JPH1153409A - 自動配置方法及び自動配置システム - Google Patents
自動配置方法及び自動配置システムInfo
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- JPH1153409A JPH1153409A JP9205653A JP20565397A JPH1153409A JP H1153409 A JPH1153409 A JP H1153409A JP 9205653 A JP9205653 A JP 9205653A JP 20565397 A JP20565397 A JP 20565397A JP H1153409 A JPH1153409 A JP H1153409A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 予め設定したポテンシャル関数に含まれる各
パラメータの値を過去の集合の要素配置事例から各構成
要素毎に知識を自動的に求め、その知識を用いて集合全
体の最適な自動配置を行うことを目的とする。 【解決手段】 予め設定したポテンシャル関数に含まれ
る各パラメータの値を過去の集合の構成要素配置事例か
ら各構成要素毎に自動的に求め、そのポテンシャル関数
を微分することにより求めた各構成要素に働く力によっ
て、ポテンシャルエネルギが低くなる方向に各構成要素
の配置を変更するようにしたもので、予め設定したポテ
ンシャル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集合
の要素配置事例から各構成要素毎に知識を自動的に求
め、その知識を用いて集合全体の最適な自動配置を行う
ことができる。
パラメータの値を過去の集合の要素配置事例から各構成
要素毎に知識を自動的に求め、その知識を用いて集合全
体の最適な自動配置を行うことを目的とする。 【解決手段】 予め設定したポテンシャル関数に含まれ
る各パラメータの値を過去の集合の構成要素配置事例か
ら各構成要素毎に自動的に求め、そのポテンシャル関数
を微分することにより求めた各構成要素に働く力によっ
て、ポテンシャルエネルギが低くなる方向に各構成要素
の配置を変更するようにしたもので、予め設定したポテ
ンシャル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集合
の要素配置事例から各構成要素毎に知識を自動的に求
め、その知識を用いて集合全体の最適な自動配置を行う
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過去の構成要素配
置事例から知識を自動的に求め、その知識に基づいて最
適な配置を行うための自動配置方法及び自動配置システ
ムに関する。
置事例から知識を自動的に求め、その知識に基づいて最
適な配置を行うための自動配置方法及び自動配置システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、単純な制約または少数の構成要素
の配置問題では構成要素の自動配置を行なうことは可能
であったが、複雑な制約または多数の構成要素を含む集
合の構成要素の配置変更のある場合は熟練者によって行
われることが多かった。このような問題として、例え
ば、プリント基板上の多数部品（構成要素）の配置問題
がある。自動部品配置システムはあるものの、多くの場
合、熟練者によって部品配置が行われている。
の配置問題では構成要素の自動配置を行なうことは可能
であったが、複雑な制約または多数の構成要素を含む集
合の構成要素の配置変更のある場合は熟練者によって行
われることが多かった。このような問題として、例え
ば、プリント基板上の多数部品（構成要素）の配置問題
がある。自動部品配置システムはあるものの、多くの場
合、熟練者によって部品配置が行われている。
【０００３】自動部品配置システムの例として、（プリ
ント基板設計ＣＡＤへのＡＩからのアプローチ、人工知
能学会全国大会（第１０回）チュートリアル、トラック
１−２、１９９６）による自動部品配置システムがあ
る。これは、熟練者に対するインタビューにより熟練者
の知識を抽出し、その抽出した知識をシステムに組み込
み、その知識に基づいて部品の配置を自動的に行なうも
のである。
ント基板設計ＣＡＤへのＡＩからのアプローチ、人工知
能学会全国大会（第１０回）チュートリアル、トラック
１−２、１９９６）による自動部品配置システムがあ
る。これは、熟練者に対するインタビューにより熟練者
の知識を抽出し、その抽出した知識をシステムに組み込
み、その知識に基づいて部品の配置を自動的に行なうも
のである。
【０００４】さらに、特開平５−３４２２９０号公報に
開示されている要素配置方法および装置では、各要素間
に働く引力と斥力とを計算し、その和を求めることによ
って微小時間後の各要素の座標を更新する方法を用いて
いる。
開示されている要素配置方法および装置では、各要素間
に働く引力と斥力とを計算し、その和を求めることによ
って微小時間後の各要素の座標を更新する方法を用いて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熟練者
へのインタビューにより抽出した知識を用いた自動配置
システムによって部品配置を行なっても、必ずしも満足
し、納得する結果にはならないという課題があった。つ
まり、知識の抽出が十分でないため、その知識に基づい
て自動配置を行なっても、満足な配置結果にならないこ
とが多かった。これは、熟練者が無意識に使っている知
識があり、熟練者へのインタビューによる知識の抽出方
法では、これら無意識の知識が抽出できないからであ
る。特に近年プリント基板の配線密度や部品実装密度が
