JPH04329473A - コンピュータ支援設計生産装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータを利用し
た設計生産装置（ＣＡＤ／ＣＡＭ装置）に関し、特に複
数の子ＣＡＤ／ＣＡＭシステム（クライアント）がネッ
トワークを介して１つのサーバ（親ＣＡＤ／ＣＡＭシス
テム）によって管理され、各クライアントが物体の形状
のみならず物体に対する属性や幾何拘束条件をも取り扱
うコンピュータ支援設計生産装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】（ａ）従来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは
設計の目的別に作られている（以下、この様なシステム
を目的別ＣＡＤ／ＣＡＭシステムと呼ぶ）。目的別ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステムは設計の一部または一種類の設計を
支援することを目的としており、その設計範囲で必要な
データのみを記述し取り扱っている。よって、その設計
に関連して他の目的別ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを利用す
るためには、設計者がデータを変換したり、補足しなく
てはならなかった。そこで、様々な目的別ＣＡＤ／ＣＡ
Ｍで必要なデータを統一的に扱う手段の一つとして、フ
レーム理論（参考文献：エム・ミンスキによる“知識表
現のためのフレームワーク”、及びマクグロウ−ヒルブ
ック社刊の“コンピュータビジョンの心理学”）に基づ
くシステムが用いられ始めている。

【０００３】（ｂ）一方、設計者が設計中に取り扱うデ
ータには設計対象の属性ばかりではなく各設計対象に対
する又は設計対象間の拘束条件が含まれる。しかし、従
来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムでは設計に必要な情報とし
て取り扱えるものは、設計対象の属性のみであるものが
殆どであり、拘束条件は意識的にせよ無意識的にせよ設
計者が管理するものであった。これは設計者に対する負
担になるばかりでなく、設計が進行するにつれて拘束条
件が増大した場合には設計者が総ての拘束条件を管理し
きれなくなり設計ミスを招く要因になっていた。従って
、このような問題を解決するために設計対象に対する拘
束条件をもＣＡＤ／ＣＡＭシステムで取り扱うようにな
ってきている。

【０００４】（ｃ）従来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは個
別にデータを持っている。従って、複数のＣＡＤ／ＣＡ
Ｍシステムがコンピュータ上で稼働している場合、例え
それらが同一の設計対象に対して操作を行っていてもデ
ータを個別に持つ必要があり、コンピュータ資源を有効
に利用することができなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の（ａ）に関して
、フレーム理論に基づく表現方法は、様々な目的別ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステムで必要なデータを統一的に扱う方法
として用いられている。フレーム理論では対象を抽象的
なものから具体的なものへと分類し、それらを一つの階
層構造にして表現する。よって、フレーム理論に基づく
表現方法は、設計の完了した閉じた対象を記述するのに
は適しているが、設計の途中においては各対象の抽象性
や具体性または各対象間の階層関係が明確でない場合が
多く、それらを同じフレーム理論の枠組みで表現するこ
とは困難である。

【０００６】本発明の第１の目的は、コンピュータ支援
設計生産装置において、設計途中の設計対象をも柔軟に
記述することを可能にすることにある。

【０００７】上述の（ｂ）に関して、従来のＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステムで取り扱われる拘束条件は幾何データに関
するものであり、それらは一つの設計対象を決定するた
めのものが殆どであり、複数の設計対象間の拘束条件に
関する取扱いに関しては不十分である。また、設計対象
に対して与えられた幾何学的な拘束条件が設定された後
にそれと関係する設定対象の幾何データが変化した場合
、それらの拘束条件が依然満足されているかどうかを検
証する必要があるが、従来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムで
はそれらを効率的に検証する方法がないため、拘束条件
の数が増大するにつれてそれらを検証するのに多大な時
間を必要とする。

