JP6899681B2 - 設計支援システム及び設計支援プログラム - Google Patents
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Description
そのため、設計の経験や能力が不足している者にとって、所望の印象を具現化するための住環境を設計することは簡単ではなかった。
これに対し、所望の印象を具現化するための住環境の設計値の目安を与えることができれば、設計の経験や能力が不足している者に対しても、街並みの設計の一助となることが期待される。
また、設計要素の取り得る値には制約を設けることにより、現実的な設計値を得ることができる。
こうすることで、印象の優先度を反映させた設計値を得ることができる。これにより、設計者の意向をより反映させた設計値を得ることができる。
こうすることで、住環境の複数の設計要素のそれぞれの値から、印象評価項目の数値を求める関数の精度を向上できる。
こうすることで、演算の結果得られた設計値が表す住環境の印象を、相関性が高い住環境サンプルとの比較により確認することができる。
こうすることで、演算の結果得られた設計値が表す内容を把握しやすくなる。
図1には、設計支援装置1のハードウェア構成を示した。図1に示されるように、設計支援装置1は、ハードウェアとして、CPU10、記憶装置11、入力コントローラ12及び表示コントローラ13を備えるコンピュータである。
ここで、図2乃至図8を参照しながら、本実施形態に係る設計支援装置1の処理の概要について説明する。
設計支援装置1は、住宅の街並み(住環境の一例)の設計を支援するコンピュータである。具体的には、設計支援装置1は、設計者が選択したイメージを具現化した街並みの設計要素の値を出力する。
なお、上記の住環境とは、住宅及び住宅周囲の構造物を含むものである。
そして、設計支援装置1は、設計要素情報入力画面60を介して入力される情報に基づいて、街並みサンプルの設計要素の値を登録する。
具体的には、図3に示されるように、設計要素情報入力画面60には、街並み画像62、設計項目情報入力欄64、登録ボタン66の表示が含まれる。
設計項目情報入力欄64には、設計要素のそれぞれに値を入力する入力欄であり、入力後に、登録ボタン66の押下操作が実行されると、設計項目情報入力欄64に入力された情報が記憶装置11に記憶される。
なお、設計支援装置1は、複数の街並みサンプルのそれぞれについて上記の処理を実行する。
そして、設計支援装置1は、印象評価画面68を介して入力される情報に基づいて、評価者が街並みサンプルから受ける印象を登録する。
具体的には、図4に示されるように、印象評価画面68には、街並み画像62、印象評価情報入力欄70及び登録ボタン72の表示が含まれる。
そして、印象評価情報入力欄70の各印象評価項目について5段階の評価のいずれかを入力後に、登録ボタン72の押下操作が実行されると、印象評価情報入力欄70に入力された情報が記憶装置11に記憶される。
なお、評価者は複数人いることとし、各評価者は、複数の街並みサンプルのそれぞれについて上記の評価を行うこととする。
そして、設計支援装置1は、街並みイメージ選択画面74を介して入力される情報に基づいて、設計者が所望する街並みイメージの選択を受け付ける。
具体的には、街並みイメージ選択画面74には、イメージ選択欄76、決定ボタン80の表示が含まれる。
また、イメージ選択欄76のチェックボックス78にチェックが入れられた後に、決定ボタン80の押下操作が実行されると、チェックボックス78にチェックが入れられた印象評価項目とその望ましい状態が登録される。
そして、設計支援装置1は、図6に示されるイメージ優先度設定画面82を介して入力される情報に基づいて、設計者により選択された印象評価項目の優先度を設定する。
図6に示されるように、イメージ優先度設定画面82は、イメージ優先度選択欄84、戻るボタン86及び決定ボタン88の表示を含む。
なお、戻るボタン86の押下操作が行われた場合には、設計支援装置1は、前画面である街並みイメージ選択画面74を表示装置21に再び表示させる。
そして、イメージ優先度選択欄84の入力後に、決定ボタン88の押下操作が行われると、設計支援装置1は、イメージ優先度選択欄84に入力された情報を記憶装置11に記憶する。
