WO2022085465A1 - 設計支援装置および設計支援方法 - Google Patents

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WO2022085465A1
WO2022085465A1 PCT/JP2021/037097 JP2021037097W WO2022085465A1 WO 2022085465 A1 WO2022085465 A1 WO 2022085465A1 JP 2021037097 W JP2021037097 W JP 2021037097W WO 2022085465 A1 WO2022085465 A1 WO 2022085465A1
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WO
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design
unit
surrounding space
region
physical quantity
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/037097
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English (en)
French (fr)
Inventor
知幸 保坂
英二 石井
泰介 杉井
勇喜 清水
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Definitions

  • the present invention generally relates to a technique for supporting design.
  • Patent Document 1 discloses a technique for calculating a physical quantity related to a structure to be designed and displaying the degree of influence on a phenomenon related to restoration after bending. Further, Patent Document 2 discloses a technique for displaying a region where a defect may occur inside a design object by using the result of heat transfer solidification analysis. In these techniques, design decisions are made by displaying important areas of a portion of the object to be designed.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and is an attempt to propose a design support device or the like that can output the importance of each area set in the surrounding space of the design target.
  • the input unit for inputting the spatial information indicating the surrounding space of the design target and the plurality of design quantity information of the design variables, and the plurality of design quantity information correspond to each of the input units.
  • An acquisition unit that acquires physical quantity information of physical variables in the surrounding space, a setting unit that sets two or more areas in the surrounding space, and the setting unit based on the physical quantity information acquired by the acquisition unit.
  • a determination unit for determining the importance of the design variable for each area set by the determination unit and an output unit for outputting information indicating the importance determined by the determination unit are provided.
  • the importance of each area set in the surrounding space to be designed is output. Therefore, for example, the user can specify the area of the surrounding space that is affected when the design amount information is changed. become able to. For example, the user can obtain an idea of changing the design quantity information by grasping the influence of the change of the design quantity information on the surrounding space.
  • the design can be appropriately supported.
  • the design support device of the present embodiment analyzes how the physical quantity changes due to the change in the design quantity, and outputs the region affected by the change in the design quantity.
  • the design support device includes an input unit for inputting design variables such as the shape of the design target and spatial information of the surrounding space of the design target, and a division unit for dividing the surrounding space of the design target into a finite area.
  • An important region (hereinafter referred to as an important region) having a correlation between a set of regions, an analysis unit that performs correlation analysis between a design variable and each region (set of regions), and a design variable. It is provided with an output unit that outputs (may be).
  • the same elements will be assigned the same number in the drawings, and the description will be omitted as appropriate.
  • the common part the part excluding the branch number
  • the branch number is used.
  • a reference code containing may be used.
  • selection change button 925 when the selection change button is described without any distinction, it is described as “selection change button 925", and when the individual selection change buttons are described separately, the “selection change button 925A” and “selection change button” are described. It may be described as "Button 925B".
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration according to the design support device 100 according to the present embodiment.
  • the design support device 100 includes an input unit 101, an output unit 102, and a processing unit 103.
  • the input unit 101, the output unit 102, and the processing unit 103 may be physically connected to each other, or may be connected to each other via a network such as the Internet or an intranet.
  • the input unit 101 is various input devices such as a communication cable, a hard disk drive device, a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) device, a DVD (Digital Versatile Disc) device, a memory card reading device, a pen tablet, and a keyboard.
  • the input unit 101 is used when the user inputs something with respect to the design support device 100.
  • the output unit 102 is an output device such as a display device.
  • the output unit 102 displays a screen for the process, result, and interactive processing by the user of the processing by the processing unit 103.
  • the processing unit 103 is, for example, a computer.
  • the design support device 100 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an HDD (Hard Disk Drive), a communication device, and the like as components (not shown). To.
  • the functions of the design support device 100 are, for example, a CPU. May be realized by reading the program stored in the ROM into the RAM and executing it (software). Further, the function of the design support device 100 may be realized by hardware such as a dedicated circuit, or may be realized by combining software and hardware.
  • one function of the design support device 100 may be divided into a plurality of functions, or the plurality of functions may be combined into one function.
  • the division unit 105 and the assembly unit 106 may be set as the setting unit 110.
  • the analysis unit 108 and the specific unit 109 may be used as the determination unit 111.
  • a part of the functions of the design support device 100 may be provided as another function or may be included in other functions.
  • a part of the functions of the design support device 100 may be realized by another computer capable of communicating with the design support device 100.
  • the analysis unit 104 analyzes the surrounding space of the design target.
  • the dividing portion 105 divides the area of the surrounding space.
  • the aggregation unit 106 generates a set of regions in the surrounding space.
  • the calculation unit 107 calculates a representative physical quantity of the set of regions generated by the aggregation unit 106 by processing such as averaging the physical quantities in the surrounding space.
  • the analysis unit 108 analyzes the correlation between the design quantity such as dimensional information of the design target and the physical quantity in the surrounding space calculated by the calculation unit 107.
  • the identification unit 109 identifies an important region in the surrounding space from the correlation.
  • the analysis unit 104 is an example of the acquisition unit, and acquires the physical quantity of the surrounding space of the design target.
  • the analysis unit 104 may acquire physical quantities by numerical analysis such as fluid simulation and electromagnetic field simulation using a plurality of design quantities and definitions of the surrounding space input by the input unit 101, or may acquire physical quantities via the input unit 101.
  • the value measured by the experiment (physical quantity of the surrounding space) may be acquired.
  • the surrounding space is a physical space around the design target, and may be a fluid such as air or water, or may be an electromagnetic field in a fluid or a vacuum.
  • the surrounding space may be defined as a space that is affected by a part or all of the area due to the design change of the design target.
  • the surrounding space can be a three-dimensional space.
  • the scope of application of this embodiment is not limited to the three-dimensional space, and may be a two-dimensional space or a one-dimensional space.
  • the analysis unit 104 can obtain the distribution of physical quantities in the surrounding space. More specifically, the flow velocity, pressure, temperature, density, electric field, magnetic field and the like can be obtained depending on the model to be analyzed. Other examples include, but are not limited to, the distribution of chemical species and physical quantities such as the volume fraction of each phase in multiphase flow.
  • various numerical analysis methods such as a finite volume method, a finite element method, a finite difference method, an SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) method, and an MPS (Moving Particle Semi-implicit) method are available. Conceivable. In many cases, the analysis unit 104 divides the surrounding space into a finite number of calculation grids and defines a physical quantity in each calculation grid.
  • the division unit 105 divides the surrounding space acquired by the analysis unit 104 into a finite number of regions. The area of the surrounding space to be designed will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for dividing the surrounding space of the design target.
  • the surrounding space 202 of the design target 201 is divided into a finite number of small areas 203.
  • FIG. 2 shows a two-dimensional space represented by the x-axis 205 and the y-axis 206.
  • the design target 201 and the surrounding space 202 are displayed on the two-dimensional space, but the present embodiment is not limited to the two-dimensional space, and may be a three-dimensional space or one-dimensional. It may be a space.
  • the small area 203 may be used as a calculation grid used by the analysis unit 104, or another division method may be used.
  • each calculation grid used in the analysis unit 104 corresponds to each small area 203.