【０００８】本発明の第２の目的は、拘束条件の数が増
大してもそれらの管理と検証とを効率良く実行すること
を可能にすることにある。

【０００９】上述の（ｃ）に関して、従来のＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステムではデータを個別に保持し、単独で稼働し
ていたため、データの共通部分が共有されず、コンピュ
ータ資源を有効に利用することができない。また、同一
の設計対象に対して複数のＣＡＤ／ＣＡＭシステムが操
作を加えている場合も、その整合性については設計者が
管理しなくてはならない。このようなデータの管理は設
計者の負担になるばかりでなく、稼働するシステムが増
大するとデータの管理ミスによる設計の後退をも招く結
果となる。

【００１０】本発明の第３の目的は、このような問題を
解決するために複数のＣＡＤ／ＣＡＭシステムの稼働下
において、コンピュータ資源を有効に利用することを可
能にすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のコンピュータ支
援設計生産装置は、上記第１、第２及び第３の目的を達
成するために、親ＣＡＤ／ＣＡＭシステムと、該親ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステムにネットワークを介して接続された
複数の子ＣＡＤ／ＣＡＭシステムとを備え、前記子ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステムの夫々は、当該子ＣＡＤ／ＣＡＭシ
ステムによる設計の任意の段階で必要とされる情報を前
記ネットワークを介して前記親ＣＡＤ／ＣＡＭシステム
から受容するように構成されており、前記親ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステムは前記ネットワークを介してプロトコルを
転送することにより前記複数の子ＣＡＤ／ＣＡＭシステ
ムを制御し、該プロトコルの転送により得られた設計対
象に関するデータ及び幾何学的拘束条件を保持し、前記
データ及び幾何学的拘束条件の整合性を管理することを
特徴とする。

【００１２】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００１３】図１において、１は本発明の一実施例であ
る統合ＣＡＤ／ＣＡＭシステムのサーバであり、該サー
バ１は統合ＣＡＤ／ＣＡＭシステム全体の実行時に用い
られるデータベース２、該データベース２を管理するた
めのデータベース管理部３、設計対象に操作が加えられ
たときに拘束条件の検証を行う推論部４、クライアント
１１と交信するための通信部５、上記データベース管理
部３、推論部４及び通信部５を制御する制御部６を備え
ている。７は、外部データベースであり、データベース
管理部３はデータベース２の内容を外部データベース７
に保存し、また、外部データベース７の内容をデータベ
ース２に登録する。８は統合ＣＡＤ／ＣＡＭシステムに
関する情報を表示するモニタ、９及び１０は、夫々サー
バ１に命令を与えるためのキーボード及びポインティン
グデバイスである。

【００１４】図２は、図１のデータベース２の内部構成
図であり、同図に示すようにデータベース２は、設計対
象に関する情報を保持する設計対象記述部２０、設計対
象に対して与えられる拘束条件を記述した拘束条件部３
０、設計拘束条件を推論するためのルール部４０から構
成される。

【００１５】設計対象記述部２０は、設計が完了した閉
じた設計対象に関する情報を保持する静的設計対象記述
部２１と設計途中の開いた設計対象に関する情報を保持
する動的設計対象記述部２２からなる。静的設計対象記
述部２１には、設計が完了した個々の設計対象が記述さ
れた静的設計単位２３が格納されており、動的設計対象
記述部２２には、設計途中の開いた個々の設計対象が記
述された動的設計単位２４が格納されている。

【００１６】拘束条件部３０は静的拘束条件部３１及び
動的拘束条件部３２からなる。静的拘束条件部３１は、
設計が完了した閉じた設計対象に対して与えられる個々
の静的拘束条件３３を格納しており、動的拘束条件部３
２は、設計途中の開いた設計対象に対して与えられる個
々の動的拘束条件３４を格納している。