具体的には、設計支援装置1は、上記入力された優先度に基づいて設定される各印象評価項目の重みを記憶装置11に記憶する。なお、本実施形態では、街並みイメージ選択画面74を介して選択されなかった印象評価項目の重みは0とする。
そして、設計支援装置1は、制約条件入力画面90を介して入力される情報に基づいて、設計要素の取り得る値の制約条件を設定する。
具体的には、図7に示されるように、制約条件入力画面90は、制約条件入力欄92、戻るボタン94、結果出力ボタン96の表示を含む。
そして、制約条件入力欄92への情報入力後に、結果出力ボタン96の押下操作が行われると、設計支援装置1は、制約条件入力欄92に入力された情報を記憶装置11に記憶する。
そして、設計支援装置1は、上記生成した目的関数を、設計要素の取り得る値を定めた制約条件の下で最適化(最大化又は最小化)する設計要素の値(最適値)を演算する。なお、上記の最適化演算には、線形計画法やニュートン法等の公知のアルゴリズムを用いることとしてよい。
そして、設計支援装置1は、上記生成した設計情報に基づいて、図8に示される結果出力画面100を、表示装置21に表示させる。
図8に示されるように、結果出力画面100は、イメージ実現度表示欄102、街並みサンプル表示欄104、設計情報表示欄106、戻るボタン114、終了ボタン116の表示を含む。
なお、街並みサンプル表示欄104には、上記選択された街並みサンプルの名称と、街並み画像の表示が含まれる。
説明画像110は、設計要素の説明画像を表示する領域である。説明画像とは、設計要素の内容を示す画像であり、設計要素ごとに予め記憶される。
最適値表示領域112は、設計支援装置1による最適化計算の結果得られた設計要素の値を表示する領域である。
そして、終了ボタン116の押下操作が行われた場合には、設計支援装置1は処理を終える。
以下においては、上記の処理を実現するために、設計支援装置1に備えられる機能について説明する。
図9には、設計支援装置1に備えられる機能を示す機能ブロック図を示した。
図9に示されるように、設計支援装置1は機能として、サンプル情報記憶部30、関数生成部38、関数情報記憶部40、重み設定部42、目的関数生成部44、制約条件設定部46、最適値演算部48、選択部50、説明画像記憶部52、出力部54を備える。
以下、設計支援装置1に備えられる各機能の詳細について説明する。
サンプル情報記憶部30は、主に設計支援装置1の記憶装置11により実現される。
図11に示されるように、集計情報テーブル34には、街並みサンプルのそれぞれの印象評価項目の集計値が記憶される。なお、集計値は、回答値の平均値や最頻値等の統計値としてよい。
なお、設計要素テーブル36に記憶される設計要素の値は、例えば図3に示す設計要素情報入力画面60を介して入力される情報に基づいて設定される。
例えば、関数生成部38は、回答情報テーブル32に記憶される回答値に基づいて、上記の評価関数を生成する。
以下においては、設計要素の数をn(nは2以上の整数)とし、各設計要素の変数をx1〜xnとする。また、印象評価項目の数をN(Nは2以上の整数)とし、各印象評価項目をI1〜IN、各印象評価項目の評価関数をy1〜yNとする。
このとき、変数iを1〜Nの整数、変数jを1〜nの整数、aijを係数、ciを定数項として、評価関数yiは以下の式(1)により表される。
関数情報記憶部40は、主に記憶装置11により実現される。
具体的には、記憶装置11には、変数iを1〜Nの整数として、CPU10により算出した印象評価項目Iiの評価関数yiの係数ai1〜ain、定数ciの値を記憶装置11に記憶する。
すなわち、重み設定部42は、変数iを1〜Nの整数として、印象評価項目Iiの評価関数yiの重みwiを設定する。
具体的には、CPU10は、表示コントローラ13を介して表示装置21に、図5に示す街並みイメージ選択画面74を表示させる。そして、CPU10は、入力コントローラ12を介して街並みイメージ選択画面74に対する入力を受け付けることで、設計者が所望する街並みのイメージを示す印象評価項目の選択を受け付ける。
さらに、CPU10は、上記選択を受け付けた印象評価項目に基づいて、図6に示すイメージ優先度設定画面82を表示装置21に表示させる。そして、CPU10は、入力コントローラ12を介してイメージ優先度設定画面82に対する入力を受け付けることで、設計者により選択された印象評価項目のそれぞれの優先度を受け付ける。
