JP7166159B2 - 設計支援装置および設計支援方法 - Google Patents

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本発明は、設計支援装置および設計支援方法に関する。
製品の設計では、所定の設計値についてコンピュータ解析(以下、「解析」と称する)を実施し、製品の性能を評価している。また、GA(Genetic Algorithm:遺伝的アルゴリズム)を代表とする最適化手法を駆使して、設計しようとするパラメータ(以下、「設計変数」と称する)を繰り返し解析することにより、最適な設計値を自動検索している。
しかし、どのようなパラメータを使用するか、即ち、設計変数の選定や設計変数の数値的な範囲の設定には専門的な知識が必要である。このため、各種の設計支援ツールが提案されている。
こうした技術分野の背景技術として、特開2010-9151号公報(特許文献1)がある。この公報には、アプリケーションサーバの登録結果配信モジュールが、設計者による製品の特定部分の指定を受けて、特定部分を変化させた場合の変化前の状態と変化後の状態との組み合わせに対応したスコアデータや不具合情報などの過去情報を、設計者端末に提供し、設計者は、過去情報を参照することにより、特定部分の変化後の状態を適切に決定することができるユーザ利便性を向上させた設計支援装置が記載されている。
特開2010-9151号公報
特許文献1には、不具合情報などの過去情報を設計者端末に提供する設計支援装置が記載され、不具合情報などの過去情報と特定部分の変化後の状態(設計変更)とを紐づけることにより、設計変更による不具合を防止することが記載されている。
しかし、特許文献1には、設計変更がもたらす性能などの改善点や副作用を、設計変数の選定や設計変数の数値的な範囲の設定に反映することについては記載されていない。
そこで、本発明は、過去の設計変更における改善点や設計変更におけるその後の副作用を考慮し、設計者が、多面的な評価ができるように、設計変数や設計変数の数値的な範囲を評価する設計支援装置および設計支援方法を提供する。
上記課題を解決するため、本発明の設計支援装置は、過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生し、設計変更に基づいて変更された変更内容における良さである改善点とが紐づけられて定量的に記載され保存されている改善点データベースと、過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生し、設計変更に基づいて変更された変更内容における不具合である副作用とが紐づけられて定量的に記載され保存されている副作用データベースと、改善点モデルデータベースと副作用データベースとに保存されている変更内容について、改善点と副作用とを紐づけて保存する設計変更影響データベースと、を具備する設計変更影響抽出部を有し、設計変更影響抽出部は、変更内容とその変更内容に起因して発生する改善点とを紐づけて抽出する改善点抽出部と、変更内容とその変更内容に起因して発生した副作用とを紐づけて抽出する副作用抽出部と、改善点データベースと副作用データベースとに保存されている変更内容について、改善点と副作用とを紐づける紐付部と、を有することを特徴とする。
また、本発明の設計支援方法は、過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生し、設計変更に基づいて変更された変更内容における良さである改善点とを紐づけて、定量的に記載し、抽出し、改善点データベースに保存する工程と、過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生し、設計変更に基づいて変更された変更内容における不具合である副作用とを紐づけて、定量的に記載し、抽出し、副作用データベースに保存する工程と、改善点モデルデータベースと副作用データベースとに保存されている変更内容について、改善点と副作用とを紐付部にて紐づけて、設計変更影響データベースに保存する工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、過去の設計変更における改善点や設計変更におけるその後の副作用を考慮し、設計者が、多面的な評価ができるように、設計変数や設計変数の数値的な範囲を評価する設計支援装置および設計支援方法を提供することができる。
なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の記載により明らかにされる。
本実施例に係る設計支援装置の構成を説明する説明図である。 本実施例に係る設計変更の内容抽出を説明する説明図である。 本実施例に係る設計変更モデルDBを説明する説明図である。 本実施例に係る設計変更影響抽出部を説明する説明図である。 本実施例に係る改善点DBを説明する説明図である。 本実施例に係る副作用DBを説明する説明図である。 本実施例に係る設計変更影響DBを説明する説明図である。 本実施例に係る設計変更影響ツリーを説明する説明図である。 本実施例に係る多次元トレードオフグラフを説明する説明図である。
