JP3865587B2 - モジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 - Google Patents
モジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3865587B2 JP3865587B2 JP2001016596A JP2001016596A JP3865587B2 JP 3865587 B2 JP3865587 B2 JP 3865587B2 JP 2001016596 A JP2001016596 A JP 2001016596A JP 2001016596 A JP2001016596 A JP 2001016596A JP 3865587 B2 JP3865587 B2 JP 3865587B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- attribute
- modularity
- file
- module
- processing unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に工業製品はそれぞれの機能を持った部品の複雑な組み合わせであり、使用済み製品をそのまま再使用するのでなければ、分解・解体の過程が必ずある。可能な限り分解をしないで後処理できる設計を実現するため、モジュール性により製品全体から検討することが大切である。製品設計は、必要な分解・解体の深さや方法による種類が多様であり、当面の手分解の効率を上げる技術対策も一つの目標として必要ではあるが、なぜ分解しなければならないのかという原点に立ち返って再検討し、その結果を製品設計に反映させることも必要である。
【０００３】
近年、製品のリサイクルを考えた製品設計が求められている。環境保全問題は、単に技術だけで解決できる課題ではないが、資源の循環を適切にコントロールして各種の相反する条件をクリアし、生活レベルを低下することなくより良い技術的方策を見出す必要があろう。製品や資源の循環型の社会では、工業製品のライフサイクル・アセスメントによる評価を改善する手掛かりとして、特に、リデュース（減量）、リユース（再使用）、リサイクル（再原料化）の３Ｒがキーワードとなっている。それらを推進するための技術的な面を掘り下げてみれば、推奨される製品設計においては、可能な限り多面的に資源循環上の要求を満足するモジュラー構造を採用することである。
【０００４】
モジュラー構造におけるモジュールとは、いくつかの部品要素のまとまりであり、ある役割を持たせるように設計した単位である。複雑な製品であれば、そのモジュールを単位として一括した処理操作できる。よって、資源循環が非常に合理的になるので、役割に応じて、どのような処理操作が必要となっているかを明らかにすることがモジュール設計のひとつの鍵になる。製品に利用されている資源は、製品の生涯にわたって、いろいろな過程を経て形を変えていく。したがって、モジュールを考える場合は、原則的に全過程を熟知する必要があり、製品や部品等の機能に関連する情報をモジュラー構造の属性に反映させて、合理的で調和のとれた統合設計が実現されなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
モジュラー構造による合理化について更に検討すると、モジュールは部品と同様に一つのまとまりとして扱うことが出来る単位であるから、省エネルギーの視点からは、製作工程の種類、材料の種類、分解・解体・分別の方法、使用後の処理の方法など各フェーズにおける操作数が少ないほど、モジュラー構造とする長所が得られる。そして、技術的な対応もしやすくなる。たとえば機能上から多くの部品からなる製品であっても、モジュールを構成する部品の素材が同一であれば、使用後の処理操作を等しく出来る場合があり、モジュールの内部まで解体・分解する必要がなくなる。このように属性が共通な部品をまとめてモジュール化できれば、使用部品の減少と同じ効果を得ることが出来る。処理方法を合理化するモジュールを作るためには、モジュール間の相互関係をどのように客観的に表現するかということを考えなければならない。また、工業製品の生涯を資源の循環という一つの側面から捕らえれば、各フェーズで必要となる処理に関連して環境調和型設計に配慮すべき必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、以上の点に鑑み、部品要素の属性選択や配置選択による得失の反映できるモジュール性測度及びモジュール性評価値を用いて、製品設計の定量的客観的評価を行うことを目的とする。本発明は、モジュールの属性及びモジュール間の関連性に基づき、資源循環のうえで合理的な製品設計を実現することを目的とする。また、本発明は、モジュール構成による合理化によって、簡易解体と部品のリユースや転用を可能にするために、資源循環を考慮した設計を実現することを目的とする。本発明は、各部品の機能を維持し、使用材のリデュースを行おうとする設計を実現することを目的とする。また、本発明は、資源循環に対処し、資源素材の有効活用を可能とする設計を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段によると、
処理部が、部品名に対応した属性を記憶したデータを部品属性ファイルから、部品名及び属性を読み取るステップと、
処理部が、部品属性ファイルから読取られた部品名及び属性に基づき、各属性に該当する部品の集合、及び、複数の属性の組み合わせを求めるステップと、
処理部が、求められた属性の組み合わせ毎に、その組み合わせに含まれる部品の重なりの割合を表す適合率を求めるステップと、
処理部が、求められた適合率に、各属性の組み合わせに対する重みをつけた値を総和することより、第１モジュール性測度を求めるステップと、
処理部が、求められた第１モジュール性測度をモジュール性測度ファイルに記憶するステップと
を含むモジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
１．モジュラー構造生成とモジュール性測度
環境保全のためには、製品の本来の目的とすべき機能を保った上で、いくつかの要件を満たすようにしなければならない。そこで、本発明では、「属性」という概念を取り入れて、環境保全への対応を検討する。まず、モジュールの生成と構成法を説明し、つぎに、その良否を定量的に評価する方法を説明する。
【０００９】
まず、製品を構成する部品（要素）の集合｛ｘ１，ｘ２，…，ｘｍ｝をＳで表現する。そして、属性ｋという観点から部品（要素）ｘｉと部品（要素）ｘｊが同一視できれば（ｘｉ〜ｘｊ）ｋと表わし、同値であると呼ぶ。属性（属性の種類）ｋとは、特に設計得失に関連するものであり、予め適宜のものを適宜の数任意に設定することができる。例えば、材料種、後処理方法、製作（又は部品）コストのランク、体積、重量、製作の難易度、毒性、製品（又は部品）寿命、消耗部品又は耐久部品の区別、等である。さらに属性ｋという観点から同値である要素の集合はＳの部分集合Ｖｋ（ｘ）を形成する。ここで、ｘとは、製品を構成する部分についての部品（要素）の集合である。なお、ここで、部品間の関係は、同値に限らず予め決められた類似範囲を含むようにしてもよい。
【００１０】
たとえば「属性」として材料（material）を選べば、要素の同値関係は（ｘｉ〜ｘｊ）ｍａｔ、その同値要素からなる集合はＶｍａｔ（ｘ）と表現することができる。この他に使用後の処理の観点、保守管理性の観点、価格価値の観点など、いろいろな属性に関して同値関係を定めることが出来る。実際には主要ないくつかの属性（観点）において同値性を同時に満たすような要素の集合を抽出し、モジュールを構成する候補と考える。一般には次のようにＶｋ（ｘ）の積集合を考える。
【００１１】
Ｖｉ（ｘ）∩Ｖｊ（ｘ）∩Ｖｋ（ｘ）∩・・・ （１）
ここで、説明のために一つの観点ｋから製品構造を分割し、モジュールの可能性を探ってみる。
【００１２】
図１に、製品構造を表すデザイン・ストラクチャ・マトリックス（ＤＳＭ）の説明図を示す。欄外のアルファベットは部品名をあらわし、行も列も同一の正方行列である。各元の数値はその行の部品と列の部品の一致する程度を示す。ここでは、例えば、部品Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの相互について、属性ｋが完全に一致するときの関連度「１」から、まったく関連がない関連度「４」まで関連度をランク付けすることが出来る。なお、このようなランク付けの階数は自由に選べる。部品間の属性のランク付けに基づいて製品の構成に従ってモジュールとして一つになりうる部品をまとまりとして順序付ければ（行と列を入れ替えれば）対角上にいくつかのブロックマトリックスになる。例えば、「１」の値に基づき部品Ａ〜Ｅを隣り合うように配列することで、「１」のブロックマトリックス１０１〜１０３等が求まる。この例では、ブロックマトリックス１０２に示される部品ＢとＣが、属性ｋについて同一であるかが示される。同様にブロックマトリックス１０３に示される部品ＤとＥが属性ｋについて同一であるかが示される。モジュールとしてひとつになり得る部品をまとめる方法としては、例えば、次のように実行すればよい。一例として、部品Ｂの行を例にとると、部品Ａが「３」、Ｂが「１」、Ｃが「１」、Ｄが「４」、Ｅが「４」であり、一致する度合いの高い「１」を示すものは、自己の部品Ｂ以外に、部品Ｃであると判断される。よって、部品ＢとＣとが連続して順序づけられる。このブロックマトリックスを構成する部品群（以下クラスターと記す）は一つのモジュールを構成する候補となる。
