JP7145118B2

JP7145118B2 - 設計支援システム、設計検証方法及び設計検証プログラム

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Publication number: JP7145118B2
Application number: JP2019079931A
Authority: JP
Inventors: 啓輝川本; 誠小野寺; 政樹新谷; 力金剛; 剛史安部; 章亀井; 剛倉田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2039-04-19
Also published as: EP3726416A1; US20200334399A1; JP2020177493A

Description

本発明は、設計支援システム、設計検証方法及び設計検証プログラムに関する。

製品設計において、３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）が普及している。３次元ＣＡＤ（以下、３ＤＣＡＤと表記する）は、設計者が設計する部品、部材等を３次元空間での立体モデルとして設計するツールであり、多くの企業の設計部門にて使用されるようになっている。しかし、３ＤＣＡＤにおいては計算機上で自由に仮想の立体モデルを作成できる一方、設計者は多数存在するルールを遵守しながら、部品形状を設計しなければならない。例えば、材料が樹脂である板状部品の場合、３ＤＣＡＤ上では板状部品の厚みを自由に設定可能であるとしても、厚すぎると成型工程において均一に冷却されず、製造工程で不具合が生じやすい。このため製品設計においては、例えば「樹脂設計においてはその厚みをある一定以内で作成しなければならない」といったルールが存在している。このように設計者が守るべきルールをここでは設計要件と呼ぶ。

このような設計要件を正しく理解しないまま設計図面を作成し、製造工程で不具合が発覚するようなことがあると、修正のための再設計が発生し、製品化遅延の原因になる。非特許文献１及び非特許文献２は、過去の製品設計上の知見を設計の初期段階から設計者に気づかせるための支援システムを開示する。３ＤＣＡＤデータは、設計した部品等の形状情報（立体モデル）しか有しない場合も多い。一方、設計要件は特徴形状（例えば、モールド加工品におけるリブやボス、板金加工における打抜き穴や曲げ等）のサイズや配置として規定されている。このため、非特許文献１及び非特許文献２には、３ＤＣＡＤの立体モデルから形状認識により３ＤＣＡＤデータから設計要件に該当する箇所を自動的に特定し、設計要件と自動照合するシステムが開示されている。

針谷昌幸他「設計気づき支援システムの開発」日本機械学会第22回設計工学・システム部門講演会講演論文集（2012.9.26-28） HARIYA, M. et al., "Technique for Checking Design Rules for Three-Dimensional CAD Data", Proc. IEEE Conf. Computer Science and Information Technology (ICCSIT), pp. 296-300, 2010

３ＤＣＡＤを用いて設計するのみならず、３ＤＣＡＤデータの設計検証をコンピュータ上で用いて行うことができれば、３ＤＣＡＤを用いた設計の品質を高めることができる。ここで、設計対象に適用される設計要件を正しく反映させることの重要性は明らかであるが、一般に、設計現場でこのような設計要件はかならずしも体系的にまとめられ、管理されているわけではなかった。さらに、設計対象が航空機や自動車のような複雑な形状の部品、部材であるような場合、数千～数十万件もの設計要件が存在することもある。また、設計要件は品質向上活動や法律等による規制の改変等により随時見直しが発生する。

このため、仮に、設計要件に応じて１つ１つ検証プログラムを作成するとすれば、設計検証システムを構築し、かつアップデートしていくことは困難である。設計要件を熟知した設計者がプログラミングについて十分な知識や経験を有しているとは限らない点もボトルネックとなる。

製造段階から設計段階への手戻りをなくすためには、設計対象に対する重要な設計要件が網羅され、チェックされることを担保されており、また設計要件の変更に応じてメンテナンス容易な設計支援システム、環境を構築する必要がある。

本発明は、これら課題を鑑みてなされたものであり、膨大な設計要件への対応、設計要件の変更に対応しつつ、３ＤＣＡＤによる設計をコンピュータにより検証可能とする設計支援システムを提案する。

本発明の一態様である設計支援システムは、３ＤＣＡＤデータが設計要件を満たしているかを検証する設計支援システムであって、３ＤＣＡＤデータまたは３ＤＣＡＤデータから抽出された特徴量に対する処理を行う共通モジュールを複数格納する共通モジュールデータベースと、共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを用いて、３ＤＣＡＤデータから設計要件を検証するための検証特徴量を求める手順、及び当該検証特徴量に基づき当該設計要件の違反有無を判定する違反情報を定義するルールファイルを複数格納するルールファイルデータベースと、設計支援装置と、を有し、ルールファイルデータベースのルールファイルは、少なくとも当該ルールファイルに対応する設計要件が定められている工程による分類がなされており、設計支援装置は、所定の３ＤＣＡＤデータに対して検証したい設計要件に対応する第１のルールファイルがルールファイルデータベースから分類にしたがって選択されると、第１のルールファイルに定義された手順にしたがって共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを呼び出して所定の３ＤＣＡＤデータに対して実行し、第１のルールファイルに定義された違反情報と手順にしたがって求められた検証特徴量とに基づき、第１のルールファイルに対応する設計要件の違反有無を判定する。