【００１７】ルール部４０は、設計拘束条件を前向き推
論によって検証するための個々のルール４１を格納して
いる。

【００１８】図３は、図２の静的設計単位２３及び動的
設計単位２４を表現するために用いられるフレーム理論
に基づいた表現形式（以下、フレーム構造と呼ぶ）の構
造の例を示す図である。同図に示すように、このフレー
ム構造は、フレーム、スロット、ファシット、バリュー
のネスティングによる階層構造で表される。フレームは
設計対象の名前を表しており、スロットには設計対象に
関する様々な情報（形状情報や属性）の項目名が割り当
てられている。スロットにはシステムに固有のものと設
計者が任意に追加するものとがある。ファッシットは、
該ファシットに階層的に含まれるバリューの種類、即ち
バリューが設計者やシステムの設定値であるのかあるい
は暗黙値であるのかを示すために用いられる。ファシッ
ト名がバリューの場合は設定値を示し、デフォルトの場
合は暗黙値を示す。バリューはそれを含むスロットのフ
ァシットで示された種類の値を表す。これらの値は、参
照された際には、設定値のほうが暗黙値よりも優先され
る。

【００１９】図４は、静的設計単位２３の階層構造の例
を示す図である。この階層構造はサーバまたは設計単位
を操作する機能を有するクライアントを用いることによ
り、設計者によって構成または解消される。この階層構
造は一つの上位静的設計単位が複数の下位静的設計単位
から参照されるような形態をなしている。例えば、締結
具はその下位のボルト及びリベットによって参照される
。更に、ボルトはその下位の設計単位であるタイプ１及
び２のボルトによって参照され、リベットはその下位の
設計単位であるタイプ１及び２のリベットによって参照
される。

【００２０】この上下関係は、抽象と具体の関係であり
、静的設計単位が上位になる程より抽象的な設計対象を
表し、これと反対に、下位になる程より具体的な設計対
象を表す。下位の静的設計単位は上位の静的設計単位が
有する情報を継承することが可能である。従って、同じ
値を有する複数の下位静的設計単位については、これら
を統括する上位静的設計単位のみがその情報を保持すれ
ばよく、これにより、情報の保守性及び格納領域の使用
効率が向上する。

【００２１】図５は、動的設計単位２４の階層構造の例
を示す図である。この階層構造における上下関係は全体
と部分の関係であり、動的設計単位が上位になる程より
全体的な設計対象を表し、これと反対に、下位になる程
より部分的な設計対象を表す。動的設計単位の情報継承
機構として、静的設計単位のそれと同じものが用意され
ているが、それに加えて図６に示すような他の継承機構
を用意することができる。

【００２２】図６に示すように、動的設計単位と静的設
計単位とをリンクという関係により結合することが可能
であり、このリンク関係はサーバまたは設計単位を操作
する機能を有するクライアントを用いることにより設計
者によって付加され、または取り消される。一つの静的
設計単位は複数の動的設計単位とリンク関係を結ぶこと
が可能であるが、一つの動的設計単位は唯一つの静的設
計単位とのみリンク関係を結ぶことができる。動的設計
単位が静的設計単位とリンク関係を結ぶと、その動的設
計単位はリンク関係にある静的設計単位の情報も継承す
ることが可能になる。このような機構により、設計途中
の設計対象は過去の設計が完了した他の設計対象を利用
することができる。尚、動的設計単位については、リン
ク関係にある静的設計単位からの情報継承が上位の動的
設計単位からの情報継承に優先して行われる。

【００２３】次に、番号ｉの静的設計単位を表すフレー
ムのスロットｓの値を得る手続きを図７のフローチャー
トを用いて説明する。このフローチャートに示すように
、先ず、ステップＳ１において番号ｉの静的設計単位自
体にスロットｓの値があるか否かを調べる。もしその値
があれば、ステップＳ２に進んでその値を得て手続きを
終了する。もしその値がなければステップＳ３に進み番
号ｉの静的設計単位の上位の番号ｊの静的設計単位が存
在するか否かを調べる。もしこの上位静的設計単位が存
在しなければステップＳ４に進み、目的とする値が得ら
れなかったとして手続きを終了する。ステップＳ３で、
番号ｊの上位静的設計単位が存在すると判断された場合
には、ステップＳ５に進み、番号ｊの静的設計単位のス
ロットｓの値を得る。このステップＳ５の手続きは、図
７のフローチャートで示される手続きを再帰的に呼び出
すことにより実行される。ステップＳ６ではステップＳ
５により番号ｊの静的設計単位のスロットｓの値が得ら
れたか否かを調べる。もし得られていなければ、ステッ
プＳ４に進み目的とする値が得られなかったとして手続
きを終了する。もし得られたならば、ステップＳ７に進
み、番号ｊの静的設計単位のスロットｓの値を番号ｉの
静的設計単位の項目ｓの値としてこの手続きを終了する
。