  • the small area 203 is given a physical quantity obtained on the calculation grid used by the analysis unit 104.
  • the small area 203 does not necessarily have to match the calculation grid used in the analysis unit 104, and the division unit 105 may use another division method.
  • the division portion 105 may define the small area 203 by dividing the surrounding space 202 into the x-axis 205 and the y-axis 206 by an arbitrary number of pieces.
  • the division unit 105 calculates a physical quantity from the coordinate system, volume, etc. of the small area 203 and the coordinate system, volume, etc. of the calculation grid. It may be defined by interpolation.
  • the dividing portion 105 may set the object to be divided as a part of the surrounding space 202.
  • the division portion 105 may define streamlines based on the flow velocity distribution defined in the surrounding space 202, and each streamline may be a small region 203.
  • the aggregation unit 106 is defined as a set including one or more small regions 203 obtained by the division unit 105.
  • the definition of the set of the small regions 203 will be described with reference to FIG.
  • the set refers to a region set 204 including a plurality of small regions 203 defined by the division 105.
  • the x-axis and the y-axis of the surrounding space 202 may be divided into arbitrary numbers, and a plurality of small areas 203 included in the divided areas may be defined as one set.
  • Class classification by unsupervised learning may be performed using physical quantities, coordinate positions, etc. on the small area 203.
  • FIG. 3 is an example in which different division methods are used for the same design target 201 and surrounding space 202 as in FIG.
  • the division unit 105 may regularly or randomly define a sampling point 301 in the surrounding space 202 and use this as a small area 203.
  • the division unit 105 interpolates the physical quantity obtained by the analysis unit 104 using the coordinates of the sampling point 301 and uses it as the representative physical quantity of the sampling point 301.
  • the number of sampling points 301 may be internally defined as a constant, or may be input by the user from the input unit 101.
  • the region set 302 obtained by the aggregation unit 106 is a set of sampling points 301.
  • the x-axis and the y-axis of the surrounding space 202 are each divided into arbitrary numbers, and the set of a plurality of sampling points 301 included in the divided area is defined as one area set 302.
  • the classification may be performed by unsupervised learning using the physical quantity, the coordinate position, and the like on the sampling point 301.
  • the calculation unit 107 calculates a representative physical quantity for a set including a plurality of regions generated by the aggregation unit 106. For example, a method is conceivable in which the calculation unit 107 calculates the average value of the physical quantities of the regions included in the set and uses it as the representative physical quantity of each set. When the region divided by the dividing unit 105 is defined by distributing physical quantities like a streamline, the calculation unit 107 calculates the average value of the physical quantities on the point cloud constituting the streamline. However, a method of using the representative physical quantity of each streamline can be considered.
  • the analysis unit 108 analyzes the correlation between the design quantity of the design variables (shape, operating conditions, etc.) in the design target and the physical quantity on the region (surrounding space) obtained by the division unit 105 and the aggregation unit 106.
  • the design amount include dimensional information such as the wall thickness of the member to be designed, the length of the member, and operating condition information such as the rotation speed of the rotating machine.
  • the analysis unit 104 When the analysis unit 104 is executed with a plurality of design quantities as input conditions, the physical quantity in the surrounding space changes according to the change in the design quantity. Therefore, the correlation analysis is performed between the physical quantity in the surrounding space and the design quantity. Is possible.
  • the analysis unit 108 uses the physical quantity obtained by the calculation unit 107 as the physical quantity in the surrounding space.
  • the analysis unit 108 performs correlation analysis by, for example, calculating Pearson's product moment correlation coefficient.
  • the identification unit 109 identifies an important region in the surrounding space from the result of the correlation analysis obtained by the analysis unit 108. For example, the specific unit 109 extracts a region having a importance greater than the threshold value on the region obtained by the division unit 105 and the aggregation unit 106 as an important region. As a result, the specifying unit 109 can specify the area of the surrounding space that is affected when the design amount is changed.
  • the design support device 100 is a design support device 100 that supports design work, and inputs information on a plurality of design quantities of design variables and the surrounding space of the design target.
  • the design support device 100 divides the surrounding space into at least two or more regions.
  • the design support device 100 determines the importance of the design variable in each area.
  • the design support device 100 outputs the importance of each divided area. Therefore, the user can identify an area of high importance to the design variable to be designed, which can be useful for the design.
  • the analysis unit 108 may perform a correlation analysis between the value of the performance index (performance index value) of the design target and the physical quantity, in addition to the correlation analysis between the design quantity and the physical quantity. This makes it possible to identify the area of the surrounding space that is affected when the performance index value changes, which is useful for designing. For example, the user can analyze how the physical quantity was when the performance index value became better (for example, when it peaked).
  • the performance index includes operating efficiency, air resistance count (for example, CD (Constant Drag) value), thermal loss, and the like.
  • the design support device 100 determines the importance of the design variable and the performance index corresponding to the design variable in each area. Since the design support device 100 outputs the importance of each area, the user can specify the area of the surrounding space having a correlation with the design variable and the performance index to be designed, which can be useful for the design.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of design support processing.
  • the input unit 101 inputs a plurality of design quantities to be designed and definitions of the surrounding space (condition information indicating the surrounding space), and notifies the analysis unit 104 and the analysis unit 108 of the input information. ..
  • the input unit 101 may input a plurality of usage conditions (environmental conditions indicating the environment when the design target is used), a plurality of performance index values measured in an experiment, or the like.
  • the environment is the flow velocity, pressure, temperature, etc. when using the design object.
  • the analysis unit 104 performs numerical analysis of the surrounding space and acquires the physical quantity of the surrounding space to be designed.
  • the analysis unit 104 may acquire the physical quantity of the surrounding space measured by the experiment via the input unit 101.
  • the analysis unit 104 may acquire a performance index value from the result of numerical analysis of the surrounding space. In this case, if the design amount changes, the performance index value also changes, and if the usage conditions change, the performance index value also changes. Therefore, the analysis unit 104 analyzes a plurality of performance index values obtained from the results of the numerical analysis. Notify unit 108.
  • the division portion 105 divides the area of the surrounding space.
  • the aggregation unit 106 aggregates the regions divided by the division unit 105.
  • the calculation unit 107 calculates the physical quantity (representative physical quantity) of each region aggregated by the aggregation unit 106.
  • the analysis unit 108 performs a correlation analysis between the design quantity and the physical quantity from the design quantity input in S401 and the physical quantity of each region of the surrounding space.
  • the analysis unit 108 reflects the information (correlation information) related to the correlation obtained as a result of the correlation analysis as the input of the surrounding space region aggregation (S404), and the aggregation unit 106 defines a new region. You may. By processing in this way, the aggregation unit 106 can collect regions having similar correlation information in the same set.
  • the analysis unit 108 does not have to calculate the Pearson product-moment correlation coefficient.
  • the analysis unit 108 uses a linear non-Gaussian model (LINGAM: Linear Non Gaussian Model), which is a kind of statistical causal search method. May be good.
  • LINGAM Linear Non Gaussian Model
  • the causal relationship between the design variable and the plurality of regions can be clarified, which can be useful for the design.