膨大な設計要件への対応、設計要件の変更に対応しつつ、３ＤＣＡＤによる設計をコンピュータにより検証可能とする設計支援システムを実現する。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

ルールファイル作成フローである。ＣＡＤ形状の一例である。ルールファイル作成画面である。ルールファイル作成画面である。ルールファイル作成画面である。共通モジュールリスト画面である。ルールファイル作成画面である。ルールファイル作成画面である。ルールファイル作成画面である。設計支援装置が使用される設計環境の一例である。設計支援装置のハードウェア構成例である。設計検証フローである。設計検証画面である。設計検証画面である。

図１０に本実施例による設計支援装置が使用される設計環境の一例を示す。設計システム５００は３ＤＣＡＤを用いて部品や部材の３次元形状を設計する設計装置５０１を有する。３ＤＣＡＤデータベース５０２には設計装置５０１により設計された設計対象の形状情報（立体モデル）である３ＤＣＡＤデータが格納されている。また、３ＤＣＡＤ属性データベース５０３には設計対象の名称や属性情報が格納されている。ＤＢ５０２に格納される３ＤＣＡＤデータは、設計対象を面、線、点により表現した形状情報だけであるので、３ＤＣＡＤデータに紐づけて、形状情報以外の属性情報がＤＢ５０３に格納される。

設計支援システム５２０は、設計装置５０１が３ＤＣＡＤにより設計した３ＤＣＡＤデータが当該設計対象に適用される設計要件を満たしているかどうかを検証する設計支援装置５２１を有する。設計要件データベース５２２は設計部門あるいは設計者が設計対象に対して遵守するよう求めている設計要件が格納されている。設計要件は、設計対象個別に定められているものであっても、多数の設計対象に共通に定められているものであってもよい。また、ここでは電子ファイルとしてデータベース化されている例を示しているが、ルールファイル化される設計要件は紙媒体により、あるいはノウハウとして保持されている設計要件であってもよい。設計要件がどのような媒体で保持されているかは問わず、本実施例の設計支援装置５２１は、設計要件をルールファイルデータベース５２４に格納されるルールファイル（定義書）に落とし込み、ルールファイルに定められた手順にしたがって３ＤＣＡＤデータを検証することにより、設計した立体モデルが設計要件に対して違反していないかどうかをチェックする。詳細は後述するが、本実施例では、共通モジュールデータベース５２３に格納された共通モジュール（プログラム）をルールファイルにしたがって適用することにより３ＤＣＡＤデータを検証する。

設計システム５００と設計支援システム５２０とはネットワーク５１０で接続されていることが望ましい。

図１１に、設計支援装置５２１のハードウェア構成例を示す。設計支援装置５２１は、プロセッサ６０１、主記憶６０２、補助記憶６０３、入出力インタフェース６０４、表示インタフェース６０５、ネットワークインタフェース６０６、入出力（Ｉ／Ｏ）ポート６０７を含み、これらはバス６０８により結合されている。入出力インタフェース６０４は、キーボードやマウス等の入力装置６１０と接続され、表示インタフェース６０５は、ディスプレイ６０９に接続され、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を実現する。ネットワークインタフェース６０６はネットワーク５１０と接続するためのインタフェースである。補助記憶６０３は通常、ＨＤＤやＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成され、設計支援装置５２１が実行するプログラムやプログラムが処理対象とするデータ等を記憶する。主記憶６０２はＲＡＭで構成され、プロセッサ６０１の命令により、プログラムやプログラムの実行に必要なデータ等を一時的に記憶する。プロセッサ６０１は、補助記憶６０３から主記憶６０２にロードしたプログラムを実行する。設計支援装置５２１は例えば、ＰＣ（Personal Computer）やサーバにより実現できる。

補助記憶６０３には、ルールファイル作成プログラム６２１及び設計検証プログラム６２２が記憶されている。これらのプログラムは、Ｉ／Ｏポート６０７に接続された光学ドライブを介してＣＤやＤＶＤなどの光学的記録媒体に記憶された、あるいは外付けのＨＤＤを介して磁気記録媒体に格納されたプログラムを補助記憶６０３に格納してもよいし、ネットワーク５１０を介して補助記憶６０３に格納してもよい。補助記憶６０３には、ルールファイル作成プログラム６２１あるいは設計検証プログラム６２２が使用するデータまたはプログラムとして、検証対象とする設計対象の３ＤＣＡＤデータ６２４や設計要件の検証手順を定義するルールファイル６２３、共通モジュール６２５が格納されている。３ＤＣＡＤデータ６２４は、３ＤＣＡＤＤＢ５０２から呼び出されて格納され、ルールファイル６２３はルールファイルＤＢ５２４から呼び出されて、共通モジュール６２５は共通モジュールＤＢ５２３から呼び出されて格納される。なお、本実施例では設計支援装置５２１の機能は、補助記憶６０３に格納されたプログラムがプロセッサ６０１によって実行されることで、定められた処理を他のハードウェアと協働して実現される。コンピュータなどが実行するプログラム、その機能、あるいはその機能を実現する手段を、「機能」、「部」、「モジュール」等と呼ぶ場合がある。

