JPH05257995A - 制約管理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】設計解または設計途中結果を得るに至った緩和
された制約条件及び緩和レベル、制約緩和を行なった設
計意図を用いて効率良く設計解を修正したり設計作業を
継続する。 【構成】設計者が設計支援装置を用いて設計する際の設
計途中結果、緩和された制約条件及び制約緩和レベルに
関する情報、及び、制約条件を緩和するに至った設計意
図は属性値記憶部、制約緩和レベル記憶部、設計意図記
憶部に記憶する。設計終了または中断時には、属性値記
憶部、制約緩和レベル記憶部、設計意図記憶部の情報が
相互に関連付けられて設計解／設計途中結果格納部、制
約緩和レベル格納部、設計意図格納部に格納される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多様なバリエーションを
もつ製品の設計を支援するシステムに関するものであ
り、設計解または設計途中結果を用いて設計解を修正し
たり設計作業を継続する場合に、その設計解または設計
途中結果を得るに至った制約条件を用いて設計解を修正
したり設計作業を継続することを可能とする制約管理方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、知識工学の技術を設計問題に応用
し、設計対象（製品）を規定する属性とそれら属性間に
存在する制約条件とによって製品をモデル化し、設計者
が要求仕様に基づいて属性の値を入力すると制約条件が
起動され未決定の属性の値を次々と決めていくことによ
って設計解を得るような設計支援システムが出現してい
る。この方法では、ｎ個の属性の間に制約条件が存在
し、そのうちのｎ−１個の属性の値が既にわかっていれ
ばそれらの属性の値を用いて未知の属性の値を求める。
また、ｎ個すべての属性の値が既にわかっていればそれ
らの属性の値が制約条件を満足しているか否かを確認す
る。このとき、これらの属性の値のなかに制約条件を満
足していないものがあれば、属性の値を変更するか制約
条件を緩和する必要がある。

【０００３】属性間の制約を考慮し制約を緩和すること
によって設計解を得る方法としては、特開平２−２４９
０３２公報に記載のように、解を探索する途中で抵触す
る制約があるか否かを検査し、抵触する制約が複数ある
場合には重要度の低い順に制約を緩和することによって
解を求める方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常の製品設計におい
ては、まず、可能な限り標準部品や標準製作法等を利用
することを考えるが、要求仕様が厳しく標準部品や標準
製作法等では設計解が見出せない場合は多少コストや期
間がかかっても特殊部品や特殊な製作法を利用すること
を検討するという順序で設計者は思考する。そのため、
このような設計を制約を用いて支援するシステムを考え
る場合には、制約条件を標準部品や標準製作法等を前提
とした標準制約と特殊部品や特殊な製作法を考えた非標
準制約とに分けて記述しておき、まず、標準制約のみを
有効として設計を進め、矛盾が生じた場合に非標準制約
に制約条件を順次緩和していくという方法をとる必要が
ある。このとき、どの制約条件まで緩和したかを制約緩
和レベルと呼ぶ。

【０００５】しかし、上記従来技術では、過去の設計解
を利用する場合や、設計を一時中断して別の設計を行な
ったりシステムを停止させた後に設計を再開する場合
や、設計の途中で別の部署に設計を引き継ぐ場合に対す
る配慮がなされていないため、設計を再開するとその設
計解または設計途中結果を導いた設計作業の際になされ
た意志決定、判断の内容が消失される、即ちどの制約条
件をどの緩和レベルまで緩和したかの情報が消失され緩
和した制約条件が再び有効となってしまうために設計解
または設計途中結果の属性の値の間に制約を満足しない
矛盾が検出され、その矛盾の内容を再度検討しなければ
ならないという問題があった。

【０００６】本発明の目的は上記従来技術の問題点をな
くし、設計解または設計途中結果を用いて設計解を修正
したり設計作業を継続する場合に、その設計解または設
計途中結果を得るに至った緩和された制約条件を用いて
設計解を修正したり設計作業を継続することが可能とな
るような制約管理方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による制約管理方式は設計解または設計途中
結果を導くために緩和された制約条件及び緩和レベルを
保持する制約緩和レベル記憶部を設けた。

【０００８】また、制約条件を緩和するに至った設計意
図を記憶する設計意図格納部を設けた。

【０００９】

【作用】上記制約管理方式は、ワークステーション等に
よる一台の設計支援装置、または複数の設計支援装置、
または複数の設計支援装置とファイルサーバとで構成さ
れる設計支援システム上で実現される。

【００１０】設計者が設計支援装置を用いて設計する際
の設計途中結果、緩和された制約条件及び制約緩和レベ
ルに関する情報、及び、制約条件を緩和するに至った設
計意図は属性値記憶部、制約緩和レベル記憶部、設計意
図記憶部に記憶される。設計終了または中断時には、属
性値記憶部、制約緩和レベル記憶部、設計意図記憶部の
情報が相互に関連付けられて設計解／設計途中結果格納
部、制約緩和レベル格納部、設計意図格納部部に格納さ
れる。

【００１１】設計解または設計途中結果を用いて設計解
を修正したり設計作業を継続する場合には、各設計支援
装置から設計解または設計途中結果のデータとともに、
その設計解または設計途中結果を導くために緩和された
制約条件及び緩和レベル、制約条件を緩和するに至った
設計意図を示すデータが各設計支援装置に転送されるの
で、以前の設計作業時になされた意志決定、判断の内容
が消失されることなく設計解を修正したり設計作業を継
続することが可能である。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図１から図９によ
り説明する。

【００１３】図２は本発明による制約管理方式を実現す
る設計支援システムの一実施例を示す構成図である。図
２において、201，202，203はワークステーション等に
よる一台の設計支援装置であり、210は設計解や設計途
中結果、緩和された制約条件と制約緩和レベル、制約条
件を緩和するに至った設計意図に関する情報を共有する
ためのファイルサーバであり、211はファイルサーバと
設計支援装置とで情報交換するためのネットワークであ
る。

【００１４】図１は制約管理方式の機能構成を示した図
であり、101は顧客の要求する属性値を入力するための
属性値入力手段、102は属性値として表現された設計対
象の仕様を記憶する属性値記憶部、103は属性値記憶部
に記憶されている属性値に基づいて設計解または設計途
中結果を図面等の手段で出力する設計解出力手段、104
は属性間の制約を格納しておく制約知識ベース、105は
現在有効な制約を記憶するアクティブ制約知識ベース、
106は制約知識ベースに格納されている制約のうち現在
有効な制約を取り出してアクティブ制約知識ベースに設
定する制約緩和手段、107はアクティブ制約知識ベース
に基づき属性値間の矛盾の有無を確認したり設定済の属
性値から未設定の属性値の値を求め属性値記憶部に値を
設定する制約伝播手段、108は属性値間に矛盾がある場
合にその内容を表示する矛盾表示手段、109は矛盾表示
手段によって属性値間の矛盾が確認され設計者が制約を
緩和すると判断したときに制約緩和指示を入力する制約
緩和指示入力手段、110は制約緩和指示入力手段から入
力された制約緩和指示に基づき制約緩和レベルを記憶す
る制約緩和レベル記憶部、111は設計者が制約を緩和す
ると判断したときにその設計意図を入力する設計意図入
力手段、112は設計意図入力手段により入力された設計
意図を記憶する設計意図記憶部、113は各属性の値、各
制約の制約緩和レベル、設計意図をそれぞれの設計解ま
たは設計途中結果ごとに関連付けてファイルサーバから
取出したり格納したりするための入出力処理手段であ
る。これらはすべて設計支援装置内にもたせる。

【００１５】121は設計支援装置を用いて設計が行なわ
れた設計解または設計途中結果を格納する設計解／設計
途中結果格納部、122は設計解または設計途中結果を得
る途中で緩和した制約の内容を格納する制約緩和レベル
格納部、123は制約を緩和した設計意図を記憶する設計
意図格納部であり、これらは各々の設計解または設計途
中結果ごとに関連付けてファイルサーバに格納される。

【００１６】図３は図２の手段を実施するためのハード
ウェア構成の例である。図３において、301ないし306は
設計支援装置を構成し、301はワークステーションのシ
ステム装置、302はディスプレイ装置、303はキーボー
ド、304はマウス、305は設計解を出力するプリンタ、30
6は制約知識ベースを格納するための外部記憶装置であ
る。また301ないし306はファイルサーバを構成し、301
はワークステーションのシステム装置、302はディスプ
レイ装置、303はキーボード、304はマウス、305はプリ
ンタ、306は設計解／設計途中結果格納部、制約緩和レ
ベル格納部、設計意図格納部を格納するための外部記憶
装置である。

【００１７】以下、対象製品をエレベータとした場合を
例として説明する。図４はエレベータの構成を表わす。
エレベータは、人や荷物を乗せる「かご」や、「かご」
と釣合いをとるためロープで結ばれた「釣合いおも
り」、「かご」と「釣合いおもり」を上下させる「巻上
げ機」から主に構成され、これらが「昇降路」、「機械
室」に配置される。エレベータの構造は、建物の中でエ
レベータが設置される「昇降路」の間口寸法、奥行き寸
法である「昇降路間口」、「昇降路奥行」や、「かご」
に乗せることの可能な重量である「積載荷重」といった
顧客の要求する属性値に対して適するように、各部品の
属性値、即ち「かご」の内側の間口寸法、奥行き寸法で
ある「かご内法間口」、「かご内法奥行」や「かご」の
外側の間口寸法、奥行き寸法である「かご外法間口」、
「かご外法奥行」等の属性値を設定することによって決
まる。制約は複数の属性値間で満たすべき組合せを示す
テーブル，数式，不等式等で表わされる。図５に属性項
目と制約との関係の一例を、図６に各制約の内容を示
す。

【００１８】例えば制約１は「積載荷重」と「かご内法
間口」、「かご内法奥行」の値の整合性のとれた組合せ
のテーブルを示している。制約２，制約３は「かご」側
板の厚みのために満たすべき制約であり、制約４，制約
５は「かご」や「おもり」が「昇降路」に衝突せずに上
下するために満たすべき制約である。これらの制約は制
約伝播手段107によって、制約中の何れかの属性値が設
定されると自動的に制約中の他の属性値を求めるといっ
たように双方向で用いられる。例えば制約１で「積載荷
重」が「１０５０ｋｇ」と設定された場合、「かご内法
間口」と「かご内法奥行」の値は各々「１９００ｍ
ｍ」、「１３００ｍｍ」と決まり自動的に値が設定さ
れ、逆に「かご内法間口」と「かご内法奥行」の値が各
々「１５５０ｍｍ」、「１１００ｍｍ」と設定された場
合「積載荷重」は「７００ｋｇ」と決まり値が自動的に
設定される。制約２，制約３についても、「かご内法間
口」、「かご内法奥行」が決まると自動的に「かご外法
間口」、「かご外法奥行」が計算され値が設定される。
逆に「かご外法間口」、「かご外法奥行」が決まると自
動的に「かご内法間口」、「かご内法奥行」が計算され
値が設定される。また制約４，制約５については「かご
外法間口」と「かご外法奥行」の値が設定され、「昇降
路間口」、「昇降路奥行」も既に設定されている場合
は、不等式が成り立つかを確認する。また特に制約１に
ついて、図６の値の組合せは標準制約を表わし、この組
合せで設計解が得られない場合には、制約緩和手段108
によって、図７に示すような非標準制約に制約を緩和し
設計を続行する。

【００１９】制約緩和レベル記憶部は、図８のように制
約番号にたいして緩和レベルを、標準（制約緩和な
し）、非標準ｎ（ｎレベル緩和）、除去（すべての制約
緩和）のように記憶する。また、設計意図記憶部では図
９のように、緩和した制約に関する緩和の理由を、「強
度不足」、「顧客指定」、「対象形状が特殊」のように
記憶する。設計終了または中断時には、入出力処理手段
を介して属性値記憶部、制約緩和レベル記憶部、設計意
図記憶部の情報が相互に関連付けられて設計解／設計途
中結果格納部、制約緩和レベル格納部、設計意図格納部
に格納される。

【００２０】設計解または設計途中結果を用いて設計解
を修正したり設計作業を継続する場合には、各設計支援
装置から入出力処理手段を介して設計解または設計途中
結果のデータとともに、その設計解または設計途中結果
を導くために緩和された制約条件及び緩和レベル、制約
条件を緩和するに至った設計意図を示すデータが各設計
支援装置に転送されるので、以前の設計作業時になされ
た意志決定、判断の内容が消失されることなく設計解を
修正したり設計作業を継続することが可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、設計解または設計途中
結果を用いて設計解を修正したり設計作業を継続する場
合に、以前の設計作業時になされた意志決定、判断の内
容が消失されることなく、その設計解または設計途中結
果を得るに至った緩和された制約条件及び緩和レベル、
制約緩和を行なった設計意図を用いて設計解を修正した
り設計作業を継続することができるので、効率の良い設
計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制約管理方式の一実施例を示す機
能構成図である。

【図２】図１を実現する設計支援システムの構成図であ
る。

【図３】図２の設計支援装置及びファイルサーバのハー
ドウェア構成図である。

【図４】エレベータの構成の説明図である。

【図５】エレベータの属性と属性間の制約の説明図であ
る。

【図６】制約知識ベース中の各制約の内容説明図であ
る。

【図７】図６の制約１に関する非標準制約の内容説明図
である。

【図８】制約緩和レベル記憶部の構成図である。

【図９】設計意図格納部の構成図である。

【符号の説明】

101…属性値入力手段、102…属性値記憶部、103…設計
解出力手段、104…制約知識ベース、105…アクティブ制
約知識ベース、106…制約緩和手段、107…制約伝播手
段、108…矛盾表示手段、109…制約緩和指示入力手段、
110…制約緩和レベル記憶部、111…設計意図入力手段、
112…設計意図記憶部、113…入出力処理手段、121…設
計解／設計途中結果格納部、122…制約緩和レベル格納
部、123…設計意図格納部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝田 勝義 茨城県勝田市市毛1070番地株式会社日立製 作所水戸工場内 (72)発明者 有野 正治 茨城県勝田市市毛1070番地株式会社日立製 作所水戸工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】属性とそれら属性間に存在する制約条件と
   によって設計対象をモデル化し、設計者が要求仕様に基
   づいて値を入力した属性を含む既に値の定まった属性の
   値から制約条件を用いて未決定の属性の値を次々と求め
   ることによって設計解を得るような設計支援システムに
   おいて、値を入力された属性を含む既に値の定まった属
   性の値が制約条件を満足しない場合に設計者がこの制約
   条件を緩和することを指定するための制約条件緩和手段
   と、設計解または設計途中結果を格納するときにこれと
   関連付けて設計解または設計途中結果を得るに至った各
   制約条件の緩和レベルを記憶する制約緩和レベル記憶部
   を設けたことを特徴とする制約管理方式。
2. 【請求項２】設計者が属性値を入力する替わりに他の設
   計システムから属性値が自動設定されることを特徴とす
   る請求項１記載の制約管理方式。
3. 【請求項３】設計者が緩和する制約及び緩和レベルを指
   定する替わりにシステムが緩和する制約及び緩和レベル
   を自動決定することを特徴とする請求項１記載の制約管
   理方式。
4. 【請求項４】各制約の緩和レベルとともにその制約を緩
   和した設計意図を併せて記憶する設計意図格納部を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の制約管理方式。