  • the analysis unit 108 may perform a regression analysis in S406 and use the coefficient of determination of the regression analysis as an input for the aggregation of regions in the surrounding space (S404).
  • the aggregation unit 106 can exclude the region where the reliability of the correlation is low, exclude unnecessary information, and easily grasp important information.
  • the specific unit 109 calculates the importance of each area in the surrounding space. For example, the specific unit 109 sets the importance (for example, ranking) in each region of the surrounding space according to the strength of the correlation based on the correlation coefficient. For example, the specific unit 109 is set so that the region having a stronger correlation with the design variable becomes more important. Further, for example, the specific unit 109 may be set so that the region having a stronger correlation with the performance index becomes more important. The specific unit 109 may be set so that the greater the coefficient of determination, the greater the importance, or the importance may be set using the importance and the coefficient of determination.
  • the output unit 102 outputs the result or the like specified by the specific unit 109.
  • the output by the output unit 102 will be described later with reference to FIGS. 9 to 11.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of processing in the case where the surrounding space is divided by using the calculation grid used in the analysis unit 104 in the division unit 105 and the regions are aggregated by clustering in the aggregation unit 106. Is.
  • the division unit 105 reads each calculation grid used in the analysis unit 104.
  • the physical quantity obtained by the analysis unit 104 is given to the calculation grid.
  • the aggregation unit 106 performs clustering by the k-means method or the like, and sets regions having similar physical quantities into the same group.
  • the aggregation unit 106 assigns a cluster group ID label to each calculation grid and ends the process.
  • the surrounding space is divided by using the calculation grid used in the analysis unit 104 in the dividing unit 105, and the area is divided into arbitrary numbers in the collecting unit 106. It is a figure which shows an example of the processing in the case of assembling.
  • the division unit 105 reads each calculation grid used in the analysis unit 104.
  • the aggregation unit 106 divides into Nx, Ny, and Nz in each of the x-axis, y-axis, and z-axis directions in the surrounding space, and Nx ⁇ Ny ⁇ Nz. Divide into areas and generate groups.
  • the aggregation unit 106 assigns a group ID to each area and ends the process.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of processing in the case where a sampling point is placed in the surrounding space in the dividing unit 105 to form an area of the surrounding space, and the area is aggregated by clustering in the collecting unit 106.
  • the division unit 105 reads each calculation grid used in the analysis unit 104.
  • the division unit 105 regularly or randomly assigns sampling points in the surrounding space.
  • the number of sampling points may be internally defined as a constant, or may be input by the user from the input unit 101.
  • the division unit 105 performs interpolation interpolation from the physical quantity on the calculation grid using the coordinates of the sampling point, and uses it as the representative physical quantity of the sampling point.
  • the aggregation unit 106 performs clustering by the k-means method or the like, and sets sampling points of similar physical quantities in the same group.
  • the aggregation unit 106 assigns a cluster group ID label to each sampling point and ends the process.
  • FIG. 8 shows a process in which when the information of the flow velocity in the surrounding space is obtained from the numerical analysis, the streamline is set as the area of the surrounding space in the dividing section 105 and the areas are aggregated by clustering in the collecting section 106. It is a figure which shows an example.
  • the information on the flow velocity may be obtained by measurement or the like by an experiment.
  • the division unit 105 reads each calculation grid used in the analysis unit 104.
  • the dividing unit 105 In S802 (streamline generation), the dividing unit 105 generates a streamline using the flow velocity defined on the calculation grid.
  • the number of sampling points used to generate the streamline may be internally defined as a constant, or may be input by the user from the input unit 101.
  • the division unit 105 interpolates the physical quantity on the streamline from the physical quantity on the calculation grid and uses it as the representative physical quantity of the streamline.
  • the aggregation unit 106 performs clustering by the k-means method or the like, and streamlines of similar physical quantities are grouped in the same group.
  • the aggregation unit 106 assigns a cluster group ID label to each streamline and ends the process.
  • the division unit 105 and the assembly unit 106 are not limited to those described in FIGS. 5 to 8.
  • the dividing unit 105 may draw contour lines from the distribution of physical quantities, regard the contour lines as regions, and the aggregation unit 106 may perform clustering so that similar contour lines are in the same group.
  • the division of the surrounding space may be performed by points or lines.
  • the physical quantity described above is not limited to the physical quantity obtained from the result of the numerical analysis, and for example, the gradient value (spatial gradient value) of the physical quantity may be calculated and used in the design support device 100.
  • 9 to 11 show an example of the output obtained in this embodiment.
  • 9 to 11 represent a window 900 displayed on a display device.
  • the window 900 includes an upper tab 910, an operation unit 920 for the user to reactively operate, and a display unit 930 for displaying the result.
  • the items to be changed by the user include a design variable 921, an evaluation value 922, and a physical variable 923.
  • the user selects the design variable to be confirmed from several design variables in the selection menu 924A (drop-down list).
  • the selection menu 924A is accompanied by a selection change button 925A, and the user can easily determine that the item of the selection menu 924A can be changed.
  • the user selects the evaluation value to be confirmed from several evaluation values (performance indexes) in the selection menu 924B (drop-down list).
  • the selection menu 924B is accompanied by a selection change button 925B, and the user can easily determine that the item of the selection menu 924B can be changed.
  • the user selects the physical variable to be confirmed from several physical variables (flow velocity, pressure, temperature, etc.) in the selection menu 924C (drop-down list).
  • the selection menu 924C is accompanied by a selection change button 925C, and the user can easily determine that the item of the selection menu 924C can be changed.
  • the display unit 930 When the user gives "design variable 1", “evaluation value 1", and “physical variable 1", the display unit 930 has the importance of the selected "design variable 1" and "evaluation value 1". A large area is displayed. The area to be displayed does not have to be one, and a plurality of areas may be displayed. Further, the visibility of the importance may be improved by changing the size of the node according to the importance calculated for each area. Further, only the area having the importance greater than the threshold value may be extracted and displayed from the plurality of areas. In FIG. 9, only “region 1", “region 2", and “region 5" are displayed, and the other regions are not displayed.
  • FIG. 9 shows a causal correlation diagram in which each variable (design variable, evaluation value, area) is represented by a node and the relationship between the variables is represented by an edge as an example of displaying the result.
  • the causal correlation diagram may be a typical output method obtained when statistical causal search is used in the analysis unit 108.
  • a node 931 indicating “design variable 1” As nodes of the causal correlation diagram, a node 931 indicating “design variable 1”, a node 932 indicating “region 1” to “region 5”, and a node 933 indicating “evaluation value 1” are displayed.
  • an edge showing a causal relationship is displayed between each node.
  • the edge 934 from node 931 of "design variable 1" to node 932 of "region 5" indicates that "design variable 1" affects "region 5".
  • the correlation coefficient 935 between the nodes may be displayed as an index of the degree of influence. This makes it possible to easily grasp the correlation between the design variable of interest and a specific area of the surrounding space.
  • FIG. 10 shows an example of a screen when a plurality of evaluation values are selected for the output shown in FIG.
  • the basic configuration of the window 900 or the like displayed on the display device is the same as that in FIG.
  • the difference from FIG. 9 is that the user sets a plurality of evaluation values in the selection menu 924B of the operation unit 920.