以下、設計要件をルールファイルに落とし込むルールファイル作成プロセス、及びルールファイル及び共通モジュールを用いて３ＤＣＡＤで設計された立体モデルが設計要件を満たしているか検証する設計検証プロセスについて、それぞれ説明する。

（１）ルールファイル作成プロセス
本実施例では、ルールファイル作成プロセスは、設計支援装置５２１がルールファイル作成プログラム６２１を実行することによって実現される。上述のように設計部門において様々な媒体に保持されている設計要件から、ルールファイル作成プロセスでは、３ＤＣＡＤの形状情報を検証する手順を定義するルールファイルを生成する。一般に、設計要件には設計対象（部品、部材）が遵守すべき内容が記載されているのみであり、形状情報から違反箇所を特定するには、３ＤＣＡＤデータからチェック箇所を抽出するロジックや、違反か否かを判定する判定基準を手順として定義する必要がある。これにより、設計者は３ＤＣＡＤデータについて、多様な媒体上の膨大な設計要件を設計支援システム５２０上で検証することが可能になる。

ルールファイル作成プログラム６２１は、基本情報設定部６３１、ロジック設定部６３２、違反情報設定部６３３、形式チェック部６３４を有している。

図１に、３ＤＣＡＤの設計対象（部品、部材等）に対して適用される設計要件が遵守されているか検証するためのルールファイルを作成するフローを示す。ルール基本情報、ルール実行処理手順情報、モジュール入出力設定情報、違反通知情報、違反判定情報の５種類の情報を、図１のフローに沿って順次設定していくことで、ルールファイルが作成される。

以下、板金部品に設けられている穴のピッチについて、ルールファイルを作成する例を説明する。図２は部品（板金部品）１００のＣＡＤ形状の一例であり、図２に示されるように、部品１００には複数の穴１０１～１０４が設けられている。板金加工においては、穴を互いに近接させて設けると板金加工時に穴の周辺に歪みを生じるおそれがある。そのため、板金部品に対して複数の穴を設ける場合には、穴のピッチを一定以上の大きさとすることが設計要件とされている。

図３にルールファイル作成画面２０１を示す。ルールファイル作成画面２０１には複数の情報設定ボタン２０２～２０６が設けられている。情報設定ボタン２０２～２０６はそれぞれ図１の作成フローのステップＳ１０１～Ｓ１０５に対応している。情報設定ボタンをクリックすることにより、情報を設定するためのボックスが開かれ、設計者はボックスに必要な情報を設定することにより、ルールファイルを作成することができる。なお、本実施例のＧＵＩは一例であって、画面構成は任意に変更可能である。例えば、図３の作成画面例ではルールファイルに定義する５種類の情報の種類が情報設定ボタン２０２～２０６により一覧に表示されているが、情報設定ボタンは１つとし、１つの情報設定ボタンに対して設計者が定義する情報の種類を選択するように構成してもよい。あるいは、図１のフローチャートの順に情報の種類を設定するためのボックスが順次現れるようにしてもよい。

設計者が情報設定ボタン２０２をクリックすると、基本情報設定部６３１はルール基本情報を設定する（Ｓ１０１）ための基本情報ボックス３０１～３０４を開く。この状態でのルールファイル作成画面２０１を図４に示す。基本情報ボックス３０１～３０４はそれぞれルール名、ルール分類、ルール部品、ルール説明文を入力するための入力ボックスである。ルール名３０１は、作成するルールファイルを一意に特定するための名称であり、ルールの内容を設計者が理解しやすい名称とすることが望ましい。ルールの詳細な内容はルール説明文３０４として記述する。また、作成されるルールファイルを体系化するため、ルール分類３０２、ルール部品３０３のボックスが設けられている。この例では、ルール分類３０２には当該ルールファイルに対応する設計要件が定められている工程による分類、ルール部品３０３には設計対象を設定する。なお、以上は例示であり、ルール基本情報として設定する内容は、上述した項目に限定されるものではない。設計部門において３ＤＣＡＤの設計対象（部品、部材等）に適用する設計要件を体系化し、体系化された設計要件を３ＤＣＡＤのルールファイルにも反映させることが望ましい。したがって、ルール基本情報として設定する項目は、体系化された内容に応じてルールファイルが分類できるよう、体系化の軸（項目）に応じた入力ボックスを設けることが望ましい。