【００１３】
このような操作をいくつかの観点からＤＳＭで検討し、各クラスター間に共通して属する部品群（積集合）が多ければ多いほど、その製品はモジュール性が高いことになる。一般には共通部分は限定されるため少ない部品によるモジュラー構造となるが、設計変更などにより部品属性をそろえてモジュール性を改善する検討の機会を得ることができる。
【００１４】
なお、各部品はそれぞれに役割が与えられているので、それを果たすため、製品又は部品の機能上から各部品の配置関係を定めなければならない。したがって、同一属性を有する部品群はモジュール候補であるが、それをそのままモジュールとすることは出来ない場合がある。その場合は部品群（クラスター）をそれぞれの機能に支障ないところまで分割し、新たにクラスターを再構成する。この再構成された部品群をＶｋ（ｘ）とする。なお、上述の例えば、ｘ＝｛Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ｝となる。
【００１５】
以上のような準備をしてから、つぎに、クラスター間属性適合率ｍｐを次式で定義する。ただし、ｐは各属性の組合せの識別子（番号）、また、記号｜ ｜は部品数である。
【００１６】
ｍｐ＝|Ｖｉ(x)∩Ｖj(x)|／|Ｖｉ(x)∪Ｖj(x)| （２）
上式は同値関係演算子（・〜・）ｉと（・〜・）ｊに対して得られるクラスターを基に与えられ、共に満足する部品の割合が多くなれば、この例では関連度「１」に近づく。部品群Ｖｋ（ｘ）の組み合わせによって様々なｍｐ値が得られるので、本発明では、製品の主要な属性適合率の総和もって設計特性を評価する。それが第一モジュール性測度Ｍ１である。すなわち
【００１７】
ここに、Σは、ｐについての総和である。また、ｗｐは、属性配慮の価値判断によって重みをつけるパラメータである。重みｗｐの使い方によっては、たとえば部品の大きさや価格などのほか、毒性など環境へのインパクトがある場合の軽重を、このパラメータを介して配慮することができる。具体的には、製品ごとに固有なパラメータとなるはずであり、生産現場でのデータや、使用者からのフィードバック情報により、重みｗｐを経験的に判断して付与する道を探ることになる。
【００１８】
次に評価法の一貫性を図るため、部品の空間配置の観点からも第二モジュール性測度Ｍ２を導入して評価する。すなわち、製品を構成する部品はその機能を果たすため空間的に適切に配置する必要があり、そのような制限下では、構成部品の属性が等しいクラスターであっても、それを分割してモジュールを設計しなければならない。そこでモジュール数が増える得失も評価しなければならない。この評価は、分割しないで済むモジュール内接合の得点総数の割合によって定める。部品間の接合には色々なレベルのものが考えられるので、点数でランク付けを行う。たとえば、分離の対象としなくて済めば、後処理のために分解・解体・分離するための負担がなくなるので、その割合を第２モジュール性測度Ｍ２として評価する。これは、環境調和型製品の設計上非常に重要である。そこで、次の様に第二モジュール性測度Ｍ２を導入する。
【００１９】
Ｍ２＝（モジュール内の接合強度の総和）／（製品内の接合強度の総和） （４）
【００２０】
ここに、接合強度とは、部品間の接合状態を数値化して表現した重みＧｎである。たとえば、溶接の時「１５」、ボルトナット締めの時「２」、スナップフットの時「１」、結合していない時「０」などのランク付けである。式（４）は各種類の接合数に重みを掛けて和をとり、その比を計算すればよい。
【００２１】
特別な場合として、第二モジュール性測度Ｍ２が最大値「１」となり、このときＤＳＭ上では全ての接合を示す要素が１つの対角ブロック（「１」の行列部分）内に含まれる場合、製品は単一モジュールそのものとなり使用後に分解・解体無用となる。現実的には単一モジュールにはならない場合がほとんどであるので０≦Ｍ２≦１の値である。
【００２２】
最後に、製品レベルの評価を行うために、２つのモジュール性測度Ｍ１及びＭ２から評価するとすれば、モジュール性評価値Ｍは、次のようになる。
【００２３】
Ｍ＝αＭ１＋（１−α）Ｍ２ （５）
ここにαは、２つの測度の軽重を付けて評価するためのパラメータである。（０≦α≦１）
【００２４】
２． モジュール性測度評価装置及び方法
図２に、本発明のモジュール性測度評価装置の構成図を示す。このモジュール性測定装置は、表示部１、入出力部２、処理部（ＣＰＵ）３、プログラム記憶部４、画像処理部５、記憶部６、バス７を備える。記憶部６は、製品構造ファイル６１、部品属性ファイル６２、連結強度ファイル６３、属性適合率の重みｗｐ予め記憶した重みｗｐファイル６４、Ｍ１−Ｍ２間比率の重みαを予め記憶した重みαファイル６５、属性適合率ｍｐファイル６６、モジュール性測度ファイル６７等を含む。
【００２５】
表示部１は、中間結果、最終結果等の出力情報、各ファイルに記憶された設定値、初期値等の入力情報を、操作者の指示により又は自動的に適宜表示する。入出力部２は、各ファイルに対して予め設定値又は初期値等の情報の入力、モジュール性測定プログラムの入力、出力情報や入力情報を他の装置又は媒体に出力等を行う。ＣＰＵ３は、装置全体のファイル読出し／書込み処理、データ転送処理等の各種処理及び制御を行うと共に、モジュール性測定プログラムを実行する。プログラム記憶部４は、モジュール性測定プログラムが記憶され、ＣＰＵ３によりロードされる。画像処理部５は、中間結果や最終結果等を画像処理して、表示部１に表示する。記憶部６は、後述するように各種データを記憶する。バス７は、各部を接続しデータを伝送する手段であり、内部バス等が使用される。
【００２６】
図３に、本発明のモジュール性測度評価方法についてのフローチャートを示す。以下に、具体的にモジュール性測度の値を算出し、それにより製品の構造依存性を実証する。部品数に制限は無いが、説明の便宜のため、一例として、５つの部品（または下位のモジュール）からなる製品を例にして、可能となるモジュール構成を示し、それに対するモジュール性測度を求める方法を示す。ここで、部品名をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとする。また、属性ｋとしては、一例として、材料属性として材料１及び２に、後処理属性としてリサイクル及び焼却を定める。
【００２７】
モジュール性測度プログラムがスタートすると、ＣＰＵ３は、モジュール性測度ファイル６７に記憶されたＭ初期値を０にセットする（Ｓ１０１）。ここで、モジュール性測度ファイル６７には、第１及び第２モジュール性測度Ｍ１及びＭ２、モジュール性評価値Ｍが記憶される。つぎに、操作者は、入出力部２により、評価製品の設計状態を入力する（Ｓ１０３）。ここでは、例えば、使用部品、その属性、連結状態、評価のための各種重み等を設定する。
【００２８】
図４に、部品名に対応して属性（材料種及び後処理）を記憶した部品属性ファイル６２の説明図を示す。この例では、部品Ａ，Ｄ，Ｅが材料１で、部品Ｂ，Ｃが材料２とする。また、使用後の処理として、部品Ａ，Ｂ，Ｃはマテリアル・リサイクル（リサイクル）、部品Ｄ，Ｅはサーマル・リサイクル（焼却）とされるものとする。
【００２９】
次に、図５に、部品の空間配置をトポロジカルに表現した説明図を示す。図５（ａ）のように、この例では、部品属性テーブル６２に基づき属性（材料種と後処理）が一致する部品をひとつのモジュールとしてまとめることにより、破線で囲ったような３つのモジュラー構造になる。図５（ｂ）のように製品構造ファイル６１は、このモジュール番号に対応して、モジュールに含まれる部品を記憶する。なお、上述した図１のようなＤＳＭを製品構造ファイル６１として記憶してもよい。また、部品属性ファイル６２で示した各属性の一致度に応じて関連度を求め、それによって製品構造ファイル６１を作成するようにしてもよい。
【００３０】
つぎに、図６に、ＤＳＭを利用する部品要素間の連結強度ファイル６３の説明図を示す。図のようなＤＳＭで表現すれば、太い実線の四角３０１〜３０３がモジュールを構成する部品関係を示し、また、各マトリックス中に記入した数値が対応する部品間の連結強度を示す。連結強度ファイル６３には、このような情報がマトリックス状に適宜記憶される。また、この数値と連結種との関係は、部品間連結強度ファイルとして記憶することができる。この例では便宜のため、接合は全てスナップフィット（接合強度 １）とした。そのうち、太い実線枠によると、部品Ｂ−Ｃ間の接合はモジュール内接合であるが、部品Ａ−Ｂ間の接合はモジュール外接合となっている。