【００２４】次に、図８のフローチャートを用いて番号
ｉの動的設計単位を表すフレームのスロットｓの値を得
る手続きを説明する。先ず、ステップＳ１１において番
号ｉの動的設計単位自体にスロットｓの値があるか否か
を調べる。もしその値があればステップＳ１２に進み、
その値を得て手続きを終了する。もしその値がなければ
ステップＳ１３に進み番号ｉの動的設計単位とリンク関
係にある番号ｊの静的設計単位が存在するか否かを調べ
る。ここで、もしリンク関係にある静的設計単位がなけ
ればステップＳ１７に進む。ステップ１３で、もしリン
ク関係にある番号ｊの静的設計単位があればステップＳ
１４へ進み、番号ｊの静的設計単位のスロットｓの値を
得る手続きがなされる。これは図７のステップＳ５と同
様の手続きである。ステップＳ１５では、ステップＳ１
４により番号ｊの静的設計単位のスロットｓの値が得ら
れたか否かを調べる。得られたと判断されたならばステ
ップＳ１６に進み番号ｊの静的設計単位のスロットｓの
値を番号ｉの動的設計単位のスロットｓの値とし、手続
きを終了する。得られなかった場合にはステップＳ１７
に進み番号ｉの動的設計単位の階層構造上の上位動的設
計単位である番号ｋの動的設計単位が存在するか否かを
調べる。ステップＳ１７で、もし上位動的設計単位が存
在しないと判断された場合にはステップＳ１８に進み目
的とする値が得られなかったとして手続きを終了する。 ステップＳ１７で、もし番号ｋの上位動的設計単位が存
在すると判断されたならばステップＳ１９に進み、番号
ｋの動的設計単位のスロットｓの値を得る手続きがなさ
れる。このステップＳ１９の手続きは、図８のフローチ
ャートで示される手続きを再帰的に呼び出すことにより
実行される。ステップＳ２０では、ステップＳ１９によ
り番号ｋの動的設計単位のスロットｓの値が得られたか
否かが調べられる。ここで、この値が得られていないと
判断されるとステップＳ１８に進み目的とする値が得ら
れなかったとして手続きを終了する。またこの値が得ら
れたと判断された場合には、ステップＳ２１に進み、番
号ｋの動的設計単位のスロットｓの値を番号ｉの動的設
計単位のスロットｓの値とし、手続きを終了する。　　
図９は設計対象に与えられる拘束条件を表現するために
用いられる一階の術語論理に基づく表現形式の構造の例
を示す図である。この図に示すように拘束条件の種類は
術語で表され、その拘束条件を表すために必要な付加的
な値や拘束条件が与えられる設計対象等は術語の項とし
て表される。

【００２５】図１０は拘束条件が守られているか否かを
検証するために用いられるルール表現形式の構造の例を
示す図である。この図に示すように、ルールは条件部と
動作部とから構成される。条件部は設計対象に与えられ
る拘束条件を表す術語と、必要に応じてそれらの拘束条
件を検証するために付加される関数の組み合わせとから
なる。もし、条件部の術語および関数が満たされれば動
作部が実行される。動作部には、拘束条件が守られる状
態へ設計対象を修正するための処理が関数で記述されて
いる。