設計者が情報設定ボタン２０３をクリックすると、ロジック設定部６３２はルール実行処理手順情報を設定する（Ｓ１０２）ための手順ボックス３１１を開く。この状態でのルールファイル作成画面２０１を図５に示す。本実施例において、ルールファイルは、設計要件を検証するための手順をあらかじめ登録されている共通モジュールの組み合わせとして定義する。設計要件ごとにプログラムを作成すると、適用される設計要件が多くなるほど、設計要件が変更された場合や新規追加する場合のメンテナンスが大変である。これに対して、共通モジュール（プログラム）の組み合わせとすることで、メンテナンスを容易とすることができる。例えば、「穴のピッチを一定以上の大きさとする」という設計要件について、形状情報しか有しない３ＤＣＡＤの立体モデルから該当する特徴形状を抽出する手順は、「穴を特定する」、「穴の中心位置を特定する」、「間隔を測定する」といった手順に分解できる。この分解された手順は異なる設計対象や設計要件においても実行される手順であり、そのような手順を共通モジュールとしてあらかじめ登録しておく。

ステップＳ１０２においては、設計者は、設計要件に係る検証箇所（特徴形状）を３ＤＣＡＤデータから抽出する手順を、共通モジュールを用いた手順に落とし込む。なお、必要に応じて手順追加ボタン３１２をクリックすることにより、手順ボックス３１１が追加で開かれ、設定する手順を増やすことができる。共通モジュールリスト呼び出しボタン３１０をクリックすると、登録されている共通モジュールのリストが表示される。

共通モジュールリスト画面３２０の例を図６に示す。共通モジュールリスト画面３２０にはカテゴリ３２１～３２３ごとに、モジュールボタン３２４～３２６が表示されている。また、モジュールボタンのそれぞれには、共通モジュールを指定するためのＩＤ３２７と共通モジュールの内容を表示する共通モジュール名称３２８とが表示されている。共通モジュールリスト画面３２０はルールファイル作成画面２０１上に表示され、表示されたモジュールボタン３２４～３２６のいずれかをクリックすることにより、手順ボックス３１１に共通モジュールを指定するＩＤがクリック順に入力される。ルールファイル作成画面２０１の手順ボックス３１１ａ～ｄ（手順１～４）は、共通モジュールが実行される順序に対応している（図５参照）。

図６の共通モジュールリスト画面３２０に例示された共通モジュールについて説明する。共通モジュールは、幾何形状探索カテゴリ３２１、特徴量演算カテゴリ３２２、数値演算カテゴリ３２３に分類して表示されている。幾何形状探索カテゴリ３２１には、面、線、点で構成されている３ＤＣＡＤデータ（立体モデル）から、設計要件に規定される特徴形状に応じた幾何形状を探索するための共通モジュールが含まれている。特徴量演算カテゴリ３２２には、特徴形状に関する距離、大きさ、角度など、特徴形状を特徴づける特徴量を演算するための共通モジュールが含まれている。数値演算カテゴリ３２３には、数値演算を行う共通モジュールが含まれている。設計者は、特徴形状を抽出する手順を、共通モジュールを用いてルールファイルに定義する。図５の例では、「穴のピッチを一定以上の大きさとする」という設計要件を検証するため、その特徴形状を抽出するロジックを、「ＡＦ：属性取得」「ＡＣ：穴」「０９：円弧中心」「０１：点点距離」という共通モジュールを順に実行させることで設定している。

ところで、共通モジュールとする手順の内容は、幅広い立体モデルに適用可能とするために汎用性を、また設計者にある程度のまとまりをもった処理として認識できる程度の具体性を持たせることが望ましい。また、前段の共通モジュールの処理結果を入力として、次段の共通モジュールの処理を行うことも多い。このため、本実施例の共通モジュールはそれぞれ入出力パラメータを有しており、各共通モジュールの入出力パラメータを設計要件の内容に即して設定する必要がある。

設計者が情報設定ボタン２０４をクリックすると、ロジック設定部６３２は、モジュール入出力情報を設定する（Ｓ１０３）ための設定ボックス３３０を開く。この状態でのルールファイル作成画面２０１を図７に示す。設定ボックス３３０は、ステップＳ１０２において設定された共通モジュールに対してそれぞれ設定しなければならない入力パラメータ３３１及び出力パラメータ３３２が表示されている。この例では、縦軸に設定した共通モジュール、横軸に入出力パラメータをとっている。共通モジュールによって入出力パラメータの数が異なるため、この例では、共通モジュールごとに、設定が必要な入力パラメータ及び出力される出力パラメータに応じて入力欄が設定されている（「－」表示されている欄は、当該入出力パラメータが存在しないことを意味する。）。設計者はこの入力欄に、共通モジュールが参照する引数を指定する。この引数は、前段の共通モジュールの出力パラメータである場合もある。