【００３１】
以上のような各種設計状態が準備されると、ＣＰＵ３は表示部１により、モジュールを構成を変更する否かを表示し、操作者によりそれが判断する（Ｓ１０５）。なお、モジュール構成では、例えば、部品属性の相互参照により、共通する部品毎にクラスターを構成してから、製品として機能する単位まで分けてモジュールとする。ステップＳ１０５でモジュール構成を変更する場合には、操作者は入出力部２を用いてその旨入力し、ＣＰＵ３は、モジュールの再構成を実行する（Ｓ１０７）。モジュール再構成では、各部品（要素）連結関係を操作者が入出力部２により適宜設定する。設定されたデータは、記憶部６の所定のファイルに記憶される。つぎに、ステップＳ１０５でモジュール構成を変更しない場合、又は、ステップＳ１０７でモジュールを再構成した場合、ＣＰＵ３は、記憶部６を参照して、モジュール性評価値Ｍを計算する（Ｓ１０９）。すなわち、モジュール構成の与えられた製品に対し、上述の式にしたがって、記憶部６の部品属性データ、連結強度データ、各種重みデータ等を用いて、モジュール性評価値Ｍを計算する。
【００３２】
図７に、モジュール性評価値を計算するためのフローチャートを示す。
まず、ＣＰＵ３は、部品属性ファイル６２を読み取り（Ｓ２０１）、Ｖｋ（ｘ）及び属性の組合わせを求める（Ｓ２０２）。
ここでは、
Ｖｍａｔ１（ｘ）＝｛Ａ，Ｄ，Ｅ｝
Ｖｍａｔ２（ｘ）＝｛Ｂ，Ｃ｝
Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）＝｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝
Ｖｉｎｃｉｎ（ｘ）＝｛Ｄ，Ｅ｝
となる。よって、属性の組合わせの識別子ｐは、材料属性（ｍａｔ１又はｍａｔ２）と後処理属性（ｒｃｙｃｌｅ又はｉｎｃｉｎ）との組み合わせの数だけ定められる。
【００３３】
つぎに、ＣＰＵ３は、各属性組合せ、識別子ｐについて属性適合率ｍｐを求める。
ｍ１ ＝｜Ｖｍａｔ１（ｘ）∩Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）｜／｜Ｖｍａｔ１（ｘ）∪Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）｜＝１／５
ｍ２ ＝｜Ｖ ｍａｔ１（ｘ）∩Ｖｉｎｃｉｎ（ｘ）｜／｜Ｖｍａｔ１（ｘ）∪Ｖｉｎｓｉｎ（ｘ）｜＝２／３
ｍ３ ＝｜Ｖ ｍａｔ２（ｘ）∩Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）｜／｜Ｖｍａｔ２（ｘ）∪Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）｜＝２／３
ｍ４ ＝｜Ｖ ｍａｔ２（ｘ）∩Ｖｉｎｃｉｎ（ｘ）｜／｜Ｖｍａｔ２（ｘ）∪Ｖｉｎｓｉｎ（ｘ）｜＝０／４＝０
【００３４】
ここで、図８に、部品の属性の重なりの割合である属性適合率ｍｐを記憶した属性適合率ファイル６６の説明図を示す。属性適合率ｍｐファイル６６には、上述の各ｍｐ値が記憶される。
【００３５】
ＣＰＵ３は、以上のように求めた属性適合率ｍｐにより、式（３）を用いて第一モジュール性測度Ｍ１を計算する（Ｓ２０３）。ただし、それぞれの部品の体積や重さの違いや、その他の価値や寿命などの違いによって重みｗｉを考えることも出来るが、製品固有のデータは現場からのフィードバックにより与えるべきものとし、ここでは便宜上、重みは考えず均等とする。よって、次式のようになる。
Ｍ１＝（１／３）（１／５＋２／３＋２／３）＝２３／４５
また、ＣＰＵ３は、求められた第１モジュール性測度Ｍ１をモジュール性測度ファイル６７に記憶する。
【００３６】
次に、ＣＰＵ３は、部品要素間の接合が同一モジュール内にある割合を示す第二モジュール性測度Ｍ２を調べる。まず、ＣＰＵ３は、連結強度ファイル６３を読取る（Ｓ２０５）。次にＣＰＵ３は、全接合（Ａ−Ｂ，Ｂ−Ｃ，Ｃ−Ｄ，Ｄ−Ｅ間）のうち、モジュール内接合（Ｂ−Ｃ，Ｄ−Ｅ間）の割合を、式（４）により求める（Ｓ２０７）。この場合、２／４となる。また、ＣＰＵ３は、求められた第２モジュール性測度Ｍ２をモジュール性測度ファイル６７に記憶する。
【００３７】
つぎに、製品レベルのモジュール性測度は、重みのを記憶した重みαファイル６５から、重みαを読出す（Ｓ２０９）。次に、ＣＰＵ３は、モジュール性評価値Ｍを式（５）により評価する（Ｓ２１１）。たとえばαを０．５として（Ｍ１とＭ２の平均値）定められていれば、この例では、次のようになる。
Ｍ＝（１／２）（２３／４５＋２／４）＝０．５０６
また、ＣＰＵ３は、求められたモジュール性評価値Ｍをモジュール性測度ファイル６７に記憶する。
【００３８】
このようにして、モジュール性評価値Ｍが求まり、先のフローチャートに戻る。つぎに、ＣＰＵ３は、使用部品、その配置、連続状態、属性を、モジュール性評価値Ｍ、第１及びモジュール性測度Ｍ１及びＭ２等とともに又はこれらのうち適宜のデータを表示部１の画面に表示する（Ｓ１１１）。ＣＰＵ３は、モジュール性評価値Ｍが既にモジュール性測度ファイル６７に記憶されている値より大きくなったか（Ｓ１１３）、又は、設計変更回数が予め定められた上限回数に達したか（Ｓ１１５）を判断し、いずれかに該当する場合は、今回ステップＳ１０３又はＳ１０７で設定された設計状態を改良された設計状態として、表示部１に出力する（Ｓ１１９）。設計者（操作者）の再計算の要求が入出力部２から入力された場合、又は、ステップＳ１１３及びＳ１１５のいずれにも該当しない場合は、設計者は、表示部１を用いて部品属性、連続状態、各種重み等の変更を入力し（Ｓ１１７）、ＣＰＵ３は、記憶部６の各ファイルに入力データを記憶し、ステップＳ１０３に戻り、処理を繰り返す。
【００３９】
３．部品配置とモジュール性測度
つぎに、部品の配置によってモジュール性測度がどのような値を示すかを説明する。
図９は、単一の材料から作られた製品において、複数通りの後処理パターンを想定した場合の説明図を示す。図９（ａ）は、後処理として、部品Ａ〜Ｃをリサイクルし、部品Ｄ，Ｅを焼却としたものである。図９（ｂ）と図９（ｃ）は、後処理の配置を変えたバリエィションである。
【００４０】
前述のモジュール性測度の計算方法にならって求めれば、それぞれＭ値が０．６２５，０．４１７，０．１００となる。このように値が異なる最大の誘因は部品配置によって、製品を分解するときに解放しなければならない接合個所の数による。モジュール間の接合数は、後処理の違いにより、図９（ａ）では接合Ｃ−Ｄの１つ、図９（ｂ）ではＢ−ＣとＤ−Ｅの２つ、そして図９（ｃ）では全ての接合の４つである。この例では後処理上、もっとも優れた設計は、Ｍ値に基づき値が大きい図９（ａ）と判断できる。
【００４１】
次に、図１０は、ある２つのモジュール間の接合が複数になる場合にＭ値がどのように変化するかを示す説明図である。一例として、第１のモジュールは部品Ａ〜Ｃ、第２のモジュールは部品Ｄ，Ｅを含む。モジュール間の接合数は、図１０（ａ）〜（ｄ）に示されるように、それぞれ１〜４となっている。接合数が１から４まで増えるにしたがって、Ｍ値は、上述と同様に求めると、順に０．６２５、０．５５０、０．５００、０．４６４と減っていく。Ｍ値は、ある部品を取り付けるとき、接合個所が少なくなれば分解しやすいという一般的な常識にも一致する。
【００４２】
つぎに、図１１は、直列の接合状態で、材料属性のパターンを変化されたときの説明図である。単一材料の場合の図９や図１０と比較すれば、図１１（ａ）のように、材料属性と後処理属性が順序よく配置された時のＭ＝０．８７５を除けば、図１１（ｂ）、（ｃ）のＭ値は、材料種が増えたために低下（悪化）している。逆に考えれば、製品の機能上から部品配置に制約があれば、まず材料の種類を減らすことにより、Ｍ値を改善することができることが分かる。
【００４３】
以上の例から、本発明のモジュール性測度評価装置及び方法は、資源循環を容易にするモジュラー構造製品を定量的に評価できる一つの指針となる。ここで注意しなければならないことは、Ｍ値は、相対的な評価により同種製品の設計改善に利用する目的で提案されたものである。絶対的評価は製品の機能目的が異なれば、属性や重みの与え方のみならず経験的データの解釈も異なり、統一的な基準設定に研究の余地が残っているためである。
【００４４】
