JPH10289255A - Autonomous distributed design supporting device - Google Patents

Autonomous distributed design supporting device

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Publication number
JPH10289255A
JPH10289255A JP9094151A JP9415197A JPH10289255A JP H10289255 A JPH10289255 A JP H10289255A JP 9094151 A JP9094151 A JP 9094151A JP 9415197 A JP9415197 A JP 9415197A JP H10289255 A JPH10289255 A JP H10289255A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
autonomous
parameter
design
self
unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9094151A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Futagami
範之 二上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP9094151A priority Critical patent/JPH10289255A/en
Publication of JPH10289255A publication Critical patent/JPH10289255A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design supporting device which conducts a design solution to design specification that is given by using an autonomous distribution technique. SOLUTION: When an autonomous element receives a stimulus from another autonomous element, a CPU updates time (S301), and next, temporarily saves just preceding parameter value and stores it to use it for calculation of a step 304 at S302. Then, it calculates all parameter values that are defined in autonomous elements at S303, reads a program for parameter evaluation processing by using a calculated parameter value and the preceding parameter value and calculates the balancing of a parameter according to the program (S304). Next, it executes autonomous evaluation processing of S305, decides the result of an autonomous element evaluating means (S306), and finishes the processing when it confirms that self-organization is accomplished.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車等の機械製品
を設計対象とする自律分散型設計支援装置に関し、より
詳しくは、部品や機能等のような設計の要素として使用
可能な単位を自律要素として定義し、各自律要素が自己
組織化を行うことにより全体としての設計解を得ること
ができる自律分散型設計支援装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an autonomous decentralized design support apparatus for designing mechanical products such as gears, and more particularly, to autonomous units that can be used as design elements such as parts and functions. The present invention relates to an autonomous decentralized design support device that can be defined as elements and each autonomous element performs self-organization to obtain a design solution as a whole.

【0002】[0002]

【従来の技術】設計支援装置として、従来は、大規模で
集中型のコンピュータシステムが用いられていた。その
理由は、従来のシステムは、システム開発者が手続き処
理を全て記述し、システムはその記述に従って動いてお
り、システム開発者は事前に全てのシステムの動きを予
想し、プログラム化する必要があったため、複雑な処理
を行うには大規模で集中型のコンピュータシステムが必
要となるからである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a large-scale centralized computer system has been used as a design support apparatus. The reason is that in the conventional system, the system developer describes all procedural processes, the system operates according to the description, and the system developer needs to anticipate and program all the system behavior in advance. Therefore, a large-scale centralized computer system is required to perform complicated processing.

【0003】ところで、最近では、設計支援装置とし
て、自律分散型の設計支援システムの開発が進められて
いる。ここで、自律分散システムとは、全体を管理する
制御機構を持たず、設計の要素として使用可能な単位で
ある自律要素が自ら協調、競合的に相互作用して全体の
目標を達成しようとする考え方である。
Recently, a design support system of an autonomous decentralized type has been developed as a design support device. Here, an autonomous decentralized system does not have a control mechanism for managing the whole, and autonomous elements, which are units that can be used as design elements, cooperate and interact with each other to achieve the overall goal It is a way of thinking.

【0004】このような、自律分散システムは、自律要
素が主体性を持って行動するので、複雑な制御機構は不
要となり、信頼性、拡張性及び柔軟性等の点で高い効能
が期待される。
In such an autonomous decentralized system, since autonomous elements act with independence, a complicated control mechanism is not required, and high efficiency is expected in terms of reliability, expandability, flexibility and the like. .

【0005】ここで、設計はトップダウンに与えられた
要求仕様に対して、個々の機能をボトムアップ的に積み
上げて解(設計解)を求めていく作業として解釈出来
る。更に言えば、設計者の試行錯誤の過程とは、個々の
機能を設定し、それらを組み合わせ、全体の目標を評価
しながら各機能を調整していくことであるから、自律分
散システムは人間の設計過程をシステム上に表現しやす
い方法論と考えられる。
[0005] Here, design can be interpreted as a task of obtaining a solution (design solution) by accumulating individual functions from the top down to the required specifications in a bottom-up manner. Furthermore, the process of trial and error by a designer is to set individual functions, combine them, and adjust each function while evaluating the overall goal. It is considered to be a methodology that can easily express the design process on the system.

【0006】上記のような長所を有する故、最近では、
大規模で集中型のコンピュータシステムからなる設計支
援装置に代わるものとして、自律分散システムの開発が
進められているのである。
[0006] Because of the above advantages, recently,
Autonomous decentralized systems are being developed as an alternative to large-scale, centralized computer systems.

【0007】ここで、オーム社より刊行されている「北
森俊行,北村新三共編,自己組織化の科学,p.11
1」によれば、自律要素が主体性を持って行動するに
は、自己組織化の実現が不可欠である。自己組織化と
は、自律要素の相互作用により全体としての形態、構造
を生成することと考えられるので、この自己組織化機能
をいかに実現するかによって、自律分散システムの利点
が大きく変わってくる。
Here, "Toshiyuki Kitamori and Shinsan Kitamura, edited by Ohmsha, Science of Self-Organization, p. 11"
According to [1], realization of self-organization is indispensable for autonomous elements to act independently. Since the self-organization is considered to generate a form and a structure as a whole by the interaction of autonomous elements, the advantage of the autonomous decentralized system changes greatly depending on how the self-organization function is realized.