例えば、手順１「ＡＦ：属性取得」では、４つの入力パラメータを指定することによって、３ＤＣＡＤデータに紐づけられた属性情報を蓄積したデータベース５０３を参照し、特徴形状を絞り込むための情報を２つの出力パラメータで出力する。手順２「ＡＣ：穴」では、手順１からの２つの入力パラメータを利用し、立体モデルに含まれる穴の情報を１つの出力パラメータで出力する。手順３「０９：円弧中心」では、３つの入力パラメータにより穴を指定し、穴の中心を３つの出力パラメータで出力する。手順３の入力パラメータには手順２の出力パラメータを含む。手順４「０１：点点距離」では、２つの入力パラメータにより距離を計測する２点を指定し、指定された点間の距離と距離形状とを２つの出力パラメータで出力する。手順４の入力パラメータには手順３の出力パラメータを含む。

なお、前段の共通モジュールの出力パラメータの数と次段の共通モジュールの入力パラメータの数とは必ずしも一致しないが、処理対象の指定以外にも指定しなければならない情報があったり、前段の共通モジュールの出力の一部だけが次段の共通モジュールの入力とされたりすることがあるためである。このように、各共通モジュールの入出力パラメータを繋げていくことにより、設計要件に応じて３ＤＣＡＤの立体モデルから特徴形状や特徴量を抽出し、最終的に設計要件を検証するための検証特徴量を求めるロジックを作成することができる。なお、ここでは単純な例として手順がシリアルに実行される例を示したが、分岐したり、ループしたりする手順を含んでいてもよい。

ロジック設定部６３２がステップＳ１０２、Ｓ１０３を実行することにより、設計要件に応じた検証特徴量を求めるロジックがルールファイルに定義されるので、以降のステップでは設計要件に応じたルールチェック処理手順を設定する。設計者が情報設定ボタン２０５をクリックすると、違反情報設定部６３３は、違反通知情報を設定する（Ｓ１０４）ための違反通知ボックス３４１～３４２を開く。この状態でのルールファイル作成画面２０１を図８に示す。違反通知情報は、３ＤＣＡＤデータに設計要件違反が検出された場合に、設計者に表示する情報である。違反種類３４１は、その重大性に応じて「警告」や「情報提示」等違反のレベルを定義する。設計部門であらかじめ定めた違反レベルを選択的に入力可能としておくことが望ましい。違反説明文３４２は設計要件違反が検出された場合に、ポップアップ画面にて表示するメッセージである。

設計者が情報設定ボタン２０６をクリックすると、違反情報設定部６３３は違反判定情報を設定する（Ｓ１０５）ための違反判定ボックス３５１～３５３を開く。この状態でのルールファイル作成画面２０１を図９に示す。違反判定ボックス３５１には、プログラムが検証対象とする特徴形状を設定する。この例では、板金部品に設けられた穴となるので、共通モジュールＡＣの出力する、立体モデルに含まれる穴を示す出力パラメータ（ここでは「OUT_aaa」）を指定する。違反判定ボックス３５２には、プログラムが設計要件違反か否かを判定する特徴量を設定する。この例では、穴と穴との距離となるので、共通モジュール０１の出力する点（ここでは、穴の中心）間の距離を示す出力パラメータ（ここでは「OUT_bbb」）を指定する。なお、この例では「OUT_bbb」が検証特徴量となる。この違反判定ボックス３５３には、プログラムが設計要件違反か否かを判定するしきい値を設定する。この例では、穴と穴との距離が狭すぎる場合（例えば、6.0mm未満）を設計要件違反とするので、検証特徴量につき違反か否かを判定するしきい値（ここでは「＜6.0mm」）を設定する。なお、後述するように、立体モデルに設計要件違反があった場合、設計者が容易に違反箇所を特定できるよう、設計要件違反となる形状については強調表示する対象とする。

全ての情報の入力が完了すると、設計者はルールファイル作成ボタン２０７をクリックする。これにより、作成したルールファイルはルールファイルＤＢ５２４に格納される（Ｓ１０６）。ルールファイルは基本情報、検証特徴量抽出ロジック、違反情報を含む。それぞれ図１に示したフローのＳ１０１で設定した情報、Ｓ１０２～Ｓ１０３で設定した情報（共通モジュールを使用する順序、使用される共通モジュールの入出力パラメータ）、Ｓ１０４～Ｓ１０５で設定した情報（検証特徴量に基づく違反有無判断要件、アラーム表示情報）である。ルールファイルを格納するにあたり、形式チェック部６３４により、ルールファイルの形式エラーチェックを実施することが望ましい。少なくとも、例えば、必須入力項目（例えば部品名や違反判定のしきい値など）が未入力であるものや文法エラーチェック（全角／半角チェック、禁則文字チェックなど）はこの段階で行い、エラーがあった場合には設計者に再入力を促すことで、ルールファイルの確実性を高めることができる。