高く、部品の配置許容度が小さくなる傾向にあり、熟練
者によっても試行錯誤を行なうことが多い。つまり、こ
のような配置を行なうために知識がますます複雑にな
り、インタビューによって抽出しにくくなってきている
ため、従来の熟練者の知識抽出による方法では、限界が
あった。さらに、特開平５−３４２２９０号公報に開示
されている方法では、構成要素の配置を変更するために
必要な引力および斥力を計算する関数をあらかじめ用意
しなければならず、この関数の設定に専門的な知識を必
要とするという課題があった。
へのインタビューにより抽出した知識を用いた自動配置
システムによって部品配置を行なっても、必ずしも満足
し、納得する結果にはならないという課題があった。つ
まり、知識の抽出が十分でないため、その知識に基づい
て自動配置を行なっても、満足な配置結果にならないこ
とが多かった。これは、熟練者が無意識に使っている知
識があり、熟練者へのインタビューによる知識の抽出方
法では、これら無意識の知識が抽出できないからであ
る。特に近年プリント基板の配線密度や部品実装密度が
高く、部品の配置許容度が小さくなる傾向にあり、熟練
者によっても試行錯誤を行なうことが多い。つまり、こ
のような配置を行なうために知識がますます複雑にな
り、インタビューによって抽出しにくくなってきている
ため、従来の熟練者の知識抽出による方法では、限界が
あった。さらに、特開平５−３４２２９０号公報に開示
されている方法では、構成要素の配置を変更するために
必要な引力および斥力を計算する関数をあらかじめ用意
しなければならず、この関数の設定に専門的な知識を必
要とするという課題があった。
【０００６】本発明は、熟練者にインタビューを行ない
知識を抽出することなく、予め設定したポテンシャル関
数に含まれる各パラメータの値を過去の集合の要素配置
事例から各構成要素毎に知識として自動的に求め、その
知識（各パラメータ値）を用いて集合全体の最適な配置
を行なう自動配置方法を提供することを目的とする。
知識を抽出することなく、予め設定したポテンシャル関
数に含まれる各パラメータの値を過去の集合の要素配置
事例から各構成要素毎に知識として自動的に求め、その
知識（各パラメータ値）を用いて集合全体の最適な配置
を行なう自動配置方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、位置情報といくつかの属性とを持つ複数の
構成要素によって構成された集合の構成要素を最適に配
置する自動配置方法において、予め設定したポテンシャ
ル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集合の構成
要素配置事例から各構成要素毎に自動的に求め、そのポ
テンシャル関数を微分することにより求めた各構成要素
に働く力によってポテンシャルエネルギが低くなる方向
に各構成要素の配置を変更するようにしたものである。
に本発明は、位置情報といくつかの属性とを持つ複数の
構成要素によって構成された集合の構成要素を最適に配
置する自動配置方法において、予め設定したポテンシャ
ル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集合の構成
要素配置事例から各構成要素毎に自動的に求め、そのポ
テンシャル関数を微分することにより求めた各構成要素
に働く力によってポテンシャルエネルギが低くなる方向
に各構成要素の配置を変更するようにしたものである。
【０００８】本発明によれば、熟練者にインタビューを
行ない知識を抽出することなく、予め設定したポテンシ
ャル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集合の要
素配置事例から各構成要素毎に知識として自動的に求
め、その知識（各パラメータ値）を用いて集合全体の最
適な自動配置を行なうことができる。
行ない知識を抽出することなく、予め設定したポテンシ
ャル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集合の要
素配置事例から各構成要素毎に知識として自動的に求
め、その知識（各パラメータ値）を用いて集合全体の最
適な自動配置を行なうことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、位置情報といくつかの属性とを持つ複数の構成要素
によって構成された集合の構成要素を最適に配置する自
動配置方法において、予め設定したポテンシャル関数に
含まれる各パラメータの値を過去の集合の構成要素配置
事例から各構成要素毎に自動的に求め、そのポテンシャ
ル関数を微分することにより求めた各構成要素に働く力
によって、ポテンシャルエネルギが低くなる方向に各構
成要素の配置を変更するもので、過去の集合の構成要素
配置事例から各構成要素のポテンシャル関数の各パラメ
ータ値をポテンシャルエネルギが最も低くなるように求
めることにより、集合全体の最適な自動配置を行なうこ
とのできる知識（各パラメータ値）を自動的に求めるこ
とができるという作用を有する。
は、位置情報といくつかの属性とを持つ複数の構成要素
によって構成された集合の構成要素を最適に配置する自
動配置方法において、予め設定したポテンシャル関数に
含まれる各パラメータの値を過去の集合の構成要素配置
事例から各構成要素毎に自動的に求め、そのポテンシャ
ル関数を微分することにより求めた各構成要素に働く力
によって、ポテンシャルエネルギが低くなる方向に各構
成要素の配置を変更するもので、過去の集合の構成要素
配置事例から各構成要素のポテンシャル関数の各パラメ
ータ値をポテンシャルエネルギが最も低くなるように求
めることにより、集合全体の最適な自動配置を行なうこ
とのできる知識（各パラメータ値）を自動的に求めるこ
