JP7215017B2 - RUBBER MATERIAL DESIGN METHOD, RUBBER MATERIAL DESIGN DEVICE, AND PROGRAM - Google Patents
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Description
本発明は、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、加硫ゴム組成物の原材料の組み合わせをコンピュータに算出させるゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a rubber material design method, a rubber material design device, and a program that cause a computer to calculate a combination of raw materials for a vulcanized rubber composition in order to realize a target value of a feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition.
近年、コンピュータに機械学習をさせて、入力されたデータから種々の特徴量の予測を行う技術が活発に提案されている。複数のゴム材料、充填材、及びオイル等を原材料として配合して作製される加硫ゴム組成物についても、その物性データを予測することを、上記技術に適用することが考えられる。
従来より、複数のゴム材料、充填材、及びオイル等を試行錯誤により配合して加硫ゴム組成物を試作して物性データを計測することが行われている。このため、加硫ゴム組成物の配合情報と物性データとを紐付けたデータが多数蓄積されている。この蓄積データを活用して、コンピュータに機械学習させて、物性データを予測することができる。
2. Description of the Related Art In recent years, techniques for predicting various feature amounts from input data by causing computers to perform machine learning have been actively proposed. For a vulcanized rubber composition produced by blending a plurality of rubber materials, fillers, oils, etc. as raw materials, it is conceivable to apply the prediction of the physical property data to the above technique.
BACKGROUND ART Conventionally, a vulcanized rubber composition has been experimentally prepared by blending a plurality of rubber materials, fillers, oils, and the like by trial and error, and physical property data has been measured. For this reason, a large amount of data linking the compounding information and physical property data of the vulcanized rubber composition is accumulated. Utilizing this accumulated data, it is possible to make a computer perform machine learning and predict physical property data.
例えば、多成分から構成される材料の材料設計を容易にし、材料の構成比の設計範囲や機械的挙動の所望の範囲を予め設定できる多成分系材料の最適化解析装置及び設計方法に関する技術が知られている(特許文献1)。 For example, there is a technology related to an optimization analysis device and a design method for a multicomponent material that facilitates material design of a material composed of multiple components and can preset the design range of the composition ratio of the material and the desired range of mechanical behavior. It is known (Patent Document 1).
上記技術では、多成分から構成される多成分系材料の構成比率を該多成分系材料の機械的挙動に変換するように学習されかつ、多成分から構成される多成分系材料の構成比率を入力とし、多成分系材料の機械的挙動を出力とする、非線形な対応を関係付けたニューラルネットワーク用いた変換系を定める。この後、機械的挙動を表す目的関数を定めると共に、機械的挙動及び多成分系材料の構成比率の少なくとも一方の許容範囲を制約する制約条件を定める。さらに定めた変換系を用いて、目的関数及び制約条件に基づいて目的関数の最適値を与える最適化を行って多成分材料の構成比率を求めて多成分材料の構成比率に基づいて多成分系ゴム材料を設計する。 In the above technology, learning is performed so as to convert the composition ratio of the multicomponent material composed of multiple components into the mechanical behavior of the multicomponent material, and the composition ratio of the multicomponent material composed of multiple components is converted. A transformation system using a neural network with nonlinear correspondences is defined, with the input as the input and the mechanical behavior of the multi-component material as the output. After that, an objective function representing the mechanical behavior is defined, and a constraint condition that restricts the permissible range of at least one of the mechanical behavior and the composition ratio of the multi-component material is defined. Furthermore, using the determined conversion system, optimization is performed to give the optimum value of the objective function based on the objective function and constraints, and the composition ratio of the multi-component material is obtained, and based on the composition ratio of the multi-component material Design rubber materials.
上記技術では、機械的挙動及び多成分系材料の構成比率の少なくとも一方の許容範囲を制約する制約条件を定めるので、多成分から構成される材料の材料設計を容易にし、材料の構成比の設計範囲や機械的挙動の所望の範囲を予め設定できる、とされている。材料の構成比に関する制約条件は、例えば、多成分系材料の少なくとも1つの構成材料に関する質量である。
しかし、多成分系材料は、一般に、数10種類のゴム材料、数10種類のフィラー材を含む充填材、オイル等を含む数10種類の添加剤等、極めて多数の原材料の中から、適宜選択されるので、上記制約条件を課しても、目標とする機械的挙動の最適値を与える多成分材料の構成比率を、極めて多数の原材料から抽出して求めることは、極めて困難である。しかも、ニューラルネットワーク用いた変換系では、機械学習に用いた学習データによっては、機械的挙動の出力の精度が悪くなる部分もあるため、実際の機械的挙動と対応するような精度の高い最適化をできない場合も多い。
In the above technology, since the constraint conditions that restrict the permissible range of at least one of the mechanical behavior and the composition ratio of the multi-component material are defined, the material design of the material composed of multiple components is facilitated, and the composition ratio of the material is designed. It is said that the range or desired range of mechanical behavior can be preset. A constraint on the composition ratio of materials is, for example, the mass of at least one constituent material of the multicomponent material.
However, multi-component materials are generally selected from an extremely large number of raw materials such as dozens of rubber materials, dozens of fillers including filler materials, dozens of additives including oils, etc. Therefore, even if the above constraint conditions are imposed, it is extremely difficult to extract and obtain the composition ratio of the multi-component material that gives the optimum value of the target mechanical behavior from an extremely large number of raw materials. Moreover, in a transformation system using a neural network, depending on the learning data used for machine learning, there are parts where the accuracy of the output of mechanical behavior is poor, so high-precision optimization that corresponds to actual mechanical behavior is often not possible.
そこで、本発明は、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現する加硫ゴム組成物の原材料の配合の組み合わせを探索するとき、極めて多数の原材料の中からでも、効率よく、精度の高い原材料の配合の組み合わせを抽出することができる、ゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, when searching for a combination of raw materials for a vulcanized rubber composition that realizes the target value of the characteristic amount that characterizes the vulcanized rubber composition, the present invention efficiently and accurately selects from an extremely large number of raw materials. To provide a rubber material designing method, a rubber material designing device, and a program capable of extracting a compounding combination of raw materials having a high
本発明の一態様は、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを、コンピュータに算出させるゴム材料設計方法である。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該ゴム材料設計方法は、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させるステップと、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記コンピュータの最適化モジュールが抽出する最適化のステップと、を有し、
前記最適化のステップでは、前記最適化モジュールが、前記設計変数として採用する前記原材料の数を制限する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する。
In one aspect of the present invention, the combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition is calculated by a computer in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. It is a rubber material design method to calculate. The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials.
The rubber material design method is
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A step of causing a prediction module in a computer to machine-learn the feature amount for the combination of the ingredients, using learning data that uses the combination of ingredients as input data for learning;
Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization step in which the optimization module of the computer extracts formulation combinations;
In the optimization step, the optimization module imposes a constraint condition that limits the number of the raw materials used as the design variables, creates a combination of the raw materials used as the design variables, and By inputting to the prediction module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated, and the combination of the combination of the raw materials input as the design variable to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variable is used to extract the formulation combination that achieves the target value.
前記最適化モジュールは、前記制約条件として、前記学習用入力データとして用いた前記原材料の配合の組み合わせの中の、前記組み合わせのそれぞれで用いた原材料の数のうちの最大数に応じて設定された数を上限として、前記設計変数として用いる前記原材料の数を制限する、ことが好ましい。 The optimization module is set as the constraint according to the maximum number of raw materials used in each of the combinations of raw materials used as the input data for learning. It is preferable to limit the number of the raw materials used as the design variables with the number as the upper limit.