（２）設計検証プロセス
本実施例では、設計検証プロセスは、設計支援装置５２１が設計検証プログラム６２２を実行することによって実現される。図１２に、３ＤＣＡＤで設計された形状情報（３ＤＣＡＤデータ）が設計要件を満たしているか検証するフローを示す。設計検証プログラム６２２は３ＤＣＡＤデータ呼び出し部６４１、ルールファイル読み込み部６４２、共通モジュール呼び出し部６４３、共通モジュール実行部６４４、設計要件違反判定部６４５、違反情報表示部６４６を有している（図１１参照）。

まず、３ＤＣＡＤデータ呼び出し部６４１は、設計検証する３ＤＣＡＤデータ（立体モデル（形状情報））を３ＤＣＡＤＤＢ５０２から呼び出す（Ｓ２０１）。このとき、３ＤＣＡＤの形状情報を解釈し、立体モデルとして成立しているかどうかをチェックすることが望ましい。例えば、同一部品内で面と面が離れていて隙間ができてしまっているような立体モデルは形状として成立せず、設計要件を満たすか検証する意味がない。この場合は、設計エラーであることを設計者に警告し、設計検証プロセスは終了する。

Ｓ２０１で呼び出した形状情報に対して、検証したい設計要件に対応するルールファイルを選択する（Ｓ２０２）。図１３に設計検証画面７０１の例を示す。ルールファイル読み込み部６４２は、設計検証画面７０１に、検証対象とする設計対象の３ＤＣＡＤ図面７０２とルール選択画面７０３とを表示する。この例では、ルール選択画面７０３には、ルールファイルに設定した基本情報にしたがい、ルール分類７０４とルール名７０５とが表示されるようになっている。ルール分類７０４には、ルールファイル作成プロセスにおいて設定したルール分類が表示され、ルール名７０５には選択したルール分類７０４に属するルールファイルのルール名が表示されるようになっている。設計者は、ルール名７０５に表示されたルール名を選択する（ここでは、網掛け７０６で指定する）ことにより、検証する設計要件に対応するルールファイルを選択する。なお、ここで、ルール名７０５に含まれる「ＡＬＬ」を選択することにより、ルール分類「生技要件」に含まれるルールファイルはまとめてルールチェックを実行することが可能となる。多数の設計要件について検証を要する場合に、選択を容易にすることができる。

ルールファイル読み込み部６４２は、選択されたルールファイルをルールファイルＤＢ５２４から呼び出す。このとき、ルールファイル読み込み部６４２が形式チェック部６３４と同等のチェック機能を備え、ルールファイルに対して必須入力項目未入力エラーチェックや文法エラーチェックを行うようにしてもよい。以上により、検証対象とする３ＤＣＡＤデータ６２４とルールファイル６２３とが設計支援装置５２１に読み込まれるので、以下、ルールファイルに定義された手順にしたがって設計検証を実行する（Ｓ２０３）。

共通モジュール呼び出し部６４３は、ルールファイル６２３の特徴形状抽出ロジックを読取り、必要な共通モジュールを呼び出す（Ｓ２０３ａ）。ルールファイル６２３には、特徴形状の抽出に使用する共通モジュールの情報が記載されているので、ＩＤあるいは共通モジュール名称に基づき、共通モジュールＤＢ５２３を検索し、共通モジュール６２５として格納する。

共通モジュール実行部６４４は、ルールファイル６２３の特徴形状抽出ロジックを読取り、ルールファイル６２３に定義された入出力パラメータを共通モジュール６２５に設定し、実行する（Ｓ２０３ｂ）。同時に、共通モジュール実行部６４４はルールファイルの特徴形状抽出ロジックの確実性をもチェックする。例えば、共通モジュール０１（点点距離）では、入力パラメータとして２つの点形状を定義する必要がある。ここで、ルールファイルにおいて点形状を１つしか指定されていなかったならば、ロジックが不確実としてエラーを出力する。

共通モジュールの呼び出し（Ｓ２０３ａ）と共通モジュールの実行（Ｓ２０３ｂ）とはルールファイルの特徴形状抽出ロジックに定義されている共通モジュールの数だけ実行が繰り返され、設計要件の遵守／違反を判定するための検証特徴量が抽出される。設計要件違反判定部６４５は、特徴形状抽出ロジックによる抽出された検証特徴量とルールファイル６２３の違反情報とを照合し、設計要件違反の有無を判定する（Ｓ２０３ｃ）。例えば、ルールファイル６２３の特徴形状抽出ロジックにしたがって抽出された検証特徴量（点間距離）がルールファイルに記載されている判定条件により違反と判定された場合には、該当箇所を違反形状として抽出する。