以下、本発明の実施例を、図面に使用して説明する。なお、同一または類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。
図1は、本実施例に係る設計支援装置の構成を説明する説明図である。
本実施例に記載される設計支援装置は、対象部品(以下、最終的な「製品」や「システム」も含む。)に関する設計を支援する装置であり、計算機100で作動するものであり、設計変更データベース格納部(以下、設計変更DBと称する)D001と、不具合データベース格納部(以下、不具合DBと称する)D002と、設計変更内容抽出部101と、設計変更影響範囲抽出部102と、設計変更影響可視化部103と、を有する。なお、「データベース」を「DB」と称して説明する。
設計変更DB(D001)は、対象部品に関連する過去の設計変更の内容、つまり、設計変更通知書、過去の設計変更検討書、過去の設計変更の詳細を記録するレポート(電子ファイルを含む)などが保存されているものである。
不具合DB(D002)は、対象部品に関連する過去の設計変更に起因して発生した不具合(事項を含む)、つまり、不具合の説明情報、それらに関連する分析情報やそのレポート(電子ファイルを含む)などが保存されているものである。
設計変更内容抽出部101は、設計変更DB(D001)から、設計変更の内容(所定の項目)を抽出し、後述する設計変更モデルDB(D003)に保存する。
設計変更影響範囲抽出部102は、後述する改善点と後述する副作用とを紐づけて保存する。
設計変更影響可視化部103は、後述する改善点と後述する副作用との関係を可視化する。
図2は、本実施例に係る設計変更の内容抽出を説明する説明図である。
本実施例では、設計変更DB(D001)に保存されている設計変更通知書および設計変更検討書から、設計変更の内容として、変更対象(対象部品)、変更日付、変更内容、改善点、つまり、所定の項目を抽出し、設計変更影響範囲抽出部102に設置される設計変更モデルDB(D003)に保存する。なお、「改善点」とは、設計変更に基づいて変更された「変更内容」における効果(良さ)である。
設計変更DB(D001)に保存されている設計変更通知書および設計変更検討書には、例えば、以下のように、その設計変更の内容(具体的な文章)が保存されている。
「設計変更通知書」には、
■2012年8月2日:
コスト削減のため、部品Aの材料をAからBへ変更した。
■2012年8月3日:
効率向上のため、部品Aの寸法をXからYへ変更した。
が記載され、
「設計変更検討書1」には、
■部品Aの材料をAからBへ変更した。その効果について試算した。
結果、コストがCAからCBに削減できる見通しを得た。重量がWAからWBに軽減できる見通しを得た。
が記載され、
「設計変更検討書2」には、
■部品Aの寸法をXからYへ変更した。その効果について実験で測定した。
結果、製品の効率がEXからEYに向上することが分かった。
が記載されている。
こうした設計変更DB(D001)に保存されている設計変更の内容(具体的な文章)から、設計変更内容抽出部101は、変更対象(対象部品)、変更日付、変更内容、改善点、つまり、所定の項目を抽出し、設計変更影響範囲抽出部102に設置される設計変更モデルDB(D003)に保存する。
つまり、設計変更内容抽出部101は、設計変更DB(D001)から設計変更の内容(変更対象(対象部品)、変更日付、変更内容、改善点)を項目的に抽出し、設計変更影響範囲抽出部102に設置される設計変更モデルDB(D003)に保存する。
図3は、本実施例に係る設計変更モデルDBを説明する説明図である。
設計変更モデルDB(D003)には、設計変更DB(D001)に保存されている設計変更の内容(具体的な文章)から抽出された、変更対象(対象部品)、変更日付、変更内容、改善点が保存される。
例えば、変更単位の変更1では、変更対象として「部品A」、変更日付として「2012年8月2日」、変更内容として「材料A→B」、改善点として「コスト減少CA→CB、重量減少WA→WB」が、同様に、変更単位の変更2では、変更対象として「部品A」、変更日付として「2012年8月3日」、変更内容として「寸法X→Y」、改善点として「効率増加EX→EY」が、抽出され、変更対象、変更内容、改善点が紐づけられて、テーブル形式にて、保存される。
なお、この抽出は、人為的に実行されてもよいし、機械的に、例えば自然言語処理などの人工知能技術を使用した機械学習にて、実行されてもよい。
図4は、本実施例に係る設計変更影響抽出部を説明する説明図である。
設計変更影響抽出部102は、設計変更モデルDB(D003)、改善点抽出部201、副作用抽出部202、改善点DB(D004)、副作用DB(D005)、紐付部203、設計変更影響DB(D006)を有する。設計変更影響抽出部102は、設計変更について、改善点と副作用とを関連付けて定義する。
