JP2670088B2

JP2670088B2 - 設計支援装置及び設計支援方法

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Publication number: JP2670088B2
Application number: JP63140494A
Authority: JP
Inventors: 泰正川島; 憲宏中島; 眞司徳増; 和範高橋; 士郎野中; 智利石田; 南　　俊介; 都仁尾; 佳男国友; 武司水村; 博伊達
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH01310471A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、計算機を用いる設計支援に係り、特に、設
計パラメータの決定方法，決定順序の変更が頻繁に行わ
れ製品の設計にも適用可能な設計支援装置及び設計支援
方法に関する。

［従来の技術］従来知られている設計支援装置には、大別して、問題
向き専用装置と、汎用装置の２種類がある。

問題向き専用装置は、設計方法が概ね確定した製品分
野で用いられ、製品仕様の入力に対して、設計パラメー
タを自動的に決定できるものである。この問題向き専用
装置においては、設計パラメータを自動的に決定するた
め、設計パラメータの決定方法及び決定順序（設計手順
と総称する）が、例えば、計算機プログラムや電気回路
として静的に記述されている。

一方、汎用装置は、設計対象が、例えば、幾何モデル
等としてデータ化され、そのデータを内部に有するが、
設計手順に関するデータを特に有していないものであ
り、設計手順に関しては設計者に任されているものであ
る。

なお、設計支援装置の問題向き専用装置に関する従来
技術として、例えば、ザエムアイテイープレス
（The MIT Press）（1965）に記載の論文「ストレス，
ストラクチユラルエンジニアリングシステムソル
バー，アユーザースマニユアル」（STRESS,Struc
tural Engineering System Solver,A User's Manua
l）、精密機械43.3（1976）に記載の論文「板金構造部
品用CAD/CAMシステムの開発」等に記載された技術が知
られており、また、汎用装置に関する従来技術として、
例えば、日立評論第65巻第３号に記載の論文「幾何モ
デリングシステム“HICAD"の開発」等に記載された技術
が知られている。

［発明が解決しようとする課題］前述した従来技術は、それぞれ次のような問題点を有
している。

問題向き専用装置は、設計手順に関する情報を静的に
記述した状態で有しているため、設計途中において設計
手順を動的に変更することができないという問題点を有
し、さらに、設計技術の向上や製品自体の構造的な変更
による設計手順の変化に、容易には応じられないという
問題点を有している。

一方、汎用装置は、そのシステム内に設計手順データ
を持たないため設計者の意図に従つて柔軟な設計を行う
ことができるという利点を有する反面、機械的に決定可
能な設計パラメータについても、設計者が設計手順を意
識しながらシステムの操作を、多くの場合対話的に行う
必要があり、自動化の範囲が狭いという問題点を有して
いる。

さらに、前記いずれの設計支援装置も、これらの装置
を用いた場合の設計手順が明示的なデータとなつていな
いため、熟練者の設計技術を、未熟な設計者が容易に受
け継ぐことができないという問題点を有している。

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決
し、設計手順を動的に変更可能な設計支援装置及び設計
支援方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、前記目的は、設計支援装置におい
て、設計対象に関するデータと設計手順データとをそれ
ぞれ保持する第１及び第２のメモリと、第２のメモリを
動的に追加，削除，変更することのできる編集手段を備
えることにより達成され、さらに、全ての設計パラメー
タが最終的に決定される迄の設計手順データの参照と操
作者とのデータ授受に関する履歴を貯えるメモリを備え
ることにより達成される。

［作用］前記編集手段は、設計支援装置の操作者からの指示に
基づいて、第２のメモリに対して、その内容を追加，削
除，変更等を動的に行うことにより、第２のメモリ内の
設計手順の編集を行う。これにより、操作者は、設計手
順を動的に変更しながら設計を進めることができる。

また、操作者の行つた設計手順は、設計パラメータ決
定履歴として第３のメモリに格納される。この設計パラ
メータ決定履歴は、読出して表示することができ、これ
により、熟練者の設計手順を知ることができるととも
に、この設計手順と非熟練者である操作者の設計手順と
を同時に表示して操作者が比較することができる。非熟
練者は、これにより、設計技術の訓練を行うことができ
る。

［実施例］以下、本発明による設計支援装置の一実施例を図面に
より詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツク図、
第２図は設計対象と設計パラメータの例を説明する図、
第３図は設計手順データの表示例を説明する図、第４図
は設計手順データの編集を説明する図、第５図（イ），
（ロ），（ハ）は設計手順データが無い設計パラメータ
に対する動作を説明する図、第６図は設計パラメータ決
定履歴の例を説明する図、第７図は第３のメモリの内容
例を説明する図である。第１図〜第５図において、10は
設計支援装置、11は第１のメモリ、12は第２のメモリ、
13は第３のメモリ、14はデータ入力装置、15は情報処理
装置、16はデータ編集手段、17は文字図形出力装置、18
は図形指示装置、20は設計対象、21は設計パラメータ、
22は設計手順データ、23は初期値、24は決定値、25は割
り込み信号、26は入力要求情報である。