違反情報表示部６４６は、設計要件違反判定部６４５によって抽出された違反形状についてアラームを表示する（Ｓ２０４）。図１４にアラームを表示した設計検証画面７０１の例を示す。ルールファイル６２３の違反情報に基づき、警告がアラーム画面８０１に表示され、３ＤＣＡＤ図面７０２には特徴形状が表示されるとともに、違反箇所は強調して（例えば、ＣＡＤ形状とは異なる色に着色する等）、表示している。さらに、表示するのみでなく、違反形状に関わる数値（この場合であれば、ＣＡＤデータにおける点間距離、設計要件における点間距離等）を必要に応じてリスト化して表示することが望ましい。設計者が強調表示された箇所８０２を選択することで、違反形状リストを表示され、判定しきい値を確認し、違反箇所を修正することができる。さらに違反形状リストに対応する設計要件ＤＢ５２２の設計要件にリンク付けがされていれば、設計者は改めて設計要件の確認をすることが可能になる。

以上、本発明を実施の態様に沿って説明したが、本発明は上記記載の内容に限定されるものではない。例えば、設計環境として設計装置５０１と設計支援装置５２１と別々のコンピュータで実現している例を示しているが、同じコンピュータで実現してもよい。この場合、例えば、設計検証プログラムを３ＤＣＡＤ設計ソフトのプラグインプログラムとすることにより、設計者は３ＤＣＡＤの設計ごとに、要件チェックを行うことが容易になる。また、本実施例の設計支援プログラム（ルールファイル作成プログラム、設計検証プログラム）をクラウド上に実現してもよく、プログラムの実装形態には限定されるものではない。

１００：部品、１０１～１０４：穴、２０１：ルールファイル作成画面、２０２～２０６：情報設定ボタン、２０７：ルールファイル作成ボタン、３０１～３０４：基本情報ボックス、３１０：共通モジュールリスト呼び出しボタン、３１１：手順ボックス、３１２：手順追加ボタン、３２０：共通モジュールリスト画面、３２１～３２３：カテゴリ、３２４～３２６：モジュールボタン、３２７：ＩＤ、３２８：共通モジュール名称、３３０：設定ボックス、３３１：入力パラメータ、３３２：出力パラメータ、３４１～３４２：違反通知ボックス、３５１～３５３：違反判定ボックス、５００：設計システム、５０１：設計装置、５０２：３ＤＣＡＤデータベース、５０３：３ＤＣＡＤ属性データベース、５１０：ネットワーク、５２０：設計支援システム、５２１：設計支援装置、５２２：設計要件データベース、５２３：共通モジュールデータベース、５２４：ルールファイルデータベース、６０１：プロセッサ、６０２：主記憶、６０３：補助記憶、６０４：入出力インタフェース、６０５：表示インタフェース、６０６：ネットワークインタフェース、６０７：入出力ポート、６０８：バス、６０９：ディスプレイ、６１０：入力装置、
６２１：ルールファイル作成プログラム、６２２：設計検証プログラム、６２３：ルールファイル、６２４：３ＤＣＡＤデータ、６２５：共通モジュール、６３１：基本情報設定部、６３２：ロジック設定部、６３３：違反情報設定部、６３４：形式チェック部、６４１：３ＤＣＡＤデータ呼び出し部、６４２：ルールファイル読み込み部、６４３：共通モジュール呼び出し部、６４４：共通モジュール実行部、６４５：設計要件違反判定部、６４６：違反情報表示部、７０１：設計検証画面、７０２：３ＤＣＡＤ画面、７０３：ルール選択画面、７０４：ルール分類、７０５：ルール名、７０６：網掛け、８０１：アラーム画面、８０２：強調表示された箇所。