ここで、CPU10は、街並みイメージ選択画面74を介して選択されなかった印象評価項目の重みを0に設定するとともに、街並みイメージ選択画面74を介して選択された印象評価項目の重みを上記受け付けた優先度に基づいて設定する。
具体的には、上記選択された印象評価項目の優先度の比に基づいて、重みを設定することとしてよい。
そして、CPU10は、上記設定した重みを記憶装置11に記憶する。
目的関数生成部44は、主に設計支援装置1のCPU10及び記憶装置11により実現される。
具体的には、CPU10は、以下の式(2)により目的関数Yを生成する。
すなわち、制約条件設定部46は、街並みの設計要素の変数x1〜xnの取り得る値を定めた制約条件を設定する。
具体的には、CPU10は、表示コントローラ13を介して表示装置21に、図7に示される制約条件入力画面90を表示させる。そして、CPU10は、入力コントローラ12を介して制約条件入力画面90に対する入力を受け付けることで、街並みの設計要素の取り得る値を定めた制約条件を受け付ける。
そして、CPU10は、上記受け付けた制約条件を記憶装置11に記憶する。
具体的には、CPU10は、目的関数生成部44で生成した目的関数Yを、制約条件設定部46で受け付けた制約条件の下で最大化(又は最小化)する設計要素の変数x1〜xnの解(最適値)を演算する。
具体的には、CPU10は、最適値演算部48で演算された設計要素の最適値と、街並みサンプルのそれぞれの相関係数を演算し、演算された相関係数のうち上位L(Lは1以上の整数で例えば3)に対応する街並みサンプルを選択する。
説明画像記憶部52は、設計支援装置1の記憶装置11により実現される機能である。
具体的には、記憶装置11には、街並みの各設計要素に対応付けて、説明画像の画像データ(図8に示す説明画像110に相当)を記憶する。
ここで、上記の設計情報には、街並みの設計要素について説明画像記憶部52で記憶される説明画像と、最適値演算部48で演算された街並みの設計要素の最適値の情報が含まれることとしてよい。
また更に、上記の設計情報には、選択部50で選択された街並みサンプルの情報を含むこととしてよい。
具体的には、CPU10は、最適値演算部48で演算された街並みの設計要素の変数x1〜xnの値に基づいて、設計者により選択された印象評価項目の評価関数のそれぞれの値を算出する。そして、CPU10は、上記算出された印象評価項目の評価関数の値に応じて印象評価項目の実現度を算出する。例えば、CPU10は、印象評価項目の評価関数の値yに基づき、印象評価項目の実現度Zを以下の式(3)により算出することとしてよい。
Z=20y(%) ・・・(3)
なお、yが5以上である場合にはZ=100%とする。
具体的には、図8の結果出力画面100におけるイメージ実現度表示欄102の表示内容は、上記の印象評価項目の実現度に基づく。
また、結果出力画面100の街並みサンプル表示欄104の表示内容は、選択部50で選択された街並みサンプルに基づく。
また、結果出力画面100の設計情報表示欄106の表示内容は、最適値演算部48で演算された街並みの設計要素の最適値と、説明画像記憶部52に記憶される街並みの設計要素のそれぞれの説明画像に基づく。
次に、図13及び図14を参照しながら、設計支援装置1により実行される処理の流れについて説明する。
なお、図13及び図14に示す処理は、設計支援装置1のCPU10が、記憶装置11に記憶されるプログラムに基づいて処理を実行することにより実現されるものである。
図13に示されるように、設計支援装置1のCPU10は、例えば図3に示される設計要素情報入力画面60を表示装置21に表示させ、入力装置20を介して街並みサンプルの設計要素の情報入力を受け付ける(S101)。
なお、CPU10は、上記の回答情報を格納した回答情報テーブル32を記憶装置11に記憶する。
そして、CPU10は、上記の重回帰分析の結果に基づき、印象評価項目Iiの評価関数であるyiの係数ai1〜ain、定数ciの値を記憶する(S107)。
一方で、変数iがNである場合には(S108:Yes)、CPU10は、処理を終了する。
一方で、変数iがMである場合には(S119:Yes)、CPU10は、相関係数の値が上位L(Lは1以上の整数)の街並みサンプルを選択する(S121)。なお、S121の処理は、選択部50により実現されるものである。