本発明の他の一態様も、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを、コンピュータに算出させるゴム材料設計方法である。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該ゴム材料設計方法は、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させるステップと、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記コンピュータの最適化モジュールが抽出する最適化のステップと、を有し、
前記最適化のステップでは、前記最適化モジュールが、前記群のうち設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、前記群のうち設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する。
Another aspect of the present invention also provides a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition, in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition, This is a rubber material design method that is calculated by a computer. The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials.
The rubber material design method is
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A step of causing a prediction module in a computer to machine-learn the feature amount for the combination of the ingredients, using learning data that uses the combination of ingredients as input data for learning;
Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization step in which the optimization module of the computer extracts formulation combinations;
In the optimization step, the optimization module sets a constraint that does not create a combination of the two raw materials set in the group, or the two raw materials set in the group are always set. By imposing a constraint condition to create a combination as follows, creating a combination of the raw material composition as the design variable and inputting it to the prediction module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated. Then, by using the combinations of the raw material mixtures input as the design variables to the prediction module and the output values of the feature amounts for the design variables, the mixture combinations that realize the target values are extracted.
前記2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件では、前記学習用入力データとして用いた前記原材料の配合の組み合わせの中で組み合わせが存在しない2つの原材料同士を、組み合わせを作成しない対象とする、ことが好ましい。 In the constraint condition not to create a combination of the two raw materials, two raw materials that do not have a combination among the combination of the raw materials used as the input data for learning are not to be combined. is preferred.
前記2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件では、前記学習用入力データとして用いた前記原材料の配合の組み合わせの中で常にセットとなる2つの原材料同士を、組み合わせを作成する前記セットとする、ことが好ましい。 In the constraint condition for creating a combination so that the two raw materials always form a set, a combination is created for the two raw materials that always form a set in the combination of the ingredients used as the input data for learning. It is preferable that the set is set to:
前記原材料の群は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含み、
前記制約条件は、前記グループの中で課される、ことが好ましい。
The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanizing aids,
Preferably, said constraint is imposed within said group.
前記原材料は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含み、
前記制約条件は、前記グループ間で課される、ことが好ましい。
The raw materials include at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanizing aids;
Preferably, said constraint is imposed between said groups.
前記最適化のステップは、進化的アルゴリズムを用いて前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、ことが好ましい。 Preferably, said optimization step uses an evolutionary algorithm to extract said formulation combinations that achieve said target value.
前記最適化のステップは、遺伝的アルゴリズムを用いて前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、ことが好ましい。 Preferably, said optimization step uses a genetic algorithm to extract said formulation combinations that achieve said target values.
前記目的関数は、複数設定されており、
前記最適化モジュールが、前記最適化のステップによって得られた前記設計変数として採用した前記配合の組み合わせと複数の前記目的関数との間の関係を可視化して画面表示するステップを、さらに有する、ことが好ましい。
A plurality of objective functions are set,
The optimization module further comprises the step of visualizing and displaying on a screen the relationship between the combination of the formulations adopted as the design variables obtained by the optimization step and the plurality of objective functions. is preferred.
本発明の他の一態様は、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを、コンピュータに算出させるプログラムである。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該プログラムは、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を、前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された予測モジュールに機械学習させる手順と、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを、前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された最適化モジュールが抽出する最適化の手順と、を有し、
前記最適化の手順では、前記最適化モジュールが、前記設計変数として用いる前記原材料の数を制限する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する。
Another aspect of the present invention is, in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition, the combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition, It is a program that makes a computer calculate. The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials.
The program is
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material a step of causing a prediction module formed in the computer by starting the program to perform machine learning of the feature amount for the combination of the raw materials using learning data that uses the combination of the ingredients as input data for learning;
Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization procedure in which an optimization module formed in the computer upon activation of the program extracts the combination of formulations;
In the optimization procedure, the optimization module imposes a constraint condition that limits the number of the raw materials used as the design variables, creates a combination of the raw materials used as the design variables, and makes the prediction By inputting to the module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated, and the combination of the raw material composition input as the design variable to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variable are calculated. is used to extract the formulation combination that achieves the target value.
本発明の他の一態様は、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを、コンピュータに算出させるプログラムである。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該プログラムは、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された予測モジュールに機械学習させる手順と、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された最適化モジュールが抽出する最適化の手順と、を有し、
前記最適化の手順では、前記最適化モジュールが、前記群のうち、設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、前記群のうち、設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する。
Another aspect of the present invention is, in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition, the combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition, It is a program that makes a computer calculate. The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials.
The program is
A feature quantity that characterizes a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition that combines a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw materials a step of causing a prediction module formed in the computer to machine-learn the feature amount for the combination of the ingredients by starting the program, using learning data in which the combination of ingredients is input data for learning;
Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization procedure in which an optimization module formed in the computer extracts the combination of formulations by activating the program;
In the optimization procedure, the optimization module has a constraint condition that does not create a combination of the two set raw materials in the group, or the two set raw materials in the group are always set By imposing a constraint condition to create a combination so that is calculated, and the combination of ingredients that achieves the target value is extracted by using the combination of ingredients input as the design variables to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variables.
本発明の他の一態様は、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを算出するゴム材料設計装置である。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該ゴム材料設計装置は、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を機械学習する予測ユニットと、
前記機械学習した前記予測ユニットを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する最適化ユニットと、を備え、
前記最適化ユニットは、前記設計変数として用いる前記原材料の数を制限する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測ユニットに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測ユニットに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する。
Another aspect of the present invention is to calculate the combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. It is a rubber material design device that The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials.
The rubber material design device is
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A prediction unit that machine-learns the feature amount for the combination of the raw materials using learning data that uses the combination of the ingredients as input data for learning;
Using the machine-learned prediction unit, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization unit that extracts a combination of formulations,
The optimization unit imposes a constraint condition that limits the number of the raw materials used as the design variables, creates a combination of the raw materials used as the design variables, and inputs it to the prediction unit, calculating the output value of the feature amount for the design variable, and calculating the target value using the combination of the composition of the raw materials input as the design variable to the prediction unit and the output value of the feature amount for the design variable; Extract the combination of formulations that will be realized.
本発明の他の一態様は、未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記未加硫ゴム組成物における原材料の組み合わせを算出するゴム材料設計装置である。前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものである。
当該ゴム材料設計装置は、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を機械学習する予測ユニットと、
前記機械学習した前記予測ユニットを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する最適化ユニットと、を備え、
前記最適化ユニットは、前記群のうち設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、前記群のうち設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測ユニットに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測ユニットに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する。
Another aspect of the present invention is to calculate the combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. It is a rubber material design device that The unvulcanized rubber composition is obtained by combining raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials.
The rubber material design device is
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A prediction unit that machine- learns the feature amount for the combination of the raw materials using learning data that uses the combination of the ingredients as input data for learning;
Using the machine-learned prediction unit, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization unit that extracts a combination of formulations,
The optimization unit is a constraint condition that does not create a combination of two raw materials set in the group, or a constraint that creates a combination so that two raw materials set in the group are always set. By imposing a condition to create a combination of the raw material mixtures as the design variables and inputting them to the prediction unit, the output values of the feature amounts for the design variables are calculated, and the prediction unit sends the Using the combination of raw material mixtures input as design variables and the output values of the feature amounts for the design variables, the combination of mixtures that achieves the target value is extracted.
上述のゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムによれば、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現する原材料の組み合わせを、極めて多数の原材料の中からでも、効率よく、精度高く抽出することができる。 According to the rubber material design method, the rubber material design device, and the program described above, a combination of raw materials that realizes the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition can be efficiently selected from among an extremely large number of raw materials. It can be extracted with high accuracy.
以下、一実施形態のゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムについて詳細に説明する。 A rubber material designing method, a rubber material designing device, and a program according to one embodiment will be described in detail below.