本発明のモジュール性評価方法は、モジュール性評価（処理）プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、モジュール性評価（処理）プログラムを含みコンピュータの内部メモリにロード可能なプログラム又はプログラム製品、モジュール性評価（処理）プログラムを含みコンピュータが使用可能な記録媒体にストアされたプログラム又はプログラム製品等により提供されることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、部品要素の属性選択や配置選択による得失の反映できるモジュール性測度及びモジュール性評価値を用いて、製品設計の定量的客観的評価を行うことができる。本発明によると、モジュールの属性及びモジュール間の関連性に基づき、資源循環のうえで合理的な製品設計を実現することができる。また、本発明によると、モジュール構成による合理化によって、簡易解体と部品のリユースや転用を可能にするために、資源循環を考慮した設計を実現することができる。本発明によると、各部品の機能を維持し、使用材のリデュースを行おうとする設計を実現することができる。また、本発明によると、資源循環に対処し、資源素材の有効活用を可能とする設計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】製品構造を表すデザイン・ストラクチャ・マトリックス（ＤＳＭ）の説明図。
【図２】本発明のモジュール性測度評価装置の構成図。
【図３】本発明のモジュール性測度評価方法についてのフローチャート。
【図４】部品名に対応して属性（材料種及び後処理）を記憶した部品属性ファイル６２の説明図。
【図５】部品の空間配置をトポロジカルに表現した説明図。
【図６】ＤＳＭを利用する部品要素間の連結強度ファイル６３の説明図。
【図７】モジュール性評価値を計算するためのフローチャート。
【図８】部品の属性の重なりの割合である属性適合率ｍｐを記憶した属性適合率ファイル６６の説明図。
【図９】単一の材料から作られた製品において、複数通りの後処理パターンを想定した場合の説明図。
【図１０】ある２つのモジュール間の接合が複数になる場合にＭ値がどのように変化するかを示す説明図。
【図１１】直列の接合状態で、材料属性のパターンを変化されたときの説明図。
【符号の説明】
１ 表示部
２ 入出力部
３ ＣＰＵ
４ プログラム記憶部
５ 画像処理部
６ 記憶部
７ バス
６１ 製品構造ファイル
６２ 部品属性ファイル
６３ 連結強度ファイル
６４ 属性適合率の重みｗｐファイル
６５ Ｍ１−Ｍ２間比率の重みαファイル
６６ 属性適合率ｍｐファイル
６７ モジュール性測度ファイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に工業製品はそれぞれの機能を持った部品の複雑な組み合わせであり、使用済み製品をそのまま再使用するのでなければ、分解・解体の過程が必ずある。可能な限り分解をしないで後処理できる設計を実現するため、モジュール性により製品全体から検討することが大切である。製品設計は、必要な分解・解体の深さや方法による種類が多様であり、当面の手分解の効率を上げる技術対策も一つの目標として必要ではあるが、なぜ分解しなければならないのかという原点に立ち返って再検討し、その結果を製品設計に反映させることも必要である。
【０００３】
近年、製品のリサイクルを考えた製品設計が求められている。環境保全問題は、単に技術だけで解決できる課題ではないが、資源の循環を適切にコントロールして各種の相反する条件をクリアし、生活レベルを低下することなくより良い技術的方策を見出す必要があろう。製品や資源の循環型の社会では、工業製品のライフサイクル・アセスメントによる評価を改善する手掛かりとして、特に、リデュース（減量）、リユース（再使用）、リサイクル（再原料化）の３Ｒがキーワードとなっている。それらを推進するための技術的な面を掘り下げてみれば、推奨される製品設計においては、可能な限り多面的に資源循環上の要求を満足するモジュラー構造を採用することである。
【０００４】
モジュラー構造におけるモジュールとは、いくつかの部品要素のまとまりであり、ある役割を持たせるように設計した単位である。複雑な製品であれば、そのモジュールを単位として一括した処理操作できる。よって、資源循環が非常に合理的になるので、役割に応じて、どのような処理操作が必要となっているかを明らかにすることがモジュール設計のひとつの鍵になる。製品に利用されている資源は、製品の生涯にわたって、いろいろな過程を経て形を変えていく。したがって、モジュールを考える場合は、原則的に全過程を熟知する必要があり、製品や部品等の機能に関連する情報をモジュラー構造の属性に反映させて、合理的で調和のとれた統合設計が実現されなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
モジュラー構造による合理化について更に検討すると、モジュールは部品と同様に一つのまとまりとして扱うことが出来る単位であるから、省エネルギーの視点からは、製作工程の種類、材料の種類、分解・解体・分別の方法、使用後の処理の方法など各フェーズにおける操作数が少ないほど、モジュラー構造とする長所が得られる。そして、技術的な対応もしやすくなる。たとえば機能上から多くの部品からなる製品であっても、モジュールを構成する部品の素材が同一であれば、使用後の処理操作を等しく出来る場合があり、モジュールの内部まで解体・分解する必要がなくなる。このように属性が共通な部品をまとめてモジュール化できれば、使用部品の減少と同じ効果を得ることが出来る。処理方法を合理化するモジュールを作るためには、モジュール間の相互関係をどのように客観的に表現するかということを考えなければならない。また、工業製品の生涯を資源の循環という一つの側面から捕らえれば、各フェーズで必要となる処理に関連して環境調和型設計に配慮すべき必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、以上の点に鑑み、部品要素の属性選択や配置選択による得失の反映できるモジュール性測度及びモジュール性評価値を用いて、製品設計の定量的客観的評価を行うことを目的とする。本発明は、モジュールの属性及びモジュール間の関連性に基づき、資源循環のうえで合理的な製品設計を実現することを目的とする。また、本発明は、モジュール構成による合理化によって、簡易解体と部品のリユースや転用を可能にするために、資源循環を考慮した設計を実現することを目的とする。本発明は、各部品の機能を維持し、使用材のリデュースを行おうとする設計を実現することを目的とする。また、本発明は、資源循環に対処し、資源素材の有効活用を可能とする設計を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段によると、
処理部が、部品名に対応した属性を記憶したデータを部品属性ファイルから、部品名及び属性を読み取るステップと、
処理部が、部品属性ファイルから読取られた部品名及び属性に基づき、各属性に該当する部品の集合、及び、複数の属性の組み合わせを求めるステップと、
処理部が、求められた属性の組み合わせ毎に、その組み合わせに含まれる部品の重なりの割合を表す適合率を求めるステップと、
処理部が、求められた適合率に、各属性の組み合わせに対する重みをつけた値を総和することより、第１モジュール性測度を求めるステップと、
処理部が、求められた第１モジュール性測度をモジュール性測度ファイルに記憶するステップと
を含むモジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
１．モジュラー構造生成とモジュール性測度
環境保全のためには、製品の本来の目的とすべき機能を保った上で、いくつかの要件を満たすようにしなければならない。そこで、本発明では、「属性」という概念を取り入れて、環境保全への対応を検討する。まず、モジュールの生成と構成法を説明し、つぎに、その良否を定量的に評価する方法を説明する。
【０００９】
まず、製品を構成する部品（要素）の集合｛ｘ１，ｘ２，…，ｘｍ｝をＳで表現する。そして、属性ｋという観点から部品（要素）ｘｉと部品（要素）ｘｊが同一視できれば（ｘｉ〜ｘｊ）ｋと表わし、同値であると呼ぶ。属性（属性の種類）ｋとは、特に設計得失に関連するものであり、予め適宜のものを適宜の数任意に設定することができる。例えば、材料種、後処理方法、製作（又は部品）コストのランク、体積、重量、製作の難易度、毒性、製品（又は部品）寿命、消耗部品又は耐久部品の区別、等である。さらに属性ｋという観点から同値である要素の集合はＳの部分集合Ｖｋ（ｘ）を形成する。ここで、ｘとは、製品を構成する部分についての部品（要素）の集合である。なお、ここで、部品間の関係は、同値に限らず予め決められた類似範囲を含むようにしてもよい。
【００１０】
たとえば「属性」として材料（material）を選べば、要素の同値関係は（ｘｉ〜ｘｊ）ｍａｔ、その同値要素からなる集合はＶｍａｔ（ｘ）と表現することができる。この他に使用後の処理の観点、保守管理性の観点、価格価値の観点など、いろいろな属性に関して同値関係を定めることが出来る。実際には主要ないくつかの属性（観点）において同値性を同時に満たすような要素の集合を抽出し、モジュールを構成する候補と考える。一般には次のようにＶｋ（ｘ）の積集合を考える。
【００１１】
Ｖｉ（ｘ）∩Ｖｊ（ｘ）∩Ｖｋ（ｘ）∩・・・ （１）