  • the user does not necessarily have to select one design variable and evaluation value, and may select a plurality of design variables and evaluation values.
  • FIG. 10 shows an example of a causal correlation diagram displayed on the display unit 930 when a plurality of evaluation values are selected.
  • the node 1001 indicating the selected "evaluation value 2" is newly displayed, and the node 1002 indicating the "region 7" which was not displayed only by the "evaluation value 1" is newly displayed.
  • the required area according to the selected evaluation value, the design variable, and the physical variable it is possible to enhance the user's visibility to the area of high importance.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of another screen displaying the correlation between the design variable and the area.
  • the window 900 is configured to include the upper tab 910, the operation unit 920, and the display unit 930, which is the same as the example shown in FIG.
  • the operation unit 920 shown in FIG. 11 includes a selection menu 1101 for designating an area number in addition to the selection menu 924A for selecting design variables.
  • the selection menu 1101 can select an area determined to be important by the specific unit 109. In FIG. 11, “Area 1” is selected in the selection menu 924A.
  • the display unit 930 of FIG. 11 displays information about the "design variable 1" selected in the selection menu 924A and the "area 1" selected in the selection menu 1101.
  • a scatter diagram 1102 of "physical quantity 1" of "region 1" with respect to "design variable 1” is shown.
  • a scatter diagram 1103 of "physical quantity 2" of "region 1" with respect to "design variable 1” is shown.
  • the method of displaying the result is not limited to the method described above, and may have, for example, a function of superimposing the importance of the area on the result of the numerical analysis and visualizing it. In this way, by displaying the target product and the area of high importance in an overlapping manner, the area of high importance can be easily visually grasped.
  • the design can be appropriately supported.
  • the screen shown and described is an example, and any design may be used as long as the received information is the same.
  • the representative physical quantity may be another statistical value such as a maximum value, a minimum value, a difference between the maximum value and the minimum value, a mode value, a median value, and a standard deviation.
  • the output of information is not limited to the display on the display device.
  • the information output may be audio output by a speaker, output to a file, printing on a paper medium or the like by a printing device, or projection on a screen or the like by a projector. It may be, or it may be another aspect.
  • information such as programs, tables, and files that realize each function is recorded in a memory, a hard disk, a storage device such as an SSD (Solid State Drive), or an IC card, an SD card, a DVD, or the like. Can be placed on the medium.
  • SSD Solid State Drive
  • the above-described embodiment has, for example, the following characteristic configuration.
  • the design support device (for example, the design support device 100) has spatial information (for example, definition of the surrounding space) indicating the surrounding space of the design target and design variables (dimensions such as the wall thickness of the member to be designed and the length of the member).
  • a communication device between an input unit (for example, an input unit 101, a processing unit 103, and an input unit 101) for inputting a plurality of design quantity information (for example, a design quantity) of operating conditions such as the rotation speed of a rotating machine. (Circuit) and other physical quantity information (for example, physical quantity, space gradient value, physical quantity) of physical variables (for example, flow velocity, pressure, temperature) in the surrounding space corresponding to each of the plurality of design quantity information.
  • the acquisition unit for example, the acquisition unit, the analysis unit 104, the processing unit 103, the circuit
  • the setting unit for example, setting unit 110, division unit 105, aggregation unit 106, processing unit 103, circuit
  • a determination unit for example, a determination unit 111 that determines the importance (for example, a correlation coefficient, a determination coefficient, or a ranking) for the design variable for each region set by the setting unit.
  • the output unit 102, the processing unit 103, and the output unit 102 may output (display, print, file output, audio output, or other output). (Communication device, circuit) and.
  • the importance of each area set in the surrounding space to be designed is output. Therefore, for example, the user can specify the area of the surrounding space that is affected when the design amount information is changed. become able to. For example, the user can obtain an idea of changing the design quantity information by grasping the influence of the change of the design quantity information on the surrounding space.
  • the determination unit determines the importance of each region from the correlation between the design variable and each region (see, for example, S407).
  • the acquisition unit acquires a plurality of performance index information (for example, performance index value) indicating the performance index (operating efficiency, air resistance count, thermal loss) of the design target, and the determination unit obtains the performance index.
  • performance index information for example, performance index value
  • the importance is determined from the correlation between the above and each of the above regions (see, for example, S407).
  • the user can specify the area of the surrounding space affected by the change of the performance index information.
  • the acquisition unit acquires a value calculated by numerical analysis as physical quantity information in the surrounding space (see, for example, S402).
  • the value calculated by numerical analysis can be used.
  • the acquisition unit acquires a value measured by an experiment as physical quantity information in the surrounding space (see, for example, S402).
  • the setting unit sets each of the above regions using the analysis grid used in the calculation of the above numerical analysis (see FIGS. 5 and 6).
  • the area of the surrounding space can be easily set by using the calculation grid used in the numerical analysis (see FIG. 7).
  • the setting unit sets each area using regularly generated sampling points or randomly generated sampling points.
  • the amount of calculation will be large and the load of calculation will be high.
  • the amount of calculation can be reduced and the load of calculation can be reduced.
  • the setting unit sets each area using the streamline of the physical quantity information in the surrounding space (see FIG. 8).
  • the amount of calculation can be reduced and the load of calculation can be reduced. Further, since higher-order information such as how the physical quantity information flows can be obtained, for example, the user can easily understand the output information.
  • the setting unit sets each area using contour lines of physical quantity information in the surrounding space.
  • the design support device includes an analysis unit (for example, an analysis unit 108, a processing unit 103, and a circuit) that analyzes a causal relationship between the design variables and each region, and the output unit is analyzed by the analysis unit. Information indicating a causal relationship is output (see, for example, FIGS. 9 and 10).
  • an analysis unit for example, an analysis unit 108, a processing unit 103, and a circuit
  • Information indicating a causal relationship is output (see, for example, FIGS. 9 and 10).
  • information indicating a causal relationship is output, so that, for example, the user can easily grasp the causal relationship between the design variable and the region of high importance.
  • the output unit extracts and outputs a region in which the correlation coefficient between the design variable and each region is larger than the threshold value (see, for example, FIGS. 9 and 10).
  • an area having a large correlation with the design variable is output, so that, for example, the user can easily grasp the area that is greatly affected by the change in the design amount information.
  • the output unit displays the importance of each area superimposed on the result of the numerical analysis (for example, the target product) (for example, a color indicating the importance is set for each area of the surrounding space shown in FIG. 2). indicate).
  • the above-mentioned configuration may be appropriately changed, rearranged, combined, or omitted as long as it does not exceed the gist of the present invention.