設計変更モデルDB(D003)には、先述したように、変更対象(対象部品)、変更日付、変更内容、改善点が保存されている。つまり、設計変更モデルDB(D003)には、設計変更の内容が項目的に保存されている。
改善点抽出部201は、設計変更モデルDB(D003)に保存されている変更内容(材料A→B、寸法X→Y)と改善点(コスト減少CA→CB、重量減少WA→WB、効率増加EX→EY)とを、変更単位(変更1、変更2)に紐付けて抽出する。
つまり、改善点抽出部201は、設計変更モデルDB(D003)から、変更内容とその変更内容に起因して発生する改善点とを紐づけて抽出する。
そして、抽出された変更内容(材料A→B、寸法X→Y)と改善点(コスト減少CA→CB、重量減少WA→WB、効率増加EX→EY)とを、変更単位(変更1、変更2)に紐付けて、改善点DB(D004)に保存する。
つまり、改善点DB(D004)には、過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生する改善点とが紐づけられて保存されている。
一方、不具合DB(D002)には、先述したように、対象部品に関連する過去に発生した不具合(事故を含む)の説明情報、それらに関連する分析情報やそのレポート(電子ファイルを含む)などが保存されている。
なお、不具合DB(D002)には、対象部品に関連する過去の設計変更に基づいて発生した不具合、つまり、設計変更に基づいて発生した副作用(不具合の原因)が保存されている。設計変更に基づいて発生した不具合は、具体的な文章で保存されてもよいし、所定の項目が保存されてもよい。「副作用」とは、設計変更に基づいて変更された「変更内容」における不具合の原因である。
副作用抽出部202は、不具合DB(D002)に保存されている設計変更に基づいて発生した不具合の情報を抽出する。
つまり、副作用抽出部202は、変更内容とその変更内容に起因して発生した副作用とが紐づけて抽出する。
なお、不具合DB(D002)には、不具合に対応して、事象、設計変更、変更内容、原因(副作用)などが保存されている。例えば、不具合1に対応して、事象(事象1)、設計単位(変更1)、変更内容(材料A→B)、原因(副作用)(強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB)、や、不具合2に対応して、事象(事象2)、設計単位(変更2)、変更内容(寸法X→Y)、原因(副作用)(コスト増加CX→CY、事故率増加AX→AY)が保存される。
そして、副作用抽出部202は、不具合DB(D002)に保存されている変更内容(材料A→B、寸法X→Y)と副作用(強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB、強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB)とを、変更単位(変更1、変更2)に紐付けて抽出する。
そして、抽出された変更内容(材料A→B、寸法X→Y)と副作用(強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB、強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB)とを、変更単位(変更1、変更2)に紐付けて、副作用DB(D005)に保存する。
つまり、副作用DB(D005)には、過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生した副作用とが紐づけられて保存されている。
紐付部203は、改善点DB(D004)と副作用DB(D005)とに保存されている情報を対比し、変更単位に対応する改善点と副作用とを紐付けて、対比された情報を抽出する。
つまり、紐付部203は、改善点DB(D004)と副作用DB(D005)とに保存されている変更内容について、改善点と副作用とを紐づける。
そして、抽出された情報を設計変更影響DB(D006)に保存する。
つまり、設計変更影響DB(D006)には、変更単位(変更1)に対応する変更内容(材料A→B)は、改善点(コスト減少CA→CB、重量減少WA→WB)と副作用(強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB)とが、変更単位(変更2)に対応する変更内容(寸法X→Y)は、改善点(効率増加EX→EY)と副作用(強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB)とが、紐付けられて保存される。
つまり、設計変更影響DB(D006)には、改善点DB(D004)と副作用DB(D005)とに保存されている変更内容について、改善点と副作用とが紐づけられて保存されている。