本発明による設計支援装置10は、第１図に示すよう
に、第１のメモリ11、第２のメモリ12、第３のメモリ1
3、情報処理装置15、データ編集手段16を備えて構成さ
れ、さらに、データ入力装置14、文字図形出力装置17、
図形指示装置18が接続されている。第１のメモリ11及び
第２のメモリ12は、夫々、設計対象20及び該設計対象20
の決定要件である設計パラメータ21を導出するための設
計手順データ22を貯えている。

いま、データ入力装置14より、設計パラメータ21の一
部または全部についてその初期値23を入力すると、情報
処理装置15は、初期値23と設計手順データ22に基づい
て、第２のメモリ11内の設計対象20に関する全設計パラ
メータ21の決定値24を導出し、この決定値24により、第
２のメモリ11内の設計対象20の全設計パラメータを決定
する。設計支援装置10の操作者は、このパラメータの決
定途中において、データ編集手段16、文字図形出力装置
17、図形指示装置18を用いて第２のメモリ12内の設計手
順データ22の編集を行うことができる。この編集の際、
データ編集手段16は、情報処理装置15に対して割り込み
信号25を送り、パラメータ値導出処理を中断させる。文
字図形出力装置17は、前述の処理において、設計パラメ
ータ21の決定状況及び第２のメモリ12内の設計手順デー
タ22を図化して出力することと、図形指示装置18による
設計手順データ22の追加変更箇所の指示のために用いら
れる。

パラメータ値導出処理において、ある設計パラメータ
の値が必要であるにもかかわらず、その初期値またはパ
ラメータを決定するための設計手順データ22が与えられ
ていないとき、情報処理装置15は、処理を中断し文字図
形出力装置17を通して、操作者に入力要求情報26を送
る。パラメータ値導出処理は、操作者がその設計パラメ
ータの値をデータ入力装置14から入力するか、第２のメ
モリ12内に設計手順データ22をデータ編集手段16より追
加することにより再開される。

第３のメモリ13は、設計パラメータ21が最終的に決定
される迄の履歴、すなわち、設計パラメータ決定履歴27
を、パラメータ値導出処理中に、順次記録している。こ
の設計パラメータ決定履歴27内の各種データは、編集手
段16、情報処理装置15に転送され、新たな製品の設計手
順データ、設計パラメータの初期値として使用できる。
また、この設計パラメータ決定履歴27は、操作者の要求
に応じて第３のメモリ13から読出され、文字図形出力装
置17に出力され、設計者自身が自らの操作の確認のため
に利用することができ、また、他の設計者、例えば、非
熟練設計者等が、設計技術の訓練を行う際の教材として
利用することができる。

以下、本発明の動作を具体例によりさらに詳細に説明
する。

まず、第１のメモリ11内に格納されている設計対象20
と設計パラメータ21の例を第２図により説明する。

第１のメモリ11は、例えば、CADシステムの図形デー
タベースであり、また、設計パラメータ21は、CADシス
テムのパラメトリツク図形定義機能を用いて定義された
図形データとして実現される。第２図に示す図形は、設
計対象20の形状例を示すもので、その形状は、図示の寸
法ａ〜ｇの値を定義することにより決定できる。このた
め、この図形における各所の寸法ａ〜ｇが設計パラメー
タ21に相当することになる。

次に、設計手順データ22の例について説明する。

１つの設計手順データ22は、例えば、設計パラメータ
21の集合（添え字ｊで示される）を入力として、設計パ
ラメータ21の集合（添え字ｉで示される）を出力する関
数的な処理を示すものであり、関数をP_kとすれば、設計パラメータｉ＝P_k（設計パラメータｊ）但し、i,k,jは整数として表わすことができる。

全ての処理P_kのそれぞれの入出力パラメータの共通な
ものを結び付け、さらに、入力から出力への向きを考え
ると、設計手順データ22は、全体で１つ以上の有向グラ
フとなる。有向グラフのノードは、設計パラメータ21ま
たは処理P_kである。また、設計パラメータ21のノードに
は、そのパラメータが決定済みであるか否かを示す状態
フラグが必要である。

