data based on the first recommended design parameter group X1 and the first conditional expected value Y'1 , as indicated by the symbol v15 . Get D 1 . That is, the first predicted performance data D1 can be regarded as performance data obtained by the T-th next material production. In this way, performance data can be obtained without going through actual material production.

モデル構築部12は、符号v21に示されるように、実績データd(実績データd,d,…,d)及び第1の予測実績データDに基づいて、特性項目mのそれぞれの予測モデルを再構築する。 As indicated by the symbol v 21 , the model construction unit 12 calculates the characteristic item m based on the performance data d t (performance data d 1 , d 2 ,..., d T ) and the first predicted performance data D 1 . Rebuild each prediction model.

ステップS19において、獲得関数構築部13は、ステップS18において再構築された予測モデルに基づいて、目標指向獲得関数を再構築する。 In step S19, the acquisition function construction unit 13 reconstructs the goal-oriented acquisition function based on the prediction model reconstructed in step S18.

ステップS20において、設計パラメータ群取得部14は、ステップS19において再構築された目標指向獲得関数の最適化により第(n+1)の推奨設計パラメータ群Xn+1を取得する。ここでは、設計パラメータ群取得部14は、符号pr21に示されるように、実績データd及び第1の予測実績データDに基づいて構築された予測モデルを用いて構築された目的指向獲得関数の最適化により得られた推奨設計パラメータ群を、符号v22に示されるように、第2の推奨設計パラメータ群Xとして取得する。 In step S20, the design parameter group acquisition unit 14 acquires the (n+1)th recommended design parameter group X n+1 by optimizing the goal orientation acquisition function reconstructed in step S19. Here, the design parameter group acquisition unit 14 generates a goal-oriented acquisition function constructed using a prediction model constructed based on the performance data dt and the first predicted performance data D1 , as shown by code pr21. The recommended design parameter group obtained by the optimization is obtained as a second recommended design parameter group X2 , as indicated by the symbol v22 .

本実施形態の設計支援処理では、K個の推奨設計パラメータ群を得ることが目的であるので、ステップS21において、変数(n+1)が、所定の数Kに等しいか否かが判定される。変数(n+1)が、所定の数Kに等しいと判定された場合には、処理はステップS23に進む。一方、変数(n+1)が、所定の数Kに等しいと判定されなかった場合には、処理はステップS22に進む。 Since the purpose of the design support process of this embodiment is to obtain K recommended design parameter groups, it is determined in step S21 whether the variable (n+1) is equal to a predetermined number K. If it is determined that the variable (n+1) is equal to the predetermined number K, the process proceeds to step S23. On the other hand, if the variable (n+1) is not determined to be equal to the predetermined number K, the process proceeds to step S22.

ステップS22において、変数nの値が1インクリメントされ、処理はステップS16に戻る。図8を引き続き参照して、処理がステップS16に戻った場合の処理を説明する。 In step S22, the value of variable n is incremented by 1, and the process returns to step S16. With continued reference to FIG. 8, the process when the process returns to step S16 will be described.

ステップS16において、変数nが2であるので、観測値確率分布取得部16は、符号pr22に示されるように、第2の推奨設計パラメータ群Xを各特性項目mの予測モデルに入力することにより、第2の観測値確率分布fを取得する。第2の観測値確率分布fは、特性項目mの全ての同時分布であり、第2の推奨設計パラメータ群Xに基づいて行われる材料の作製及び実験等の結果の予測を表す。即ち、第2の観測値確率分布fは、第2の推奨設計パラメータ群Xに基づく疑似的な実験結果とみなすことができる。 In step S16, since the variable n is 2, the observed value probability distribution acquisition unit 16 inputs the second recommended design parameter group X 2 into the prediction model of each characteristic item m, as indicated by the symbol pr22. As a result, the second observed value probability distribution f2 is obtained. The second observed value probability distribution f2 is a simultaneous distribution of all the characteristic items m, and represents predictions of the results of material production, experiments, etc. performed based on the second recommended design parameter group X2 . That is, the second observed value probability distribution f 2 can be regarded as a pseudo experimental result based on the second recommended design parameter group X 2 .

ステップS17において、符号v23に示されるように、第2の観測値確率分布fに対応する領域Yは、目標達成された観測値に対応する領域Y2(OK)及び目標未達の観測値に対応する領域Y2(NG)に分割される。条件付き期待値取得部17は、符号pr23に示されるように、領域Yのうちの領域Y2(NG)を考慮して、符号v24に示されるように、第2の観測値確率分布fにおける確率変数の期待値を算出することにより、第2の条件付き期待値Y’を取得する。 In step S17, as indicated by the symbol v23 , a region Y2 corresponding to the second observed value probability distribution f2 is divided into a region Y2 corresponding to the observed value whose target has been achieved (OK) and a region Y2 corresponding to the observed value whose target has not been achieved. It is divided into regions Y2 (NG) corresponding to the observed values. The conditional expected value acquisition unit 17 takes into account the region Y 2 (NG) of the region Y 2 , as shown in symbol pr23, and obtains the second observed value probability distribution, as shown in symbol v24 . By calculating the expected value of the random variable at f2 , a second conditional expected value Y'2 is obtained.