(ゴム材料設計方法の概略説明)
図1は、一実施形態のゴム材料設計方法のフローの例を示す図である。図1に示す例では、予め、過去、新規な物性を得るために試行錯誤して設定した加硫前の原材料の配合組み合わせと、加硫後の加硫ゴム組成物の物性データである加硫ゴム組成物の特徴量と、をセットにした数100~数1000セットの蓄積データを準備する。蓄積データにおける特徴量は、物性データに限られない。例えば、原材料のコストのデータでもよい。
この蓄積データを学習データとして用いて、コンピュータ内に形成される予測モジュールに、原材料の配合の組み合わせに対する特徴量を機械学習させる。
次に、機械学習した予測モジュールを用いて、特徴量が目標値になるように、原材料の配合の組み合わせを設計変数として複数の組み合わせを作成し、そのときの特徴量が目標値になるように、原材料の配合の組み合わせを探索する。
このとき、設計変数として作成する原材料の配合の組み合わせに制約条件を課す。この制約条件は、設計変数として採用する原材料の数を制限する条件であり、また、原材料の群のうち設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない、あるいは、原材料の群のうち設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する条件である。
(Overview of rubber material design method)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the flow of a rubber material design method according to one embodiment. In the example shown in FIG. 1, the compounding combination of raw materials before vulcanization set by trial and error in the past in order to obtain new physical properties, and the physical property data of the vulcanized rubber composition after vulcanization. Several 100 to several 1000 sets of accumulated data are prepared, which are sets of characteristic amounts of the rubber composition. Feature amounts in accumulated data are not limited to physical property data. For example, raw material cost data may be used.
Using this accumulated data as learning data, a prediction module formed in a computer is subjected to machine learning of feature amounts for combinations of ingredients.
Next, using a machine-learning prediction module, multiple combinations are created using the combination of raw material mixtures as design variables so that the feature value will be the target value, and the feature value at that time will be the target value. , to explore combinations of raw material formulations.
At this time, constraint conditions are imposed on the combination of raw material mixtures created as design variables. This constraint is a condition that limits the number of raw materials to be adopted as a design variable, and does not create a combination of two raw materials set in the raw material group, or sets out of the raw material group This is a condition for creating a combination so that two raw materials always form a set.
図1に示すように、未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する特徴量と、このときの対応する未加硫ゴム組成物における原材料の配合の組み合わせと、を学習データとして準備する(ステップS10)。未加硫ゴム組成物は、加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせたものである。
次に、特徴量を学習用出力データとし、これに対応する原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとして用いて、原材料の配合の組み合わせに対する特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させる(ステップS12)。
As shown in FIG. 1, characteristic amounts for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing unvulcanized rubber compositions, and blending of raw materials in the corresponding unvulcanized rubber compositions at this time and are prepared as learning data (step S10). The unvulcanized rubber composition is a combination of multiple ingredients used in the vulcanized rubber composition.
Next, using the feature amount as output data for learning and the corresponding combination of raw material mixtures as input data for learning, the feature amount for the combination of raw material mixtures is machine-learned by the prediction module in the computer (step S12).
次に、機械学習した予測モジュールを用いて、特徴量の目標値を実現する原材料の配合の組み合わせを抽出する(最適化演算をする)ために、コンピュータは、予測モジュールに特徴量を予測させるための原材料の配合の種々の組み合わせを設計変数として作成するが、このときの設計変数となる種々の原材料の配合の組み合わせの作成において制約条件を課す。このために、制約条件は、最適化モジュールによる最適化演算の前に作成される(ステップS14)。
この後、最適化モジュールは、上記制約条件にしたがって原材料の配合の種々の組み合わせを作成する(ステップS16)。例えば、原材料の配合の組み合わせを、上記制約条件を課さずにランダムに作成した後、上記制約条件を課したとき制約条件を満足しない組み合わせを除外して、あるいは、制約条件を満足しない組み合わせを修正して、所定数の原材料の配合の組み合わせを作成する。また、原材料の配合の組み合わせを作成するために、最適化演算の方法に応じて、実験計画法やラテンハイパーキューブ法を利用することができる。
最適化モジュールは、作成した原材料の配合の組み合わせを用いて予測モジュールに特徴量を予測させることで、予測モジュールによる特徴量の予測値(出力値)を取得する(ステップS18)。
Next, using a machine-learned prediction module, in order to extract a combination of raw materials that achieves the target value of the feature amount (perform an optimization operation), the computer causes the prediction module to predict the feature amount. Various combinations of raw material formulations are created as design variables, but constraints are imposed on the creation of combinations of various raw material formulations that will be design variables at this time. For this purpose, constraints are created prior to the optimization operation by the optimization module (step S14).
The optimization module then creates various combinations of raw material formulations according to the above constraints (step S16). For example, after randomly creating combinations of raw materials without imposing the above constraints, combinations that do not satisfy the constraints when the above constraints are imposed are excluded, or combinations that do not satisfy the constraints are corrected. to create a combination of a predetermined number of ingredients. Design of experiments and Latin hypercube methods can also be used, depending on the method of optimization calculations, to create combinations of raw material formulations.
The optimization module acquires the predicted value (output value) of the feature amount by the prediction module by causing the prediction module to predict the feature amount using the created combination of raw materials (step S18).
次に、最適化モジュールは、設計変数として作成した原材料の配合の組み合わせと、これに対応した特徴量の予測値と、を用いて最適化演算を行う(ステップS20)。最適化演算では、進化的アルゴリズムが利用することが好ましい。進化的アルゴリズムは、Genetic Algorithm(遺伝的アルゴリズム)、Differential Evolution、Particle Swarm Optimization、Ant Colony Optimization等を含む。
また、原材料の配合の組み合わせと最適化演算を合わせて、実験計画法やラテンハイパーキューブ法を利用することも好ましい。この場合、原材料の配合の組み合わせは、応答曲面法を利用して求めるので、設計変数の空間を網羅的にカバーするように、作成することが好ましい。
次に、最適化モジュールは、特徴量の目標値を実現する、原材料の最適な配合の組み合わせの抽出をする(ステップS22)。
Next, the optimization module performs an optimization operation using the combinations of raw material mixtures created as design variables and the predicted values of the corresponding feature amounts (step S20). The optimization operation preferably utilizes an evolutionary algorithm. Evolutionary algorithms include Genetic Algorithm, Differential Evolution, Particle Swarm Optimization, Ant Colony Optimization and others.
It is also preferable to use the experimental design method or the Latin hypercube method in combination with the combination of raw material formulations and the optimization calculation. In this case, since the combination of raw materials is determined using the response surface method, it is preferable to create the combination so as to exhaustively cover the space of the design variables.
Next, the optimization module extracts the optimum combination of raw materials that achieves the target value of the feature quantity (step S22).