【００２６】次に図１１のフローチャートを用いて、番
号ｉの形状要素に回転や移動等の操作を加えた際の拘束
条件の検証手続きを説明する。先ず、ステップＳ３１で
番号ｉの形状要素に対する操作を表すアフィン変換マト
リクスが形状要素の操作機能を有するクライアントを用
いて設計者により決定される。次に、ステップＳ３２で
、番号ｉの形状要素についてステップＳ３１で決定され
たアフィン変換が実行され、ステップＳ３３で番号ｉの
形状要素に関係する拘束条件が存在するか否かが調べら
れる。ここで、拘束条件が存在しないと判断されれば手
続きを終了し、存在すると判断された場合には、ステッ
プＳ３４に進んで番号ｉの形状要素に拘束条件を介して
関係する他の形状要素群を探し出し、その集合を得る。 ステップＳ３５では、ステップＳ３４で探し出された形
状要素群に対し、ステップＳ３１で決定されたアフィン
変換を行う。ステップＳ３６では、ステップＳ３４で探
し出された形状要素に関係する拘束条件の検証を行う。 この後、ステップＳ３７に進み、ステップＳ３６の検証
によって総ての拘束条件が守られているか否かが調べら
れる。総ての拘束条件が守られていると判断されると手
続きを終了し、そうでなければステップＳ３８に進む。 ステップＳ３８では、ステップＳ３６での検証によって
守られていないと判断された拘束条件を守るために、そ
れらの拘束条件に関係する形状要素を修正して手続きを
終了する。上記ステップＳ３６からステップＳ３８まで
の処理は図１０で説明した構造のルールを用いた前向き
推論によってなされる。また、ステップＳ３６は条件部
が成立するルールを探す過程に相当し、ステップ３８は
ステップＳ３６で成立したルールの動作部を実行するこ
とに相当する。

【００２７】図１２は、図１１のステップ３４における
処理、即ち、対象とする形状要素ｉと拘束条件を介して
関係する他の形状要素群を探索し、その集合Ｅｉ　を得
る処理を詳細に説明するフローチャートである。このフ
ローチャートに示されるように先ず、ステップＳ４１で
形状要素ｉが探索済みであるか否かを調べる。探索済み
であれば手続きを終了し、未だ探索されていない場合は
ステップＳ４２に進み、集合Ｅｉ　を空集合にする。次
にステップＳ４３で形状要素ｉに探索済みのマークを付
加する。ステップＳ４４は形状要素ｉを拘束する総ての
拘束条件に関してステップＳ４５以降の手続きを行うた
めのループ処理である。ステップ４４において形状要素
ｉを拘束する拘束条件が順次ｃとして割り当てられる。 拘束条件が存在する間はステップＳ４５に進み、拘束条
件ｃが既に探索されているか否かを調べる。拘束条件ｃ
が存在しなくなるとステップＳ５２に進み、その時点で
集合Ｅｉ　に格納されている形状要素群を値とし、手続
きを終了する。ステップ４５において拘束条件ｃが探索
済みであると判断されるとステップＳ４４に戻り、未だ
探索されていないと判断されると次のステップＳ４６に
進む。 ステップＳ４６では拘束条件ｃに探索済みのマークを付
加する。ステップＳ４７は拘束条件ｃが拘束する総ての
形状要素に関してステップＳ４８以降の手続きを行うた
めのループ処理である。ステップＳ４７において拘束条
件ｃが拘束する形状要素が順次ｅとして割り当てられる
。形状要素が存在する間はステップ４８に進み、形状要
素ｅが探索済みであるか否かを調べる。形状要素ｅが存
在しなくなるとステップＳ４４に戻る。ステップＳ４８
において形状要素ｅが既に探索されていると判断される
とステップＳ４７に戻り、未だ探索されていないと判断
されれば次のステップＳ４９に進む。ステップＳ４９で
は、形状要素ｅと拘束条件を介して関係する他の形状要
素群を探索し、その集合Ｅｅ　を得る。ステップＳ４９
の手続きは、図１２のフローチャートに示される手続き
を再帰的に呼び出すことにより実行される。但し、各形
状要素と各拘束条件に付加された探索済みを示すマーク
はどの段階で呼ばれた手続きにおいても共通に参照され
るものとする。次に、ステップ５０でステップ４９で得
られた集合Ｅｅ　を集合Ｅｉ　へ追加する。ステップＳ
５１では形状要素ｅを集合Ｅｉ　へ追加し、ステップ４
７に戻る。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、フレーム理論を応用した表現形式により、様々な設
計情報を柔軟にしかも構造的に表現することができる。 従って設計の上流から下流までのあらゆる局面のＣＡＤ
／ＣＡＭシステムを統合することができる。また、設計
が完了した設計対象と設計途中の設計対象とを区別して
表現することにより、設計者の意図に即した設計対象の
表現および操作が可能になる。更に、設計対象に対する
拘束条件を形状操作と関連付けて検証することにより、
設計者は設計対象についての拘束条件を管理することか
ら解放され、設計上の誤りを減少させることが可能にな
り、且つ検証により拘束条件が守られていない場合はそ
れが修正されるので、これを形状決定に利用することが
できる。更に、ネットワークで結ばれた複数のクライア
ントで使用されるデータベースをサーバのみが保持し、
管理するのでデータベースの保全性が向上し、コンピュ
ータ資源を有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１のサーバのデータベースの内部構成を示す
ブロック図である。