Claims

３ＤＣＡＤデータが設計要件を満たしているかを検証する設計支援システムであって、
３ＤＣＡＤデータまたは３ＤＣＡＤデータから抽出された特徴量に対する処理を行う共通モジュールを複数格納する共通モジュールデータベースと、
前記共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを用いて、３ＤＣＡＤデータから設計要件を検証するための検証特徴量を求める手順、及び当該検証特徴量に基づき当該設計要件の違反有無を判定する違反情報を定義するルールファイルを複数格納するルールファイルデータベースと、
設計支援装置と、を有し、
前記ルールファイルデータベースのルールファイルは、少なくとも当該ルールファイルに対応する設計要件が定められている工程による分類がなされており、
前記設計支援装置は、所定の３ＤＣＡＤデータに対して検証したい設計要件に対応する第１のルールファイルが前記ルールファイルデータベースから前記分類にしたがって選択されると、前記第１のルールファイルに定義された前記手順にしたがって前記共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを呼び出して前記所定の３ＤＣＡＤデータに対して実行し、前記第１のルールファイルに定義された前記違反情報と前記手順にしたがって求められた検証特徴量とに基づき、前記第１のルールファイルに対応する設計要件の違反有無を判定する設計支援システム。
請求項１において、
前記設計支援装置は、前記第１のルールファイルに対応する設計要件の違反有と判定した場合には、前記所定の３ＤＣＡＤデータの形状を示す３ＤＣＡＤ画面において、違反有と判定された箇所を強調表示する設計支援システム。
請求項１において、
前記共通モジュールデータベースに格納される共通モジュールは複数のカテゴリを有し、
前記複数のカテゴリには、所定の幾何形状を探索する幾何形状探索カテゴリ、所定の形状を特徴づける特徴量を演算する特徴量演算カテゴリ、数値演算を行う数値演算カテゴリを含む設計支援システム。
請求項１において、
前記ルールファイルデータベースに格納されるルールファイルには、３ＤＣＡＤデータから設計要件を検証するための検証特徴量を求める手順として、前記共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを使用する順序、及び使用される共通モジュールの入出力パラメータが設定されている設計支援システム。
３ＤＣＡＤデータまたは３ＤＣＡＤデータから抽出された特徴量に対する処理を行う共通モジュールを複数格納する共通モジュールデータベースと設計支援装置とを用いて、所定の３ＤＣＡＤデータが所定の設計要件を満たしているかを検証する設計検証方法であって、
前記設計支援装置は、前記共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを用いて、３ＤＣＡＤデータから前記所定の設計要件を検証するための検証特徴量を求める手順、及び当該検証特徴量に基づき前記所定の設計要件の違反有無を判定する違反情報を定義するルールファイルを読み込み、
前記設計支援装置は、前記ルールファイルに定義された前記手順にしたがって前記共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを呼び出して前記所定の３ＤＣＡＤデータに対して実行し、
前記設計支援装置は、前記ルールファイルに定義された前記違反情報と前記手順にしたがって求められた検証特徴量とに基づき、前記所定の設計要件の違反有無を判定し、
前記ルールファイルは、少なくとも当該ルールファイルに対応する設計要件が定められている工程による分類がされてルールファイルデータベースに格納されており、前記設計支援装置により読み込まれるルールファイルは、前記分類にしたがって前記ルールファイルデータベースから選択されたルールファイルである設計検証方法。
請求項５において、
前記設計支援装置は、前記所定の設計要件の違反有と判定した場合には、前記所定の３ＤＣＡＤデータの形状を示す３ＤＣＡＤ画面において、違反有と判定された箇所を強調表示する設計検証方法。
請求項５において、
前記共通モジュールデータベースに格納される共通モジュールは複数のカテゴリを有し、
前記複数のカテゴリには、所定の幾何形状を探索する幾何形状探索カテゴリ、所定の形状を特徴づける特徴量を演算する特徴量演算カテゴリ、数値演算を行う数値演算カテゴリを含む設計検証方法。
請求項５において、
前記ルールファイルには、３ＤＣＡＤデータから前記所定の設計要件を検証するための検証特徴量を求める手順として、前記共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを使用する順序、及び使用される共通モジュールの入出力パラメータが設定されている設計検証方法。
３ＤＣＡＤデータまたは３ＤＣＡＤデータから抽出された特徴量に対する処理を行う共通モジュールを複数格納する共通モジュールデータベースを用いて、所定の３ＤＣＡＤデータが所定の設計要件を満たしているかを検証する設計検証プログラムであって、
前記共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを用いて、３ＤＣＡＤデータから前記所定の設計要件を検証するための検証特徴量を求める手順、及び当該検証特徴量に基づき前記所定の設計要件の違反有無を判定する違反情報を定義するルールファイルを読み込む第１のステップと、
前記ルールファイルに定義された前記手順にしたがって前記共通モジュールデータベースに格納された共通モジュールを呼び出して前記所定の３ＤＣＡＤデータに対して実行する第２のステップと、
前記ルールファイルに定義された前記違反情報と前記手順にしたがって求められた検証特徴量とに基づき、前記所定の設計要件の違反有無を判定する第３のステップと、
をコンピュータにより実行可能であり、
前記ルールファイルは、少なくとも当該ルールファイルに対応する設計要件が定められている工程による分類がされてルールファイルデータベースに格納されており、前記第１のステップで読み込まれるルールファイルは、前記分類にしたがって前記ルールファイルデータベースから選択されたルールファイルである設計検証プログラム。
請求項９において、
前記所定の設計要件の違反有と判定した場合には、前記所定の３ＤＣＡＤデータの形状を示す３ＤＣＡＤ画面において、違反有と判定された箇所を強調表示する第４のステップをさらに前記コンピュータにより実行可能な設計検証プログラム。