なお、ステップS14で作成し、ステップS16の配合の組み合わせで課す制約条件は、一実施形態によれば、設計変数として採用する原材料の数を制限する制約条件である。この場合、学習用入力データとして用いた原材料の組み合わせのそれぞれで用いた原材料の数のうちの最大数に応じて設定された数、例えば、最大数に0.8~1.2の計数を掛けた数を上限として、設計変数として用いる原材料の数を制限することが好ましい。特に、上限を上記最大数とすることが好ましい。さらに、制約条件には、学習用入力データとして用いた原材料の組み合わせのそれぞれで用いた原材料の数のうちの最小数に応じて設定された数、例えば、最小数に0.8~1.2した数を下限値とすることが好ましい。 According to one embodiment, the constraint conditions created in step S14 and imposed on the combination of mixtures in step S16 are constraint conditions that limit the number of raw materials employed as design variables. In this case, a number set according to the maximum number of raw materials used in each combination of raw materials used as input data for learning, for example, the maximum number is multiplied by a count of 0.8 to 1.2 It is preferable to limit the number of raw materials used as design variables, with the number set as the upper limit. In particular, it is preferable to set the upper limit to the above maximum number. Furthermore, the constraint conditions include a number set according to the minimum number of raw materials used in each combination of raw materials used as input data for learning, for example, 0.8 to 1.2 for the minimum number It is preferable to make the lower limit the number obtained by
制約条件は、一実施形態によれば、設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件である。例えば、2つの原料同士を組み合わせることが、原材料を混ぜ合わせる加工ができない等の理由から現実的に困難な場合もある。このような現実的に実現できない組み合わせは、設計変数として用いる配合の組み合わせから除外するように制約条件を設ける。このような組み合わせを作成しない2つの原材料については、予めオペレータからの指示により設定することができる。また、一実施形態によれば、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中で組み合わせが存在しない2つの原材料同士にを、組み合わせを作成しない対象とすることも好ましい。学習データとして用いる蓄積された膨大なデータから、組み合わせのない2つの原材料を見出して設定することもできる。蓄積された膨大なデータにおいて組み合わせることがない原材料同士は、理由があって組み合わせることをしなかった場合が多い。このため、蓄積された膨大なデータにおいて組み合わせがない原材料同士は、組み合わせの対象とすることが好ましくないものとして、制約条件を設ける。 According to one embodiment, the constraint is a constraint that does not create a combination of the two set raw materials, or a constraint that creates a combination so that the two set raw materials are always a set. . For example, in some cases, it is practically difficult to combine two raw materials because the raw materials cannot be mixed together. Constraints are provided so that such combinations that cannot be realistically realized are excluded from the combination of formulations used as design variables. Two raw materials that do not create such a combination can be set in advance by an instruction from the operator. Further, according to one embodiment, it is also preferable to set two raw materials for which there is no combination among the combination of raw materials used as input data for learning, for which no combination is to be created. It is also possible to find and set two uncombined raw materials from a huge amount of accumulated data used as learning data. Raw materials that are not combined in the vast amount of accumulated data are often not combined for some reason. For this reason, a constraint condition is set on the assumption that raw materials that are not combined in the vast amount of accumulated data should not be combined.
また、2つの原料同士を用いることが、加工をする上で有利になる等、常に2つの原材料同士を配合の組み合わせに用いることが好ましい場合もある。このような場合を考慮して、設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように配合の組み合わせを作成するような制約条件を設ける。このような常に組み合わせの対象となる2つの原材料については、予めオペレータからの指示により設定することができる。また、一実施形態によれば、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中で常にセットになって組み合わせられている2つの原材料同士を、2つの原材料同士が常にセットとなる対象とすることも好ましい。学習データとして用いる蓄積された膨大なデータから、常にセットとして組み合わせられている2つの原材料を見出して、設定することができる。蓄積された膨大なデータにおいて常にセットとして組み合わせている原材料同士は、理由があって組み合わせている場合が多い。このため、蓄積された膨大なデータにおいて常にセットとして組み合わせがある原材料は、組み合わせの対象とすることが好ましいものとして、制約条件を設ける。したがって、2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件において、組み合わせを作成するセットは、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中で常にセットとなって組み合わせが存在するものを対象とする。 In addition, there are cases where it is preferable to always use two raw materials in combination, such as using two raw materials together being advantageous in terms of processing. In consideration of such a case, a constraint condition is provided to create a combination of mixtures so that the set two raw materials always form a set. Such two raw materials that are always to be combined can be set in advance by an instruction from the operator. In addition, according to one embodiment, two raw materials that are always combined as a set in the combination of raw material mixtures used as input data for learning are regarded as objects that are always set. It is also preferable to Two raw materials that are always combined as a set can be found and set from a huge amount of accumulated data used as learning data. Raw materials that are always combined as a set in the vast amount of accumulated data are often combined for a reason. For this reason, raw materials that are always combined as a set in the vast amount of accumulated data are preferably subject to combination, and a constraint condition is provided. Therefore, under the constraint condition that a combination is created so that two raw materials always form a set, the set for creating a combination is always a set among the combinations of raw material mixtures used as input data for learning. Target what exists.
このような制約条件の下に、設計変数となる原材料の配合の組み合わせを作成するので、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現する原材料の組み合わせを、極めて多数の原材料の中からでも、効率よく、精度高く抽出することができる。 Under these constraints, a combination of raw materials that serve as design variables is created. However, it can be extracted efficiently and accurately.
(ゴム材料設計方法及びゴム材料設計装置の具体的な説明)
図2は、一実施形態のゴム材料設計方法を実施するゴム材料設計装置の構成の一例を示す図である。
図2に示すゴム材料設計装置10は、CPU12、ROM(Read Only Memory)14、RAM(Random Access Memory)16、及び入出力部18、を有するコンピュータである。入出力部18には、マウス及びキーボードを含む入力操作系30及びディスプレイ32と接続されている。
ROM14に記憶されたプログラムをゴム材料設計装置10であるコンピュータであるが呼び出して起動することにより、予測モジュール20及び最適化モジュール22が形成される。予測モジュール20および最適化モジュール22は、ゴム材料設計装置10における予測ユニットおよび最適化ユニットに相当する。
(Specific description of rubber material design method and rubber material design device)
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a rubber material designing device that implements the rubber material designing method of one embodiment.
The rubber
The
CPU12は、RAM16に記録された原材料の配合の組み合わせと、対応する組み合わせにおける実際の加硫ゴム組成物に関する特徴量とをセットとする膨大な蓄積データを呼び出して、それぞれ、学習用入力データ及び学習用出力データとして予測モジュール20に供給するように準備する。
予測モジュール20は、準備された学習用入力データ及び学習用出力データを用いて原材料の配合の組み合わせに対する特徴量を機械学習するように構成される。予測モジュール20は、予め設定された予測モデルを用いて機械学習をする。予測モデルは、周知のディープラーニングに代表されるニューラルネットワークを用いたモデル、複数の決定木を使用して、「分類」または「回帰」をする、周知のランダムフォレスト法を用いたモデル、LASSO回帰を用いたモデルを含む。また、予測モデルとして、多項式あるいはクリギング、RBF(Radial Base Function)を用いた非線形関数を用いることもできる。
The
The
図3は、最適化モジュール22の詳細な構成の例を示す図である。最適化モジュール22は、制約条件設定部22a、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22b、及び最適化演算部22cを有する。
制約条件設定部22aは、最適化演算のために作成する原材料の配合の組み合わせを複数作成するために、組み合わせる原材料について制約をする条件を設定するように構成される。原材料は、学習用入力データで用いた全ての原材料である。図4(a)は、原材料をゴム材料、充填材、樹脂材、加硫助剤のグループ別に分けて説明する図である。図4(a)に示すように、ゴム材料は、ゴム材料1~N1を含む。ここで、ゴム材料1~N1は、実際に使用するゴム材料メーカから供給を受けるゴム材料の商品名で区別されるものをいう。すなわち、原材料は、A社製商品Bのように識別することができる。このようなゴム材料の商品は、複数種類のゴム組成物がブレンドされている。同様に、充填材、樹脂材、及び加硫助剤もゴム材料と同様に、実際に使用する材料メーカから供給を受ける原材料の商品名で区別されるものをいう。充填材は、充填材1~N2を含み、樹脂材は、樹脂材1~N3を含み、加硫助剤は、加硫助剤1~N4を含む。また、図示されないが、オイル、老防剤等も含む。このため、ゴム材料、充填材、樹脂材、及び加硫助剤等の原材料の総数は極めて多い。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the detailed configuration of the
The constraint
図4(b)は、図4(a)に示す原材料において、学習用入力データとして用いた組み合わせの数の最小数と最大数をグループ別に説明する図である。ゴム材料のグループでは、学習用入力データで用いる配合の組み合わせに用いるゴム材料要素数の最小数をn1minとし、最大数をn1maxとしている。同様に、充填材要素数の最小数をn2minとし、最大数をn2maxとし、樹脂要素数の最小数をn3minとし、最大数をn3maxとし、加硫助剤要素数の最小数をn4minとし、最大数をn4maxとしている。 FIG. 4(b) is a diagram for explaining the minimum number and maximum number of combinations used as learning input data for each group in the raw material shown in FIG. 4(a). In the rubber material group, n1min is the minimum number of rubber material elements and n1max is the maximum number of rubber material elements used in combination of compounds used in input data for learning. Similarly, the minimum number of filler elements is n2min, the maximum number is n2max, the minimum number of resin elements is n3min, the maximum number is n3max, the minimum number of vulcanization aid elements is n4min, and the maximum number is The number is n4max.