【0008】例えば、自己組織化の第1の方法として、
特開平7―64942号公報に開示された方法がある
(以下第1従来方法という)。この第1従来方法は、各
自律要素を連立式の集合で構成し、自律要素自身に連立
式を自ら解く機能を持たせている。より具体的には、以
下の(1)〜(3)の機能を有する。
For example, as a first method of self-organization,
There is a method disclosed in JP-A-7-64942 (hereinafter referred to as a first conventional method). In the first conventional method, each autonomous element is constituted by a set of simultaneous equations, and the autonomous element itself has a function of solving the simultaneous equations by itself. More specifically, it has the following functions (1) to (3).

【0009】(1)自発発火機能:必要なパラメータ
(自律要素自身の性質を表す属性)が揃った時に自発的
に発火し、パラメータが揃わない時は自発的に他の自律
要素に不足のパラメータ値を要求する機能。
(1) Spontaneous firing function: Fires spontaneously when necessary parameters (attributes representing the properties of the autonomous element itself) are prepared, and when the parameters are not prepared, spontaneously lacks other autonomous elements. The ability to request a value.

【0010】(2)自律決定機能:他の自律要素とは独
立に自律要素が行動する機能。
(2) Autonomous decision function: A function in which an autonomous element acts independently of other autonomous elements.

【0011】(3)協調機能:他の自律要素から要求が
あった場合に、これに答える機能。
(3) Cooperative function: a function for responding to a request from another autonomous element.

【0012】加えて、必要なパラメータが求まらない場
合には、各自律要素が持つデフォルト値と呼ぶ仮の値を
使用することにより、必要なパラメータを収集し、連立
式を解いていく。
In addition, when necessary parameters are not obtained, necessary parameters are collected by using temporary values called default values of each autonomous element, and simultaneous equations are solved.

【0013】また、自己組織化の第2の方法として、特
開平8―137809号公報に開示された方法がある
(以下第2従来方法という)。この第2従来方法は、自
律要素内のパラメータ計算速度と自律要素間の情報の伝
達速度に適切な時間遅延を与えることで自己組織化機能
を実現している。これは、自律要素の計算速度が伝達速
度より大きい場合にはシステムがクラスタ化する傾向も
持ち、逆の場合には局所解に陥りやすいという性質を改
善するものである。
As a second method of self-organization, there is a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-137809 (hereinafter referred to as a second conventional method). This second conventional method realizes a self-organizing function by giving an appropriate time delay to a parameter calculation speed in an autonomous element and an information transmission speed between autonomous elements. This improves the property that the system tends to be clustered when the calculation speed of the autonomous element is higher than the transmission speed, and that the system tends to fall into a local solution when the calculation speed is opposite.

【0014】今少し具体的に説明すると、各自律要素に
は自律要素の計算結果を一定時間遅延させてから伝達す
る遅延発生装置が用意されており、別に用意されている
全ての自律要素の遅延時間管理を一括して扱う装置から
供給されるパラメータに従って作動するようにシステム
化されている。
More specifically, each autonomous element is provided with a delay generator for transmitting the calculation result of the autonomous element after delaying it for a predetermined time, and the delay generator for all autonomous elements prepared separately is provided. It is systemized to operate according to parameters supplied from a device that handles time management collectively.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1従来方法では、連立式を解くために必要なパラメータ
情報を収集する手法において、以下に示す問題点があ
る。
However, the first conventional method has the following problems in a method for collecting parameter information necessary for solving the simultaneous equations.

【0016】即ち、この方法においては、必要なパラメ
ータが揃わない時には、他の自律要素に対して不足パラ
メータを要求するが、他の自律要素が必要なパラメータ
値を供給する保証は無い。その場合は、デフォルト値が
用いられることになるが、デフォルト値はその時の自律
要素の状態を反映して適切に設定される訳では無いの
で、自己組織化を促進させる効果があいまいである。
That is, in this method, when necessary parameters are not prepared, the other autonomous element requests the missing parameter, but there is no guarantee that the other autonomous element supplies the necessary parameter value. In such a case, the default value is used, but the default value is not appropriately set to reflect the state of the autonomous element at that time, and the effect of promoting self-organization is ambiguous.

【0017】即ち、第1従来方法では、基本的に自身が
求められないパラメータ値を他の自律要素に依存してい
る点に問題があるといえる。
That is, it can be said that the first conventional method has a problem in that a parameter value which is not obtained by itself basically depends on another autonomous element.

【0018】更に、他の自律要素への問い合わせとデフ
ォルト値を使い分ける方法も考えられるが、これらを適
切に制御するには自己の状態分析、他の自律要素の状態
分析を行う必要があり、複雑な制御機構が要求される。
Furthermore, there is a method of selectively using inquiries to other autonomous elements and using default values. However, in order to appropriately control these, it is necessary to analyze the state of the self and the state of the other autonomous elements. Control mechanism is required.

【0019】また、上記第2従来方法では、自律要素内
のパラメータ計算結果を時間遅延を伴って他の自律要素
に波及させて自己組織化を実現しているが、自律要素内
の計算手法について一切言及されていないことと、時間
遅延の管理機構が自律要素内に存在せず、別の管理機構
に依存しているので自律性が低くなっている点が問題で
ある。
Further, in the second conventional method, the self-organization is realized by spreading a parameter calculation result in the autonomous element to another autonomous element with a time delay. The problem is that nothing is mentioned, and the autonomy is low because the time delay management mechanism does not exist in the autonomous element and depends on another management mechanism.

【0020】ここで、自律性が低くなれば全体を制御す
る機構が必要となり、システム構成が複雑になると共に
拡張性も低くなってくる。
Here, if the autonomy becomes low, a mechanism for controlling the whole becomes necessary, and the system configuration becomes complicated and the expandability becomes low.