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Abstract

設計対象の周囲空間に設定された各領域の重要度を出力し得る設計支援装置において、設計対象の周囲空間を示す空間情報と設計変数の複数の設計量情報と、を入力する入力部と、複数の設計量情報の各々に対応して、周囲空間における物理変数の物理量情報を取得する取得部と、周囲空間に２つ以上の領域を設定する設定部と、取得部により取得された物理量情報をもとに、設定部により設定された各領域について設計変数に対する重要度を決定する決定部と、決定部により決定された重要度を示す情報を出力する出力部と、を設けるようにした。

Description

設計支援装置および設計支援方法
　本発明は、概して、設計を支援する技術に関する。
　近年、製品の高性能化、設計期間の短縮等への要求から設計プロセスが複雑化している。製品の性能を評価するために数値解析が用いられており、数値解析の結果の評価が設計プロセスにおいて重要である。数値解析の結果の表示および活用は、作業者の技量に依るところが大きく、数値解析の結果の分析と着目すべき領域の表示とにより、設計を支援する技術が求められている。
　この点、数値解析の結果の表示によって設計を支援する技術として、設計対象上の物理量を演算し、加工誤差が大きくなり得る領域を表示する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、伝熱凝固解析の結果を用いて内部の欠陥が起こり得る領域を表示する技術が開示されている（特許文献２参照）。
日本国特開２００８－９０４８１号公報 日本国特開２００４－６６２８２号公報
　特許文献１には、設計対象の構造に関する物理量を演算し、曲げ加工後の復元に関する現象への影響度を表示する技術が開示されている。また、特許文献２には、伝熱凝固解析の結果を用いて設計対象の内部に欠陥が起こり得る領域を表示する技術が開示されている。これらの技術では、設計対象である物体の一部の重要な領域を表示することで設計の意思決定が行われる。
　ここで、流体と機械とでエネルギー変換を行う流体機械、磁場を発生する装置等では、対象製品の設計変更（設計変数における設計量の変更）と、対象製品の周囲空間の流体場、電磁場等との関連を考慮しながら設計を行う必要がある。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、設計変数に対する設計対象の周囲空間の重要度を把握することができない。
　本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、設計対象の周囲空間に設定された各領域の重要度を出力し得る設計支援装置等を提案しようとするものである。
　かかる課題を解決するため本発明においては、設計対象の周囲空間を示す空間情報と設計変数の複数の設計量情報と、を入力する入力部と、前記複数の設計量情報の各々に対応して、前記周囲空間における物理変数の物理量情報を取得する取得部と、前記周囲空間に２つ以上の領域を設定する設定部と、前記取得部により取得された物理量情報をもとに、前記設定部により設定された各領域について前記設計変数に対する重要度を決定する決定部と、前記決定部により決定された重要度を示す情報を出力する出力部と、を設けるようにした。
　上記構成では、設計対象の周囲空間に設定された各領域の重要度が出力されるので、例えば、ユーザは、設計量情報を変化させたときに影響が及ぶ周囲空間の領域を特定することができるようになる。例えば、ユーザは、設計量情報の変更による周囲空間への影響を把握することで、設計量情報の変更のアイデアを得ることができる。
　本発明によれば、設計を適切に支援することができる。
第１の実施の形態による設計支援装置に係る構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による周囲空間の分割手法の一例を示す図である。 第１の実施の形態による周囲空間の分割手法の一例を示す図である。 第１の実施の形態による設計支援処理の一例を示す図である。 第１の実施の形態による領域設定処理の一例を示す図である。 第１の実施の形態による領域設定処理の一例を示す図である。 第１の実施の形態による領域設定処理の一例を示す図である。 第１の実施の形態による領域設定処理の一例を示す図である。 第１の実施の形態による出力の一例を示す図である。 第１の実施の形態による出力の一例を示す図である。 第１の実施の形態による出力の一例を示す図である。
（１）第１の実施の形態
　以下、本発明の一実施の形態を詳述する。ただし、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。
　本実施の形態の設計支援装置は、設計量の変化によって物理量がどのように変化するかを分析し、設計量の変化が影響を及ぼす領域を出力する。例えば、本設計支援装置は、設計対象の形状等の設計変数と設計対象の周囲空間の空間情報とを入力する入力部と、設計対象の周囲空間を有限の領域に分割する分割部と、分割された領域の集合を生成する集合化部と、設計変数と各領域（領域の集合）との相関分析を行う分析部と、設計変数との相関を有する重要な領域（以下、重要領域と記すことがある）を出力する出力部とを備える。
　上記構成によれば、設計対象の周囲空間の領域のうち、重要領域を出力することができる。
　次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は、単数でも複数でも構わない。
　なお、以下の説明では、図面において同一要素については、同じ番号を付し、説明を適宜省略する。また、同種の要素を区別しないで説明する場合には、枝番を含む参照符号のうちの共通部分（枝番を除く部分）を使用し、同種の要素を区別して説明する場合は、枝番を含む参照符号を使用することがある。例えば、選択変更ボタンを特に区別しないで説明する場合には、「選択変更ボタン９２５」と記載し、個々の選択変更ボタンを区別して説明する場合には、「選択変更ボタン９２５Ａ」、「選択変更ボタン９２５Ｂ」のように記載することがある。
　図１は、本実施の形態に係る設計支援装置１００に係る構成の一例を示す図である。
　設計支援装置１００は、入力部１０１と、出力部１０２と、処理部１０３とを備える。入力部１０１と出力部１０２と処理部１０３とは、互いに物理的に接続されていてもよいし、インターネット、イントラネット等のネットワークを介して接続されていてもよい。
　入力部１０１は、通信ケーブル、ハードディスクドライブ装置、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact　Disk　Read　Only　Memory）装置、ＤＶＤ(Digital　Versatile　Disc)装置、メモリカード読み取り装置、ペンタブレット、キーボード等の種々の入力装置である。入力部１０１は、ユーザが本設計支援装置１００に関して何らかの入力をする際に用いられる。
　出力部１０２は、ディスプレイ装置等の出力デバイスである。出力部１０２は、処理部１０３による処理の過程、結果、ユーザによる対話的な処理のための画面を表示する。
　処理部１０３は、例えば、コンピュータである。設計支援装置１００は、図示を省略する構成要素として、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）、通信装置等を含んで構成される。