ステップS18において、モデル構築部12は、符号v25に示されるように、第2の推奨設計パラメータ群X及び第2の条件付き期待値Y’に基づいて、第2の予測実績データDを得る。そして、モデル構築部12は、実績データd(実績データd,d,…,d)、第1の予測実績データD及び第2の予測実績データDに基づいて、特性項目mのそれぞれの予測モデルを再構築する。 In step S18, the model construction unit 12 generates the second predicted performance data D based on the second recommended design parameter group X2 and the second conditional expected value Y'2 , as indicated by the symbol v25 . Get 2 . Then, the model construction unit 12 determines the characteristic items based on the performance data d t (performance data d 1 , d 2 ,..., d T ), the first predicted performance data D 1 , and the second predicted performance data D 2 . Rebuild each prediction model of m.

そして、ステップS19において、獲得関数構築部13は、ステップS18において再構築された予測モデルに基づいて、目標指向獲得関数を再構築する。続いて、ステップS20において、設計パラメータ群取得部14は、実績データd、第1の予測実績データD及び第2の予測実績データDに基づいて構築された予測モデルを用いて構築された目的指向獲得関数の最適化により得られた推奨設計パラメータ群を、第3の推奨設計パラメータ群Xとして取得する。 Then, in step S19, the acquisition function construction unit 13 reconstructs the goal-oriented acquisition function based on the prediction model reconstructed in step S18. Subsequently, in step S20, the design parameter group acquisition unit 14 constructs a prediction model based on the performance data dt , the first predicted performance data D1 , and the second predicted performance data D2 . A recommended design parameter group obtained by optimizing the objective-oriented acquisition function is obtained as a third recommended design parameter group X3 .

このように、ステップS16~S20の処理を繰り返すたびに、推奨設計パラメータ群Xを取得することができる。そして、K-1回のステップS16~S20の処理の繰り返しの後において(n=K-1)、符号vK5に示されるように、第(K-1)の推奨設計パラメータ群XK-1及び第(K-1)の条件付き期待値Y’K-1に基づいて、第(K-1)の予測実績データDK-1が得られる。 In this way, the recommended design parameter group X can be obtained each time the processing of steps S16 to S20 is repeated. Then, after repeating the processing of steps S16 to S20 K-1 times (n=K-1), as shown by the symbol v K5 , the (K-1)th recommended design parameter group X K-1 The (K-1)th predicted performance data D K- 1 is obtained based on the (K-1)th conditional expected value Y' K-1 .

モデル構築部12は、符号vK1に示されるように、実績データd(実績データd,d,…,d)、及び第1~(K-1)の予測実績データD,D,…DK-1に基づいて、特性項目mのそれぞれの予測モデルを再構築する(ステップS18)。 As indicated by the symbol v K1 , the model construction unit 12 generates actual performance data d t (actual data d 1 , d 2 ,..., d T ) and first to (K-1) predicted actual data D 1 , Based on D 2 ,...D K-1 , a prediction model for each characteristic item m is reconstructed (step S18).

獲得関数構築部13は、再構築された予測モデルに基づいて、目標指向獲得関数を再構築する(ステップS19)。続いて、設計パラメータ群取得部14は、符号vK2に示されるように、再構築された目的指向獲得関数の最適化により得られた推奨設計パラメータ群を、第Kの推奨設計パラメータ群Xとして取得する(ステップS20)。 The acquisition function construction unit 13 reconstructs the goal-oriented acquisition function based on the reconstructed prediction model (step S19). Subsequently, the design parameter group acquisition unit 14 converts the recommended design parameter group obtained by optimizing the reconstructed goal-oriented acquisition function into a K-th recommended design parameter group XK , as indicated by the symbol vK2 . (step S20).

この段階においては、変数nは(K-1)であるので、ステップS21において、変数(n+1)が、所定の数Kに等しいと判定される。従って、処理はステップS23に進む。 At this stage, the variable n is (K-1), so it is determined in step S21 that the variable (n+1) is equal to the predetermined number K. Therefore, the process proceeds to step S23.

ステップS23において、出力部15は、設計パラメータ群取得部14により順次に取得された第1~第Kの推奨設計パラメータ群X,X,…,Xを出力する。 In step S23, the output unit 15 outputs the first to Kth recommended design parameter groups X 1 , X 2 , . . . , X K sequentially acquired by the design parameter group acquisition unit 14.

このように、推奨設計パラメータ群の取得から目標指向獲得関数の最適化に至るプロセスの所望の回数の繰り返しにより、製品等の作製及び特性の評価を経ずに、所望の数Kの推奨設計パラメータ群を得ることが可能となる。 In this way, by repeating the process from obtaining a group of recommended design parameters to optimizing a goal-oriented acquisition function a desired number of times, a desired number K of recommended design parameters can be obtained without fabricating products or evaluating their characteristics. It becomes possible to obtain a group.

従来の、実験、評価結果のフィードバックの繰り返しによる説明変数及び目的変数の最適化のプロセスでは、1回の実験のための設計変数のレコメンドが得られるので、そのレコメンドに基づく実験及び評価が実施されなければ、次の実験のためのレコメンドが得られない。最適化のプロセスにおいて、目的変数が目標値に達するまで、レコメンドの取得、実験及び評価のプロセスの多くの繰り返しを要する場合には、レコメンドが得られるごとに、その都度に実験及び評価をしなければならず、非効率であった。本実施形態の設計支援処理では、1回の実験及び評価に対して、所与の数Kの推奨設計パラメータ群のレコメンドが得られるので、例えば、K回分の実験を同時に又は並列的に実施できる。従って、説明変数及び目的変数の最適化を効率的に実施できる。 In the conventional process of optimizing explanatory variables and objective variables through repeated feedback of experiment and evaluation results, recommendations for design variables for one experiment are obtained, and experiments and evaluations are conducted based on those recommendations. Otherwise, you will not be able to get recommendations for the next experiment. In the optimization process, if it is necessary to repeat the process of obtaining recommendations, experimenting, and evaluating many times until the objective variable reaches the target value, the experiment and evaluation must be performed each time a recommendation is obtained. However, it was inefficient. In the design support processing of this embodiment, recommendations for a given number K of recommended design parameter groups are obtained for one experiment and evaluation, so for example, K experiments can be performed simultaneously or in parallel. . Therefore, optimization of explanatory variables and objective variables can be efficiently performed.