ここで、説明のために一つの観点ｋから製品構造を分割し、モジュールの可能性を探ってみる。
【００１２】
図１に、製品構造を表すデザイン・ストラクチャ・マトリックス（ＤＳＭ）の説明図を示す。欄外のアルファベットは部品名をあらわし、行も列も同一の正方行列である。各元の数値はその行の部品と列の部品の一致する程度を示す。ここでは、例えば、部品Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの相互について、属性ｋが完全に一致するときの関連度「１」から、まったく関連がない関連度「４」まで関連度をランク付けすることが出来る。なお、このようなランク付けの階数は自由に選べる。部品間の属性のランク付けに基づいて製品の構成に従ってモジュールとして一つになりうる部品をまとまりとして順序付ければ（行と列を入れ替えれば）対角上にいくつかのブロックマトリックスになる。例えば、「１」の値に基づき部品Ａ〜Ｅを隣り合うように配列することで、「１」のブロックマトリックス１０１〜１０３等が求まる。この例では、ブロックマトリックス１０２に示される部品ＢとＣが、属性ｋについて同一であるかが示される。同様にブロックマトリックス１０３に示される部品ＤとＥが属性ｋについて同一であるかが示される。モジュールとしてひとつになり得る部品をまとめる方法としては、例えば、次のように実行すればよい。一例として、部品Ｂの行を例にとると、部品Ａが「３」、Ｂが「１」、Ｃが「１」、Ｄが「４」、Ｅが「４」であり、一致する度合いの高い「１」を示すものは、自己の部品Ｂ以外に、部品Ｃであると判断される。よって、部品ＢとＣとが連続して順序づけられる。このブロックマトリックスを構成する部品群（以下クラスターと記す）は一つのモジュールを構成する候補となる。
【００１３】
このような操作をいくつかの観点からＤＳＭで検討し、各クラスター間に共通して属する部品群（積集合）が多ければ多いほど、その製品はモジュール性が高いことになる。一般には共通部分は限定されるため少ない部品によるモジュラー構造となるが、設計変更などにより部品属性をそろえてモジュール性を改善する検討の機会を得ることができる。
【００１４】
なお、各部品はそれぞれに役割が与えられているので、それを果たすため、製品又は部品の機能上から各部品の配置関係を定めなければならない。したがって、同一属性を有する部品群はモジュール候補であるが、それをそのままモジュールとすることは出来ない場合がある。その場合は部品群（クラスター）をそれぞれの機能に支障ないところまで分割し、新たにクラスターを再構成する。この再構成された部品群をＶｋ（ｘ）とする。なお、上述の例えば、ｘ＝｛Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ｝となる。
【００１５】
以上のような準備をしてから、つぎに、クラスター間属性適合率ｍｐを次式で定義する。ただし、ｐは各属性の組合せの識別子（番号）、また、記号｜ ｜は部品数である。
【００１６】
ｍｐ＝|Ｖｉ(x)∩Ｖj(x)|／|Ｖｉ(x)∪Ｖj(x)| （２）
上式は同値関係演算子（・〜・）ｉと（・〜・）ｊに対して得られるクラスターを基に与えられ、共に満足する部品の割合が多くなれば、この例では関連度「１」に近づく。部品群Ｖｋ（ｘ）の組み合わせによって様々なｍｐ値が得られるので、本発明では、製品の主要な属性適合率の総和もって設計特性を評価する。それが第一モジュール性測度Ｍ１である。すなわち
【００１７】
【００１８】
次に評価法の一貫性を図るため、部品の空間配置の観点からも第二モジュール性測度Ｍ２を導入して評価する。すなわち、製品を構成する部品はその機能を果たすため空間的に適切に配置する必要があり、そのような制限下では、構成部品の属性が等しいクラスターであっても、それを分割してモジュールを設計しなければならない。そこでモジュール数が増える得失も評価しなければならない。この評価は、分割しないで済むモジュール内接合の得点総数の割合によって定める。部品間の接合には色々なレベルのものが考えられるので、点数でランク付けを行う。たとえば、分離の対象としなくて済めば、後処理のために分解・解体・分離するための負担がなくなるので、その割合を第２モジュール性測度Ｍ２として評価する。これは、環境調和型製品の設計上非常に重要である。そこで、次の様に第二モジュール性測度Ｍ２を導入する。
【００１９】
Ｍ２＝（モジュール内の接合強度の総和）／（製品内の接合強度の総和） （４）
【００２０】
ここに、接合強度とは、部品間の接合状態を数値化して表現した重みＧｎである。たとえば、溶接の時「１５」、ボルトナット締めの時「２」、スナップフットの時「１」、結合していない時「０」などのランク付けである。式（４）は各種類の接合数に重みを掛けて和をとり、その比を計算すればよい。
【００２１】
特別な場合として、第二モジュール性測度Ｍ２が最大値「１」となり、このときＤＳＭ上では全ての接合を示す要素が１つの対角ブロック（「１」の行列部分）内に含まれる場合、製品は単一モジュールそのものとなり使用後に分解・解体無用となる。現実的には単一モジュールにはならない場合がほとんどであるので０≦Ｍ２≦１の値である。
【００２２】
最後に、製品レベルの評価を行うために、２つのモジュール性測度Ｍ１及びＭ２から評価するとすれば、モジュール性評価値Ｍは、次のようになる。
【００２３】
Ｍ＝αＭ１＋（１−α）Ｍ２ （５）
ここにαは、２つの測度の軽重を付けて評価するためのパラメータである。（０≦α≦１）
【００２４】
２． モジュール性測度評価装置及び方法
図２に、本発明のモジュール性測度評価装置の構成図を示す。このモジュール性測定装置は、表示部１、入出力部２、処理部（ＣＰＵ）３、プログラム記憶部４、画像処理部５、記憶部６、バス７を備える。記憶部６は、製品構造ファイル６１、部品属性ファイル６２、連結強度ファイル６３、属性適合率の重みｗｐ予め記憶した重みｗｐファイル６４、Ｍ１−Ｍ２間比率の重みαを予め記憶した重みαファイル６５、属性適合率ｍｐファイル６６、モジュール性測度ファイル６７等を含む。
【００２５】
表示部１は、中間結果、最終結果等の出力情報、各ファイルに記憶された設定値、初期値等の入力情報を、操作者の指示により又は自動的に適宜表示する。入出力部２は、各ファイルに対して予め設定値又は初期値等の情報の入力、モジュール性測定プログラムの入力、出力情報や入力情報を他の装置又は媒体に出力等を行う。ＣＰＵ３は、装置全体のファイル読出し／書込み処理、データ転送処理等の各種処理及び制御を行うと共に、モジュール性測定プログラムを実行する。プログラム記憶部４は、モジュール性測定プログラムが記憶され、ＣＰＵ３によりロードされる。画像処理部５は、中間結果や最終結果等を画像処理して、表示部１に表示する。記憶部６は、後述するように各種データを記憶する。バス７は、各部を接続しデータを伝送する手段であり、内部バス等が使用される。
【００２６】
図３に、本発明のモジュール性測度評価方法についてのフローチャートを示す。以下に、具体的にモジュール性測度の値を算出し、それにより製品の構造依存性を実証する。部品数に制限は無いが、説明の便宜のため、一例として、５つの部品（または下位のモジュール）からなる製品を例にして、可能となるモジュール構成を示し、それに対するモジュール性測度を求める方法を示す。ここで、部品名をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとする。また、属性ｋとしては、一例として、材料属性として材料１及び２に、後処理属性としてリサイクル及び焼却を定める。
【００２７】
モジュール性測度プログラムがスタートすると、ＣＰＵ３は、モジュール性測度ファイル６７に記憶されたＭ初期値を０にセットする（Ｓ１０１）。ここで、モジュール性測度ファイル６７には、第１及び第２モジュール性測度Ｍ１及びＭ２、モジュール性評価値Ｍが記憶される。つぎに、操作者は、入出力部２により、評価製品の設計状態を入力する（Ｓ１０３）。ここでは、例えば、使用部品、その属性、連結状態、評価のための各種重み等を設定する。
【００２８】
図４に、部品名に対応して属性（材料種及び後処理）を記憶した部品属性ファイル６２の説明図を示す。この例では、部品Ａ，Ｄ，Ｅが材料１で、部品Ｂ，Ｃが材料２とする。また、使用後の処理として、部品Ａ，Ｂ，Ｃはマテリアル・リサイクル（リサイクル）、部品Ｄ，Ｅはサーマル・リサイクル（焼却）とされるものとする。
【００２９】
次に、図５に、部品の空間配置をトポロジカルに表現した説明図を示す。図５（ａ）のように、この例では、部品属性テーブル６２に基づき属性（材料種と後処理）が一致する部品をひとつのモジュールとしてまとめることにより、破線で囲ったような３つのモジュラー構造になる。図５（ｂ）のように製品構造ファイル６１は、このモジュール番号に対応して、モジュールに含まれる部品を記憶する。なお、上述した図１のようなＤＳＭを製品構造ファイル６１として記憶してもよい。また、部品属性ファイル６２で示した各属性の一致度に応じて関連度を求め、それによって製品構造ファイル６１を作成するようにしてもよい。