【図３】フレーム理論の表現形式に基づく設計単位の表
現構造図である。

【図４】静的設計単位の階層構造図である。

【図５】動的設計単位の階層構造図である。

【図６】動的設計単位と静的設計単位との間のリンク関
係の説明図である。

【図７】静的設計単位の値を得る手続きを示すフローチ
ャートである。

【図８】動的設計単位の値を得る手続きを示すフローチ
ャートである。

【図９】一階術語理論に基づく拘束条件の表現構造図で
ある。

【図１０】拘束条件を検証するために前向き推論で用い
られるルール構造図である。

【図１１】形状要素に対する操作に伴う検証手続きを示
すフローチャートである。

【図１２】対象とする形状要素と拘束条件を介して関係
する他の形状要素群を探索し、その集合を得る手続きを
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１　　サーバ ２　　データベース ３　　データベース管理部 ４　　推論部 ５　　通信部 ６　　制御部 ７　　外部データベース ８　　モニタ ９　　キーボード １０　　ポインティングデバイス １１　　クライアント ２０　　設計対象記述部 ２１　　静的設計対象記述部 ２２　　動的設計対象記述部 ２３　　静的設計単位 ２４　　動的設計単位 ３０　　拘束条件部 ３１　　静的拘束条件部 ３２　　動的拘束条件部 ３３　　静的拘束条件 ３４　　動的拘束条件 ４０　　ルール部 ４１　　ルール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　親ＣＡＤ／ＣＡＭシステムと、該親Ｃ
   ＡＤ／ＣＡＭシステムにネットワークを介して接続され
   た複数の子ＣＡＤ／ＣＡＭシステムとからなるコンピュ
   ータ支援設計生産装置であって、前記子ＣＡＤ／ＣＡＭ
   システムの夫々は、当該子ＣＡＤ／ＣＡＭシステムによ
   る設計の任意の段階で必要とされる情報を前記ネットワ
   ークを介して前記親ＣＡＤ／ＣＡＭシステムから受容す
   るように構成されており、前記親ＣＡＤ／ＣＡＭシステ
   ムは前記ネットワークを介してプロトコルを転送するこ
   とにより前記複数の子ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを制御し
   、該プロトコルの転送により得られた設計対象に関する
   データ及び幾何学的拘束条件を保持し、前記データ及び
   幾何学的拘束条件の整合性を管理することを特徴とする
   コンピュータ支援設計生産装置。