　設計支援装置１００の機能（入力部１０１、出力部１０２、処理部１０３、解析部１０４、分割部１０５、集合化部１０６、算出部１０７、分析部１０８、特定部１０９等）は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行すること（ソフトウェア）により実現されてもよい。また、設計支援装置１００の機能は、専用の回路等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとが組み合わされて実現されてもよい。
　なお、設計支援装置１００の１つの機能は、複数の機能に分けられていてもよいし、複数の機能は、１つの機能にまとめられていてもよい。例えば、分割部１０５および集合化部１０６については、設定部１１０としてもよい。また、例えば、分析部１０８および特定部１０９については、決定部１１１としてもよい。また、設計支援装置１００の機能の一部は、別の機能として設けられてもよいし、他の機能に含められていてもよい。また、設計支援装置１００の機能の一部は、設計支援装置１００と通信可能な他のコンピュータにより実現されてもよい。
　解析部１０４は、設計対象の周囲空間の解析を行う。分割部１０５は、当該周囲空間の領域を分割する。集合化部１０６は、当該周囲空間の領域の集合を生成する。算出部１０７は、集合化部１０６により生成された領域の集合について、周囲空間中の物理量を平均化等の処理により代表的な物理量を算出する。分析部１０８は、設計対象の寸法情報等の設計量と算出部１０７により算出された周囲空間中の物理量との相関関係を分析する。特定部１０９は、当該相関関係から周囲空間中の重要領域を特定する。
　より具体的には、解析部１０４は、取得部の一例であり、設計対象の周囲空間の物理量を取得する。解析部１０４は、入力部１０１により入力された複数の設計量および周囲空間の定義を用いて流体シミュレーション、電磁場シミュレーション等の数値解析により物理量を取得してもよいし、入力部１０１を介して、実験により測定された値（周囲空間の物理量）を取得してもよい。
　ここで、周囲空間とは、設計対象の周囲の物理空間であり、空気、水等の流体であってもよいし、流体中または真空中の電磁場であってもよい。なお、当該周囲空間は、設計対象の設計変更により一部または全ての領域に影響を受ける空間と定義してもよい。また、周囲空間は、３次元空間とすることができる。ただし、本実施の形態の適用範囲は、３次元空間に限定されるものではなく、２次元空間としてもよいし、１次元空間としてもよい。
　例えば、解析部１０４によって、周囲空間の物理量の分布が得られる。より具体的には、解析を行うモデルに応じて、流速、圧力、温度、密度、電場、磁場等が得られる。その他、化学種の分布、混相流における各相の体積分率等の物理量等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、解析部１０４が用いる数値解析手法については、有限体積法、有限要素法、有限差分法、ＳＰＨ（Smoothed　Particle　Hydrodynamics）法、ＭＰＳ（Moving　Particle　Semi-implicit）法等の種々の数値解析手法が考えられる。多くの場合、解析部１０４は、周囲空間を有限個数の計算格子に分割し、各計算格子に物理量を定義する。
　分割部１０５は、解析部１０４により取得された周囲空間を、有限数の領域に分割する。図２を用いて、設計対象の周囲空間の領域について説明する。
　図２は、設計対象の周囲空間の分割手法の一例を示す図である。図２において、設計対象２０１の周囲空間２０２は、有限数の小領域２０３に分割されている。なお、図２では、ｘ軸２０５とｙ軸２０６とで表される２次元空間を示している。図２では、設計対象２０１および周囲空間２０２を２次元空間上に表示しているが、本実施の形態は、２次元空間に限定されるものではなく、３次元空間としてもよいし、１次元空間としてもよい。
　小領域２０３については、解析部１０４にて使用する計算格子としてもよいし、別の分割手法を用いてもよい。計算格子とした場合には、解析部１０４で用いられた各計算格子が各小領域２０３に対応する。その場合、当該小領域２０３には、解析部１０４によって用いられた計算格子上に得られた物理量が与えられる。
　なお、小領域２０３は、必ずしも解析部１０４にて使用する計算格子と一致している必要はなく、分割部１０５は、別の分割手法を用いてもよい。例えば、分割部１０５は、周囲空間２０２をｘ軸２０５とｙ軸２０６とにそれぞれ任意の個数で分割することで、小領域２０３を定義してもよい。解析部１０４にて使用する計算格子と小領域２０３とが一致しない場合には、分割部１０５は、小領域２０３の座標系、体積等と、計算格子の座標系、体積等とから、物理量を補間して定義してもよい。
　また、小領域２０３については、必ずしも周囲空間２０２を完全に埋め尽くす必要はなく、分割部１０５は、分割する対象を周囲空間２０２の一部としてもよい。例えば、分割部１０５は、周囲空間２０２に定義される流速分布をもとに流線を定義し、各流線を小領域２０３としてもよい。
　集合化部１０６は、分割部１０５によって得られた小領域２０３を１つ以上含む集合として定義する。図２を用いて、小領域２０３の集合の定義について説明する。本実施の形態において、集合は、分割部１０５によって定義された小領域２０３を複数含む領域集合２０４を指す。集合の生成方法としては、周囲空間２０２のｘ軸とｙ軸とをそれぞれ任意の数に分割し、分割された領域内に含まれる複数の小領域２０３を１つの集合と定義してもよいし、小領域２０３上の物理量、座標位置等を用いて教師なし学習によるクラス分類を行ってもよい。
　分割部１０５および集合化部１０６による分割手法のその他の例として、サンプリング点を用いる方法について図３を用いて説明する。
　図３は、図２と同じ設計対象２０１および周囲空間２０２に対して、異なる分割手法を用いた例である。ここで、分割部１０５は、規則的にまたはランダムにサンプリング点３０１を周囲空間２０２に定義し、これを小領域２０３としてもよい。このとき、分割部１０５は、解析部１０４によって得られた物理量を、サンプリング点３０１の座標を用いて内挿補間し、サンプリング点３０１の代表物理量とするのが好ましい。サンプリング点３０１の個数については、内部で定数として定義されていてもよいし、ユーザにより入力部１０１から入力されていてもよい。
　集合化部１０６によって得られる領域集合３０２は、サンプリング点３０１の集合となる。集合の生成方法については、周囲空間２０２のｘ軸とｙ軸とをそれぞれ任意の数に分割し、分割された領域内に含まれる複数のサンプリング点３０１の集合を１つの領域集合３０２と定義してもよいし、サンプリング点３０１上の物理量、座標位置等を用いて教師なし学習によるクラス分類を行ってもよい。
　算出部１０７は、集合化部１０６によって生成された複数の領域を含む集合に対して、代表物理量を算出する。例えば、算出部１０７は、集合に含まれる領域の物理量の平均値を計算し、各集合の代表物理量とする方法が考えられる。また、分割部１０５によって分割された領域が、流線のように物理量が分布して定義されている場合には、算出部１０７は、流線を構成する点群上の物理量の平均値を計算し、各流線の代表物理量とする方法が考えられる。
　分析部１０８は、設計対象における設計変数（形状、運転条件等）の設計量と、分割部１０５および集合化部１０６によって得られた領域（周囲空間）上の物理量との相関を分析する。設計量としては、例えば、設計対象である部材の肉厚、部材の長さ等の寸法情報や、回転機械の回転数のような運転条件情報等が挙げられる。
　複数の設計量を入力条件にして解析部１０４を実施すると、設計量の変化に応じて周囲空間上の物理量が変化するため、周囲空間上の物理量と設計量との間で相関分析を行うことが可能である。分析部１０８は、周囲空間上の物理量として、算出部１０７によって求めた物理量を用いる。分析部１０８は、例えば、ピアソンの積率相関係数を算出することによって相関分析を行う。