【００３０】
つぎに、図６に、ＤＳＭを利用する部品要素間の連結強度ファイル６３の説明図を示す。図のようなＤＳＭで表現すれば、太い実線の四角３０１〜３０３がモジュールを構成する部品関係を示し、また、各マトリックス中に記入した数値が対応する部品間の連結強度を示す。連結強度ファイル６３には、このような情報がマトリックス状に適宜記憶される。また、この数値と連結種との関係は、部品間連結強度ファイルとして記憶することができる。この例では便宜のため、接合は全てスナップフィット（接合強度 １）とした。そのうち、太い実線枠によると、部品Ｂ−Ｃ間の接合はモジュール内接合であるが、部品Ａ−Ｂ間の接合はモジュール外接合となっている。
【００３１】
以上のような各種設計状態が準備されると、ＣＰＵ３は表示部１により、モジュールを構成を変更する否かを表示し、操作者によりそれが判断する（Ｓ１０５）。なお、モジュール構成では、例えば、部品属性の相互参照により、共通する部品毎にクラスターを構成してから、製品として機能する単位まで分けてモジュールとする。ステップＳ１０５でモジュール構成を変更する場合には、操作者は入出力部２を用いてその旨入力し、ＣＰＵ３は、モジュールの再構成を実行する（Ｓ１０７）。モジュール再構成では、各部品（要素）連結関係を操作者が入出力部２により適宜設定する。設定されたデータは、記憶部６の所定のファイルに記憶される。つぎに、ステップＳ１０５でモジュール構成を変更しない場合、又は、ステップＳ１０７でモジュールを再構成した場合、ＣＰＵ３は、記憶部６を参照して、モジュール性評価値Ｍを計算する（Ｓ１０９）。すなわち、モジュール構成の与えられた製品に対し、上述の式にしたがって、記憶部６の部品属性データ、連結強度データ、各種重みデータ等を用いて、モジュール性評価値Ｍを計算する。
【００３２】
図７に、モジュール性評価値を計算するためのフローチャートを示す。
まず、ＣＰＵ３は、部品属性ファイル６２を読み取り（Ｓ２０１）、Ｖｋ（ｘ）及び属性の組合わせを求める（Ｓ２０２）。
ここでは、
Ｖｍａｔ１（ｘ）＝｛Ａ，Ｄ，Ｅ｝
Ｖｍａｔ２（ｘ）＝｛Ｂ，Ｃ｝
Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）＝｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝
Ｖｉｎｃｉｎ（ｘ）＝｛Ｄ，Ｅ｝
となる。よって、属性の組合わせの識別子ｐは、材料属性（ｍａｔ１又はｍａｔ２）と後処理属性（ｒｃｙｃｌｅ又はｉｎｃｉｎ）との組み合わせの数だけ定められる。
【００３３】
つぎに、ＣＰＵ３は、各属性組合せ、識別子ｐについて属性適合率ｍｐを求める。
ｍ１ ＝｜Ｖｍａｔ１（ｘ）∩Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）｜／｜Ｖｍａｔ１（ｘ）∪Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）｜＝１／５
ｍ２ ＝｜Ｖ ｍａｔ１（ｘ）∩Ｖｉｎｃｉｎ（ｘ）｜／｜Ｖｍａｔ１（ｘ）∪Ｖｉｎｓｉｎ（ｘ）｜＝２／３
ｍ３ ＝｜Ｖ ｍａｔ２（ｘ）∩Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）｜／｜Ｖｍａｔ２（ｘ）∪Ｖｒｃｙｃｌｅ（ｘ）｜＝２／３
ｍ４ ＝｜Ｖ ｍａｔ２（ｘ）∩Ｖｉｎｃｉｎ（ｘ）｜／｜Ｖｍａｔ２（ｘ）∪Ｖｉｎｓｉｎ（ｘ）｜＝０／４＝０
【００３４】
ここで、図８に、部品の属性の重なりの割合である属性適合率ｍｐを記憶した属性適合率ファイル６６の説明図を示す。属性適合率ｍｐファイル６６には、上述の各ｍｐ値が記憶される。
【００３５】
ＣＰＵ３は、以上のように求めた属性適合率ｍｐにより、式（３）を用いて第一モジュール性測度Ｍ１を計算する（Ｓ２０３）。ただし、それぞれの部品の体積や重さの違いや、その他の価値や寿命などの違いによって重みｗｉを考えることも出来るが、製品固有のデータは現場からのフィードバックにより与えるべきものとし、ここでは便宜上、重みは考えず均等とする。よって、次式のようになる。
Ｍ１＝（１／３）（１／５＋２／３＋２／３）＝２３／４５
また、ＣＰＵ３は、求められた第１モジュール性測度Ｍ１をモジュール性測度ファイル６７に記憶する。
【００３６】
次に、ＣＰＵ３は、部品要素間の接合が同一モジュール内にある割合を示す第二モジュール性測度Ｍ２を調べる。まず、ＣＰＵ３は、連結強度ファイル６３を読取る（Ｓ２０５）。次にＣＰＵ３は、全接合（Ａ−Ｂ，Ｂ−Ｃ，Ｃ−Ｄ，Ｄ−Ｅ間）のうち、モジュール内接合（Ｂ−Ｃ，Ｄ−Ｅ間）の割合を、式（４）により求める（Ｓ２０７）。この場合、２／４となる。また、ＣＰＵ３は、求められた第２モジュール性測度Ｍ２をモジュール性測度ファイル６７に記憶する。
【００３７】
つぎに、製品レベルのモジュール性測度は、重みのを記憶した重みαファイル６５から、重みαを読出す（Ｓ２０９）。次に、ＣＰＵ３は、モジュール性評価値Ｍを式（５）により評価する（Ｓ２１１）。たとえばαを０．５として（Ｍ１とＭ２の平均値）定められていれば、この例では、次のようになる。
Ｍ＝（１／２）（２３／４５＋２／４）＝０．５０６
また、ＣＰＵ３は、求められたモジュール性評価値Ｍをモジュール性測度ファイル６７に記憶する。
【００３８】
このようにして、モジュール性評価値Ｍが求まり、先のフローチャートに戻る。つぎに、ＣＰＵ３は、使用部品、その配置、連続状態、属性を、モジュール性評価値Ｍ、第１及びモジュール性測度Ｍ１及びＭ２等とともに又はこれらのうち適宜のデータを表示部１の画面に表示する（Ｓ１１１）。ＣＰＵ３は、モジュール性評価値Ｍが既にモジュール性測度ファイル６７に記憶されている値より大きくなったか（Ｓ１１３）、又は、設計変更回数が予め定められた上限回数に達したか（Ｓ１１５）を判断し、いずれかに該当する場合は、今回ステップＳ１０３又はＳ１０７で設定された設計状態を改良された設計状態として、表示部１に出力する（Ｓ１１９）。設計者（操作者）の再計算の要求が入出力部２から入力された場合、又は、ステップＳ１１３及びＳ１１５のいずれにも該当しない場合は、設計者は、表示部１を用いて部品属性、連続状態、各種重み等の変更を入力し（Ｓ１１７）、ＣＰＵ３は、記憶部６の各ファイルに入力データを記憶し、ステップＳ１０３に戻り、処理を繰り返す。
【００３９】
３．部品配置とモジュール性測度
つぎに、部品の配置によってモジュール性測度がどのような値を示すかを説明する。
図９は、単一の材料から作られた製品において、複数通りの後処理パターンを想定した場合の説明図を示す。図９（ａ）は、後処理として、部品Ａ〜Ｃをリサイクルし、部品Ｄ，Ｅを焼却としたものである。図９（ｂ）と図９（ｃ）は、後処理の配置を変えたバリエィションである。
【００４０】
前述のモジュール性測度の計算方法にならって求めれば、それぞれＭ値が０．６２５，０．４１７，０．１００となる。このように値が異なる最大の誘因は部品配置によって、製品を分解するときに解放しなければならない接合個所の数による。モジュール間の接合数は、後処理の違いにより、図９（ａ）では接合Ｃ−Ｄの１つ、図９（ｂ）ではＢ−ＣとＤ−Ｅの２つ、そして図９（ｃ）では全ての接合の４つである。この例では後処理上、もっとも優れた設計は、Ｍ値に基づき値が大きい図９（ａ）と判断できる。
【００４１】
次に、図１０は、ある２つのモジュール間の接合が複数になる場合にＭ値がどのように変化するかを示す説明図である。一例として、第１のモジュールは部品Ａ〜Ｃ、第２のモジュールは部品Ｄ，Ｅを含む。モジュール間の接合数は、図１０（ａ）〜（ｄ）に示されるように、それぞれ１〜４となっている。接合数が１から４まで増えるにしたがって、Ｍ値は、上述と同様に求めると、順に０．６２５、０．５５０、０．５００、０．４６４と減っていく。Ｍ値は、ある部品を取り付けるとき、接合個所が少なくなれば分解しやすいという一般的な常識にも一致する。
【００４２】
つぎに、図１１は、直列の接合状態で、材料属性のパターンを変化されたときの説明図である。単一材料の場合の図９や図１０と比較すれば、図１１（ａ）のように、材料属性と後処理属性が順序よく配置された時のＭ＝０．８７５を除けば、図１１（ｂ）、（ｃ）のＭ値は、材料種が増えたために低下（悪化）している。逆に考えれば、製品の機能上から部品配置に制約があれば、まず材料の種類を減らすことにより、Ｍ値を改善することができることが分かる。
【００４３】
以上の例から、本発明のモジュール性測度評価装置及び方法は、資源循環を容易にするモジュラー構造製品を定量的に評価できる一つの指針となる。ここで注意しなければならないことは、Ｍ値は、相対的な評価により同種製品の設計改善に利用する目的で提案されたものである。絶対的評価は製品の機能目的が異なれば、属性や重みの与え方のみならず経験的データの解釈も異なり、統一的な基準設定に研究の余地が残っているためである。
【００４４】