第３図は、このような設計手順データ22を、例えば、
CRTを用いたグラフイツクデイスプレイによる文字図形
出力装置17の画面上に表示した例である。この第３図に
おいて、ａ〜ｇは、第２図に示す寸法に相当する設計パ
ラメータ21であり、これらを囲む円は、設計パラメータ
21のノードを示しており、P₁〜P₃は、前述の関数P_kであ
り、これらを囲む矩形は、設計パラメータ21の決定処理
のノードを示している。また、矢印付きの結線は、設計
パラメータ21の決定順序を、斜線が施してある円は、そ
の中の設計パラメータが決定済みであることを表わして
おり、それ以外は、未決定の設計パラメータである。こ
の設計パラメータの決定済みか否かの表示は、パラメー
タ値決定処理中、操作者からの要求により、あるいは、
予め定めた所定の条件、例えば、一定数のパラメータ値
が決定されたとき、特定のパラメータの値が決定された
とき等に行われる。また、このとき、決定されたパラメ
ータの値を表示することもできる。

第３図に示す設計手順データは、決定済みのパラメー
タa,bに対し、処理P₁を施すことにより、未決定のパラ
メータｅが、決定済みのパラメータb,gに対し、処理P₂
を施すことにより、未決定のパラメータｃが求められ、
さらに、求められたパラメータｃと決定済みのパラメー
タｄに対し、処理P₃を施すことにより、未決定のパラメ
ータｆが求められることを示している。

次に、文字図形出力装置17、図形指示装置18を用い
て、設計手順データ22の編集を行う場合の動作を第４図
により説明する。図形指示装置18は、例えば、図形表示
装置のセグメントバツフアと、マウス，スタイラス等の
座標入力装置の組合わせにより実現することが可能であ
る。

第４図は、第３図により説明した設計手順データ22に
対して、点線で囲まれた部分を追加して設計手順データ
22を編集する例である。この場合、操作者がデータ入力
装置14より編集開始の指示を行うと、データ編集手段16
は、情報処理装置15に対して割り込み信号25を送り、パ
ラメータ値導出処理を一時中断させる。その後、操作者
は、データ入力装置14より、処理P₄生成の指示を入力
し、また、図形指示装置18により、設計パラメータg,f
を指示し、処理P₄との結線を行うことにより、追加作業
を行う。この場合の処理P₄は、パラメータf,gにより、
パラメータｇの値を修正する処理を示す例である。

次に、第２のメモリ12内に設計パラメータを求めるた
めの設計手順が無い場合に、そのパラメータの値を必要
とする処理を行うときの動作を、第５図（イ）〜第５図
（ハ）により説明する。

第５図（イ）において、情報処理装置15が、パラメー
タｃ及びｄを用い、処理P₃によりパラメータｆを決定し
ようとする場合に、設計パラメータｄの値が未決定で、
しかも、その設計パラメータｄのための設計手順データ
も定義されていないものとする。このような場合、情報
処理装置15は、文字図形出力装置17よりデータの入力要
求情報26を出力する。この場合、情報処理装置15は、パ
ラメータｄの値の直接の入力、あるいは、パラメータｄ
の決定方法の入力を求める。

第５図（ロ）は、操作者がデータ入力装置14より設計
パラメータｄの値を入力することにより、処理P₃の実行
が可能となつた状態を示しており、第５図（ハ）は、デ
ータ編集手段16を用いて、設計パラメータｄに関する設
計手順データの処理P₄を追加して設計パラメータｄの決
定が可能になつた状態を示している。

次に、第３のメモリ13に格納される設計パラメータ決
定履歴27の例について説明する。

第６図は、１つの設計パラメータ21について、繰返し
計算による値の変更履歴を、変更順序、その値、その値
の決定に関与した処理の内容として記憶してテーブルを
示している。この例では、設計パラメータｆの初期値10
0.0を操作者が入力し、最終的に、設計パラメータｃの
７番目の値と、設計パラメータｄの４番目の値とを用い
た処理P₃によつて、設計パラメータｆの最終の決定値12
1.0が得られたことを示している。第３のメモリ13内
に、設計パラメータ21のそれぞれについて、前述と同様
なテーブルを記憶させることにより、設計パラメータ決
定履歴27を実現することができる。