　特定部１０９は、分析部１０８によって得られた相関分析の結果から、周囲空間上の重要領域を特定する。例えば、特定部１０９は、分割部１０５および集合化部１０６によって得られた領域上の重要度が閾値より大きい領域を重要領域として抽出する。これにより、特定部１０９は、設計量を変化させたときに影響が及ぶ周囲空間の領域を特定することができる。
　つまり、設計支援装置１００は、設計作業を支援する設計支援装置１００であって、設計変数の複数の設計量と、設計対象の周囲空間との情報を入力する。設計支援装置１００は、周囲空間を少なくとも２つ以上の領域に分割する。設計支援装置１００は、設計変数に対する重要度を各領域において判定する。設計支援装置１００は、分割した各領域の重要度を出力する。したがって、ユーザは、設計対象の設計変数に対する重要度が大きい領域を特定することができ、設計に役立てることができる。
　また、分析部１０８は、設計量と物理量との相関分析に加えて、設計対象の性能指標の値（性能指標値）と物理量との相関分析を行ってもよい。これによって、性能指標値が変化したときに影響が及ぶ周囲空間の領域を特定することができ、設計に役立てることができる。例えば、ユーザは、性能指標値がよくなったとき（例えば、ピークになったとき）の物理量がどうであったかという分析ができる。性能指標とは、運転効率、空気抵抗計数（例えば、ＣＤ（Constant Drag）値）、熱的な損失等である。
　例えば、設計支援装置１００は、設計変数と、当該設計変数に対応する性能指標とに対する重要度を各領域において判定する。設計支援装置１００は、各領域の重要度を出力するので、ユーザは、設計対象の設計変数および性能指標と相関を有する周囲空間の領域を特定することができ、設計に役立てることができる。
　次に、設計支援装置１００における処理（設計支援処理）の流れについて図４を用いて以下説明する。
　図４は、設計支援処理の一例を示す図である。
　Ｓ４０１（条件入力）では、入力部１０１は、設計対象の複数の設計量および周囲空間の定義（周囲空間を示す条件情報）を入力し、入力した情報を解析部１０４および分析部１０８に通知する。
　また、Ｓ４０１では、入力部１０１は、複数の使用条件（設計対象を使用する際の環境を示す環境条件）、実験等で測定された複数の性能指標値を入力してもよい。環境とは、設計対象を使用する際の流速、圧力、温度等である。
　Ｓ４０２（数値解析）では、解析部１０４は、周囲空間の数値解析を行い、設計対象の周囲空間の物理量を取得する。なお、解析部１０４は、入力部１０１を介して、実験により測定された周囲空間の物理量を取得してもよい。
　また、解析部１０４は、周囲空間の数値解析の結果から性能指標値を取得してもよい。この場合、設計量が変わると、性能指標値も変わるので、また、使用条件が変わると、性能指標値も変わるので、解析部１０４は、数値解析の結果から取得した複数の性能指標値を分析部１０８に通知する。
　Ｓ４０３（領域分割）では、分割部１０５は、周囲空間の領域を分割する。
　Ｓ４０４（領域集合化）では、集合化部１０６は、分割部１０５により分割された領域の集合化を行う。
　なお、Ｓ４０３およびＳ４０４の処理については、図５～図８を用いて後述する。
　Ｓ４０５（物理量定量化）では、算出部１０７は、集合化部１０６により集合化された各領域の物理量（代表物理量）を算出する。
　Ｓ４０６（設計量－物理量相関分析）では、分析部１０８は、Ｓ４０１にて入力された設計量と、周囲空間の各領域の物理量とから、設計量と物理量との間で相関分析を行う。
　このとき、分析部１０８は、相関分析の結果として得られた相関に関する情報（相関情報）を周囲空間領域集合化（Ｓ４０４）の入力として反映し、集合化部１０６は、分新たな領域を定義してもよい。このように処理することで、集合化部１０６は、相関情報が近い領域を同じ集合に集めることができる。
　また、分析部１０８は、ピアソンの積率相関係数の算出でなくてもよく、例えば、統計的因果探索手法の一種である線形非ガウス非巡回モデル（ＬＩＮＧＡＭ：Linear　Non　Gaussian　Model）を用いてもよい。ＬＩＮＧＡＭを用いることで、設計変数と複数の領域との間の因果関係を明らかにすることができ、設計に役立てることができる。
　また、分析部１０８は、Ｓ４０６において回帰分析を行い、当該回帰分析の決定係数を周囲空間の領域の集合化（Ｓ４０４）の入力として用いてもよい。集合化部１０６は、決定係数を用いることで相関関係の信用度の低い領域を除外し、不必要な情報を排除して重要な情報を容易に把握することができる。
　Ｓ４０７（重要度数値化）では、特定部１０９は、周囲空間の各領域の重要度を算出する。例えば、特定部１０９は、相関係数をもとに、相関の強さに応じて、周囲空間の各領域に重要度を設定（例えば、ランキング付け）する。例えば、特定部１０９は、設計変数との相関が強い領域ほど重要度が大きくなるように設定する。また、例えば、特定部１０９は、性能指標との相関が強い領域ほど重要度が大きくなるように設定してもよい。なお、特定部１０９は、決定係数が大きいほど重要度が大きくなるように設定してもよいし、重要度と決定係数とを用いて重要度を設定してもよい。
　Ｓ４０８（結果出力）では、出力部１０２は、特定部１０９により特定された結果等を出力する。なお、出力部１０２による出力については、図９から図１１を用いて後述する。
　次に、本実施の形態における分割部１０５および集合化部１０６の処理（領域設定処理）の一例について図５から図８を用いて以下説明する。
　図５は、分割部１０５において解析部１０４にて使用された計算格子を用いることで周囲空間を分割し、集合化部１０６においてクラスタリングすることによって領域を集合化する場合の処理の一例を示す図である。
　Ｓ５０１（計算セル読込）では、分割部１０５は、解析部１０４で用いられた各計算格子の読み込みを行う。計算格子には、解析部１０４によって得られた物理量が与えられている。
　Ｓ５０２（クラスタリング）では、集合化部１０６は、ｋ－ｍｅａｎｓ法等によりクラスタリングを行い、似たような物理量の領域を同じグループとする。
　Ｓ５０３（グループＩＤ付与）では、集合化部１０６は、各計算格子に対してクラスタのグループＩＤのラベルを付与し、処理を終了する。
　図６は、分割部１０５において解析部１０４にて使用された計算格子を用いることで周囲空間を分割し、集合化部１０６において周囲空間内の軸をそれぞれ任意の数に分割することによって領域を集合化する場合の処理の一例を示す図である。
　Ｓ６０１（計算セル読込）では、分割部１０５は、解析部１０４で用いられた各計算格子の読み込みを行う。
　Ｓ６０２（ｘｙｚ軸方向分割）では、集合化部１０６は、周囲空間内のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向にそれぞれＮｘ、Ｎｙ、Ｎｚ個に分割を行い、Ｎｘ×Ｎｙ×Ｎｚ個の領域に分割し、グループを生成する。
　Ｓ６０３（グループＩＤ付与）では、集合化部１０６は、各領域にグループＩＤを付与し、処理を終了する。
　図７は、分割部１０５において周囲空間にサンプリング点を置くことで周囲空間の領域とし、集合化部１０６においてクラスタリングすることによって領域を集合化する場合の処理の一例を示す図である。
　Ｓ７０１（計算セル読込）では、分割部１０５は、解析部１０４で用いられた各計算格子の読み込みを行う。
　Ｓ７０２（サンプリング点付与）では、分割部１０５は、規則的にまたはランダムに、周囲空間内にサンプリング点を付与する。サンプリング点の個数については、内部で定数として定義してもよいし、ユーザが入力部１０１から入力してもよい。