【0021】このような理由により、簡単なシステム構
成で、他の自律要素に依存することなく自律要素を自己
組織化ができる自律分散型設計支援装置の開発が要請さ
れているのが実情である。
For the above reasons, the development of an autonomous decentralized design support apparatus capable of self-organizing autonomous elements independently of other autonomous elements with a simple system configuration has been demanded. .

【0022】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
ものであり、自律要素が他の自律要素に依存せず、自律
性の高い自律要素として機能し得、結果的に簡単なシス
テム構成で設計解を求めることができる自律分散型設計
支援装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an autonomous element can function as an autonomous element having high autonomy without depending on other autonomous elements, and as a result, has a simple system configuration. It is an object of the present invention to provide an autonomous decentralized design support device capable of finding a design solution.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明の自律分散型設計
支援装置は、入力手段、情報処理手段、記憶手段、該入
力手段から入力される設計仕様の指示データに基づき、
自己分散手法を用いて設計解を生成する設計手段及び該
設計解を表示する表示手段を備えた自律分散型設計支援
装置において、該設計手段は、設計要素として使用可能
な単位である各自律要素を自己組織化することにより該
設計解を算出する設計手段であって、各自律要素は該自
律要素自身の性質を表す属性としてのパラメータ及び各
パラメータ間の関係を表す制約式を有し、該設計手段
は、パラメータ値の速度から該パラメータの平衡度をパ
ラメータの種類によらず統一的に評価するパラメータ評
価手段と、該自律要素の時間経過による自己組織化の度
合いを該パラメータ評価手段の評価結果に基づき判定す
る自律要素評価手段と、該パラメータ評価手段の評価結
果に基づき該パラメータ値を更新するパラメータ更新手
段とを備え、他の自律要素からの刺激を受ける度に該設
計手段が該設計解を算出するように構成されており、そ
のことにより上記目的が達成される。
According to the present invention, there is provided an autonomous decentralized design support apparatus according to the present invention based on input means, information processing means, storage means, and design specification instruction data input from the input means.
In an autonomous decentralized design support apparatus including a design means for generating a design solution by using a self-distribution technique and a display means for displaying the design solution, the design means includes an autonomous element which is a unit usable as a design element. Is a design means for calculating the design solution by self-organizing, wherein each autonomous element has a parameter as an attribute representing the property of the autonomous element itself and a constraint expression representing a relationship between the parameters, The design means includes: a parameter evaluation means for uniformly evaluating the degree of equilibrium of the parameter from the speed of the parameter value regardless of the type of the parameter; and a degree of self-organization of the autonomous element over time by the parameter evaluation means. Autonomous element evaluation means for determining based on the result; and parameter updating means for updating the parameter value based on the evaluation result of the parameter evaluation means. The design means every time receiving a stimulus from the elements is configured to calculate the design solution, the object is achieved.

【0024】好ましくは、前記設計手段は、自律要素を
自己組織化するためのプログラムに従って前記設計解を
算出する設計手段であって、該プログラムは、前記パラ
メータ評価手段用のプログラム、前記自律要素評価手段
用のプログラム及び前記パラメータ更新手段用のプログ
ラムを備えている構成とする。
Preferably, the design means is a design means for calculating the design solution according to a program for self-organizing autonomous elements, wherein the program is a program for the parameter evaluation means, Means and a program for the parameter updating means.

【0025】以下に本発明の作用を説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0026】上記構成によれば、自律要素の自己組織化
が自己の持つパラメータの変化量に基づいて行われるの
で、他の自律要素に依存することなく自己組織化が可能
になる。このため、複雑な制御機構を必要としないの
で、システム構成が簡単である。
According to the above configuration, since the self-organization of the autonomous element is performed based on the change amount of the parameter of the self, the self-organization can be performed without depending on other autonomous elements. For this reason, since a complicated control mechanism is not required, the system configuration is simple.

【0027】加えて、他の自律要素への依存度が低いの
で、自律要素を追加、変更した場合でも他の自律要素へ
の影響が無く、簡単にシステムの拡張が行える。
In addition, since the degree of dependence on other autonomous elements is low, even if an autonomous element is added or changed, there is no effect on other autonomous elements, and the system can be easily expanded.

【0028】更には、上記従来方法とは異なり、自律要
素の自己組織化にあいまい性が無く、パラメータ評価手
段、自律要素評価手段及びパラメータ更新手段の定義が
明確であり、設計支援装置を開発する際にシステム開発
者に依存する点が少ない。このため、システムの作製、
保守及び拡張が容易に行える。
Further, unlike the above-mentioned conventional method, there is no ambiguity in the self-organization of the autonomous element, the definition of the parameter evaluation means, the autonomous element evaluation means and the parameter update means is clear, and a design support apparatus is developed. There are few points depending on the system developer. For this reason, the production of the system,
Easy maintenance and expansion.