次に、本発明による設計支援装置10を用いた設計技術
訓練方法について説明する。

第７図は、熟練者と非熟練者とが、それぞれ、同一の
設計対象を設計した場合に、その結果として得られた２
つの設計パラメータ決定履歴27から、熟練設計者による
設計手順データ71と、非熟練設計者による設計手順デー
タ72をそれぞれ再現し、文字図形出力装置17の同一画面
上に並列に表示した例を示している。非熟練者は、自ら
の作業履歴である非熟練設計者による設計手順データ72
を、熟練設計者による設計手順データ71と比較すること
によつて、自己の設計技術を高めることができる。この
場合、熟練，非熟練の両者の差を画面上で容易に比較検
討することができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、設計パラメー
タの決定法，決定順序を動的に変更可能であり、設計方
法が確定していないような未成熟分野における製品の設
計支援を可能とすることができるという効果を有し、さ
らに、熟練設計者による設計パラメータの実際の決定履
歴を保存して、未熟な設計者の訓練教材として利用でき
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツク図、第
２図は設計対象と設計パラメータの例を説明する図、第
３図は設計手順データの表示例を説明する図、第４図は
設計手順データの編集を説明する図、第５図（イ），
（ロ），（ハ）は設計手順データが無い設計パラメータ
に対する動作を説明する図、第６図は設計パラメータ決
定履歴の例を説明する図、第７図は第３のメモリの内容
例を説明する図である。 10……設計支援装置、11……第１のメモリ、12……第２
のメモリ、13……第３のメモリ、14……データ入力装
置、15……情報処理装置、16……データ編集手段、17…
…文字図形出力装置、18……図形指示装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋和範茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者野中士郎茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者石田智利茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者南俊介茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者仁尾都茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者国友佳男茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者水村武司東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者伊達博茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献特開昭60−81680（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−20529（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−67683（ＪＰ，Ａ) 特開平１−286077（ＪＰ，Ａ) 大河原、勝、「ＡＩ応用の事例▲Ｉ ▼：自動車設計への応用」、第118回塑性加工シンポジウム人工知能（ＡＩ）とその応用、日本塑性加工学会、昭和63年９月、ｐ．41〜50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】設計対象に関するデータを格納する第１の
メモリと、該設計対象の決定要件である設計パラメータ
について、その決定方法と決定順序とを示す設計手順デ
ータを格納する第２のメモリと、データ入力装置と、該
データ入力装置から入力される前記設定パラメータの初
期値及び前記第２のメモリ内の設計手順データを参照し
て設計パラメータの全ての値を決定するパラメータ値導
出処理を行い、さらに、この決定された設計パラメータ
値により、前記第１のメモリ内の設計対象のデータを変
更し設計対象を決定する情報処理装置と、該情報処理装
置によるパラメータ値導出処理の実行を一時中断して、
前記第２のメモリ内の設計手順データを変更するデータ
編集手段とを備えることを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】前記設計手順データを所定の形式で図化し
て出力する文字図形出力装置と、該文字図形出力装置に
出力された設計手順データの、データ編集手段による編
集対象となる部分を指示する図形指示装置とを、さらに
備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の設
計支援装置。
【請求項３】前記パラメータ値導出処理において、前記
パラメータの初期値が与えられておらず、かつ、該初期
値を求めるための設計手順データが第２のメモリ内に格
納されていない設計パラメータの値を必要とするとき、
前記情報処理装置は、パラメータ値導出処理を一時中断
し、前記文字図形出力装置より所定の入力要求情報を出
力し、前記必要とされる設計パラメータの値が前記デー
タ入力装置より入力されるか、あるいは、必要とされる
設計パラメータを求めるための設計手順データが前記デ
ータ編集手段により追加されたときに、中断していたパ
ラメータ値導出処理を再開することを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の設計支援装置。
【請求項４】前記情報処理装置は、前記パラメータ値導
出処理の実行中、前記第１のメモリ内の設計対象に関す
る全てのまたは予め指定された設計パラメータのそれぞ
れが決定済みであるか否かを表わす情報を、操作者から
の要求により、または、１乃至複数の予め定められた数
の前記設計パラメータの値が決定される度に、前記文字
図形出力装置より所定の形式で出力することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項，第２項または第３項の記載の
設計支援装置。
【請求項５】前記情報処理装置は、前記パラメータ値導
出処理の実行中、１乃至予め指定された数の前記設計パ
ラメータの値が決定される度に、少なくとも、決定され
た設計パラメータの値を含む所定の情報を前記文字図形
出力装置より出力することを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至４項のうち１項記載の設計支援装置。
【請求項６】前記情報処理装置は、前記パラメータ値導
出処理の実行中、１つ以上の予め指定された前記設計パ
ラメータの値が決定されたとき、少なくとも、その決定
された設計パラメータの値を含む所定の情報を、前記文
字図形出力装置より所定の形式で出力することを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第５項のうち１項記載の
設計支援装置。
【請求項７】前記設計対象に関する全てのまたは予め指
定された設計パラメータの値が決定されるまでに行われ
た前記第２のメモリ内の設計手順データの参照と、前記
データ入力装置による前記設計パラメータの値の入力
と、前記データ編集手段による第２のメモリ内の設計手
順データの編集とについての履歴を所定の形式で格納す
る第３のメモリをさらに備え、操作者からの要求によ
り、前記第３のメモリ内のデータを、前記文字図形出力
装置より所定の形式で出力することを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第６項のうち１項記載の設計支援装
置。
【請求項８】前記第３のメモリに格納されたデータの一
部または全部を前記データ編集手段または情報処理装置
に転送し、このデータを新たな製品設計のための設計手
順データ及びパラメータの初期値として用いることを特
徴とする前記特許請求の範囲第７項記載の設計支援装置
を用いる設計支援方法。