本発明のモジュール性評価方法は、モジュール性評価（処理）プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、モジュール性評価（処理）プログラムを含みコンピュータの内部メモリにロード可能なプログラム又はプログラム製品、モジュール性評価（処理）プログラムを含みコンピュータが使用可能な記録媒体にストアされたプログラム又はプログラム製品等により提供されることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、部品要素の属性選択や配置選択による得失の反映できるモジュール性測度及びモジュール性評価値を用いて、製品設計の定量的客観的評価を行うことができる。本発明によると、モジュールの属性及びモジュール間の関連性に基づき、資源循環のうえで合理的な製品設計を実現することができる。また、本発明によると、モジュール構成による合理化によって、簡易解体と部品のリユースや転用を可能にするために、資源循環を考慮した設計を実現することができる。本発明によると、各部品の機能を維持し、使用材のリデュースを行おうとする設計を実現することができる。また、本発明によると、資源循環に対処し、資源素材の有効活用を可能とする設計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】製品構造を表すデザイン・ストラクチャ・マトリックス（ＤＳＭ）の説明図。
【図２】本発明のモジュール性測度評価装置の構成図。
【図３】本発明のモジュール性測度評価方法についてのフローチャート。
【図４】部品名に対応して属性（材料種及び後処理）を記憶した部品属性ファイル６２の説明図。
【図５】部品の空間配置をトポロジカルに表現した説明図。
【図６】ＤＳＭを利用する部品要素間の連結強度ファイル６３の説明図。
【図７】モジュール性評価値を計算するためのフローチャート。
【図８】部品の属性の重なりの割合である属性適合率ｍｐを記憶した属性適合率ファイル６６の説明図。
【図９】単一の材料から作られた製品において、複数通りの後処理パターンを想定した場合の説明図。
【図１０】ある２つのモジュール間の接合が複数になる場合にＭ値がどのように変化するかを示す説明図。
【図１１】直列の接合状態で、材料属性のパターンを変化されたときの説明図。
【符号の説明】
１ 表示部
２ 入出力部
３ ＣＰＵ
４ プログラム記憶部
５ 画像処理部
６ 記憶部
７ バス
６１ 製品構造ファイル
６２ 部品属性ファイル
６３ 連結強度ファイル
６４ 属性適合率の重みｗｐファイル
６５ Ｍ１−Ｍ２間比率の重みαファイル
６６ 属性適合率ｍｐファイル
６７ モジュール性測度ファイル
Claims (10)
- 処理部が、部品名に対応した属性を記憶したデータを部品属性ファイルから、部品名及び属性を読み取るステップと、
処理部が、部品属性ファイルから読取られた部品名及び属性に基づき、各属性に該当する部品の集合、及び、複数の属性の組み合わせを求めるステップと、
処理部が、求められた属性の組み合わせ毎に、次式により適合率ｍ ｐ を求めるステップと、
ｍ ｐ ＝｜Ｖ ｉ （ｘ）∩Ｖ ｊ （ｘ）｜／｜Ｖ ｉ （ｘ）∪Ｖ ｊ （ｘ）｜
ただし、
ｐは各属性の組合せの識別子、
記号｜ ｜は部品数、
ｉ，ｊは属性、
Ｖ ｋ （ｘ）は属性ｋという観点から同値である要素の部品群、
ｘは製品を構成する部分についての部品の集合
処理部が、求められた適合率に、各属性の組み合わせに対する重みをつけた値を総和することより、第１モジュール性測度を求めるステップと、
処理部が、求められた第１モジュール性測度をモジュール性測度ファイルに記憶するステップと
を含むモジュール性評価方法。 - 前記適合率は、第１の属性に該当する部品集合と、第２の属性に該当する部品集合との、交わりと結びとの割合により求めることを特徴とする請求項１に記載のモジュール性評価方法。
- 処理部が、各部品間の接合強度を記憶した連結強度ファイルから接合強度を読み取り、前記連結強度ファイル又はモジュールの連結関係を表すモジュール構造を記憶した製品構造ファイルからモジュール内接合又はモジュール外接合を表すデータを読み取るステップと、
処理部が、前記連結強度ファイル又は前記製品構造ファイルから読み取られた接合強度とモジュール内接合又はモジュール外接合を表すデータとに基づき、製品内の各部品の接合強度の総和に対するモジュール内接合の接合強度の総和を計算し、第２モジュール性測度を求めるステップと、
処理部が、求められた第２モジュール性測度をモジュール性測度ファイルに記憶するステップと
をさらに含む請求項１又は２に記載のモジュール性評価方法。 - 処理部が、第１及び第２モジュール性測度を重みをつけて加算することで、モジュール性評価値を求めるステップと、
処理部が、求めたモジュール性評価値をモジュール性測度ファイルに記憶するステップと
をさらに含む請求項３に記載のモジュール性評価方法。 - 部品名に対応した属性を部品属性ファイルに記憶すること、
属性が同一の部品をまとめたモジュールを表すデータを製品構造ファイル又は連結強度ファイルに記憶すること、
モジュール内接合又はモジュール外接合を識別するための情報と、各部品間の連結強度情報を連結強度ファイルに記憶すること
のいずれか又は複数を行うことにより設計状態を入力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモジュール性評価方法。 - 第１及び第２モジュール性測度、モジュール性評価値、モジュール構造及び属性情報のいずれか又は複数を、モジュール性測度ファイル、部品属性ファイル、製品構造ファイル又は連結強度ファイルから読取り、表示装置に表示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のモジュール性評価方法。
- 求められたモジュール性評価値と、既にモジュール性測度ファイルに記憶されているそれとを比較することで、モジュール性評価値が大きいモジュール構造を改良されたものとして求めることを特徴とする請求項４に記載のモジュール性評価方法。
- 部品属性、モジュール構造、連結強度、各種重みのいずれか又は複数を入力してモジュール構成を変更又は再構成するステップと、
変更又は再構成された情報により第１モジュール性測度を求めることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のモジュール性測度評価方法。 - 処理部が、部品名に対応した属性を記憶したデータを部品属性ファイルから、部品名及び属性を読み取る手順と、
処理部が、部品属性ファイルから読取られた部品名及び属性に基づき、各属性に該当する部品の集合、及び、複数の属性の組み合わせを求める手順と、
処理部が、求められた属性の組み合わせ毎に、次式により適合率ｍ ｐ を求める手順と、
ｍ ｐ ＝｜Ｖ ｉ （ｘ）∩Ｖ ｊ （ｘ）｜／｜Ｖ ｉ （ｘ）∪Ｖ ｊ （ｘ）｜
ただし、
ｐは各属性の組合せの識別子、
記号｜ ｜は部品数、
ｉ，ｊは属性、
Ｖ ｋ （ｘ）は属性ｋという観点から同値である要素の部品群、
ｘは製品を構成する部分についての部品の集合
処理部が、求められた適合率に、各属性の組み合わせに対する重みをつけた値を総和することより、第１モジュール性測度を求める手順と、
処理部が、求められた第１モジュール性測度をモジュール性測度ファイルに記憶する手順と
をコンピュータに実行させるためのモジュール性評価プログラム。 - 処理部が、部品名に対応した属性を記憶したデータを部品属性ファイルから、部品名及び属性を読み取る手順と、
処理部が、部品属性ファイルから読取られた部品名及び属性に基づき、各属性に該当する部品の集合、及び、複数の属性の組み合わせを求める手順と、
処理部が、求められた属性の組み合わせ毎に、次式により適合率ｍ ｐ を求める手順と、
ｍ ｐ ＝｜Ｖ ｉ （ｘ）∩Ｖ ｊ （ｘ）｜／｜Ｖ ｉ （ｘ）∪Ｖ ｊ （ｘ）｜
ただし、
ｐは各属性の組合せの識別子、
記号｜ ｜は部品数、
ｉ，ｊは属性、
Ｖ ｋ （ｘ）は属性ｋという観点から同値である要素の部品群、
ｘは製品を構成する部分についての部品の集合
処理部が、求められた適合率に、各属性の組み合わせに対する重みをつけた値を総和することより、第１モジュール性測度を求める手順と、
処理部が、求められた第１モジュール性測度をモジュール性測度ファイルに記憶する手順と
をコンピュータに実行させるためのモジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001016596A JP3865587B2 (ja) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | モジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001016596A JP3865587B2 (ja) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | モジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002222220A JP2002222220A (ja) | 2002-08-09 |