【0029】また、自律要素の自己組織化過程、より具
体的には、各時間ステップによるパラメータ評価手段、
自律要素評価手段及びパラメータ更新手段による結果を
設計者が把握可能であるので、設計者は自己組織化の進
行状況を定量的な数値で理解できる。このため、適宜設
計仕様の変更や追加が可能な柔軟性を持ったシステムの
構築が可能となる。
The self-organizing process of the autonomous element, more specifically, the parameter evaluation means at each time step,
Since the designer can grasp the results of the autonomous element evaluation means and the parameter updating means, the designer can understand the progress of the self-organization with quantitative numerical values. For this reason, it is possible to construct a system having flexibility in which design specifications can be appropriately changed or added.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0031】図1は、本発明自律分散型設計支援装置の
システム構成を示す。この自律分散型設計支援装置は、
コンピュータ本体と周辺装置で構成されている。より具
体的には、CPU1a、ROM1b、RAM1c及び入
出力回路1dからなる情報処理部1(コンピュータ本
体)と、周辺装置であるキーボード2、マウス3、表示
用のCRT4及び外部記憶装置としてのハードディスク
5で構成されている。
FIG. 1 shows a system configuration of an autonomous distributed design support apparatus according to the present invention. This autonomous decentralized design support device,
It consists of a computer body and peripheral devices. More specifically, an information processing unit 1 (computer main body) including a CPU 1a, a ROM 1b, a RAM 1c, and an input / output circuit 1d, a keyboard 2, a mouse 3, a CRT 4 for display, and a hard disk 5 as an external storage device It is composed of

【0032】ここで、CPU1aは本システムの制御中
枢となるものであり、後述の演算を実行する。ROM1
bは、CPU1aの演算に必要なプログラムや各種デー
タを不揮発に記憶している。RAM1cはCPU1aの
演算を補助するために情報の一時的な記憶を行う。入出
力回路1dは情報処理部1と上記の周辺装置との情報の
やりとりを行う。
Here, the CPU 1a serves as a control center of the present system, and executes calculations described later. ROM1
b stores, in a nonvolatile manner, programs and various data necessary for the operation of the CPU 1a. The RAM 1c temporarily stores information to assist the operation of the CPU 1a. The input / output circuit 1d exchanges information between the information processing unit 1 and the peripheral device.

【0033】また、キーボード2は文字、数値及び記号
等のキー入力を行うためのものであり、CRT4には出
力結果が表示される。外部記憶装置としてのハードディ
スク5には自律要素等が記憶されている。マウス3を含
むこれらの周辺装置は、図1に示すように、情報処理部
1の入出力回路1dに接続されている。
The keyboard 2 is used for key input of characters, numerical values, symbols, and the like, and an output result is displayed on the CRT 4. Autonomous elements and the like are stored in a hard disk 5 as an external storage device. These peripheral devices including the mouse 3 are connected to the input / output circuit 1d of the information processing unit 1, as shown in FIG.

【0034】以上のシステム構成において、従来同様の
各種の設計支援プログラムがROM1bやハードディス
ク5に予め記憶されており、キーボード2、マウス3か
らの入力により、情報処理部1、より具体的には、CP
U1aがこれらのプログラムを適宜選択して起動し、必
要なデータを入力することで従来同様の設計業務を行
う。
In the above system configuration, various design support programs similar to the conventional ones are stored in the ROM 1b or the hard disk 5 in advance, and the information processing unit 1, more specifically, CP
U1a selects and starts these programs as appropriate, and performs necessary design work by inputting necessary data.

【0035】また、この設計業務の遂行過程が設計者に
容易に理解可能なように、CRT4には適宜文字情報、
計算情報及びグラフィックス等が表示され、設計結果の
情報はハードディスク5に順次記憶される。
The CRT 4 appropriately stores character information, so that the designer can easily understand the process of performing the design work.
Calculation information, graphics, and the like are displayed, and information on the design result is sequentially stored in the hard disk 5.

【0036】上記設計業務に加えて、本実施形態の自律
分散型設計支援装置は、自律分散に基づく設計解演算機
能を有している。以下にこの機能について説明する。
In addition to the above design work, the autonomous decentralized design support apparatus of this embodiment has a design solution calculation function based on autonomous decentralization. Hereinafter, this function will be described.

【0037】図2は本発明で用いられる自律要素の自己
組織化のためのプログラムの構成を示し、このプログラ
ムはROM1bに格納されている。
FIG. 2 shows a configuration of a program for self-organization of autonomous elements used in the present invention, and this program is stored in the ROM 1b.

【0038】ここで、パラメータ10aは自律要素10
の性質を表す属性であり、例えばキーボード2を操作す
る設計者によって入力される。制約式10bは各パラメ
ータ間の関係を表す式、パラメータ評価部10cはパラ
メータ評価手段、即ち、自律要素の自己組織化のための
プログラム中のパラメータ評価処理を行うためのプログ
ラムが格納されている部分をいう。パラメータ更新部1
0dはパラメータ更新手段、即ち、自律要素の自己組織
化のためのプログラム中の自律要素評価処理を行うため
のプログラムが格納されている部分をいう。
Here, the parameter 10a is the autonomous element 10
This attribute is an attribute representing the property of the keyboard 2, and is input by, for example, a designer who operates the keyboard 2. The constraint expression 10b is an expression representing the relationship between the parameters, and the parameter evaluator 10c is a parameter evaluation means, that is, a part in which a program for performing parameter evaluation processing in a program for self-organizing autonomous elements is stored. Say. Parameter update unit 1
0d denotes a parameter updating means, that is, a part in which a program for performing an autonomous element evaluation process in a program for self-organization of autonomous elements is stored.

【0039】また、設計者の入力仕様をパラメータに設
定するために、例えばパラメータに固定、可変を区別す
るフラグを付加し、入力仕様としてパラメータ値を変更
したくない場合には固定フラグを、自己組織化により値
を決定したい場合には可変フラグを用いる。
In order to set the input specification of the designer as a parameter, for example, a flag for distinguishing between fixed and variable is added to the parameter. If a value is to be determined by organizing, a variable flag is used.