再び図2を参照して、設計支援装置10は、指定受付部18を更に備えてもよい。指定受付部18は、第1~第Kの推奨設計パラメータ群のうちの、j個(jは1以上の整数)の前記推奨設計パラメータ群を不採用とすることの指定を受け付ける。具体的には、指定受付部18は、第1~第Kの推奨設計パラメータ群のうちの、不採用とする推奨設計パラメータ群の個数(j個(jは1以上の整数))を受け付けてもよい。また、指定受付部18は、第1~第Kの推奨設計パラメータ群のうちの、不採用とする推奨設計パラメータ群に対する指定入力を受け付けてもよい。 Referring again to FIG. 2, the design support apparatus 10 may further include a designation reception section 18. The designation receiving unit 18 receives a designation for not adopting j recommended design parameter groups (j is an integer of 1 or more) among the first to Kth recommended design parameter groups. Specifically, the designation receiving unit 18 receives the number of recommended design parameter groups (j pieces (j is an integer of 1 or more)) of recommended design parameter groups to be rejected from the first to Kth recommended design parameter groups. Good too. Further, the designation receiving unit 18 may receive a designation input for a recommended design parameter group to be rejected from among the first to Kth recommended design parameter groups.

指定受付部18は、例えば表示装置への表示等の態様により出力部15により出力された第1~第Kの推奨設計パラメータ群X,X,…,Xに対しての、ユーザによる不採用の指定入力を受け付ける。 The specification receiving unit 18 is configured to specify the user's specifications for the first to Kth recommended design parameter groups X 1 , X 2 , ..., Accepts input of designation of rejection.

例えば、ユーザ(例えば、当該材料等作製に関する熟練者)は、提示された第1~第Kの推奨設計パラメータ群X,X,…,Xを参照し、各推奨設計パラメータ群に基づいて作製された材料が、特性項目の目標値を達成しないであろうことを判断した場合に、当該推奨設計パラメータ群を、次回の材料作製において採用しないことを示す指定入力をすることができる。 For example, a user (for example, an expert in the production of the material, etc.) refers to the presented first to K recommended design parameter groups X 1 , X 2 , ..., X K , and based on each recommended design parameter group, If it is determined that the material produced using the above method will not achieve the target value of the characteristic item, it is possible to input a designation indicating that the recommended design parameter group will not be adopted in the next production of the material.

j個の推奨設計パラメータ群を不採用とすることの指定が受け付けられた場合に、設計支援装置10は、不採用とされた推奨設計パラメータ群を含む第1~第Kの推奨設計パラメータ群に基づいて、観測値確率分布の取得、条件付き期待値の取得、予測モデルの再構築、目標指向獲得関数の再構築、及び、推奨設計パラメータ群の取得を更にj回繰り返し実施する。 When the designation of not adopting j recommended design parameter groups is accepted, the design support device 10 selects the first to Kth recommended design parameter groups including the rejected recommended design parameter groups. Based on this, the acquisition of the observed value probability distribution, the acquisition of the conditional expected value, the reconstruction of the prediction model, the reconstruction of the goal-oriented acquisition function, and the acquisition of the recommended design parameter group are further repeated j times.

出力部15は、設計パラメータ群取得部14により順次に取得されたj個の推奨設計パラメータ群を第(K+1)~第(K+j)の推奨設計パラメータ群として更に出力する。 The output unit 15 further outputs the j recommended design parameter groups sequentially acquired by the design parameter group acquisition unit 14 as (K+1)th to (K+j)th recommended design parameter groups.

取得された第1~第Kの推奨設計パラメータ群のうちの、製品等の作製において明らかに好適でない設計パラメータ群の個数(j個)を、例えば当該製品等の技術分野の熟練者による指定で受け付けることができる。指定の受け付けに応じて、観測値確率分布の取得から目標指向獲得関数の最適化に至るプロセスが更にj回繰り返される。そして、得られたK+j個の推奨設計パラメータ群のうち明らかに好適でないj個の設計パラメータ群を除いたK個の設計パラメータ群が次の作製等に採用される。この最適化のプロセスは、明らかに好適でないj個の設計パラメータ群を含むK個の推奨設計パラメータ群のいずれもが目標を達成しなかったという仮定が、再構築される予測モデル及び目標指向獲得関数に反映されるので、特別な処理をすることなく、熟練者等のユーザの知見が反映されることとなる。そして、最適化のプロセスの繰り返しにより、予測モデル及び目標指向獲得関数に、製品等の作製及び特性の評価のノウハウを反映させながら、所望の数の推奨設計パラメータ群を得ることが可能となる。 The number (j) of design parameter groups that are obviously not suitable for manufacturing a product, etc., among the obtained first to Kth recommended design parameter groups, can be specified by, for example, a person skilled in the technical field of the product, etc. I can accept it. In response to acceptance of the designation, the process from obtaining the observed value probability distribution to optimizing the goal-oriented acquisition function is repeated j times. Then, among the obtained K+j recommended design parameter groups, K design parameter groups excluding j clearly unsuitable design parameter groups are adopted for the next manufacturing process. This optimization process is based on the assumption that none of the K recommended design parameters, including the J clearly unfavorable design parameters, achieves the goal. Since it is reflected in the function, the knowledge of users such as experts is reflected without any special processing. Then, by repeating the optimization process, it is possible to obtain a desired number of recommended design parameter groups while reflecting know-how in manufacturing products and evaluating characteristics in the prediction model and goal-oriented acquisition function.

次に、コンピュータを、本実施形態の設計支援装置10として機能させるための設計支援プログラムについて説明する。図10は、設計支援プログラムの構成を示す図である。 Next, a design support program for causing a computer to function as the design support apparatus 10 of this embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the design support program.

設計支援プログラムP1は、設計支援装置10における設計支援処理を統括的に制御するメインモジュールm10、データ取得モジュールm11、モデル構築モジュールm12、獲得関数構築モジュールm13、設計パラメータ群取得モジュールm14、出力モジュールm15、観測値確率分布取得モジュールm16、条件付き期待値取得モジュールm17及び指定受付モジュールm18を備えて構成される。そして、各モジュールm11~m18により、データ取得部11、モデル構築部12、獲得関数構築部13、設計パラメータ群取得部14、出力部15、観測値確率分布取得部16、条件付き期待値取得部17及び指定受付部18のための各機能が実現される。 The design support program P1 includes a main module m10 that comprehensively controls design support processing in the design support apparatus 10, a data acquisition module m11, a model construction module m12, an acquisition function construction module m13, a design parameter group acquisition module m14, and an output module m15. , an observed value probability distribution acquisition module m16, a conditional expected value acquisition module m17, and a specification reception module m18. Each module m11 to m18 includes a data acquisition section 11, a model construction section 12, an acquisition function construction section 13, a design parameter group acquisition section 14, an output section 15, an observed value probability distribution acquisition section 16, and a conditional expected value acquisition section. 17 and the specification reception unit 18 are realized.

なお、設計支援プログラムP1は、通信回線等の伝送媒体を介して伝送される態様であってもよいし、図10に示されるように、記録媒体M1に記憶される態様であってもよい。 Note that the design support program P1 may be transmitted via a transmission medium such as a communication line, or may be stored in a recording medium M1 as shown in FIG.

以上説明した本実施形態の設計支援装置10、設計支援方法及び設計支援プログラムP1によれば、実績データに基づいて予測モデル及び目標指向獲得関数が構築され、目標指向獲得関数の最適化により、推奨設計パラメータ群を得ることができる。第1~nの推奨設計パラメータ群を予測モデルに入力することにより、各特性項目の観測値の確率分布が得られるので、製品等の作製及び特性の評価を行うことなく、第nの推奨設計パラメータ群に基づいて作製される製品等の特性の分布を予測できる。従って、製品等の特性の分布の条件付き期待値を、推奨設計パラメータ群に基づく製品等の特性の観測値とみなすことができる。そして、推奨設計パラメータと条件付き期待値とのペアにより構成される予測実績データを実績データと併せ用いて、予測モデル及び目標指向獲得関数を構築し、目標指向獲得関数の最適化により第(n+1)の推奨設計パラメータ群を得ることが可能となる。従って、推奨設計パラメータ群の取得から目標指向獲得関数の最適化に至るプロセスの所望の回数の繰り返しにより、製品等の作製及び特性の評価を経ずに、所望の数の推奨設計パラメータ群を得ることが可能となる。 According to the design support device 10, the design support method, and the design support program P1 of the present embodiment described above, a prediction model and a goal-oriented acquisition function are constructed based on performance data, and by optimizing the goal-oriented acquisition function, a recommendation is made. A set of design parameters can be obtained. By inputting the first to nth recommended design parameter groups into the prediction model, the probability distribution of the observed values of each characteristic item can be obtained, so the nth recommended design It is possible to predict the distribution of characteristics of manufactured products based on a group of parameters. Therefore, the conditional expected value of the distribution of the characteristics of the product, etc. can be regarded as the observed value of the characteristics of the product, etc. based on the recommended design parameter group. Then, a prediction model and a goal-oriented acquisition function are constructed by using the predicted performance data consisting of pairs of recommended design parameters and conditional expected values together with the actual data, and the (n+1th ), it becomes possible to obtain a set of recommended design parameters. Therefore, by repeating the process from obtaining a group of recommended design parameters to optimizing a goal-oriented acquisition function a desired number of times, a desired number of groups of recommended design parameters can be obtained without fabricating products or evaluating their characteristics. becomes possible.

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The present invention has been described above in detail based on the embodiments thereof. However, the present invention is not limited to the above embodiments. The present invention can be modified in various ways without departing from the gist thereof.

本実施形態の設計支援装置10では、条件付き期待値における条件は、少なくとも一つの特性項目が目標値を満たさないことであるとされたが、より詳細に条件が設定されてもよい。例えば、条件付き期待値における条件は、全ての特性項目が目標値を満たさないことであるとされてもよい。また、例えば、条件付き期待値における条件は、特性項目のうちの一部の特性項目が目標値を満たし、残余の特性項目が目標値を満たさないことであるとされてもよい。 In the design support apparatus 10 of this embodiment, the condition for the conditional expected value is that at least one characteristic item does not satisfy the target value, but the condition may be set in more detail. For example, a condition in the conditional expected value may be that all characteristic items do not satisfy the target value. Further, for example, the condition for the conditional expected value may be that some of the characteristic items satisfy the target value and the remaining characteristic items do not satisfy the target value.

P1…設計支援プログラム、m10…メインモジュール、m11…データ取得モジュール、m12…モデル構築モジュール、m13…獲得関数構築モジュール、m14…設計パラメータ群取得モジュール、m15…出力モジュール、m16…観測値確率分布取得モジュール、m17…条件付き期待値取得モジュール、m18…指定受付モジュール、10…設計支援装置、11…データ取得部、12…モデル構築部、13…獲得関数構築部、14…設計パラメータ群取得部、15…出力部、16…観測値確率分布取得部、17…条件付き期待値取得部、18…指定受付部、21…設計パラメータ記憶部、22…観測値記憶部。 P1...Design support program, m10...Main module, m11...Data acquisition module, m12...Model construction module, m13...Acquisition function construction module, m14...Design parameter group acquisition module, m15...Output module, m16...Observation value probability distribution acquisition Module, m17... Conditional expected value acquisition module, m18... Specification reception module, 10... Design support device, 11... Data acquisition section, 12... Model construction section, 13... Acquisition function construction section, 14... Design parameter group acquisition section, 15... Output section, 16... Observed value probability distribution acquisition section, 17... Conditional expected value acquisition section, 18... Specification reception section, 21... Design parameter storage section, 22... Observed value storage section.

Claims (10)

複数の設計パラメータからなる設計パラメータ群に基づいて作製される製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の設計において、設計パラメータの決定と決定された設計パラメータに基づく製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製との繰り返しにより設計パラメータの最適化を図る手法に適用するために、製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の特性を示す複数の特性項目のそれぞれについて設定された目標値を満たすような、複数の前記設計パラメータ群を求める設計支援装置であって、
作製済みの前記製品、前記仕掛品、前記半製品、前記部品又は前記試作品に関しての、前記設計パラメータ群と前記複数の特性項目のそれぞれの観測値とからなる実績データを複数取得するデータ取得部と、
前記設計パラメータ群に基づいて前記特性項目の観測値を確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測する予測モデルを、前記実績データに基づいて構築するモデル構築部と、
前記設計パラメータ群を入力とし全ての前記特性項目に示される特性の向上に関する前記設計パラメータ群の指標値を出力とする単一の獲得関数である目標指向獲得関数を構築する獲得関数構築部と、
前記目標指向獲得関数の最適化により得られる前記設計パラメータ群を、推奨設計パラメータ群として取得する設計パラメータ群取得部であって、前記実績データに基づいて構築された前記予測モデルを用いて構築された前記目標指向獲得関数の最適化により得られた前記推奨設計パラメータ群を第1の推奨設計パラメータ群として取得する、設計パラメータ群取得部と、
前記設計パラメータ群取得部により取得された前記推奨設計パラメータ群を出力する出力部と、
前記目標指向獲得関数の最適化により取得された第n(n=1,2,・・・,K-1、(Kは2以上の所与の整数))の前記推奨設計パラメータ群を前記予測モデルに入力することにより得られる各特性項目の観測値の確率分布を、第nの観測値確率分布として取得する観測値確率分布取得部と、
前記第nの観測値確率分布に基づいて、観測値に関する所与の条件が与えられた条件付き期待値を、第nの条件付き期待値として取得する条件付き期待値取得部と、
を備え、
前記モデル構築部は、前記実績データ、及び、第1~nの予測実績データに基づいて各特性項目の前記予測モデルを再構築し、前記第l(l=1,2,・・・,n)の予測実績データは、第lの前記推奨設計パラメータ群と各特性項目の第lの前記条件付き期待値とからなり、
前記獲得関数構築部は、前記モデル構築部により再構築された前記予測モデルに基づいて、前記目標指向獲得関数を再構築し、
前記設計パラメータ群取得部は、前記獲得関数構築部により再構築された前記目標指向獲得関数の最適化により得られる前記推奨設計パラメータ群を、第(n+1)の推奨設計パラメータ群として取得し、
前記出力部は、前記観測値確率分布の取得、前記条件付き期待値の取得、前記予測モデルの再構築、前記目標指向獲得関数の再構築、及び、前記推奨設計パラメータ群の取得の(K-1)回の繰り返しにより、前記設計パラメータ群取得部により順次に取得された第1~第Kの前記推奨設計パラメータ群を出力する、
設計支援装置。
In the design of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes manufactured based on a design parameter group consisting of multiple design parameters, the determination of design parameters and the products, work-in-progress, semi-finished products based on the determined design parameters In order to apply the method of optimizing design parameters by repeating the production of parts or prototypes, the method is set for each of multiple characteristic items indicating the characteristics of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes. A design support device that calculates a plurality of the design parameter groups that satisfy a set target value,
a data acquisition unit that acquires a plurality of performance data including the design parameter group and observed values of each of the plurality of characteristic items regarding the manufactured product, the work-in-progress, the semi-finished product, the part, or the prototype; and,
a model construction unit that constructs a prediction model that predicts the observed value of the characteristic item as a probability distribution or its approximation or alternative index based on the design parameter group, based on the performance data;
an acquisition function construction unit that constructs a goal-oriented acquisition function that is a single acquisition function that receives the design parameter group as input and outputs an index value of the design parameter group regarding improvement of the characteristics shown in all the characteristic items;
A design parameter group acquisition unit that acquires the design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function as a recommended design parameter group, the design parameter group acquisition unit configured using the prediction model constructed based on the performance data. a design parameter group acquisition unit that acquires the recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function as a first recommended design parameter group;
an output unit that outputs the recommended design parameter group acquired by the design parameter group acquisition unit;
The nth (n=1, 2, ..., K-1, (K is a given integer of 2 or more)) recommended design parameter group obtained by the optimization of the goal-oriented acquisition function is predicted by the an observation value probability distribution acquisition unit that acquires the probability distribution of observed values of each characteristic item obtained by inputting it into the model as an n-th observation value probability distribution;
a conditional expected value acquisition unit that acquires, as an n-th conditional expected value, a conditional expected value given a given condition regarding the observed value based on the n-th observed value probability distribution;
Equipped with
The model construction unit reconstructs the prediction model of each characteristic item based on the performance data and the first to nth predicted performance data, and ) is composed of the l-th recommended design parameter group and the l-th conditional expected value of each characteristic item,
The acquisition function construction unit reconstructs the goal-oriented acquisition function based on the prediction model reconstructed by the model construction unit,
The design parameter group acquisition unit acquires the recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function reconstructed by the acquisition function construction unit as a (n+1)th recommended design parameter group,
The output unit acquires the observed value probability distribution, the conditional expected value, reconstructs the prediction model, reconstructs the goal orientation acquisition function, and obtains the recommended design parameter group 1) Outputting the first to Kth recommended design parameter groups sequentially acquired by the design parameter group acquisition unit by repeating the times;
Design support equipment.
前記条件付き期待値における前記条件は、少なくとも一つの前記特性項目が目標値を満たさないことである、
請求項1に記載の設計支援装置。
The condition in the conditional expected value is that at least one of the characteristic items does not satisfy the target value;
A design support device according to claim 1.
前記目標指向獲得関数は、全ての前記特性項目の前記目標値が達成される確率であって前記予測モデルに基づいて前記設計パラメータ群を変数として算出される確率である全体達成確率を表す目標達成確率項を少なくとも含む、
請求項1または2に記載の設計支援装置。
The goal-oriented acquisition function is the probability that the target values of all the characteristic items will be achieved, and is calculated based on the prediction model using the design parameter group as a variable. containing at least a probability term;
A design support device according to claim 1 or 2.
前記全体達成確率は、各特性項目の前記目標値に対する達成確率の総乗であり、
各特性項目の前記目標値に対する達成確率は、前記設計パラメータ群を各特性項目の前記予測モデルに入力することにより得られる前記観測値の確率分布に基づく、
請求項3に記載の設計支援装置。
The overall achievement probability is the sum of the achievement probabilities for the target value of each characteristic item,
The probability of achieving the target value of each characteristic item is based on the probability distribution of the observed value obtained by inputting the design parameter group into the prediction model of each characteristic item.
The design support device according to claim 3.
前記目標達成確率項は、前記全体達成確率、または、前記全体達成確率の対数からなる、
請求項4に記載の設計支援装置。
The target achievement probability term consists of the overall achievement probability or the logarithm of the overall achievement probability,
A design support device according to claim 4.
前記第1~第Kの推奨設計パラメータ群のうちの、j個(jは1以上の整数)の前記推奨設計パラメータ群を不採用とすることの指定を受け付ける指定受付部、を更に備え、
前記出力部は、前記観測値確率分布の取得、前記条件付き期待値の取得、前記予測モデルの再構築、前記目標指向獲得関数の再構築、及び、前記推奨設計パラメータ群の取得の更なるj回の繰り返しにより、前記設計パラメータ群取得部により順次に取得された第(K+1)~第(K+j)の前記推奨設計パラメータ群を更に出力する、
請求項1に記載の設計支援装置。
further comprising a designation reception unit that accepts a designation of not adopting j recommended design parameter groups (j is an integer of 1 or more) among the first to Kth recommended design parameter groups;
The output unit further acquires the observed value probability distribution, acquires the conditional expected value, reconstructs the prediction model, reconstructs the goal-oriented acquisition function, and obtains the recommended design parameter group. further outputting the (K+1)-th to (K+j)-th recommended design parameter groups sequentially acquired by the design parameter group acquisition unit by repeating the times;
A design support device according to claim 1.
前記予測モデルは、前記設計パラメータ群を入力とし、前記観測値の確率分布を出力とする回帰モデルまたは分類モデルであり、
前記モデル構築部は、前記実績データを少なくとも用いた機械学習により、前記予測モデルを構築する、
請求項1に記載の設計支援装置。
The prediction model is a regression model or a classification model that uses the design parameter group as input and outputs the probability distribution of the observed values,
The model construction unit constructs the prediction model by machine learning using at least the performance data.
A design support device according to claim 1.
前記予測モデルは、ベイズ理論に基づく予測値の事後分布、アンサンブルを構成する予測器の予測値の分布、回帰モデルの予測区間及び信頼区間の理論式、モンテカルロドロップアウト、及び、異なる条件で複数個構築した予測器の予測の分布のうちのいずれか一つを用いて前記観測値の確率分布若しくはその近似又は代替指標を予測する機械学習モデルである、
請求項7に記載の設計支援装置。
The prediction model includes a posterior distribution of predicted values based on Bayesian theory, a distribution of predicted values of predictors forming an ensemble, theoretical formulas for the prediction interval and confidence interval of a regression model, Monte Carlo dropout, and multiple models under different conditions. A machine learning model that predicts the probability distribution of the observed value or its approximation or alternative index using any one of the prediction distributions of the constructed predictor,
A design support device according to claim 7.
複数の設計パラメータからなる設計パラメータ群に基づいて作製される製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の設計において、設計パラメータの決定と決定された設計パラメータに基づく製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製との繰り返しにより設計パラメータの最適化を図る手法に適用するために、製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の特性を示す複数の特性項目のそれぞれについて設定された目標値を満たすような、複数の前記設計パラメータ群を求める設計支援装置における設計支援方法であって、
作製済みの前記製品、前記仕掛品、前記半製品、前記部品又は前記試作品に関しての、前記設計パラメータ群と前記複数の特性項目のそれぞれの観測値とからなる実績データを複数取得するデータ取得ステップと、
前記設計パラメータ群に基づいて前記特性項目の観測値を確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測する予測モデルを、前記実績データに基づいて構築するモデル構築ステップと、
前記設計パラメータ群を入力とし全ての前記特性項目に示される特性の向上に関する前記設計パラメータ群の指標値を出力とする単一の獲得関数である目標指向獲得関数を構築する獲得関数構築ステップと、
前記目標指向獲得関数の最適化により得られる前記設計パラメータ群を、推奨設計パラメータ群として取得する設計パラメータ群取得ステップであって、前記実績データに基づいて構築された前記予測モデルを用いて構築された前記目標指向獲得関数の最適化により得られた前記推奨設計パラメータ群を第1の推奨設計パラメータ群として取得する、設計パラメータ群取得ステップと、
前記目標指向獲得関数の最適化により取得された第n(n=1,2,・・・,K-1、(Kは2以上の所与の整数))の前記推奨設計パラメータ群を前記予測モデルに入力することにより得られる各特性項目の観測値の確率分布を、第nの観測値確率分布として取得する観測値確率分布取得ステップと、
前記第nの観測値確率分布に基づいて、観測値に関する所与の条件が与えられた条件付き期待値を、第nの条件付き期待値として取得する条件付き期待値取得ステップと、
前記実績データ、及び、第1~nの予測実績データに基づいて、各特性項目の前記予測モデルを再構築するモデル再構築ステップであって、前記第l(l=1,2,・・・,n)の予測実績データは、第lの前記推奨設計パラメータ群と各特性項目の第lの前記条件付き期待値とからなる、モデル再構築ステップと、
前記モデル再構築ステップにおいて再構築された前記予測モデルに基づいて、前記目標指向獲得関数を再構築する獲得関数再構築ステップと、
前記獲得関数再構築ステップにおいて再構築された前記目標指向獲得関数の最適化により得られる前記推奨設計パラメータ群を、第(n+1)の推奨設計パラメータ群として取得する設計パラメータ群再取得ステップと、
前記観測値確率分布取得ステップ、前記条件付き期待値取得ステップ、前記モデル再構築ステップ、前記獲得関数再構築ステップ、及び、前記設計パラメータ群再取得ステップを(K-1)回繰り返す繰り返しステップと、
前記設計パラメータ群取得ステップ及び前記繰り返しステップにおいて順次に取得された第1~第Kの前記推奨設計パラメータ群を出力する出力ステップと、
を有する設計支援方法。
In the design of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes manufactured based on a design parameter group consisting of multiple design parameters, the determination of design parameters and the products, work-in-progress, semi-finished products based on the determined design parameters In order to apply the method of optimizing design parameters by repeating the production of parts or prototypes, the method is set for each of multiple characteristic items indicating the characteristics of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes. 1. A design support method in a design support device for determining a plurality of the design parameter groups that satisfy set target values, the method comprising:
a data acquisition step of acquiring a plurality of performance data including the design parameter group and observed values of each of the plurality of characteristic items regarding the manufactured product, the work-in-progress, the semi-finished product, the part, or the prototype; and,
a model construction step of constructing a prediction model based on the actual data to predict the observed value of the characteristic item as a probability distribution or its approximation or alternative index based on the design parameter group;
an acquisition function construction step of constructing a goal-oriented acquisition function that is a single acquisition function that receives the design parameter group as input and outputs an index value of the design parameter group regarding improvement of the characteristics shown in all the characteristic items;
a design parameter group acquisition step of acquiring the design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function as a recommended design parameter group, the design parameter group being constructed using the predictive model constructed based on the actual performance data; a design parameter group obtaining step of obtaining the recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function as a first recommended design parameter group;
The nth (n=1, 2, ..., K-1, (K is a given integer of 2 or more)) recommended design parameter group obtained by the optimization of the goal-oriented acquisition function is predicted by the an observed value probability distribution obtaining step of obtaining the probability distribution of observed values of each characteristic item obtained by inputting it into the model as an n-th observed value probability distribution;
a conditional expected value obtaining step of obtaining a conditional expected value given a given condition regarding the observed value as the n-th conditional expected value based on the n-th observed value probability distribution;
a model reconstruction step of reconstructing the prediction model of each characteristic item based on the performance data and the first to nth predicted performance data, the lth (l=1, 2, . . . .
an acquisition function reconstruction step of reconstructing the goal-oriented acquisition function based on the prediction model reconstructed in the model reconstruction step;
a design parameter group reacquisition step of acquiring the recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function reconstructed in the acquisition function reconstruction step as an (n+1)th recommended design parameter group;
a repetition step of repeating the observed value probability distribution acquisition step, the conditional expected value acquisition step, the model reconstruction step, the acquisition function reconstruction step, and the design parameter group reacquisition step (K-1) times;
an output step of outputting the first to Kth recommended design parameter groups sequentially acquired in the design parameter group acquisition step and the repeating step;
A design support method having
コンピュータを、複数の設計パラメータからなる設計パラメータ群に基づいて作製される製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の設計において、設計パラメータの決定と決定された設計パラメータに基づく製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の作製との繰り返しにより設計パラメータの最適化を図る手法に適用するために、製品、仕掛品、半製品、部品又は試作品の特性を示す複数の特性項目のそれぞれについて設定された目標値を満たすような、複数の前記設計パラメータ群を求める設計支援装置として機能させるための設計支援プログラムであって、
作製済みの前記製品、前記仕掛品、前記半製品、前記部品又は前記試作品に関しての、前記設計パラメータ群と前記複数の特性項目のそれぞれの観測値とからなる実績データを複数取得するデータ取得機能と、
前記設計パラメータ群に基づいて前記特性項目の観測値を確率分布若しくはその近似又は代替指標として予測する予測モデルを、前記実績データに基づいて構築するモデル構築機能と、
前記設計パラメータ群を入力とし全ての前記特性項目に示される特性の向上に関する前記設計パラメータ群の指標値を出力とする単一の獲得関数である目標指向獲得関数を構築する獲得関数構築機能と、
前記目標指向獲得関数の最適化により得られる前記設計パラメータ群を、推奨設計パラメータ群として取得する設計パラメータ群取得機能であって、前記実績データに基づいて構築された前記予測モデルを用いて構築された前記目標指向獲得関数の最適化により得られた前記推奨設計パラメータ群を第1の推奨設計パラメータ群として取得する、設計パラメータ群取得機能と、
前記設計パラメータ群取得機能により取得された前記推奨設計パラメータ群を出力する出力機能と、
前記目標指向獲得関数の最適化により取得された第n(n=1,2,・・・,K-1、(Kは2以上の所与の整数))の前記推奨設計パラメータ群を前記予測モデルに入力することにより得られる各特性項目の観測値の確率分布を、第nの観測値確率分布として取得する観測値確率分布取得機能と、
前記第nの観測値確率分布に基づいて、観測値に関する所与の条件が与えられた条件付き期待値を、第nの条件付き期待値として取得する条件付き期待値取得機能と、
を実現させ、
前記モデル構築機能は、前記実績データ、及び、第1~nの予測実績データに基づいて各特性項目の前記予測モデルを再構築し、前記第l(l=1,2,・・・,n)の予測実績データは、第lの前記推奨設計パラメータ群と各特性項目の第lの前記条件付き期待値とからなり、
前記獲得関数構築機能は、前記モデル構築機能により再構築された前記予測モデルに基づいて、前記目標指向獲得関数を再構築し、
前記設計パラメータ群取得機能は、前記獲得関数構築機能により再構築された前記目標指向獲得関数の最適化により得られる前記推奨設計パラメータ群を、第(n+1)の推奨設計パラメータ群として取得し、
前記出力機能は、前記観測値確率分布の取得、前記条件付き期待値の取得、前記予測モデルの再構築、前記目標指向獲得関数の再構築、及び、前記推奨設計パラメータ群の取得の(K-1)回の繰り返しにより、前記設計パラメータ群取得部により順次に取得された第1~第Kの前記推奨設計パラメータ群を出力する、
設計支援プログラム。
In the design of products, work-in-progress, semi-finished products, parts, or prototypes that are manufactured based on a design parameter group consisting of multiple design parameters, a computer is used to determine the design parameters and to determine the products and work-in-progress based on the determined design parameters. , each of multiple characteristic items indicating the characteristics of a product, work-in-progress, semi-finished product, part, or prototype, in order to apply the method of optimizing design parameters by repeating the production of semi-finished products, parts, or prototypes. A design support program for functioning as a design support device for determining a plurality of design parameter groups that satisfy target values set for
A data acquisition function that acquires a plurality of performance data consisting of the design parameter group and observed values of each of the plurality of characteristic items regarding the manufactured product, the work-in-progress, the semi-finished product, the part, or the prototype. and,
a model construction function that constructs a prediction model that predicts the observed value of the characteristic item as a probability distribution or its approximation or alternative index based on the design parameter group, based on the performance data;
an acquisition function construction function that constructs a goal-oriented acquisition function that is a single acquisition function that receives the design parameter group as input and outputs an index value of the design parameter group regarding improvement of the characteristics shown in all the characteristic items;
A design parameter group acquisition function that acquires the design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function as a recommended design parameter group, the function being constructed using the predictive model constructed based on the actual performance data. a design parameter group acquisition function that acquires the recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function as a first recommended design parameter group;
an output function that outputs the recommended design parameter group acquired by the design parameter group acquisition function;
The nth (n=1, 2, ..., K-1, (K is a given integer of 2 or more)) recommended design parameter group obtained by the optimization of the goal-oriented acquisition function is predicted by the an observation value probability distribution acquisition function that acquires the probability distribution of observed values of each characteristic item obtained by inputting it into the model as an n-th observation value probability distribution;
a conditional expected value acquisition function that acquires a conditional expected value given a given condition regarding observed values as an n-th conditional expected value based on the n-th observed value probability distribution;
Realize,
The model construction function reconstructs the prediction model of each characteristic item based on the performance data and the first to nth predicted performance data, and ) is composed of the l-th recommended design parameter group and the l-th conditional expected value of each characteristic item,
The acquisition function construction function reconstructs the goal-oriented acquisition function based on the prediction model reconstructed by the model construction function,
The design parameter group acquisition function acquires the recommended design parameter group obtained by optimizing the goal-oriented acquisition function reconstructed by the acquisition function construction function as a (n+1)th recommended design parameter group,
The output function includes (K- 1) Outputting the first to Kth recommended design parameter groups sequentially acquired by the design parameter group acquisition unit by repeating the times;
Design support program.
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