| JP3865587B2 true JP3865587B2 (ja) | 2007-01-10 |
Family
ID=18882935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001016596A Expired - Fee Related JP3865587B2 (ja) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | モジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3865587B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4865610B2 (ja) * | 2007-03-15 | 2012-02-01 | 三菱重工業株式会社 | 設計支援装置 |
| JP5921227B2 (ja) * | 2012-02-02 | 2016-05-24 | 三菱電機株式会社 | 製品モジュール化プロセス装置、製品モジュール化方法及びプログラム |
| JP7215100B2 (ja) * | 2018-11-16 | 2023-01-31 | 株式会社豊田中央研究所 | 構造体解析システム、構造体解析方法、コンピュータプログラム、および記憶媒体 |
| KR102101770B1 (ko) * | 2019-08-29 | 2020-04-17 | 주식회사 피앤피어드바이저리 | 제품 모듈화 방법 및 장치 |
| WO2021161750A1 (ja) * | 2020-02-12 | 2021-08-19 | 三菱電機株式会社 | 部品共通化支援装置、部品共通化支援システム、部品共通化支援方法およびプログラム |
| CN112540749B (zh) * | 2020-11-16 | 2023-10-24 | 南方电网数字平台科技(广东)有限公司 | 微服务划分方法、装置、计算机设备和可读存储介质 |
| CN112396348A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-02-23 | 中国空间技术研究院 | 一种宇航元器件的选型优化方法及装置 |
-
2001
- 2001-01-25 JP JP2001016596A patent/JP3865587B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002222220A (ja) | 2002-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qin et al. | An effective hybrid discrete grey wolf optimizer for the casting production scheduling problem with multi-objective and multi-constraint | |
| Örkcü et al. | A neutral cross efficiency approach for basic two stage production systems | |
| Russo et al. | Structural optimization strategies to design green products | |
| Ferrão et al. | Design for recycling in the automobile industry: new approaches and new tools | |
| Dostatni et al. | Multi-agent system to support decision-making process in design for recycling | |
| Tummala et al. | Assessing success factors for implementing CE a case study in Hong Kong electronics industry by AHP | |
| JP3865587B2 (ja) | モジュール性評価方法、モジュール性評価プログラム、モジュール性評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 | |
| JP2003099481A (ja) | 新型車両の企画立案支援のためのコンピュータ・プログラム | |
| Sánchez-Herrera et al. | Flow shop scheduling problem with position-dependent processing times | |
| Chen et al. | A project task coordination model for team organization in concurrent engineering | |
| Horn | Integrating constructability into conceptual structural design and optimization | |
| JP7012865B2 (ja) | 製造システム設計支援装置 | |
| JP5263470B2 (ja) | 骨組構造最適化設計装置 | |
| Chung et al. | Evolutionary sequence planning for selective disassembly in de-manufacturing | |
| Maropoulos et al. | CAPABLE: an aggregate process planning system for integrated product development | |
| JP2003099472A (ja) | 車両情報記憶のためのコンピュータ・プログラム | |
| US20080104543A1 (en) | Guidance Apparatus, Method and Program of Analysis Work | |
| Yazici et al. | A study towards interdisciplinary research: a Material-based Integrated Computational Design Model (MICD-m) in architecture | |
| JP2004110704A (ja) | 設計支援システム | |
| Spracklen et al. | Automated streamliner portfolios for constraint satisfaction problems | |
| Mandolini et al. | Should costing: a holistic approach from the product design to procurement | |
| JPH11272735A (ja) | 電子デバイス強度評価用有限要素法解析モデル作成方法、電子デバイス強度評価方法、評価装置 | |
| JPH10269265A (ja) | 有限要素法による構造解析方法とその装置 | |
| Yip et al. | Knowledge intensive CAD in product design validation | |
| CN112102900B (zh) | 一种基于TopoMA定量构效关系模型的药物设计方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031031 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040120 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040129 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060801 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060901 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060926 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061003 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |