JPH08190578A - 設計支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】設計事例の類似検索に際して、製品の形状特徴
が要求仕様に含まれる場合でも、形状的な類似性の評価
を行い、その結果を提示することが可能な設計支援装置
を提供する。 【構成】製品の形状等の特徴により特徴付けされた図面
等の複数の設計事例を予め登録しておく設計事例データ
ベース３０と、要求仕様の形状特徴を入力可能な形状特
徴入力手段１０と、入力された形状特徴と予め設計事例
データベース３０に登録されている事例の形状特徴を比
較し類似度を算出する形状特徴評価手段２０と、各事例
を類似度により順序付けし表示する検索結果表示手段７
０とを具え、要求仕様を満足する設計結果、若しくは要
求仕様の設計上有用な情報を生成することが可能な設計
支援装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、要求仕様に類似な仕様
の設計事例を修正して要求仕様を実現する設計におい
て、要求仕様に製品の見え方等の形状特徴情報が含まれ
るような場合、形状特徴による類似事例の検索を行い効
率的な設計を可能にする設計支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】与えられた問題に類似する過去の事例を
利用して問題の解決を図る推論方式として事例ベース推
論 (Case Based Reasoning : CBR) が従来より知られて
おり、このような推論方式を設計の支援に応用した例が
ある(人工知能学会誌 1992.7)。すなわち、過去の設計
事例を「事例ベース」に蓄えておき、要求仕様を表現す
る各特徴項目の内容をキーワードとして入力し、事例ベ
ースに蓄えられている設計事例の各特徴項目と比較し、
要求仕様に類似した設計事例を検索する。検索された類
似設計事例を修正することにより、効率的に要求仕様を
満足する設計を行なうことを可能にするシステムであ
る。

【０００３】しかし、デザインを要求されるような製品
では、要求仕様に製品の意匠部分のラフスケッチが含ま
れる場合があり、また、製品中の部品配置の自由度が高
い製品でも、要求仕様に部品のレイアウトを示すための
簡略な配置図面が含まれる場合がある。このようなスケ
ッチや図面等による形状情報を含む要求仕様を持つ製品
を上述のシステムによって設計する場合、予め要求仕様
に含まれる形状情報を表現するためのキーワードの抽出
を行なう必要がある。そして、要求仕様を入力する場合
は、与えられた要求仕様のスケッチや図面から、入力可
能なキーワードに変換を行ない入力する必要がある。

【０００４】そのため、検索結果は形状的な類似性を直
接的に考慮することができない。また、要求仕様の形状
情報は多種多様なため、形状情報を表現するキーワード
を十分に抽出しておくことは困難で、抽出が不十分な場
合、適当なキーワードに置き換えて要求仕様を入力せざ
るを得なくなる。また、要求仕様の形状情報をキーワー
ドに変換する際に設計者の経験や勘によって選択される
キーワードが変わる可能性があり、非熟練設計者の場合
には適切なキーワードに変換することが出来ない可能性
がある。

【０００５】以上のようなことから、検索された事例の
要求仕様に対する類似性は保証されず、その検索結果で
ある事例の形状を修正して要求仕様を満足する設計を行
う場合の形状修正量の少ない効率的な設計を保証するこ
ともできない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のシ
ステムにあっても、過去の設計事例を「事例ベース」に
蓄えておき、キーワードに変換した要求仕様を入力する
ことにより、「事例ベース」から類似する設計事例を検
索し、その検索結果の設計事例を修正することにより効
率的に要求仕様を満足する設計を行なうことは可能であ
るが、分類された仕様項目とその値であるキーワードに
よって要求仕様を表現し検索するため、形状情報を含む
要求仕様の場合には予めその形状情報を表現するための
キーワードを抽出しておかなければならず、また、形状
の要求仕様を入力するとき入力を行なう設計者の熟練度
合等によって選択するキーワードが変わってしまう。

【０００７】このような問題を解決するためには、形状
情報を直接入力し、入力された形状に基づき事例の検索
を可能にする必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ために、この発明では、上述のように形状特徴を含む要
求仕様が与えられる場合でも、形状特徴の類似する設計
事例を検索可能なように、 （ａ）製品の形状等の特徴により特徴付けされた図面等
の複数の設計事例を予め登録しておく設計事例データベ
ース。

【０００９】（ｂ）要求仕様の形状特徴を入力可能な形
状特徴入力手段。

【００１０】（ｃ）前記形状特徴入力手段（ｂ）により
入力された形状特徴と予め前記設計事例データベース
（ａ）に登録されている事例の形状特徴を比較し類似度
を算出する形状特徴評価手段。

【００１１】（ｄ）前記形状特徴評価手段（ｃ）により
算出された各事例を類似度により順番付け表示する検索
結果表示手段。

【００１２】をそれぞれ具え、前記形状特徴評価手段
（ｄ）により提示される検索結果の事例は前記要求仕様
を満足する設計結果、若しくは要求仕様を満足する設計
を行う上で有用な情報を生成するようにする。

【００１３】さらにこの発明では、形状特徴に加え文字
列と数値の形態で表現される特徴項目を持つ要求仕様が
与えられる場合でも、複数の形態で表現される複数の特
徴項目に類似する設計事例を検索可能なように、 （ｅ）要求仕様の特徴項目毎に文字列と数値の形態で特
徴データを入力可能な特徴データ入力手段。

【００１４】（ｆ）特徴データ入力手段（ｅ）により入
力された特徴データと予め事例データベース（ａ）に登
録されている各事例の特徴データを比較し、特徴項目毎
に類似度を算出する特徴データ評価手段。

【００１５】（ｇ）形状特徴評価手段（ｃ）と特徴デー
タ評価手段（ｆ）が算出する各特徴項目の類似度を総合
し、要求仕様に対する事例の総合類似度を算出する総合
類似度算出手段。

【００１６】を更に具えるようにする。

【００１７】

【作用】要求仕様の形状特徴を形状特徴入力手段（ｂ）
によりキーワード等に変換することなく直接入力するこ
とが可能で、設計事例データベース（ａ）に登録されて
いる設計事例を、形状特徴評価手段（ｃ）により要求仕
様の形状特徴で比較し類似度を算出することが可能とな
る。これらにより、検索される事例は形状的に類似した
事例であるので、検索された事例の形状を修正して要求
仕様を満足する設計を行うときの形状修正量は少なく、
効率の良い設計が可能になる。

【００１８】さらにこの発明では、要求仕様に含まれる
形状特徴以外の文字列・数値の形態の特徴データも特徴
データ入力手段（ｅ）により入力可能にし、入力された
特徴データと事例の特徴データを特徴データ評価手段
（ｆ）により比較し類似度を算出する。更に、形状特徴
の類似度と合わせて総合類似度算出手段（ｇ）により各
事例毎に総合類似度を算出することにより類似な事例の
検索を可能にする。これにより、形状特徴以外の特徴項
目も類似する事例の検索が可能になり、その事例を元に
する設計の効率を良くすることが可能になる。

【００１９】

【実施例】図１に、本発明にかかる設計支援装置につい
てその一実施例を示す。

【００２０】この実施例では、エレベータの設計を顧客
の要求仕様に基づき行う場合について述べるものとす
る。ここでは特に、エレベータの天井部分の特殊意匠の
設計を行う場合を対象とする。

【００２１】さて、この実施例の設計支援装置で、形状
特徴入力部１０は、要求仕様に含まれる形状特徴をマウ
ス等の入力装置やファイルから読み込む部分である。

【００２２】また、設計事例データベース３０は、設計
事例のＣＡＤデータがその事例の形状等の特徴を示すデ
ータと共に登録されている部分である。

【００２３】また、形状特徴評価部２０は、形状特徴入
力部１０により入力された要求仕様の形状特徴と設計事
例データベース３０に登録されている設計事例の形状特
徴を比較し類似度を算出する部分である。

【００２４】また、特徴データ入力部４０は、要求仕様
の文字列と数値の形態で表現される特徴データをマウス
やキーボード等の入力装置やファイルから読み込む部分
である。

【００２５】また、特徴データ評価部５０は、特徴デー
タ入力部４０により入力された要求仕様の特徴データと
設計事例データベース３０に登録されている設計事例の
特徴データを比較し類似度を算出する部分である。

【００２６】また、総合類似度算出部６０は、形状特徴
評価部２０と特徴データ評価部５０により算出された各
特徴項目毎の類似度を各特徴項目に重み付けし、各事例
の総合類似度を算出する部分である。

【００２７】また、検索結果表示部７０は、要求仕様に
対する各事例の総合類似度を用いて類似度が高い順に設
計事例を表示し選択出来るようにする部分である。

【００２８】いま、例えば図４に示す要求仕様が与えら
れた場合を考える。

【００２９】まず、与えられた要求仕様を形状特徴入力
部１０と特徴データ入力部４０により特徴項目の内容に
応じた入力装置を用いて入力する。要求仕様項目「照明
配置」は、照明部品の配置形状情報なので、形状特徴と
して形状特徴入力部１０により入力する。形状特徴入力
部１０では、配置すべき部品をマウス等のポインティン
グデバイスを用い配置し形状特徴を入力する。さらに、
要求仕様項目「天井構造」「幅」「奥行き」は、形態が
「文字列」「数値」であるからキーボード等により直接
データを特徴データ入力部４０を通して入力する。

【００３０】これらにより、形状特徴入力部１０と特徴
データ入力部４０で得られた要求仕様の特徴項目の内容
を図５に示す。図５の特徴項目の内容は、特徴項目の形
態により「形状」なら形状特徴評価部２０へ、「文字
列」「数値」なら特徴データ評価部５０へデータがそれ
ぞれ渡され各特徴項目毎の類似度の算出を行う。

【００３１】また、比較される事例の特徴内容の例を図
６に示す。以下の処理の説明では図６の事例の特徴に対
する類似度の算出を例として説明する。

【００３２】なお、事例の形状特徴データは予め設計事
例データベース３０に登録されている必要があり、設計
結果を設計事例データベース３０に登録する際に形状特
徴データを作成し登録してもよいが、本設計支援装置を
用いて設計した場合は、要求仕様として形状特徴入力部
で入力したデータを利用し、事例の形状特徴データとし
て設計事例データベース３０に登録してもよい。また、
設計事例データベース３０には事例のＣＡＤデータが登
録されるので、そのＣＡＤデータから形状特徴情報を抽
出して事例の形状特徴データとして形状特徴評価部２０
で利用してもよい。

【００３３】まず、形状特徴評価部２０を通じた形状特
徴に対する類似度の算出処理の詳細を図２に示す。以
下、形状特徴評価部２０における、与えられた要求仕様
と事例の特徴項目「照明配置」を比較し類似度を算出す
る処理について述べる。

【００３４】形状特徴評価部２０における形状比較方法
として、弛緩整合法を用いて要求仕様と事例の配置点の
類似度を算出する。

【００３５】まず、要求仕様の特徴項目「照明配置」の
データを受け入れ（図２ステップＳ２１）、更に事例の
特徴項目「照明配置」のデータを読み込む（図２ステッ
プＳ２２）。次に、要求仕様の照明の各配置点L1〜L7と
事例の配置点M1〜M5の間の対応の程度の確率の初期値を
設定する（図２ステップＳ２２）。初期値は各配置点L1
〜L7が、全ての事例の各配置点M1〜M5に均等に対応する
と考え、1.0/5=0.2とする。ここで、確率を用いて対応
の程度を表現するのは、この対応が必ずしも完全ではな
いという立場をとるためである。つまり、要求仕様と事
例の配置点の間で平行移動／回転／拡大・縮小等の変換
を行えば同じ配置になる場合があるが、それら変換の影
響をできるだけこの対応の確率によって吸収しようとい
うものである。

【００３６】そのためには、他の点の対応の平行移動／
回転／拡大・縮小等の変換を考慮して、点の対応の確率
を変化させていく必要がある。注目している２点間の変
換と同様な点の変換を持つ他の２点間の対応確率が大き
ければ、注目している２点間の対応確率も大きくなるよ
うに変化させる（図２ステップＳ２４）。例えば、要求
仕様の配置点L5，L6，L7は、「点L6を中心に反時計回り
に90゜回転させ更にy方向に-0.1平行移動する」という点
の変換を行うと事例の配置点M5，M4，M3の配置とほぼ一
致するので、対応L5−M5の確率は、同様な点変換を行う
L6−M4，L7−M3の対応の確率が大きければ、大きくな
り、事例の他の配置点との対応確率は小さくなる。同様
にしてL6−M4，L7−M3の対応の確率も大きくなる。

【００３７】そして、更にこの対応確率の変化量がある
値を下回るまで、つまり、各対応の確率がある値に収束
するまで、対応確率の変化を繰り返す（図２ステップＳ
２４〜Ｓ２６）。先ほどの配置点L5，L6，L7では、最終
的にL5−M5，L6−M4，L7−M3の対応確率だけが大きくな
って行き、L5，L6，L7から出る他の対応の確率は小さく
なって行く。

【００３８】次に、要求仕様の各配置点で対応確率が最
大となる事例の配置点の対応を探し、その対応の確率を
要求仕様の配置点の対応の確率とし（図２ステップＳ２
７）、要求仕様の配置点の対応確率の平均値を算出する
（図２ステップＳ２８）。先ほどの配置点L5，L6，L7で
は、L5−M5，L6−M4，L7−M3の対応の確率がほぼ1.0
で、L5，L6，L7から出る他の対応の確率は0に限り無く
近づくので、配置点L5，L6，L7の各対応の最大確率は、
何れも1.0となる。また配置点L2，L4はL2−M1，L4−M2
が最大対応確率となり、両対応とも1.0となり、配置点L
1，L3はそれぞれM3，M5に対応するように対応確率が大
きくなろうとするが、先にL7−M3，L5−M5の対応確率が
大きくなるのでL1−M3，L3−M5の対応確率は大きくなる
ことが出来ず対応の確率は分散してしまい、L1，L3の最
大対応確率は0.2となる。

【００３９】この対応確率の平均値は、0.0〜1.0の値を
とり1.0に近ければ要求仕様の配置点に対応する事例の
配置点が存在するということなので、この平均値を類似
度として総合類似度算出部６０に渡す（図２ステップＳ
２９）。この例の場合、類似度は0.77となる。

【００４０】以上説明してきた形状比較方法によれば、
例からも分かるように部分的な配置形状の類似も含めた
配置形状の類似性の評価が可能になる。

【００４１】なお、形状の比較方法として弛緩整合法の
他に、要求仕様と事例の配置点の最適な対応を動的計画
法により探索するＤＰ照合法や、プロダクションルール
で類似性の評価方法を記述しエキスパートシステムによ
り類似度を算出する方法や、形状の類似性を学習させた
ニューラルネットワークにより類似度を算出する方法等
もある。

【００４２】次に、特徴データ評価部５０を通じた「文
字列」「数値」で表現される特徴データに対する類似度
の算出処理の詳細を図３に示す。以下、特徴データ評価
部５０における、与えられた要求仕様と事例の「文字
列」「数値」特徴項目を比較し類似度を算出する処理に
ついて述べる。

【００４３】まず、特徴項目データを受け入れ（図３ス
テップＳ３１）、さらに事例の特徴データを読み込む
（図３ステップＳ３２）。次に、特徴項目の方を判別し
その形態に応じた比較処理にデータを渡す（図３ステッ
プ３３）。まず、特徴項目「天井構造」は、型が「文字
列」なので、処理は文字列比較処理（図３ステップＳ３
４）にデータが渡される。文字列比較処理では、要求仕
様として入力された文字列と事例の持っている文字列と
が一致するかを比較し、一致すれば類似度を1.0とし、
不一致の場合には類似度を0.0とする。この例の場合、
要求仕様と事例の特徴項目「天井構造」の内容がともに
「二重天井ーメジなし」であるので類似度1.0となる。

【００４４】なお、文字列比較処理で、特徴を示す文字
列間の類似度を定義しておく類似度算出表を予め用意し
ておき、その表に基づき類似度を算出する方法も考えら
れる。類似度算出表の例を図７に示す。

【００４５】次の特徴項目の処理に移り（図３ステップ
Ｓ３６）、特徴項目「幅」は、特徴項目の型が「数値」
なので処理は数値比較処理（図３ステップＳ３５）に渡
され下式に基づき類似度を算出する。

【００４６】

【数１】

【００４７】この式を使って類似度を算出すると、

【００４８】

【数２】

【００４９】と算出される。

【００５０】次の特徴項目「奥行」も、「幅」と同様に
処理され、類似度＝1200/1700=0.71と算出される。

【００５１】以上により全ての特徴項目の評価が終了し
たので(図３ステップＳ３６）、各特徴項目の類似を総
合類似度算出部に渡す（図３ステップＳ３７）。

【００５２】以上の形状特徴評価部２０と特徴データ評
価部５０の処理により各特徴項目の類似度が算出された
ら、各特徴項目の類似度を総合類似度算出部６０に渡し
事例全体の総合類似度の算出を行う。

【００５３】各特徴項目の類似度を受け取った総合類似
度算出部６０は、各特徴項目の類似度を重み付けし和を
算出し総合類似度とする。総合類似度をＳj、各特徴項
目の類似度をｓi、各特徴項目の重みをｗi、特徴項目の
個数をＮとするとき、要求仕様と重みの総合類似度は下
式により求める。

【００５４】

【数３】

【００５５】設計事例データベース３０に蓄えられてい
る全ての設計事例に対して総合類似度を算出する処理繰
り返し、要求仕様に対する全ての事例の総合類似度が算
出されたらその類似度を検索結果表示部７０へ渡す。

【００５６】検索結果表示部７０では、受け取った類似
度に基づき事例ベース３０に蓄えられている全ての設計
事例をソーティングし、類似度が最大の事例を検索結果
として表示する。

【００５７】以上の処理により検索された設計事例に対
し、設計者はＣＡＤシステム等による修正を行い、要求
仕様を満足するよう設計する。

【００５８】なお、この実施例では形状特徴を直接入力
するようにしているが、要求仕様における製品の機能・
性能や製品から受ける感覚的特徴を表現する言葉から形
状特徴に変換し、この形状特徴を元に本実施例のように
事例の検索を行ってもよい。

【００５９】なお、この発明にかかる設計支援装置は、
その適用の対象が、上記実施例で例示したエレベータの
設計に限られるものではなく、要求仕様に形状特徴を含
む製品の設計に適用可能である。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、製品の形状特徴を要求
仕様に含む場合にも、要求仕様の形状特徴を検索条件と
して直接入力することが可能で、更に形状特徴をもとに
事例の類似検索を行うことにより、形状的にも類似性の
ある事例を検索することが可能となる。このようにして
検索された事例は、形状的に似ているという保証がされ
るので、検索されてきた事例を元に要求仕様を満たす設
計を行う場合でも修正量が少なく効率的に設計を行うこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる設計支援装置の一実施例につい
てその全体の構成を示すブロック図。

【図２】実施例の設計支援装置の特に形状特徴評価部の
処理の流れを示すフローチャート。

【図３】実施例の設計支援装置の特に特徴データ評価部
の処理の流れを示すフローチャート。

【図４】実施例における要求仕様の例を示す説明図。

【図５】実施例における要求仕様の特徴項目データの内
容を示す説明図。

【図６】実施例における事例データの特徴項目の内容を
示す説明図。

【図７】実施例における天井構造の類似度算出表の内容
を示す説明図。

【符号の説明】

１０…形状特徴入力部、２０…形状特徴評価部、３０…
事例データベース、４０…特徴入力部、５０…特徴評価
部、６０…総合類似度算出部、７０…検索結果表示部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 15/60 ６０４ Ｄ ６８０ Ｂ (72)発明者 柴田 昇 茨城県ひたちなか市市毛1070番地株式会社 日立製作所水戸工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】製品の要求仕様を満足する設計を支援する
   装置において、前記製品の形状等の特徴により特徴付け
   された図面等の複数の設計事例を予め登録しておく設計
   事例データベースと、要求仕様の形状特徴を入力可能な
   形状特徴入力手段と、入力された形状特徴と予め前記設
   計事例データベースに登録されている事例の形状特徴を
   比較し類似度を算出する形状特徴評価手段と、各事例を
   類似度により順序付けし表示する検索結果表示手段と、
   を具え、要求仕様の設計上有用な設計事例を検索可能な
   ことを特徴とする設計支援装置。
2. 【請求項２】請求項１において、要求仕様の特徴項目毎
   に文字列と数値の形態で特徴データを入力可能な特徴デ
   ータ入力手段と、入力された特徴データと予め設計事例
   データベースに登録されている各事例の特徴データを比
   較し、特徴項目毎に類似度を算出する特徴データ評価手
   段と、形状特徴評価手段と特徴データ評価手段が算出す
   る夫々の評価結果を総合し、要求仕様に対する事例の類
   似度を算出する総合類似度算出手段と、を更に具える設
   計支援装置。