とができるという作用を有する。
【００１０】請求項２に記載の発明は、過去の集合の構
成要素配置事例からポテンシャル関数の各パラメータ値
を自動的に求める際に、過去の集合の構成要素配置事例
に対して、最も集合全体のポテンシャルエネルギが低く
なるポテンシャル関数の各パラメータ値を各構成要素に
ついて求めるもので、集合全体のポテンシャルエネルギ
の値が最も低くなる各パラメータ値を求めて、その値を
設定することにより、集合全体の最適な自動配置を行な
うことのできる知識（各パラメータ値）を自動的に求め
ることができるという作用を有する。
成要素配置事例からポテンシャル関数の各パラメータ値
を自動的に求める際に、過去の集合の構成要素配置事例
に対して、最も集合全体のポテンシャルエネルギが低く
なるポテンシャル関数の各パラメータ値を各構成要素に
ついて求めるもので、集合全体のポテンシャルエネルギ
の値が最も低くなる各パラメータ値を求めて、その値を
設定することにより、集合全体の最適な自動配置を行な
うことのできる知識（各パラメータ値）を自動的に求め
ることができるという作用を有する。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２記載の自動配置方法において、過去の集合の構
成要素配置事例からポテンシャル関数の各パラメータ値
を自動的に求める際に、少なくとも選択した一つの属性
の値が同じ構成要素は同じパラメータ値を求めるもの
で、少なくとも選択した一つの属性の値が同じ構成要素
は同じパラメータ値を求めて設定することにより、重複
した計算を防ぎ高速に知識（各パラメータ値）を求める
ことができるという作用を有する。
請求項２記載の自動配置方法において、過去の集合の構
成要素配置事例からポテンシャル関数の各パラメータ値
を自動的に求める際に、少なくとも選択した一つの属性
の値が同じ構成要素は同じパラメータ値を求めるもの
で、少なくとも選択した一つの属性の値が同じ構成要素
は同じパラメータ値を求めて設定することにより、重複
した計算を防ぎ高速に知識（各パラメータ値）を求める
ことができるという作用を有する。
【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項３記載の自動配置方法において、過去の集合の構
成要素配置事例からポテンシャル関数の各パラメータ値
を自動的に求める際に、類似した属性値を持つ構成要素
は同じパラメータ値を求めるもので、類似した属性値を
持つ構成要素は同じパラメータ値を求めて設定すること
により、重複した計算を防ぎ高速に知識（各パラメータ
値）を求めることできるという作用を有する。
請求項３記載の自動配置方法において、過去の集合の構
成要素配置事例からポテンシャル関数の各パラメータ値
を自動的に求める際に、類似した属性値を持つ構成要素
は同じパラメータ値を求めるもので、類似した属性値を
持つ構成要素は同じパラメータ値を求めて設定すること
により、重複した計算を防ぎ高速に知識（各パラメータ
値）を求めることできるという作用を有する。
【００１３】請求項５に記載の発明は、過去の集合の構
成要素配置事例を記憶する過去事例メモリと、予め設定
したポテンシャル関数を記憶するポテンシャル関数記憶
メモリと、新たな事例の位置情報と属性とを記憶した新
事例メモリと、前記過去事例メモリからの各構成要素の
位置情報と属性と、前記ポテンシャル関数記憶メモリか
らのポテンシャル関数とから各構成要素毎に各パラメー
タ値を求め、そのポテンシャル関数から集合全体のポテ
ンシャルエネルギを求めるパラメータ計算部と、前記ポ
テンシャルエネルギが最低であるかを評価するパラメー
タ評価部と、前記最低ポテンシャルエネルギとなる各パ
ラメータ値を保持するパラメータ保持部と、前記ポテン
シャル関数記憶メモリからのポテンシャル関数と、前記
パラメータ保持部からの各構成要素の各パラメータ値を
用いて、前記新事例メモリ部からの新たな構成要素の配
置をポテンシャル関数を微分することによって得られる
各構成要素に働く力に基づき行う配置部とを備えるもの
で、過去の集合の構成要素配置事例から各構成要素のポ
テンシャル関数の各パラメータ値をポテンシャルエネル
ギが最も低くなるように求めることにより、最適な自動
配置を行なうことのできる知識（各パラメータ値）を自
動的に求めることができるという作用を有する。
成要素配置事例を記憶する過去事例メモリと、予め設定
したポテンシャル関数を記憶するポテンシャル関数記憶
メモリと、新たな事例の位置情報と属性とを記憶した新
事例メモリと、前記過去事例メモリからの各構成要素の
位置情報と属性と、前記ポテンシャル関数記憶メモリか
らのポテンシャル関数とから各構成要素毎に各パラメー
タ値を求め、そのポテンシャル関数から集合全体のポテ
ンシャルエネルギを求めるパラメータ計算部と、前記ポ
テンシャルエネルギが最低であるかを評価するパラメー
タ評価部と、前記最低ポテンシャルエネルギとなる各パ
ラメータ値を保持するパラメータ保持部と、前記ポテン
シャル関数記憶メモリからのポテンシャル関数と、前記
パラメータ保持部からの各構成要素の各パラメータ値を
用いて、前記新事例メモリ部からの新たな構成要素の配
置をポテンシャル関数を微分することによって得られる
各構成要素に働く力に基づき行う配置部とを備えるもの
で、過去の集合の構成要素配置事例から各構成要素のポ
テンシャル関数の各パラメータ値をポテンシャルエネル
ギが最も低くなるように求めることにより、最適な自動
配置を行なうことのできる知識（各パラメータ値）を自
動的に求めることができるという作用を有する。
【００１４】請求項６に記載の発明は、コンピュータに
よって自動配置を行なうプログラムであって、予め設定
したポテンシャル関数に含まれる各パラメータの値を過
去の集合の構成要素配置事例から各構成要素毎に自動的
に求め、そのポテンシャル関数を微分することにより求
めた各構成要素のポテンシャルエネルギが低くなるよう
に各構成要素の位置を変更するもので、過去の集合の構
成要素配置事例から各構成要素のポテンシャル関数の各
パラメータ値をポテンシャルエネルギが最も低くなるよ
うに求めることにより、最適な自動配置を行なうことの
できる知識（各パラメータ値）を自動的に求めることが
できるという作用を有する。
よって自動配置を行なうプログラムであって、予め設定
したポテンシャル関数に含まれる各パラメータの値を過
去の集合の構成要素配置事例から各構成要素毎に自動的
に求め、そのポテンシャル関数を微分することにより求
めた各構成要素のポテンシャルエネルギが低くなるよう
に各構成要素の位置を変更するもので、過去の集合の構
成要素配置事例から各構成要素のポテンシャル関数の各
パラメータ値をポテンシャルエネルギが最も低くなるよ
うに求めることにより、最適な自動配置を行なうことの
できる知識（各パラメータ値）を自動的に求めることが
できるという作用を有する。
【００１５】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図２を用いて説明する。 （実施の形態）図１は、本発明の実施の形態の自動配置
システムのブロック構成図である。図１において、１１
は過去の集合の構成要素配置事例（各構成要素の位置情
報と属性値）を格納する過去事例メモリ部、１２は初期
条件としてポテンシャル関数を格納するポテンシャル関
数メモリ部、１３は各構成要素のポテンシャル関数の各
パラメータ値を求めるパラメータ計算部、１４はパラメ
ータ計算部１３で求めた各パラメータ値を用いて計算し
たポテンシャルエネルギが最低になったかを評価するパ
ラメータ評価部、１５はパラメータ評価部１４によって
最低のポテンシャルエネルギになったと評価された各パ
ラメータ値を保持するパラメータ保持部、１６は新たな
集合の構成要素の位置情報と属性値とを格納する新事例
メモリ部、１７はポテンシャル関数メモリ部１２に保持
されたポテンシャル関数とパラメータ保持部１５の各パ
ラメータ値とから新事例メモリ部１６に格納された新事
例の各構成要素の配置情報を基に配置変更をする配置部
である。
から図２を用いて説明する。 （実施の形態）図１は、本発明の実施の形態の自動配置
システムのブロック構成図である。図１において、１１
は過去の集合の構成要素配置事例（各構成要素の位置情
報と属性値）を格納する過去事例メモリ部、１２は初期
条件としてポテンシャル関数を格納するポテンシャル関
数メモリ部、１３は各構成要素のポテンシャル関数の各
パラメータ値を求めるパラメータ計算部、１４はパラメ
ータ計算部１３で求めた各パラメータ値を用いて計算し
たポテンシャルエネルギが最低になったかを評価するパ
ラメータ評価部、１５はパラメータ評価部１４によって
最低のポテンシャルエネルギになったと評価された各パ
ラメータ値を保持するパラメータ保持部、１６は新たな
集合の構成要素の位置情報と属性値とを格納する新事例
メモリ部、１７はポテンシャル関数メモリ部１２に保持
されたポテンシャル関数とパラメータ保持部１５の各パ
ラメータ値とから新事例メモリ部１６に格納された新事
例の各構成要素の配置情報を基に配置変更をする配置部
である。
【００１６】以下に自動配置システムの動作について説
明する。過去事例メモリ部１１は、過去の集合の構成要
素配置事例を格納しており、各構成要素の位置情報と属
性とをパラメータ計算部１３に送る。ポテンシャル関数
メモリ部１２は、予め設定されたポテンシャル関数を格
納し、そのポテンシャル関数をパラメータ計算部１３に
送る。パラメータ計算部１３は、過去事例メモリ部１１
から送られた各構成要素の位置情報と属性値と、ポテン
シャル関数メモリ部１２から送られたポテンシャル関数
を用いて、ポテンシャル関数の各パラメータ値を各構成
要素毎に求め、それらの各パラメータ値に基づき過去の
集合の構成要素配置事例のポテンシャルエネルギを計算
する。
明する。過去事例メモリ部１１は、過去の集合の構成要
素配置事例を格納しており、各構成要素の位置情報と属
性とをパラメータ計算部１３に送る。ポテンシャル関数
メモリ部１２は、予め設定されたポテンシャル関数を格
納し、そのポテンシャル関数をパラメータ計算部１３に
送る。パラメータ計算部１３は、過去事例メモリ部１１
から送られた各構成要素の位置情報と属性値と、ポテン
シャル関数メモリ部１２から送られたポテンシャル関数
を用いて、ポテンシャル関数の各パラメータ値を各構成
要素毎に求め、それらの各パラメータ値に基づき過去の
集合の構成要素配置事例のポテンシャルエネルギを計算
する。
【００１７】パラメータ評価部１４は、ポテンシャル計
算部１３により計算された過去の集合の構成要素配置事
例のポテンシャルエネルギをこれまでの最低のポテンシ
ャルエネルギと比較する。これまでの最低値よりも低か
った場合は、この各パラメータ値をパラメータ保持部１
５に送り、パラメータ保持部１５はその各パラメータ値
を保持する。パラメータ値の再設定終了条件を満たして
いなければ、パラメータ評価部１４はパラメータ計算部
１３に対して各パラメータ値の再計算を行なう指示を出
す。
算部１３により計算された過去の集合の構成要素配置事
例のポテンシャルエネルギをこれまでの最低のポテンシ
ャルエネルギと比較する。これまでの最低値よりも低か
った場合は、この各パラメータ値をパラメータ保持部１
５に送り、パラメータ保持部１５はその各パラメータ値
を保持する。パラメータ値の再設定終了条件を満たして
いなければ、パラメータ評価部１４はパラメータ計算部
１３に対して各パラメータ値の再計算を行なう指示を出
す。
【００１８】配置部１７は、ポテンシャル関数メモリ部
１２に保持されているポテンシャル関数とパラメータ保
持部１５に保持されている各構成要素毎のポテンシャル
関数の各パラメータ値に基づき、新事例メモリ部１６に
保持されている新たな事例の配置を行なう。
１２に保持されているポテンシャル関数とパラメータ保
持部１５に保持されている各構成要素毎のポテンシャル
関数の各パラメータ値に基づき、新事例メモリ部１６に
保持されている新たな事例の配置を行なう。
【００１９】次に、本発明の自動配置方法を用いた自動
配置システムについて、プリント基板ＣＡＤを使った自
動部品配置を具体的な応用例として、図２に自動配置シ
ステムのフローチャート図を示し詳細に説明する。
配置システムについて、プリント基板ＣＡＤを使った自
動部品配置を具体的な応用例として、図２に自動配置シ
ステムのフローチャート図を示し詳細に説明する。
【００２０】本実施例の形態では、１つの電子部品は１
つの構成要素に対応し、部品の座標を位置情報とし、部
品番号、部品種類、部品形状、部品質量、端子数（ピン
数）、直接接続している部品の部品番号等を属性とす
る。部品番号によって、プリント基板上の部品を特定で
きるものとする。
つの構成要素に対応し、部品の座標を位置情報とし、部
品番号、部品種類、部品形状、部品質量、端子数（ピン
数）、直接接続している部品の部品番号等を属性とす
る。部品番号によって、プリント基板上の部品を特定で
きるものとする。
【００２１】ステップ１０１は、過去の集合の構成要素
配置事例を過去事例メモリ部１１に設定する。設定する
値は、位置情報として各部品の座標と、属性として部品
番号、部品種類、部品形状、部品質量、端子数（ピン
数）、直接接続している部品の部品番号等である。
配置事例を過去事例メモリ部１１に設定する。設定する
値は、位置情報として各部品の座標と、属性として部品
番号、部品種類、部品形状、部品質量、端子数（ピン
数）、直接接続している部品の部品番号等である。
【００２２】ステップ１０２は、ポテンシャルエネルギ
を求めるために用いるポテンシャル関数を入力する。入
力されたポテンシャル関数はポテンシャル関数メモリ部
１２に保持される。ポテンシャル関数メモリ部１２に保
持されたポテンシャル関数は、必要に応じて、パラメー
タ計算部１３、配置部１７から参照される。
を求めるために用いるポテンシャル関数を入力する。入
力されたポテンシャル関数はポテンシャル関数メモリ部
１２に保持される。ポテンシャル関数メモリ部１２に保
持されたポテンシャル関数は、必要に応じて、パラメー
タ計算部１３、配置部１７から参照される。
【００２３】
【数１】
【００２４】
【数２】
【００２５】例えば、ここでは、集合全体（基板）のポ
テンシャルエネルギＥtotを（数１）で表し、個々の部
品のポテンシャルエネルギＥiは（数２）で表す。（数
２）の右辺の第１項は直接接続された部品同士を比較的
近くに配置するための引力を表現した項、第２項は部品
同士が重なり合わないための斥力と離れすぎないための
引力を表した項である。ｎｅｔijは部品番号ｉと部品番
号ｊの間の配線接続本数、ｒijは部品番号ｉと部品番号
ｊの中心間距離を表している。αi、βi、γiは部品番
号ｉのパラメータである。
テンシャルエネルギＥtotを（数１）で表し、個々の部
品のポテンシャルエネルギＥiは（数２）で表す。（数
２）の右辺の第１項は直接接続された部品同士を比較的
近くに配置するための引力を表現した項、第２項は部品
同士が重なり合わないための斥力と離れすぎないための
引力を表した項である。ｎｅｔijは部品番号ｉと部品番
号ｊの間の配線接続本数、ｒijは部品番号ｉと部品番号
ｊの中心間距離を表している。αi、βi、γiは部品番
号ｉのパラメータである。
【００２６】なお、この実施例では、プリント基板上の
総配線長が長いほどポテンシャルエネルギが高くなると
考えたので、ポテンシャルエネルギが配線の長さに比例
して高くなるように第１項を設定しているが、配線の長
さの２乗に比例するように設定してもよいし、それ以外
の表現を用いて設定してもよい。第２項についても、部
品中心間距離がある値のときに最小値となればよいの
で、２次関数によって表現してもよいし、他の関数を用
いて設定してもよい。さらに、（数２）の右辺に、似た
形状の部品を整列させる項、電源回路等のいくつかの部
品によってある機能を実現する部品群をグループとし
て、同グループに属する部品同士を近くに配置するため
の引力を表現する項を加えることも考えられる。この実
施例では、パラメータは３つであるが、他の項を加えた
場合は、その項の係数等をパラメータとして追加しても
よい。
総配線長が長いほどポテンシャルエネルギが高くなると
考えたので、ポテンシャルエネルギが配線の長さに比例
して高くなるように第１項を設定しているが、配線の長
さの２乗に比例するように設定してもよいし、それ以外
の表現を用いて設定してもよい。第２項についても、部
品中心間距離がある値のときに最小値となればよいの
で、２次関数によって表現してもよいし、他の関数を用
いて設定してもよい。さらに、（数２）の右辺に、似た
形状の部品を整列させる項、電源回路等のいくつかの部
品によってある機能を実現する部品群をグループとし
て、同グループに属する部品同士を近くに配置するため
の引力を表現する項を加えることも考えられる。この実
施例では、パラメータは３つであるが、他の項を加えた
場合は、その項の係数等をパラメータとして追加しても
よい。
【００２７】ステップ１０３は、各部品の各パラメータ
値を設定する。この実施例では各パラメータ値の変動範
囲をあらかじめ設定し、その範囲内でランダムに各パラ
メータ値を設定しているが、過去の集合の構成要素配置
事例の部品間の中心間距離から逆算し、比較的ポテンシ
ャルエネルギが低くなる値を各パラメータ値として設定
する方法も考えられる。なお、この実施例では、各パラ
メータ値を各部品毎に求めているが、同じ部品種類の部
品は同じパラメータ値とする方法や、似た形状の部品は
同じパラメータ値とする方法や、端子数が同じ部品は同
じパラメータ値とする方法等も考えられる。
値を設定する。この実施例では各パラメータ値の変動範
囲をあらかじめ設定し、その範囲内でランダムに各パラ
メータ値を設定しているが、過去の集合の構成要素配置
事例の部品間の中心間距離から逆算し、比較的ポテンシ
ャルエネルギが低くなる値を各パラメータ値として設定
する方法も考えられる。なお、この実施例では、各パラ
メータ値を各部品毎に求めているが、同じ部品種類の部
品は同じパラメータ値とする方法や、似た形状の部品は
同じパラメータ値とする方法や、端子数が同じ部品は同
じパラメータ値とする方法等も考えられる。
【００２８】ステップ１０４は、ステップ１０３で求め
た各パラメータ値とポテンシャル関数メモリ部１２に保
持されているポテンシャル関数を用いて、ポテンシャル
エネルギＥtotを（数１）で計算する。
た各パラメータ値とポテンシャル関数メモリ部１２に保
持されているポテンシャル関数を用いて、ポテンシャル
エネルギＥtotを（数１）で計算する。
【００２９】ステップ１０５は、ステップ１０４で求め
たポテンシャルエネルギＥtotの値が記録保持されてい
るポテンシャルエネルギの最低値より低いかをチェック
する。低い場合は、ステップ１０６に進み、低くない場
合は、ステップ１０７に進む。
たポテンシャルエネルギＥtotの値が記録保持されてい
るポテンシャルエネルギの最低値より低いかをチェック
する。低い場合は、ステップ１０６に進み、低くない場
合は、ステップ１０７に進む。
【００３０】ステップ１０６は、パラメータ保持部１５
が記録保持していた各パラメータ値を消去し、新たにス
テップ１０３で設定した各パラメータ値を記録保持す
る。
が記録保持していた各パラメータ値を消去し、新たにス
テップ１０３で設定した各パラメータ値を記録保持す
る。
【００３１】ステップ１０７は、各パラメータ値の再設
定が必要かをチェックする。この実施例では、再設定を
指定回数（例えば１００００回）行なった場合にステッ
プ１０８に進むことにしているが、再設定を行なっても
ある回数以上パラメータ保持部１５に記録保持されてい
る各パラメータ値を更新できなかった場合や、ポテンシ
ャルエネルギＥtotがあらかじめ設定した最低ポテンシ
ャルエネルギの値以下になった場合にステップ１０８に
進むことにしてもよい。これ以外の場合は、ステップ１
０３に戻る。
定が必要かをチェックする。この実施例では、再設定を
指定回数（例えば１００００回）行なった場合にステッ
プ１０８に進むことにしているが、再設定を行なっても
ある回数以上パラメータ保持部１５に記録保持されてい
る各パラメータ値を更新できなかった場合や、ポテンシ
ャルエネルギＥtotがあらかじめ設定した最低ポテンシ
ャルエネルギの値以下になった場合にステップ１０８に
進むことにしてもよい。これ以外の場合は、ステップ１
０３に戻る。
【００３２】ステップ１０８は、これから配置しようと
するプリント基板の各部品の座標、部品番号、部品種
類、部品形状、部品質量、端子数（ピン数）、直接接続
している部品の部品番号等を新事例メモリ部１６に設定
する。
するプリント基板の各部品の座標、部品番号、部品種
類、部品形状、部品質量、端子数（ピン数）、直接接続
している部品の部品番号等を新事例メモリ部１６に設定
する。
【００３３】ステップ１０９は、各部品の座標更新を、
ポテンシャル関数メモリ部１２に設定されているポテン
シャル関数とパラメータ保持部１５に保持されている各
パラメータ値を用いて行なう。
ポテンシャル関数メモリ部１２に設定されているポテン
シャル関数とパラメータ保持部１５に保持されている各
パラメータ値を用いて行なう。
【００３４】この実施例での座標更新方法について詳細
に以下に述べる。ポテンシャル場に置かれた各部品は他
の部品から引力または斥力を受け、当該部品はニュート
ン力学に従って移動（座標更新）するものとする。各部
品の軌跡は、各部品の運動方程式で記述し、差分法によ
り数値的に解いて求める。
に以下に述べる。ポテンシャル場に置かれた各部品は他
の部品から引力または斥力を受け、当該部品はニュート
ン力学に従って移動（座標更新）するものとする。各部
品の軌跡は、各部品の運動方程式で記述し、差分法によ
り数値的に解いて求める。
【００３５】時刻ｔにおける部品番号ｉの位置座標をベ
クトルｒi（ｔ）とし、時刻ｔ＋Δｔ、ｔ−Δｔにおけ
る部品番号ｉの位置座標ベクトルｒi（ｔ±Δｔ）を時
刻ｔのまわりでテイラー展開し、その２次の項までを取
り、（数３）で表現する。
クトルｒi（ｔ）とし、時刻ｔ＋Δｔ、ｔ−Δｔにおけ
る部品番号ｉの位置座標ベクトルｒi（ｔ±Δｔ）を時
刻ｔのまわりでテイラー展開し、その２次の項までを取
り、（数３）で表現する。
【００３６】
【数３】
【００３７】
【数４】
【００３８】Δｔは微小時間であるため、３次以上の項
は無視することができる。（数３）の和は、（数４）と
なり、（数４）から部品番号ｉの時刻ｔ＋Δｔの座標は
（数５）によって表現される。
は無視することができる。（数３）の和は、（数４）と
なり、（数４）から部品番号ｉの時刻ｔ＋Δｔの座標は
（数５）によって表現される。
【００３９】
【数５】
【００４０】
【数６】
【００４１】部品番号ｉに働く力ベクトルＦiは、ニュ
ートン力学によって（数６）で表現できるので、ポテン
シャルエネルギＥtotを微分することにより、（数５）
の第３項を求めることができ、時刻ｔ＋Δｔでの部品番
号ｉの座標を知ることができる。ここで、（数６）のｍ
は、部品質量であるが、物理的な質量であっても良い
し、部品の動きにくさ等を表現した仮想的な質量であっ
ても良い。この座標更新方法では、ポテンシャルエネル
ギＥtotと各部品の初期座標ベクトルｒi（０）およびベ
クトルｒi（Δｔ）を与えることによって、任意の時刻
ｔ＝ｎ×（Δｔ）（ｎ＝１，２，３，．．．）の座標を
求めることができる。
ートン力学によって（数６）で表現できるので、ポテン
シャルエネルギＥtotを微分することにより、（数５）
の第３項を求めることができ、時刻ｔ＋Δｔでの部品番
号ｉの座標を知ることができる。ここで、（数６）のｍ
は、部品質量であるが、物理的な質量であっても良い
し、部品の動きにくさ等を表現した仮想的な質量であっ
ても良い。この座標更新方法では、ポテンシャルエネル
ギＥtotと各部品の初期座標ベクトルｒi（０）およびベ
クトルｒi（Δｔ）を与えることによって、任意の時刻
ｔ＝ｎ×（Δｔ）（ｎ＝１，２，３，．．．）の座標を
求めることができる。
【００４２】なお、最初の座標更新を行なう際は、ベク
トルｒi（Δｔ）をベクトルｒi（０）で代用してもよ
い。この実施例では、部品同士が重なり合わないように
考慮した座標更新を行なっているが、部品の周りに配線
引き回しのためのギャップを設けて、そのギャップ同士
が重なり合わないように考慮した座標更新を行なっても
よい。さらに、部品位置を変更したくない部品について
は、座標更新を行なわないこともできる。
トルｒi（Δｔ）をベクトルｒi（０）で代用してもよ
い。この実施例では、部品同士が重なり合わないように
考慮した座標更新を行なっているが、部品の周りに配線
引き回しのためのギャップを設けて、そのギャップ同士
が重なり合わないように考慮した座標更新を行なっても
よい。さらに、部品位置を変更したくない部品について
は、座標更新を行なわないこともできる。
【００４３】ステップ１１０は、各部品の座標更新を続
けるか座標更新を終了するかの判定を行なう。この実施
例では、指定回数（例えば１００００回）行なった場合
に座標更新を終了し、ステップ１１１に進むことにして
いるが、座標更新を行なっても前回と同じ座標値であっ
た場合や、前回との座標値の差分があらかじめ設定した
値以下になった場合に座標更新を終了し、ステップ１１
１に進むと判定することにしてもよい。これら以外の場
合は、ステップ１０９に戻る。
けるか座標更新を終了するかの判定を行なう。この実施
例では、指定回数（例えば１００００回）行なった場合
に座標更新を終了し、ステップ１１１に進むことにして
いるが、座標更新を行なっても前回と同じ座標値であっ
た場合や、前回との座標値の差分があらかじめ設定した
値以下になった場合に座標更新を終了し、ステップ１１
１に進むと判定することにしてもよい。これら以外の場
合は、ステップ１０９に戻る。
【００４４】ステップ１１１は、ステップ１０９で求め
た最終の座標値に基づき、新事例メモリ部１６に保持さ
れている各部品の配置を行ない、処理を終了する。
た最終の座標値に基づき、新事例メモリ部１６に保持さ
れている各部品の配置を行ない、処理を終了する。
【００４５】以上のように本発明を適用した自動配置方
法は、熟練者へのインタビューにより最適に配置を行な
うために必要な知識を抽出することなく、最適な配置を
行なうことができる。従って、従来のシステムの課題で
あった熟練者が無意識に用いている知識の獲得を必要と
せず、最適な配置を行なうことができる。
法は、熟練者へのインタビューにより最適に配置を行な
うために必要な知識を抽出することなく、最適な配置を
行なうことができる。従って、従来のシステムの課題で
あった熟練者が無意識に用いている知識の獲得を必要と
せず、最適な配置を行なうことができる。
【００４６】また、構成要素間に働く引力および斥力を
計算するために必要な関数の設定に関して、各パラメー
タ値の設定を自動化できるため、専門知識がなくても関
数の設定を行なうことができる。
計算するために必要な関数の設定に関して、各パラメー
タ値の設定を自動化できるため、専門知識がなくても関
数の設定を行なうことができる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明は、予め設定したポ
テンシャル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集
合の構成要素配置事例から各構成要素毎に自動的に求
め、そのポテンシャル関数を微分することにより求めた
各構成要素に働く力によって、ポテンシャルエネルギが
低くなる方向に各構成要素の配置を変更するようにした
もので、熟練者にインタビューを行ない知識を抽出する
ことなく、予め設定したポテンシャル関数に含まれる各
パラメータの値を過去の集合の要素配置事例から各構成
要素毎に知識として自動的に求め、その知識（各パラメ
ータ値）を用いて集合全体の最適な自動配置を行なうこ
とができる。
テンシャル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集
合の構成要素配置事例から各構成要素毎に自動的に求
め、そのポテンシャル関数を微分することにより求めた
各構成要素に働く力によって、ポテンシャルエネルギが
低くなる方向に各構成要素の配置を変更するようにした
もので、熟練者にインタビューを行ない知識を抽出する
ことなく、予め設定したポテンシャル関数に含まれる各
パラメータの値を過去の集合の要素配置事例から各構成
要素毎に知識として自動的に求め、その知識（各パラメ
ータ値）を用いて集合全体の最適な自動配置を行なうこ
とができる。
【００４８】また、過去の集合の構成要素配置事例から
ポテンシャル関数の各パラメータ値を自動的に求める際
に、一つの属性の値が同じ構成要素あるいは類似した属
性値を持つ構成要素は同じパラメータ値を求めることに
より、重複した計算を防ぎ高速に知識の抽出ができる。
ポテンシャル関数の各パラメータ値を自動的に求める際
に、一つの属性の値が同じ構成要素あるいは類似した属
性値を持つ構成要素は同じパラメータ値を求めることに
より、重複した計算を防ぎ高速に知識の抽出ができる。
【図１】本発明の実施の形態の自動配置システムのブロ
ック構成図
ック構成図
【図２】同実施の形態の自動配置システムのフローチャ
ート
ート
１１ 過去事例メモリ部 １２ ポテンシャル関数メモリ部 １３ パラメータ計算部 １４ パラメータ評価部 １５ パラメータ保持部 １６ 新事例メモリ部 １７ 配置部
Claims (6)
- 【請求項１】 位置情報といくつかの属性とを持つ複数
の構成要素によって構成された集合の構成要素を最適に
配置する自動配置方法において、予め設定したポテンシ
ャル関数に含まれる各パラメータの値を過去の集合の構
成要素配置事例から各構成要素毎に自動的に求め、その
ポテンシャル関数を微分することにより求めた各構成要
素に働く力によってポテンシャルエネルギが低くなる方
向に各構成要素の配置を変更することを特徴とする自動
配置方法。 - 【請求項２】 過去の集合の構成要素配置事例からポテ
ンシャル関数の各パラメータの値を自動的に求める際
に、過去の集合の構成要素配置事例に対して、最も集合
全体のポテンシャルエネルギが低くなるポテンシャル関
数の各パラメータ値を各構成要素について求めることを
特徴とする請求項１記載の自動配置方法。 - 【請求項３】 過去の集合の構成要素配置事例からポテ
ンシャル関数の各パラメータの値を自動的に求める際
に、少なくとも選択した一つの属性の値が同じ構成要素
は同じのパラメータ値を求めることを特徴とする請求項
１または請求項２記載の自動配置方法。 - 【請求項４】 過去の集合の構成要素配置事例からポテ
ンシャル関数の各パラメータの値を自動的に求める際
に、類似した属性値を持つ構成要素については同じパラ
メータ値を求めることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載の自動配置方法。 - 【請求項５】 過去の集合の構成要素配置事例を記憶す
る過去事例メモリと、予め設定したポテンシャル関数を
記憶するポテンシャル関数記憶メモリと、新たな事例の
位置情報と属性とを記憶した新事例メモリと、前記過去
事例メモリからの各構成要素の位置情報と属性と、前記
ポテンシャル関数記憶メモリからのポテンシャル関数と
から各構成要素毎に各パラメータ値を求め、そのポテン
シャル関数から集合全体のポテンシャルエネルギを求め
るパラメータ計算部と、前記ポテンシャルエネルギが最
低であるかを評価するパラメータ評価部と、前記最低ポ
テンシャルエネルギとなる各パラメータ値を保持するパ
ラメータ保持部と、前記ポテンシャル関数記憶メモリか
らのポテンシャル関数と、前記パラメータ保持部からの
各構成要素の各パラメータ値を用いて、前記新事例メモ
リ部からの新たな構成要素の配置をポテンシャル関数を
微分することによって得られる各構成要素に働く力に基
づき行う配置部とを備えることを特徴とする自動配置シ
ステム。 - 【請求項６】 コンピュータによって自動配置を行なう
プログラムであって、予め設定したポテンシャル関数に
含まれる各パラメータの値を過去の集合の構成要素配置
事例から各構成要素毎に自動的に求め、そのポテンシャ
ル関数を微分することにより求めた各構成要素に働く力
によって、ポテンシャルエネルギが低くなる方向に各構
成要素の位置を変更することを特徴とする自動配置方法
を記録した記録媒体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9205653A JPH1153409A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 自動配置方法及び自動配置システム |
| US09/124,890 US6336107B1 (en) | 1997-07-31 | 1998-07-30 | Method and system of automatic arrangement of composing elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9205653A JPH1153409A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 自動配置方法及び自動配置システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1153409A true JPH1153409A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16510464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9205653A Pending JPH1153409A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 自動配置方法及び自動配置システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1153409A (ja) |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP9205653A patent/JPH1153409A/ja active Pending
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