また、設計支援装置1においては、設計要素の取り得る値には制約を設けることにより、現実的な設計値を得ることができる。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態では、設計支援装置1をスタンドアロンのシステムで構成したが、設計支援装置1をサーバとして構成してもよい。この場合に、設計支援装置1は、クライアント装置から受け付けた処理要求に基づいて処理を行うこととしてよい。
10 CPU
11 記憶装置
12 入力コントローラ
13 表示コントローラ
20 入力装置
21 表示装置
30 サンプル情報記憶部
32 回答情報テーブル
34 集計情報テーブル
36 設計要素テーブル
38 関数生成部
40 関数情報記憶部
42 重み設定部
44 目的関数生成部
46 制約条件設定部
48 最適値演算部
50 選択部
52 説明画像記憶部
54 出力部
60 設計要素情報入力画面
62 街並み画像
64 設計要素情報入力欄
66 登録ボタン
68 印象評価画面
70 印象評価情報入力欄
72 登録ボタン
74 街並みイメージ選択画面
76 イメージ選択欄
78 チェックボックス
80 決定ボタン
82 イメージ優先度設定画面
84 イメージ優先度選択欄
86 戻るボタン
88 決定ボタン
90 制約条件入力画面
92 制約条件入力欄
94 戻るボタン
96 結果出力ボタン
100 結果出力画面
102 イメージ実現度表示欄
104 街並みサンプル表示欄
106 設計情報表示欄
108 要素名表示領域
110 説明画像
112 最適値表示領域
114 戻るボタン
116 終了ボタン
Claims (6)
- 住環境の複数の設計要素のそれぞれの値に基づいて、前記住環境についての複数の印象評価項目のそれぞれの数値を算出するための複数の関数の情報を記憶する関数情報記憶部と、
前記複数の関数をそれぞれの重みに基づいて合成した目的関数を生成する目的関数生成部と、
前記設計要素の取り得る値を定めた制約条件を設定する制約条件設定部と、
前記目的関数を前記制約条件の下で最適化する前記設計要素の最適値を演算する最適値演算部と、
前記設計要素の最適値に基づく前記住環境の設計情報を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする設計支援システム。 - 前記複数の印象評価項目のそれぞれの優先度に基づいて、前記複数の関数のそれぞれの前記重みを設定する重み設定部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の設計支援システム。
- 複数の住環境サンプルごとに、前記設計要素のそれぞれの値と、前記複数の印象評価項目のそれぞれの数値を記憶するサンプル情報記憶部と、
前記設計要素を説明変数とし、前記複数の印象評価項目のそれぞれの数値を目的変数とした重回帰分析により、前記複数の関数を生成する関数生成部と、をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の設計支援システム。 - 前記複数の住環境サンプルの中から、前記設計要素の最適値に基づいて相関性が高い住環境サンプルを選択する選択部をさらに備え、
前記設計情報は、前記選択部により選択された住環境サンプルの情報を含むことを特徴とする請求項3に記載の設計支援システム。 - 前記設計要素ごとに説明画像を記憶する説明画像記憶部をさらに備え、
前記設計情報は、前記設計要素の説明画像と、前記設計要素の最適値の情報を合わせて表示する情報であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の設計支援システム。 - 住環境の複数の設計要素のそれぞれの値に基づいて、前記住環境についての複数の印象評価項目のそれぞれの数値を算出するための複数の関数の情報を記憶する関数情報記憶部と、
前記複数の関数をそれぞれの重みに基づいて合成した目的関数を生成する目的関数生成部と、
前記設計要素の取り得る値を定めた制約条件を設定する制約条件設定部と、
前記目的関数を前記制約条件の下で最適化する前記設計要素の最適値を演算する最適値演算部と、
前記設計要素の最適値に基づく前記住環境の設計情報を出力する出力部
としてコンピュータを機能させるための設計支援プログラム。
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