このように、本実施例に記載する設計支援方法は、過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生する改善点とを紐づけて、改善点DB(D004)に保存(第1工程)し、過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生した副作用とを紐づけて、副作用DB(D005)に保存(第2工程)し、改善点DB(D004)と副作用DB(D005)とに保存されている変更内容について、改善点と副作用とを紐づけて、設計変更影響DB(D006)に保存(第3工程)する。
図5は本実施例に係る改善点DBを説明する説明図である。
改善点DB(D004)には、抽出された変更内容(材料A→B、寸法X→Y)と改善点(コスト減少CA→CB、重量減少WA→WB、効率増加EX→EY)とが、変更単位(変更1、変更2)に紐付けられて、定量的に記載され、改善点と変更内容とがテーブル形式にて保存される。
図6は、本実施例に係る副作用DBを説明する説明図である。
副作用DB(D005)には、抽出された変更内容(材料A→B、寸法X→Y)と副作用(強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB、強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB)とが、変更単位(変更1、変更2)に紐付けられて、定量的に記載され、副作用と変更内容とがテーブル形式にて保存される。
図7は、本実施例に係る設計変更影響DBを説明する説明図である。
設計変更影響DB(D006)は、改善点DB(D004)と副作用DB(D005)とを統合して作成されるものである。
設計変更影響DB(D006)には、変更単位(変更1)に対応する変更内容(材料A→B)は、改善点(コスト減少CA→CB、重量減少WA→WB)と副作用(強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB)とが、変更単位(変更2)に対応する変更内容(寸法X→Y)は、改善点(効率増加EX→EY)と副作用(強度減少SA→SB、騒音増加NA→NB)とが、紐付けられて、定量的に記載され、テーブル形式にて保存される。
そして、設計変更影響DB(D006)に保存されている情報を、例えば、設計変更影響ツリーや多次元トレードオフグラフなどの可視化手法を使用して、可視化し、設計者に分かりやすく提示する。
図8は、本実施例に係る設計変更影響ツリーを説明する説明図である。
本実施例では、設計変更影響DB(D006)に保存されている情報(改善点及び副作用)を、設計変更影響ツリーに表示する。
設計変更影響可視化部103は、設計変更影響DB(D006)に保存されている情報を、設計変更影響ツリーに表示する。
つまり、部品Aに対して、設計変更(材料A→B、寸法X→Y)を実施する場合、それぞれの変更内容に対応した改善点と副作用とをツリー構造で表示する。
例えば、変更1に関しては、改善点では改善点1と改善点2とを表示し、副作用では副作用1と副作用2とを表示する。また、変更2に関しては、改善点では改善点1を表示し、副作用では副作用1と副作用2とを表示する。
このように、設計変更に対する改善点と副作用とが一覧できるため、設計変更に対して、設計者は、簡便に多面的な評価ができ、そして、設計変数やその数値的な範囲が具体的に評価されることにより、設計者に対する設計支援が可能となる。
つまり、本実施例によれば、対象部品の設計変更について、変更内容(設計変数)に対して、その変更内容の数値的な範囲(改善点や副作用)を評価(改善点や副作用)することができる。
図9は、本実施例に係る多次元トレードオフグラフを説明する説明図である。
また、本実施例では、設計変更影響DB(D006)に保存されている情報(改善点及び副作用)を、多次元(本実施例では2次元)トレードオフグラフに表示する。
設計変更影響可視化部103は、設計変更影響DB(D006)に保存されている情報を、多次元トレードオフグラフに表示する。
ある設計変更がもたらす改善点と副作用との関係について、トレードオフブラフにて表示し、改善点と副作用とのトレードオフ関係を設計者に提示する。例えば、本実施例では、変更1について、改善点1と副作用1、改善点1と副作用2、改善点2と副作用1、改善点2と副作用2、の関係を表示することができ、また、変更2について、改善点1と副作用1、改善点1と副作用2、の関係を表示することができる。
つまり、本実施例によれば、対象部品の設計変更について、変更内容(設計変数)に対して、その変更内容の数値的な範囲(改善点や副作用)を評価することができる。
このように、本実施例によれば、対象部品の設計変更において、設計変数の選定やその数値的な範囲の設定を評価し、設計者の設計変更(または新規設計)を支援することができる。