このような原材料において、制約条件の1つは、設計変数として用いる配合の組み合わせのために用いる原材量の数を制限する条件である。この制約条件における原材料の数は、入力操作系30からオペレータによる入力により設定することができ、あるいは、予測モジュールで機械学習に用いた学習データから自動的に設定することができる。
In such feedstocks, one of the constraints is the requirement to limit the number of feedstock quantities used for the formulation combination used as a design variable. The number of raw materials in this constraint can be set by an operator's input from the
制約条件設定部22aは、学習用データから自動的に設定する場合、学習用入力データに用いた各グループの原材料要素数の最大数に応じて、配合の組み合わせに用いる原材料要素数の上限を定める。例えば、ゴム材料のグループの場合、最大数n1maxに所定の定数倍(例えば、0.8~1.2倍)した値を上限とする。例えば、組み合わせに用いるゴム材料の数の上限を最大数n1maxとする。このように最適化演算のために、組み合わせに用いるゴム材料の数の上限を最大数に応じて設定することにより、最適化した原材料の配合の組み合わせにおいて、最大数n1maxに対して極めて多く、現実的に組み合わせることが難しいゴム原材料の配合の組み合わせを最適値として求めることを防止することができる。また、組み合わせに用いるゴム材料の数の下限を最小数n1minとすることも好ましい。
When automatically set from the learning data, the
組み合わせに用いる充填材の数の上限、樹脂材の数の上限、及び加硫助剤の数の上限のそれぞれも、ゴム材料の上限同様に、最大数n2max、最大数n3max、及び最大数n4maxに応じて設定することができる。この場合、それぞれの上限を、最大数n2max、最大数n3max、及び最大数n4maxとすることもできる。 The upper limit of the number of fillers, the upper limit of the number of resin materials, and the upper limit of the number of vulcanizing aids used in the combination are set to the maximum number n2max, the maximum number n3max, and the maximum number n4max, similarly to the upper limit of the rubber material. can be set accordingly. In this case, the respective upper limits may be the maximum number n2max, the maximum number n3max, and the maximum number n4max.
また、制約条件は、2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、前記群のうち設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件である。これの制約条件における原材料の指定は、入力操作系30からオペレータによる入力により設定することができ、あるいは、制約条件設定部22aが、予測モジュールで機械学習に用いた学習データから自動的に設定することができる。
制約条件設定部22aは、一実施形態によれば、予測モジュールの機械学習に用いた学習用入力データの原材料の配合の組み合わせの中で組み合わせが存在しない2つの原材料を制約条件の対象とする原材料として自動的に設定する。これにより、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bで原材料の配合の組み合わせを作成するとき、2つの原材料同士の、組み合わせを作成しない。
また、制約条件設定部22aは、一実施形態によれば、予測モジュールの機械学習に用いた学習用入力データの原材料の配合の組み合わせの中で常にセットとして組み合わせが存在する2つ以上の原材料を、2つの原材料同士を常にセットとする対象として自動的に設定する。
これにより、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bで原材料の配合の組み合わせを作成するとき、設定した2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する。
Also, the constraint is a constraint that does not create a combination of two raw materials, or a constraint that creates a combination so that two raw materials set in the group always form a set. The specification of raw materials in these constraints can be set by an operator's input from the
According to one embodiment, the
In addition, according to one embodiment, the constraint
As a result, when a combination of raw materials is created by the combination combination creation/feature
配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、制約条件設定部22aで設定された制約条件を用いて、最適演算のために用いる原材料の配合の組み合わせを複数作成し、この組み合わせを予測モジュールに与えて、特徴量を予測させる。これによって、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、予測モジュールが予測した特徴量を取得する。
The mixture combination creation/feature
図4(c)は、最適演算のために用いる原材料の配合の組み合わせを作成する際に、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bが、制約条件によって修正する例を説明する図である。
例えば、常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件の対象となる原材料が、ゴム材料1、ゴム材料2,及びゴム原材料3である場合、作成・特徴量取得部22bが作成する原材料の配合の組み合わせに、ゴム材料1が含まれる場合、配合の組み合わせに用いる原材料として、ゴム材料2及びゴム材料3が、ゴム材料1に強制的に加えられる。
また、2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件の対象となる原材料が、ゴム材料1と充填材2である場合、最適演算のために用いる原材料の配合の組み合わせにおいて、ゴム材料1と充填材2が含まれている場合、充填材2の代わりに、充填材1または充填材3、または充填材4に変更される。この場合、充填材2を変更する代わりに、ゴム材料1をゴム材料2,3等に変更することもできる。
FIG. 4(c) is a diagram for explaining an example of correction by the combination combination creation/feature
For example, when the raw materials subject to the constraint condition for creating a combination so as to always be a set are
In addition, if the raw materials subject to the constraint condition that does not create a combination of two raw materials are the
配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bが作成する、最適演算のために用いる原材料の配合の組み合わせは、設定された原材料に対応して配合量が設定されている。配合量の設定では、学習用入力データで用いた同じ原材料の配合量の最大値と最小値の範囲内で設定されることが好ましい。配合量の設定方法は、最適化演算の方法に応じて異なる。実験計画法やラテンハイパーキューブ法では、予め設定された配合量の水準が準備されて、配合量が付与される。Genetic Algorithmの場合、ランダムに配合量が付与される。なお、Genetic Algorithmの場合、第1世代、第2世代、第3世代、・・・と、世代が交代する毎に、繰り返し予測モジュールによる予測が行われる。
In the combination of ingredients used for optimum calculation, which is created by the ingredient combination creation/feature
最適演算部22cは、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bで作成された原材料の配合の組み合わせと特徴量の予測値とを用いて、特徴量の目標値を実現する原材料の配合の組み合わせ、具体的には、原材料毎の配合量を抽出する。
例えば、実験計画法やラテンハイパーキューブ法を用いる場合、原材料の配合の組み合わせの数を多くして、設計変数の空間内に網羅的に配合の組み合わせのデータを分布させ、このデータから応答曲面関数を作成して、特徴量の目標値に最も近いデータを内挿補間等を行って抽出することにより、最適な配合量を抽出する。
The
For example, when using the design of experiments method or the Latin hypercube method, the number of combinations of raw material mixtures is increased, the data of the mixture combinations are comprehensively distributed in the space of the design variables, and the response surface function is created, and the data closest to the target value of the feature quantity is extracted by interpolation or the like, thereby extracting the optimum blending amount.
図5は、最適演算部22cがGenetic Algorithm(遺伝的アルゴリズム)を用いて最適化する場合のフローの一例を示す図である。
まず、最適演算部22cによる最適化演算の前に、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、原材料の配合の組み合わせを作成する(ステップS100)。原材料の配合の組み合わせの作成では、ランダムに配合の組み合わせを作成する、あるいはラテンハイパーキューブ法で組み合わせを作成する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a flow when the
First, before the optimization calculation by the
次に、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、作成した原材料の配合の組み合わせが、制約条件設定部22aで設定された制約条件を満足するか否かを判定し、必要に応じて作成した原材料の配合の組み合わせを修正することにより、制約条件を満足する原材料の配合の組み合わせを予め設定した数作成する(ステップS102)。ステップS102で得られる制約条件を満足する原材料の配合の組み合わせは、第1世代の組み合わせとなる。
Next, the mixture combination creation/feature
次に、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、制約条件を満足する原材料の配合の組み合わせを、予測モジュール20に与えて、特徴量の予測値を算出させる。これにより、配合組み合わせ作成・特徴量取得部22bは、原材料の配合の組み合わせに対応した特徴量の予測値を取得する(ステップS104)。
Next, the mixture combination creation/feature
最適化演算部22cは、得られた特徴量の予測値が、特徴量の目標値を実現するような配合の組み合わせが存在するか否か、を判定し、最適化演算は終了するか否かを判定する
(ステップS106)。この判定において、特徴量の目標値を実現するような配合の組み合わせが存在すると判定し、最適化演算を終了してもよいと判定した場合、最適化演算は終了し、特徴量の目標値を実現する原材料の配合の組み合わせが、最適な組み合わせとして、ディスプレイ32に表示される。
The
上記判定において、特徴量の目標値を実現するような配合の組み合わせが存在せず、最適化演算を続行すると判定する場合、最適化演算部22cは、作成した原材料の配合の組み合わせのパレートランクを計算する(ステップS108)。図示例では、特徴量が複数ある場合である。パレートランクは、目的関数である複数の特徴量の目標値に、複数の目的関数に対応した予測値がどの程度近いかをランキングしたものである。同じランクの場合でも、目標値と予測値との間の空間内の距離の大小によって、優劣をつけることもできる。パレートランクに代えて、目的関数である複数の特徴量を重み付け加算して1つの特徴量として纏め、1つに纏めた特徴量の目的関数で、原材料の配合の組み合わせをランキングしてもよい。また、特徴量が1つである場合は、原材料の配合の組み合わせそれぞれに対する特徴量の予測値と特徴量の目標値との差分の大小によってランキングすることもできる。
In the above determination, if there is no mixture combination that realizes the target value of the feature amount and it is determined to continue the optimization calculation, the
次に、最適化演算部22cは、パレートランクによって、例えば上位ランク(目標値に近い)あるいは下位ランク(目標値から遠い)に分けて、上位ランクに位置する原材料の配合の組み合わせの中から、2つの組み合わせを選択して、この2つの配合の組み合わせの情報を交又して(情報の一部を交換して)新たな配合の組み合わせを、選択した2つの組み合わせに対して少なくとも1つ以上作成する(ステップS110)。
Next, the
次に、最適化演算部22cは、交又により得られた新たな配合の組み合わせに対して突然変異をさせるか否かを定める(ステップS112)。突然変異は、例えば、ランダムに発生させる。突然変異をしない場合、交又によって得られた配合の新たな組み合わせを維持して(ステップS114)、ステップS118に進む。一方、突然変異をする場合、交又によって得られた新たな配合の組み合わせの一部の配合量を変更させる。どの原材料に対して配合量の変更を行うかは、ランダムに定めることができる。これにより、最適化演算部22cは、交又により得られた新たな配合の組み合わせを修正する(ステップS116)。
Next, the
さらに、最適化演算部22cは、ステップS114で維持した配合の組み合わせあるいはステップS116で修正した配合の組み合わせが、上述の制約条件を満足するかを判定し、制約条件を満足しない場合、ステップS116で修正した配合の組み合わせをさらに修正して、制約条件を満足するようにする(ステップS118)。
こうして、第2世代の配合の組み合わせが設定される。第2世代の配合の組み合わせの数は、第1世代の配合の組み合わせと同じ数を維持する。
Furthermore, the
Thus, a second generation formulation combination is established. The number of second generation formula combinations remains the same as the first generation formula combinations.
こうして、各世代の中で特徴量の予測値が、ステップS106において、特徴量の目標値を実現するような配合の組み合わせが見出され、最適化演算を終了してもよくなるまで、ステップS104~S118を繰り返し行う。 In this way, in step S106, a blending combination is found in which the predicted value of the feature amount in each generation realizes the target value of the feature amount. S118 is repeated.
最後に、最適化演算部22cは、設計変数として採用した配合の組み合わせと複数の目的関数である特徴量との間の関係を可視化してディスプレイ32に表示することが好ましい。図6(a)~(c)は、目的関数である特徴量の自己組織化マップの例を示す図であり、図6(d)~(g)は、設計変数である各原材料の配合量に関する自己組織化マップの例を示す図である。図6(a)~(c)は、各特徴量の値の大小によって色分けをしている。図6(d)~(g)は、各原材料の配合量の大小によって色分けをしている。各四角形の領域内の同じ位置を注目することで、各特徴量の値と、この特徴量を実現する配合量を知ることができる。このように、目的関数である特徴量の値と、設計変数である原材料の配合量との関係を知ることができる。
図6に示す例は、自己組織化マップであるが、自己組織化マップに代えて、散布図を用いて、設計変数として採用した配合の組み合わせと複数の目的関数である特徴量との間の関係を可視化することも好ましい。
Finally, the
The example shown in FIG. 6 is a self-organizing map, but instead of the self-organizing map, a scatter diagram is used to compare combinations of mixtures adopted as design variables and feature values, which are multiple objective functions. It is also preferable to visualize the relationships.
このように、最適化モジュール22において、最適化のために用いる、原材料の配合の組み合わせを作成するとき、制約条件を課して原材料の配合の組み合わせを作成する。このときの、制約条件は、設計変数として用いる原材料の数を制限する制約条件、あるいは、設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件を含む。このため、従来に比べて、原材料の配合の組み合わせを制限することができる。したがって、加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現する原材料の組み合わせを、極めて多数の原材料の中からでも、効率よく、精度高く抽出することができる。
Thus, in the
最適化モジュール22は、制約条件として、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中の、組み合わせのそれぞれで用いた原材料の数のうちの最大数に応じて設定された数を上限として、設計変数として用いる前記原材料の数を制限することが好ましい。
また、2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件では、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中で組み合わせが存在しない2つの原材料同士を、組み合わせを作成しない対象とすることが好ましい。また、2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件では、学習用入力データとして用いた原材料の配合の組み合わせの中で常にセットとなる2つの原材料同士を、組み合わせを作成するセットとすることも好ましい。学習用入力データとして用いた蓄積データでは、原材料をセットとして用いることが好ましくなかったり、原材料をセットとして用いることが好ましい等の理由により原材料の組み合わせを制限している場合が多い。このような事情を考慮せず、原材料の組み合わせを作成することは、現実的なゴム材料を設計する上で好ましくない。
The
In addition, in the constraint condition that the combination of two raw materials is not created, it is preferable that the two raw materials that do not have a combination among the combination of raw materials used as input data for learning are not to be combined. . In addition, in the constraint condition that a combination is created so that two raw materials always form a set, two raw materials that always form a set in the combination of ingredients used as input data for learning are combined to create a combination. A set is also preferable. In stored data used as input data for learning, combinations of raw materials are often restricted because it is not preferable to use raw materials as a set or it is preferable to use raw materials as a set. Creating a combination of raw materials without considering such circumstances is not preferable in terms of designing a realistic rubber material.
なお、原材料の群は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含む。制約条件は、一実施形態によれば、グループ内で制限を課すことにより、原材料の組み合わせをより効率よく、より精度高く抽出することができる。
また、一実施形態によれば、ゴム材料と充填材との相性等を考慮して、制約条件は、グループ間で課されることも好ましい。すなわち、グループが異なる原材料同士に対して、上記制約条件を課してもよい。
The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanizing aids. Constraints, according to one embodiment, can extract combinations of raw materials more efficiently and more accurately by imposing restrictions within groups.
Further, according to one embodiment, it is also preferable that the constraint conditions are imposed between the groups in consideration of compatibility between the rubber material and the filler. That is, the above constraint may be imposed on raw materials belonging to different groups.
上述したように、ゴム材料設計方法をコンピュータで実行する場合、プログラムを呼び出して起動することにより実行される。この場合、以下のプログラムを起動する。
プログラムは、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合した未加硫ゴム組成物から作製される加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量の目標値を実現するために、前記原材料の組み合わせを、コンピュータに算出させるプログラムである。
このプログラムは、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する特徴量を学習用出力データとし、原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、特徴量をプログラムの起動によりコンピュータに形成された予測モジュール20に機械学習させる手順と、
機械学習した予測モジュール20を用いて、加硫ゴム組成物の特徴量を目的関数とし、原材料の配合の組み合わせを設計変数として、目的関数の設定された目標値を実現する配合の組み合わせをプログラムの起動によりコンピュータに形成された最適化モジュール22が抽出する最適化の手順と、を有する。
最適化の手順では、最適化モジュール22が、制約条件を課して、設計変数となる原材料の配合の組み合わせを作成して、予測モジュール20に入力することで、設計変数に対する特徴量の出力値を算出し、予測モジュール20に設計変数として入力した原材料の配合の組み合わせと設計変数に対する特徴量の出力値とを用いて、目標値を実現する配合の組み合わせを抽出する。
制約条件は、設計変数として用いる原材料の数を制限する制約条件である。制約条件は、あるいは、設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件である。
As described above, when the rubber material design method is executed by a computer, it is executed by calling and starting a program. In this case, run the following program.
In order to achieve the target value of the feature quantity that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition that is blended by combining raw materials from a group of preset raw materials, the program It is a program that allows a computer to calculate the combination of raw materials.
This program
The feature amount of each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw material blends used in the vulcanized rubber composition is used as output data for learning, and the blend of raw materials is used. A procedure for causing the
Using the machine
In the optimization procedure, the
Constraints are constraints that limit the number of raw materials used as design variables. The constraint is a constraint that does not create a combination of the two set raw materials, or a constraint that creates a combination so that the two set raw materials are always a set.
以上、本発明のゴム材料設計方法、ゴム材料設計装置、及びプログラムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 As described above, the rubber material designing method, the rubber material designing device, and the program of the present invention are not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. be.
10 ゴム材料設計装置
12 CPU
14 ROM(Read Only Memory)
16 RAM(Random Access Memory)
18 入出力部
20 予測モジュール
22 最適化モジュール
22a 制約条件設定部
22b 配合組み合わせ作成・特徴量取得部
22c 最適化演算部
30 入力操作系
32 ディスプレイ
10 rubber
14 ROM (Read Only Memory)
16 RAM (Random Access Memory)
18 Input/
Claims (15)
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させるステップと、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記コンピュータの最適化モジュールが抽出する最適化のステップと、を有し、
前記最適化のステップでは、前記最適化モジュールが、前記設計変数として採用する前記原材料の数を制限する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出し、
前記最適化モジュールは、前記制約条件として、前記学習用入力データとして用いた前記原材料の配合の組み合わせの中の、前記組み合わせのそれぞれで用いた原材料の数のうちの最大数に応じて設定された数を上限として、前記設計変数として用いる前記原材料の数を制限する、ことを特徴とするゴム材料設計方法。 A rubber material design method that allows a computer to calculate the combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. There is
The unvulcanized rubber composition is a combination of raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials,
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A step of causing a prediction module in a computer to machine-learn the feature amount for the combination of the ingredients, using learning data that uses the combination of ingredients as input data for learning;
Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization step in which the optimization module of the computer extracts formulation combinations;
In the optimization step, the optimization module imposes a constraint condition that limits the number of the raw materials used as the design variables, creates a combination of the raw materials used as the design variables, and By inputting to the prediction module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated, and the combination of the combination of the raw materials input as the design variable to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variable to extract the combination of formulations that achieves the target value ,
The optimization module is set as the constraint according to the maximum number of raw materials used in each of the combinations of raw materials used as the input data for learning. A method of designing a rubber material , wherein the number of raw materials used as the design variable is limited with a number as an upper limit .
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させるステップと、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記コンピュータの最適化モジュールが抽出する最適化のステップと、を有し、
前記最適化のステップでは、前記最適化モジュールが、前記群のうち設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、前記群のうち設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、ことを特徴とするゴム材料設計方法。 A rubber material design method that allows a computer to calculate the combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition. There is
The unvulcanized rubber composition is a combination of raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials,
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A step of causing a prediction module in a computer to machine-learn the feature amount for the combination of the ingredients, using learning data that uses the combination of ingredients as input data for learning;
Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization step in which the optimization module of the computer extracts formulation combinations;
In the optimization step, the optimization module sets a constraint that does not create a combination of the two raw materials set in the group, or the two raw materials set in the group are always set. By imposing a constraint condition to create a combination as follows, creating a combination of the raw material composition as the design variable and inputting it to the prediction module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated. and extracting the composition combination that achieves the target value by using the composition combination of the raw materials input as the design variables to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variable. A rubber material design method characterized by:
前記制約条件は、前記グループの中で課される、請求項1~4のいずれか1項に記載のゴム材料設計方法。 The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanizing aids,
The rubber material design method according to any one of claims 1 to 4 , wherein said constraint is imposed within said group.
前記制約条件は、前記グループ間で課される、請求項1~5のいずれか1項に記載のゴム材料設計方法。 The raw materials include at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanizing aids;
The rubber material design method according to any one of claims 1 to 5 , wherein said constraint is imposed between said groups.
前記最適化モジュールが、前記最適化のステップによって得られた前記設計変数として採用した前記配合の組み合わせと複数の前記目的関数との間の関係を可視化して画面表示するステップを、さらに有する、請求項1~8のいずれか1項に記載のゴム材料設計方法。 A plurality of objective functions are set,
The optimization module further comprises the step of visualizing and displaying on a screen the relationship between the combination of the formulations adopted as the design variables obtained by the optimization step and the plurality of objective functions. Item 9. The rubber material design method according to any one of Items 1 to 8 .
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、The unvulcanized rubber composition is a combination of raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials,
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させるステップと、The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A step of causing a prediction module in a computer to machine-learn the feature amount for the combination of the ingredients, using learning data that uses the combination of ingredients as input data for learning;
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記コンピュータの最適化モジュールが抽出する最適化のステップと、を有し、Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization step in which the optimization module of the computer extracts formulation combinations;
前記最適化のステップでは、前記最適化モジュールが、前記設計変数として採用する前記原材料の数を制限する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出し、In the optimization step, the optimization module imposes a constraint condition that limits the number of the raw materials used as the design variables, creates a combination of the raw materials used as the design variables, and By inputting to the prediction module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated, and the combination of the combination of the raw materials input as the design variable to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variable to extract the combination of formulations that achieves the target value,
前記原材料の群は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含み、The group of raw materials includes at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanizing aids,
前記制約条件は、前記グループの中で課される、ゴム材料設計方法。The rubber material design method, wherein the constraint is imposed within the group.
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、The unvulcanized rubber composition is a combination of raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials,
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量をコンピュータ内の予測モジュールに機械学習させるステップと、The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A step of causing a prediction module in a computer to machine-learn the feature amount for the combination of the ingredients, using learning data that uses the combination of ingredients as input data for learning;
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記コンピュータの最適化モジュールが抽出する最適化のステップと、を有し、Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization step in which the optimization module of the computer extracts formulation combinations;
前記最適化のステップでは、前記最適化モジュールが、前記設計変数として採用する前記原材料の数を制限する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出し、In the optimization step, the optimization module imposes a constraint condition that limits the number of the raw materials used as the design variables, creates a combination of the raw materials used as the design variables, and By inputting to the prediction module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated, and the combination of the combination of the raw materials input as the design variable to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variable to extract the combination of formulations that achieves the target value,
前記原材料は、ゴム原材料のグループ、充填材のグループ、及び加硫助剤のグループを少なくとも含み、The raw materials include at least a group of rubber raw materials, a group of fillers, and a group of vulcanizing aids;
前記制約条件は、前記グループ間で課される、ゴム材料設計方法。The rubber material design method, wherein the constraint is imposed between the groups.
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を、前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された予測モジュールに機械学習させる手順と、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを、前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された最適化モジュールが抽出する最適化の手順と、を有し、
前記最適化の手順では、前記最適化モジュールが、前記設計変数として用いる前記原材料の数を制限する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出し、
前記最適化モジュールは、前記制約条件として、前記学習用入力データとして用いた前記原材料の配合の組み合わせの中の、前記組み合わせのそれぞれで用いた原材料の数のうちの最大数に応じて設定された数を上限として、前記設計変数として用いる前記原材料の数を制限する、ことを特徴とするプログラム。 A program that causes a computer to calculate a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition,
The unvulcanized rubber composition is a combination of raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials,
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material a step of causing a prediction module formed in the computer by starting the program to perform machine learning of the feature amount for the combination of the raw materials using learning data that uses the combination of the ingredients as input data for learning;
Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization procedure in which an optimization module formed in the computer upon activation of the program extracts the combination of formulations;
In the optimization procedure, the optimization module imposes a constraint condition that limits the number of the raw materials used as the design variables, creates a combination of the raw materials used as the design variables, and makes the prediction By inputting to the module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated, and the combination of the raw material composition input as the design variable to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variable are calculated. to extract the combination of formulations that achieves the target value ,
The optimization module is set as the constraint according to the maximum number of raw materials used in each of the combinations of raw materials used as the input data for learning. A program characterized by limiting the number of said raw materials used as said design variables with a number as an upper limit .
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物を特徴付ける特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された予測モジュールに機械学習させる手順と、
前記機械学習した前記予測モジュールを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを前記プログラムの起動により前記コンピュータに形成された最適化モジュールが抽出する最適化の手順と、を有し、
前記最適化の手順では、前記最適化モジュールが、前記群のうち設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、前記群のうち設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測モジュールに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測モジュールに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、ことを特徴とするプログラム。 A program that causes a computer to calculate a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to achieve the target value of the feature amount that characterizes the vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition,
The unvulcanized rubber composition is a combination of raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials,
A feature quantity that characterizes a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition that combines a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw materials a step of causing a prediction module formed in the computer to machine-learn the feature amount for the combination of the ingredients by starting the program, using learning data in which the combination of ingredients is input data for learning;
Using the machine learning prediction module, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization procedure in which an optimization module formed in the computer extracts the combination of formulations by activating the program;
In the optimization procedure, the optimization module is a constraint condition that does not create a combination of the two raw materials set in the group, or the two raw materials set in the group are always set. By imposing a constraint condition to create a combination as follows, creating a combination of the raw material composition as the design variable and inputting it to the prediction module, the output value of the feature amount for the design variable is calculated. and extracting the composition combination that achieves the target value by using the composition combination of the raw materials input as the design variables to the prediction module and the output value of the feature amount for the design variable. Program characterized.
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を機械学習する予測ユニットと、
前記機械学習した前記予測ユニットを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する最適化ユニットと、を備え、
前記最適化ユニットは、前記設計変数として用いる前記原材料の数を制限する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測ユニットに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測ユニットに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出し、
前記最適化モジュールは、前記制約条件として、前記学習用入力データとして用いた前記原材料の配合の組み合わせの中の、前記組み合わせのそれぞれで用いた原材料の数のうちの最大数に応じて設定された数を上限として、前記設計変数として用いる前記原材料の数を制限する、ことを特徴とするゴム材料設計装置。 A rubber material design device for calculating a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to realize a target value of a feature amount that characterizes a vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition,
The unvulcanized rubber composition is a combination of raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials,
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A prediction unit that machine-learns the feature amount for the combination of the raw materials using learning data that uses the combination of the ingredients as input data for learning;
Using the machine-learned prediction unit, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization unit that extracts a combination of formulations,
The optimization unit imposes a constraint condition that limits the number of the raw materials used as the design variables, creates a combination of the raw materials used as the design variables, and inputs it to the prediction unit, calculating the output value of the feature amount for the design variable, and calculating the target value using the combination of the composition of the raw materials input as the design variable to the prediction unit and the output value of the feature amount for the design variable; Extracting the combination of the formulations to be realized ,
The optimization module is set as the constraint according to the maximum number of raw materials used in each of the combinations of raw materials used as the input data for learning. A rubber material designing apparatus characterized by limiting the number of said raw materials used as said design variables with a number as an upper limit .
前記未加硫ゴム組成物は、予め設定された複数の原材料の群の中から原材料を組み合わせて配合したものであり、
加硫ゴム組成物に用いる複数の原材料の配合を組み合わせた未加硫ゴム組成物を加工することにより作製される複数の加硫ゴム組成物それぞれに関する前記特徴量を学習用出力データとし、前記原材料の配合の組み合わせを学習用入力データとする学習データを用いて、前記原材料の配合の組み合わせに対する前記特徴量を機械学習する予測ユニットと、
前記機械学習した前記予測ユニットを用いて、前記加硫ゴム組成物の前記特徴量を目的関数とし、前記原材料の配合の組み合わせを設計変数として、前記目的関数の設定された目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する最適化ユニットと、を備え、
前記最適化ユニットは、前記群のうち設定された2つの原材料同士の組み合わせを作成しない制約条件、あるいは、前記群のうち設定された2つの原材料同士が常にセットとなるように組み合わせを作成する制約条件を課して、前記設計変数となる前記原材料の配合の組み合わせを作成して、前記予測ユニットに入力することで、前記設計変数に対する前記特徴量の出力値を算出し、前記予測ユニットに前記設計変数として入力した前記原材料の配合の組み合わせと前記設計変数に対する前記特徴量の出力値とを用いて、前記目標値を実現する前記配合の組み合わせを抽出する、ことを特徴とするゴム材料設計装置。 A rubber material design device for calculating a combination of raw materials in the unvulcanized rubber composition in order to realize a target value of a feature amount that characterizes a vulcanized rubber composition produced from the unvulcanized rubber composition,
The unvulcanized rubber composition is a combination of raw materials selected from a plurality of preset groups of raw materials,
The feature amount for each of a plurality of vulcanized rubber compositions produced by processing an unvulcanized rubber composition obtained by combining a plurality of raw materials used in the vulcanized rubber composition is used as learning output data, and the raw material A prediction unit that machine- learns the feature amount for the combination of the raw materials using learning data that uses the combination of the ingredients as input data for learning;
Using the machine-learned prediction unit, the feature amount of the vulcanized rubber composition is used as an objective function, and the combination of the raw material blends is used as a design variable to achieve the set target value of the objective function. an optimization unit that extracts a combination of formulations,
The optimization unit is a constraint condition that does not create a combination of two raw materials set in the group, or a constraint that creates a combination so that two raw materials set in the group are always set. By imposing a condition to create a combination of the raw material mixtures as the design variables and inputting them to the prediction unit, the output values of the feature amounts for the design variables are calculated, and the prediction unit sends the A rubber material designing device, characterized in that, by using a combination of raw material mixtures input as design variables and an output value of the feature amount for the design variables, a combination of the mixtures that realizes the target value is extracted. .
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