【0040】なお、図示例では、パラメータは10a以
外に複数定義されており、各パラメータに対応してパラ
メータ更新部、パラメータ評価部が設けられている。ま
た、制約式も上記以外に複数設けられている。
In the illustrated example, a plurality of parameters other than 10a are defined, and a parameter updating unit and a parameter evaluating unit are provided for each parameter. In addition, a plurality of constraint expressions are provided in addition to the above.

【0041】次に、図3に基づき自律要素の自己組織化
の手順について説明する。なお、本実施形態において、
自律要素の時間は離散時間(t=0,1,2,3,…)
を使用している。
Next, the procedure of self-organization of autonomous elements will be described with reference to FIG. In the present embodiment,
Autonomous element time is discrete time (t = 0,1,2,3, ...)
You are using

【0042】情報処理部1、より具体的にはCPU1a
が、ROM1bに格納されている自律要素の自己組織化
のためのプログラムを読み出してRAM1cに一旦格納
し、この処理がスタートし、自律要素が他の自律要素か
ら刺激を受けた場合は、CPU1aは、新しい状態に移
行するので時間を更新する(ステップS301)。
The information processing unit 1, more specifically, the CPU 1a
Reads out the program for self-organization of the autonomous elements stored in the ROM 1b, temporarily stores the program in the RAM 1c, starts this processing, and when the autonomous element receives a stimulus from another autonomous element, the CPU 1a , The time is updated (step S301).

【0043】次に、ステップS302で、ステップ30
4の計算で用いるために直前のパラメータ値を一時待避
し、RAM11cに保存する。続いて、CPU1aはス
テップS303で自律要素10内に定義されている全て
のパラメータの値を算出する。そして、求められたパラ
メータ値と直前のパラメータ値を用い、パラメータ評価
部10cに格納されているパラメータ評価手段、即ちパ
ラメータ評価処理のためのプログラムを読み出し、この
プログラムに従って、パラメータの平衡度を求める(ス
テップS304)。
Next, in step S302, step 30
The parameter value immediately before is used for the calculation in step 4 and temporarily saved and stored in the RAM 11c. Subsequently, the CPU 1a calculates values of all parameters defined in the autonomous element 10 in step S303. Then, using the obtained parameter value and the immediately preceding parameter value, a parameter evaluation unit stored in the parameter evaluation unit 10c, that is, a program for parameter evaluation processing is read out, and the equilibrium degree of the parameter is obtained according to this program ( Step S304).

【0044】ここで、ステップS304で用いるパラメ
ータ評価手段は、直前の時間と現在の時間のパラメータ
値の差分を規格化したものであり、下記(1)式で表さ
れる。
Here, the parameter evaluation means used in step S304 standardizes the difference between the parameter values of the immediately preceding time and the current time, and is expressed by the following equation (1).

【0045】[0045]

【数1】 (Equation 1)

【0046】但し、(1)式において、右辺の分母ma
xは与えられた引数の内、大きい方の値を返す関数であ
る。また、xは自律要素10に設定されているパラメー
タ10aを示す。因みに、後述する歯車設計例では、各
歯車が自律要素10として定義され、例えば、歯数、回
転数、ピッチ円直径等の自律要素10の特徴を定義する
項目がパラメータ10aとして用いられる。
In the equation (1), the denominator ma on the right side is
x is a function that returns the larger value of the given arguments. X indicates a parameter 10a set in the autonomous element 10. Incidentally, in a gear design example described later, each gear is defined as the autonomous element 10, and items defining characteristics of the autonomous element 10, such as the number of teeth, the number of revolutions, and the pitch circle diameter, are used as the parameters 10a.

【0047】ここで、パラメータ10aは時間により変
化するので、一般に、時間の関数x(t)で表される。
但し、離散時間であるため、t=0,1,2…として表
現される。
Here, since the parameter 10a changes with time, it is generally represented by a function x (t) of time.
However, since it is a discrete time, it is expressed as t = 0, 1, 2,.

【0048】上記(1)式は、ρが1に近い程そのパラ
メータ10aが平衡に近づいていることを表し、0に近
い程平衡でないことを示す。
The above equation (1) indicates that the parameter 10a is closer to equilibrium when ρ is closer to 1, and that the parameter 10a is not balanced when ρ is closer to 0.

【0049】また、t=0の場合には比較する値が存在
しないので、適当な値を設定し、ρ=0.5とする。但
し、パラメータ値を求めた時点でパラメータ10aが関
与する制約式の評価を行い、制約式が1つでも満足され
ない時にはρ=0とする。
When t = 0, there is no value to be compared, so an appropriate value is set and ρ = 0.5. However, when the parameter value is obtained, the constraint equation involving the parameter 10a is evaluated, and when one of the constraint equations is not satisfied, ρ = 0.

【0050】この更新処理は、具体的には、以下の手順
で行われる。
This updating process is performed in the following procedure.

【0051】(1)各自律要素のパラメータにおける現
在の平衡度を降順にソーティングする。そして、パラメ
ータ値の高い順から下記の(2)〜(4)までの処理を
繰り返す。
(1) Sort the current equilibrium in the parameters of each autonomous element in descending order. Then, the following processes (2) to (4) are repeated in ascending order of the parameter values.

【0052】(2)パラメータ値を求めるために必要な
他のパラメータ値がその自律要素内で既に設定されてい
る場合や他の自律要素から取得可能な場合には、必要な
関係式を解いてパラメータ値を計算する。
(2) If the other parameter values necessary for obtaining the parameter value are already set in the autonomous element or can be obtained from the other autonomous element, solve the necessary relational expression. Calculate the parameter value.

【0053】(3)対象のパラメータ値を決定する情報
が不足し、関係式を解いてパラメータ値を求めることが
不可能な場合は、下記(2)式と(3)式を適用する。
(3) If the information for determining the target parameter value is insufficient and it is not possible to obtain the parameter value by solving the relational expression, the following expressions (2) and (3) are applied.

【0054】 x(t+1)=x(t)±(1−ρ(t))×STEP …(2) x(t+1)=x(t)±α×STEP …(3) ここで、上記の(2)式、(3)式は一種の時間遅れの
フィードバック制御を示しており、直前の時間における
状態を反映したパラメータ値が設定されるようになって
いる。なお、(2)式及び(3)式中の表記STEPは
各パラメータ値に固有に設定するパラメータの刻み幅を
表している。
X (t + 1) = x (t) ± (1-ρ (t)) × STEP (2) x (t + 1) = x (t) ± α × STEP (3) Equations (2) and (3) show a kind of time-delayed feedback control, in which parameter values reflecting the state at the immediately preceding time are set. Note that the notation STEP in the equations (2) and (3) indicates the step size of the parameter uniquely set for each parameter value.

【0055】上記(3)式はパラメータ更新の手がかり
が十分得られていない場合を示し、ランダムサーチの要
領で刻み幅の範囲内で乱数を発生させて値を決定する。
(3)式中のαは0<α<1の乱数を表している。
The above equation (3) shows a case where sufficient clues for updating the parameter are not obtained, and a random number is generated within the range of the step size in the manner of random search to determine the value.
Α in the expression (3) represents a random number of 0 <α <1.

【0056】(4)パラメータ値の更新方法として、パ
ラメータ値が増加する方向と減少する方向の2通りが考
えられる。そこで、各々の場合についてパラメータの更
新、評価を行い、自律要素の平衡度が直前の値に比べて
向上する方を採用する。両者とも向上しない場合にはパ
ラメータの更新は行わない。
(4) As a method of updating the parameter value, there are two ways of increasing and decreasing the parameter value. Therefore, in each case, the parameters are updated and evaluated, and a method in which the degree of balance of the autonomous element is improved as compared with the immediately preceding value is adopted. If neither of them is improved, the parameter is not updated.

【0057】ステップS304の処理を終了すると、C
PU1aはステップS305の自律評価処理を実行す
る。この自律評価処理では、自律要素評価部10eに格
納されている自律評価手段を用いて自律要素の平衡度を
求める。この自律評価手段は、上記(1)式で表された
パラメータの状態量の平均値であり、下記(4)式で表
される。
When the processing in step S304 is completed, C
The PU 1a executes the autonomous evaluation processing of Step S305. In this autonomous evaluation processing, the degree of balance of the autonomous elements is obtained by using the autonomous evaluation means stored in the autonomous element evaluation unit 10e. This autonomous evaluation means is an average value of the state quantities of the parameters represented by the above equation (1) and is represented by the following equation (4).

【0058】[0058]

【数2】 (Equation 2)

【0059】上記(4)式において、平均値ψの値が1
に近い程、その自律要素の自己組織化度が高いことを表
し、0に近い程自己組織化度が低いことを表している。
但し、nは自律要素に定義されているパラメータの数を
示す。
In the above equation (4), the value of the average value ψ is 1
The closer to, the higher the self-organization degree of the autonomous element, and the closer to 0, the lower the self-organization degree.
Here, n indicates the number of parameters defined in the autonomous element.

【0060】次に、CPU1aは自律要素評価手段の結
果を判定し(ステップS306)、自己組織化が達成さ
れていることを確認すると、その時点で自律要素の自己
組織化のための処理を終了する。一方、自己組織化が達
成されていないと判定した場合は、ステップ301に戻
り、新しい刺激を待ち、新しい刺激があると、ステップ
S301〜ステップS306の処理を再行する。
Next, the CPU 1a determines the result of the autonomous element evaluation means (step S306), and confirms that the self-organization has been achieved, at which point the processing for self-organization of the autonomous element ends. I do. On the other hand, if it is determined that self-organization has not been achieved, the process returns to step 301 and waits for a new stimulus. If there is a new stimulus, the processes of steps S301 to S306 are repeated.

【0061】次に、上記の手法を歯車列の設計を例にと
って具体的に説明する。なお、設計対象は2次元平面上
で矩形内に指定された数の平歯車列を配置する場合であ
る。
Next, the above-mentioned method will be specifically described by taking the design of a gear train as an example. The design target is a case where a specified number of spur gear trains are arranged in a rectangle on a two-dimensional plane.

【0062】この場合、自律分散型設計支援装置は外形
の矩形を表す要素と歯車要素の二つの自律要素を扱う。
In this case, the autonomous decentralized design support apparatus handles two autonomous elements, ie, an element representing a rectangular outer shape and a gear element.

【0063】ここで、外形を表す自律要素は、例えば、
X(X座標)の最小値Xmin、最大値Xmax及びY(Y座
標)の最小値Ymin、最大値Ymaxの4つのパラメータを
持つ。また、歯車の自律要素はパラメータとして、歯数
(X1)、モジュール(X2)、ピッチ円直径(X3)、
回転数(X4)、歯車中心のX座標(X5)及びY座標
(X6)の6つのパラメータと、下記の(5.1)式〜
(5.9)式で示される9つの関係式(制約式)から構
成されている。
Here, the autonomous element representing the outer shape is, for example,
It has four parameters of a minimum value X min of X (X coordinate), a maximum value X max and a minimum value Y min of Y (Y coordinate) and a maximum value Y max . The autonomous elements of the gear include, as parameters, the number of teeth (X 1 ), module (X 2 ), pitch circle diameter (X 3 ),
Six parameters of the rotation speed (X 4 ), the X coordinate (X 5 ) and the Y coordinate (X 6 ) of the gear center, and the following equation (5.1)
It is composed of nine relational expressions (constraint expressions) represented by the expression (5.9).

【0064】なお、以上のパラメータが歯車を決定する
全ての要素では無いが、本発明の実施形態の説明をする
ために代表的なものを列挙してある。
Although the above parameters are not all elements that determine the gear, typical parameters are listed for describing the embodiment of the present invention.

【0065】 14≦X1 …(5.1) X2はJIS B1701モジュール第1系列に従う …(5.2) X5−Xmin>(X3/2)+X2 …(5.3) Xmax−X5>(X3/2)+X2 …(5.4) X6−Ymin>(X3/2)+X2 …(5.5) Ymax−X6>(X3/2)+X2 …(5.6) X3=X1×X2 …(5.7) X41/X42=X12/X11 …(5.8) d=X31+X32/2 …(5.9) ここで、上記(5.1)式は歯車の限界歯数を表す式で
ある。上記(5.2)式は歯車のモジュールを表す式で
ある。上記(5.3)式〜(5.6)式は歯車と矩形の
干渉を表す式である。上記(5.7)式は歯数、モジュ
ール及びピッチ円直径の関係を表す式である。上記
(5.8)式は回転数と歯数の関係を表す式である。ま
た、上記(5.9)式は歯車中心間の距離を表す式であ
る。
[0065] 14 ≦ X 1 ... (5.1) X 2 is according to JIS B1701 module first sequence ... (5.2) X 5 -X min > (X 3/2) + X 2 ... (5.3) X max -X 5> (X 3/ 2) + X 2 ... (5.4) X 6 -Y min> (X 3/2) + X 2 ... (5.5) Y max -X 6> (X 3/2 ) + X 2 (5.6) X 3 = X 1 × X 2 (5.7) X 41 / X 42 = X 12 / X 11 (5.8) d = X 31 + X 32/2 ( 5.9) Here, the above equation (5.1) is an equation representing the limit number of teeth of the gear. The above equation (5.2) is an equation representing a gear module. Equations (5.3) to (5.6) above are equations representing interference between a gear and a rectangle. The above equation (5.7) is an equation representing the relationship between the number of teeth, module and pitch circle diameter. The above equation (5.8) is an equation representing the relationship between the number of rotations and the number of teeth. The above equation (5.9) is an equation representing the distance between the gear centers.

【0066】なお、上記(5.8)式と(5.9)式は
2つの歯車間の関係式となるので、下付きの添え字の2
番目の数字は歯車の番号を表している。
Since the above equations (5.8) and (5.9) are relational equations between the two gears, the subscript 2
The second number represents the gear number.

【0067】歯車の場合には、駆動歯車と被駆動歯車さ
え定義できれば残りは全て中間歯車であるから、各自律
要素は相互作用して互いの隣接関係を容易に定義出来
る。
In the case of a gear, as long as only a drive gear and a driven gear can be defined, the rest are all intermediate gears, and the autonomous elements can interact with each other to easily define an adjacent relationship with each other.

【0068】各自律要素に刺激を与える手段として、例
えばトークンを一つ用意し、任意の自律要素に与える。
トークンを受け取った自律要素はそれを刺激と解釈し、
反応する。その後、トークンを隣接する歯車に転送する
という作業を次々に伝播させる。
As a means for giving a stimulus to each autonomous element, for example, one token is prepared and given to an arbitrary autonomous element.
The autonomous element that receives the token interprets it as a stimulus,
react. Then, the operation of transferring the token to the adjacent gear is propagated one after another.

【0069】駆動歯車と被駆動歯車が仮想的に隣接して
いると考えれば、周期的なループを形成するので、全て
の自律要素が自己組織化を終了するまで繰り返し計算が
可能となる。
If it is considered that the driving gear and the driven gear are virtually adjacent to each other, a periodic loop is formed, so that the calculation can be repeated until all the autonomous elements have completed self-organization.

【0070】図4は駆動歯車及び被駆動歯車の回転数と
中心座標を与えた場合の平歯車列の初期状態を示し、図
5は自己組織化を終了した平歯車列を表している。即
ち、上記の手法によって得られた設計解における平歯車
列の状態を表している。
FIG. 4 shows the initial state of the spur gear train when the rotational speeds and the center coordinates of the driving gear and the driven gear are given, and FIG. 5 shows the spur gear train after self-organization. That is, it shows the state of the spur gear train in the design solution obtained by the above method.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上の本発明自律分散型設計支援装置に
よれば、自律要素の自己組織化が自己の持つパラメータ
の変化量に基づいて行われるので、他の自律要素に依存
することなく自己組織化が可能になる。このため、複雑
な制御機構を必要としないので、システム構成が簡単で
ある。よって、安価な自律分散型設計支援装置を実現で
きる。
According to the autonomous distributed design support apparatus of the present invention, since the self-organization of the autonomous elements is performed based on the amount of change of the parameters owned by the self, the self-organization of the autonomous elements is independent of other autonomous elements. Organization becomes possible. For this reason, since a complicated control mechanism is not required, the system configuration is simple. Therefore, an inexpensive autonomous decentralized design support device can be realized.

【0072】加えて、他の自律要素への依存度が低いの
で、自律要素を追加、変更した場合でも他の自律要素へ
の影響が無く、簡単にシステムの拡張が行える。
In addition, since the degree of dependence on other autonomous elements is low, even if an autonomous element is added or changed, there is no effect on other autonomous elements, and the system can be easily expanded.

【0073】更には、上記従来方法とは異なり、自律要
素の自己組織化にあいまい性が無く、パラメータ評価手
段、自律要素評価手段及びパラメータ更新手段の定義が
明確であり、設計支援装置を開発する際にシステム開発
者に依存する点が少ない。このため、システムの作製、
保守及び拡張が容易に行える。
Further, unlike the above-mentioned conventional method, there is no ambiguity in the self-organization of the autonomous element, the definition of the parameter evaluation means, the autonomous element evaluation means and the parameter update means is clear, and a design support apparatus is developed. There are few points depending on the system developer. For this reason, the production of the system,
Easy maintenance and expansion.

【0074】また、自律要素の自己組織化過程、より具
体的には、各時間ステップによるパラメータ評価手段、
自律要素評価手段及びパラメータ更新手段による結果を
設計者が把握可能であるので、設計者は自己組織化の進
行状況を定量的な数値で理解できる。このため、適宜設
計仕様の変更や追加が可能な柔軟性を持ったシステムの
構築が可能となる。
The self-organizing process of the autonomous element, more specifically, the parameter evaluation means at each time step,
Since the designer can grasp the results of the autonomous element evaluation means and the parameter updating means, the designer can understand the progress of the self-organization with quantitative numerical values. For this reason, it is possible to construct a system having flexibility in which design specifications can be appropriately changed or added.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明自律分散型設計支援装置のシステム構成
を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of an autonomous distributed design support apparatus of the present invention.

【図2】本発明で用いられる自律要素の自己組織化のた
めのプログラムの構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a program for self-organization of autonomous elements used in the present invention.

【図3】自律要素の自己組織化の手順を示すフローチャ
ート。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of self-organization of autonomous elements.

【図4】本発明を平歯車列設計に適用した場合の自己組
織化前の平歯車列の状態を表す図。
FIG. 4 is a diagram showing a state of a spur gear train before self-organization when the present invention is applied to a spur gear train design.

【図5】図4の状態から自己組織化を実行して得られた
設計解における平歯車列の状態を表す図。
FIG. 5 is a diagram showing a state of a spur gear train in a design solution obtained by executing self-organization from the state of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 情報処理部 1a CPU 1b ROM 1c RAM 1d 入出力回路 2 キーボード 3 マウス 4 CRT 5 ハードディスク 10 自律要素 10a パラメータ 10b 制約式 10c パラメータ評価部 10d パラメータ更新部 10e 自律要素評価部 Reference Signs List 1 information processing unit 1a CPU 1b ROM 1c RAM 1d input / output circuit 2 keyboard 3 mouse 4 CRT 5 hard disk 10 autonomous element 10a parameter 10b constraint expression 10c parameter evaluation unit 10d parameter update unit 10e autonomous element evaluation unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力手段、情報処理手段、記憶手段、該
入力手段から入力される設計仕様の指示データに基づ
き、自己分散手法を用いて設計解を生成する設計手段及
び該設計解を表示する表示手段を備えた自律分散型設計
支援装置において、 該設計手段は、設計要素として使用可能な単位である各
自律要素を自己組織化することにより該設計解を算出す
る設計手段であって、 各自律要素は該自律要素自身の性質を表す属性としての
パラメータ及び各パラメータ間の関係を表す制約式を有
し、 該設計手段は、パラメータ値の速度から該パラメータの
平衡度をパラメータの種類によらず統一的に評価するパ
ラメータ評価手段と、 該自律要素の時間経過による自己組織化の度合いを該パ
ラメータ評価手段の評価結果に基づき判定する自律要素
評価手段と、 該パラメータ評価手段の評価結果に基づき該パラメータ
値を更新するパラメータ更新手段とを備え、他の自律要
素からの刺激を受ける度に該設計手段が該設計解を算出
する自律分散型設計支援装置。
An input unit, an information processing unit, a storage unit, a design unit for generating a design solution by using a self-distribution method based on design specification instruction data input from the input unit, and displaying the design solution. In an autonomous distributed design support apparatus including a display unit, the design unit is a design unit that calculates the design solution by self-organizing each autonomous element that is a unit usable as a design element, The autonomous element has a parameter as an attribute representing the property of the autonomous element itself and a constraint expression representing a relation between the parameters. The design means determines the degree of equilibrium of the parameter from the speed of the parameter value according to the type of the parameter. Parameter evaluation means for unified evaluation, and autonomous element evaluation for determining the degree of self-organization of the autonomous element over time based on the evaluation result of the parameter evaluation means An autonomous decentralized design, comprising: a stage; and a parameter updating unit that updates the parameter value based on the evaluation result of the parameter evaluation unit. Support equipment.
【請求項2】 前記設計手段は、自律要素を自己組織化
するためのプログラムに従って前記設計解を算出する設
計手段であって、 該プログラムは、前記パラメータ評価手段用のプログラ
ム、前記自律要素評価手段用のプログラム及び前記パラ
メータ更新手段用のプログラムを備えている請求項1記
載の自律分散型設計支援装置。
2. The design means for calculating the design solution according to a program for self-organizing autonomous elements, the program comprising: a program for the parameter evaluation means; and a program for the autonomous element evaluation means. 2. The autonomous decentralized design support apparatus according to claim 1, further comprising a program for the parameter updating means and a program for the parameter updating means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7269475B1 (en) * 1998-03-02 2007-09-11 Xerox Corporation Distributed control system with global contraints for controlling object motion with smart matter
JP2009098813A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Canon Inc Information processing method and program

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