これにより、設計変数の選定やその数値的な範囲の設定における性能(効率等)の評価のみならず、コスト評価や事故率評価など、多面的に評価することができる。
このように、本実施例に記載する対象部品に関する設計を支援する設計支援装置は、対象部品に関連する過去の設計変更の内容を保存する設計変更DB(D001)と、対象部品に関連する過去の設計変更に起因して発生した不具合を保存する不具合DB(D002)と、設計変更DB(D001)から設計変更の内容を項目的に抽出する設計変更内容抽出部101と、設計変更について改善点と副作用とを関連付けて定義する設計変更影響抽出部102と、改善点と副作用とを表示する設計変更影響可視化部103と、を有するものである。
本実施例によれば、設計者が、過去の設計変更の改善点や副作用を参考にしながら、設計変数(軸)の選定やその数値的な範囲の設定が可能であり、設計効率の向上、設計段階におけるリスク回避が可能となる。
また、改善点と副作用とのどちらかのデータが存在しない場合には、存在するデータを使用して、設計者に提示してもよい。
また、自然言語処理などの人工知能技術を使用して、設計変更モデルDB(D003)、改善点DB(D004)、副作用DB(D005)を自動的に抽出することもできる。
更には、改善点や副作用を定量的な指標を使用して数値化してもよい。例えば,不具合が発生した頻度と経済的な損失とからリスク係数を算出することが可能である。
なお、本実施例では、設計変更DB(D001)などのDBを同一の計算機100に格納しているが、ネットワーク環境を使用することにより、異なる計算機またはストレージにおいて格納することも可能である。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
100 計算機
101 設計変更内容抽出部
102 設計変更影響抽出部
103 設計変更影響可視化部
201 改善点抽出部
202 副作用抽出部
203 紐付部
D001 設計変更DB
D002 不具合DB
D003 設計変更モデルDB
D004 改善点DB
D005 副作用DB
D006 設計変更影響DB

Claims (5)

  1. 過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生し、設計変更に基づいて変更された前記変更内容における良さである改善点とが紐づけられて定量的に記載され保存されている改善点データベースと、
    過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生し、設計変更に基づいて変更された前記変更内容における不具合である副作用とが紐づけられて定量的に記載され保存されている副作用データベースと、
    前記改善点データベースと前記副作用データベースとに保存されている変更内容について、前記改善点と前記副作用とを紐づけて保存する設計変更影響データベースと、
    を具備する設計変更影響抽出部を有し、
    前記設計変更影響抽出部は、前記変更内容とその変更内容に起因して発生する改善点とを紐づけて抽出する改善点抽出部と、前記変更内容とその変更内容に起因して発生した副作用とを紐づけて抽出する副作用抽出部と、前記改善点データベースと前記副作用データベースとに保存されている変更内容について、前記改善点と前記副作用とを紐づける紐付部と、を有することを特徴とする設計支援装置。
  2. 前記設計変更影響データベースに保存されている情報を表示する設計変更影響可視化部を有することを特徴とする請求項1に記載の設計支援装置。
  3. 設計変更影響可視化部は、改善点と副作用との関係を、設計変更影響ツリーまたは多次元トレードオフグラフに表示することを特徴とする請求項2に記載の設計支援装置。
  4. 前記設計変更影響抽出部は、設計変更の内容が項目的に保存されている設計変更モデルデータベースを有し、前記改善点抽出部は、前記設計変更モデルデータベースから前記変更内容とその変更内容に起因して発生する改善点とを紐づけて抽出することを特徴とする請求項1に記載の設計支援装置。
  5. 過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生し、設計変更に基づいて変更された前記変更内容における良さである改善点とを紐づけて、抽出し、定量的に記載し、改善点データベースに保存する工程と、
    過去の設計変更における変更内容とその変更内容に起因して発生し、設計変更に基づいて変更された前記変更内容における不具合である副作用とを紐づけて、抽出し、定量的に記載し、副作用データベースに保存する工程と、
    前記改善点データベースと前記副作用データベースとに保存されている変更内容について、前記改善点と前記副作用とを紐付部にて紐づけて、設計変更影響データベースに保存する工程と、
    を有することを特徴とする設計支援方法。
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