　Ｓ７０３（物理量補間）では、分割部１０５は、サンプリング点の座標を用いて、計算格子上の物理量から内挿補間を行い、サンプリング点の代表物理量とする。
　Ｓ７０４（クラスタリング）では、集合化部１０６は、ｋ－ｍｅａｎｓ法等によりクラスタリングを行い、似たような物理量のサンプリング点を同じグループとする。
　Ｓ７０５（グループＩＤ付与）では、集合化部１０６は、各サンプリング点に対してクラスタのグループＩＤのラベルを付与し、処理を終了する。
　図８は、周囲空間において流速の情報が数値解析から得られている場合、分割部１０５において流線を周囲空間の領域とし、集合化部１０６においてクラスタリングすることによって領域を集合化する場合の処理の一例を示す図である。なお、流速の情報は、実験による測定等により得られるものであってもよい。
　Ｓ８０１（計算セル読込）では、分割部１０５は、解析部１０４で用いられた各計算格子の読み込みを行う。
　Ｓ８０２（流線生成）では、分割部１０５は、計算格子上に定義された流速を用いて、流線を生成する。流線の生成に用いるサンプリング点の個数については、内部で定数として定義してもよいし、ユーザが入力部１０１から入力してもよい。
　Ｓ８０３（物理量補間）では、分割部１０５は、流線上の物理量を計算格子上の物理量から内挿補間を行い、流線の代表物理量とする。
　Ｓ８０４（クラスタリング）では、集合化部１０６は、ｋ－ｍｅａｎｓ法等によりクラスタリングを行い、似たような物理量の流線を同じグループとする。
　Ｓ８０５（グループＩＤ付与）では、集合化部１０６は、各流線に対してクラスタのグループＩＤのラベルを付与し、処理を終了する。
　分割部１０５および集合化部１０６は、図５から図８にて説明したものに限らない。例えば、分割部１０５は、物理量の分布から等高線を描画し、等高線を領域とみなし、集合化部１０６は、クラスタリングを行い、似たような等高線を同じグループとしてもよい。付言するならば、周囲空間の分割は、点で行われてもよいし、線で行われてもよい。
　また、上述した物理量については、数値解析の結果から得られた物理量に限らず、例えば、物理量の勾配値（空間勾配値）を設計支援装置１００内で計算して用いてもよい。
　図９から図１１に、本実施の形態で得られる出力の一例を示す。図９から図１１は、ディスプレイ装置に表示される窓９００を表している。窓９００は、上部タブ９１０と、ユーザがリアクティブに操作を行う操作部９２０と、結果を表示する表示部９３０とを含んで構成される。
　操作部９２０において、ユーザが変更する項目には、設計変数９２１と評価値９２２と物理変数９２３とがある。
　ユーザは、いくつかの設計変数から確認したい設計変数を選択メニュー９２４Ａ（ドロップダウンリスト）にて選択する。選択メニュー９２４Ａには、選択変更ボタン９２５Ａが付随しており、ユーザは、選択メニュー９２４Ａの項目が変更可能であることが容易に判断可能である。
　また、ユーザは、いくつかの評価値（性能指標）から確認したい評価値を選択メニュー９２４Ｂ（ドロップダウンリスト）にて選択する。選択メニュー９２４Ｂには、選択変更ボタン９２５Ｂが付随しており、ユーザは、選択メニュー９２４Ｂの項目が変更可能であることが容易に判断可能である。
　また、ユーザは、いくつかの物理変数（流速、圧力、温度等）から確認したい物理変数を選択メニュー９２４Ｃ（ドロップダウンリスト）にて選択する。選択メニュー９２４Ｃには、選択変更ボタン９２５Ｃが付随しており、ユーザは、選択メニュー９２４Ｃの項目が変更可能であることが容易に判断可能である。
　図９においては、設計変数９２１に関して、「設計変数１」が選択メニュー９２４Ａにて選択されている状態である。また、評価値９２２に関しては、「評価値１」が選択メニュー９２４Ｂにて選択されている状態である。また、物理変数９２３に関しては、「物理変数１」が選択メニュー９２４Ｃにて選択されている状態である。
　ユーザにより「設計変数１」と「評価値１」と「物理変数１」が与えられると、表示部９３０には、選択された「設計変数１」と「評価値１」に対して重要度が大きい領域が表示される。なお、表示される領域は、１つである必要はなく、複数の領域が表示されてもよい。また、領域ごとに算出された重要度に応じて、ノードの大きさを変更することで重要度の視認性を高めてもよい。また、複数の領域から、重要度が閾値より大きい領域だけを抽出して表示してもよい。図９においては、「領域１」、「領域２」、「領域５」のみを表示し、その他の領域については表示を行っていない。
　すなわち、設計変数と分割された各領域との相関関係からその相関が大きい組み合わせを抽出して表示することで、設計量を変化させたときに影響が及ぶ周囲空間の領域を特定することができ、設計に役立てることができる。また、相関が大きい組み合わせを抽出して表示することで、ユーザは、相関関係の信用度の低い領域を除外し、不必要な情報を排除して重要な情報を容易に把握することができる。
　図９においては、結果の表示の一例として、各変数（設計変数、評価値、領域）をノード、変数間の関係をエッジで表す因果相関図を示す。因果相関図は、分析部１０８において統計的因果探索を用いた場合に得られる典型的な出力方法でよい。図９において、因果相関図のノードとして「設計変数１」を示すノード９３１、「領域１」から「領域５」を示すノード９３２、「評価値１」を示すノード９３３が表示されている。
　また、因果関係を示すエッジが各ノード間に表示されている。例えば、「設計変数１」のノード９３１から「領域５」のノード９３２へのエッジ９３４は、「設計変数１」が「領域５」に影響を及ぼすことを示している。また、影響度の指標として、ノード間の相関係数９３５が表示されてもよい。これにより、着目する設計変数と周囲空間の特定の領域と間の相関関係を容易に把握することができる。
　図１０は、図９で示した出力について、評価値を複数選択した場合における画面の一例を示す。
　図１０において、ディスプレイ装置に表示される窓９００等の基本的な構成は図９と同じである。図９と異なるのは、操作部９２０の選択メニュー９２４Ｂにおいて、ユーザが評価値を複数設定している点である。このように、ユーザは、設定する設計変数および評価値については、必ずしも１つである必要はなく、複数選択してもよい。
　図１０では、評価値が複数選択されている場合において、表示部９３０に表示される因果相関図の一例を示す。選択された「評価値２」を示すノード１００１が新たに表示され、「評価値１」のみでは表示されていなかった「領域７」を示すノード１００２が新たに表示されている。このように、選択された評価値と設計変数と物理変数とに応じて必要な領域を選択的に表示することで、重要度が大きい領域に対するユーザの視認性を高めることができる。
　図１１は、設計変数と領域との相関を表示する別の画面の一例を示す図である。窓９００が上部タブ９１０と操作部９２０と表示部９３０とを含んで構成されているのは、図９で示した例と同じである。
　図１１で示す操作部９２０は、設計変数の選択のための選択メニュー９２４Ａの他に、領域番号を指定する選択メニュー１１０１を含む。選択メニュー１１０１は、特定部１０９により重要であると判断された領域を選択することができる。図１１では「領域１」が選択メニュー９２４Ａで選択されている。
　図１１の表示部９３０は、選択メニュー９２４Ａで選択された「設計変数１」と選択メニュー１１０１で選択された「領域１」とに関する情報が表示されている。表示部９３０の左側には「設計変数１」に対する、「領域１」の「物理量１」の散布図１１０２を示す。右側には「設計変数１」に対する、「領域１」の「物理量２」の散布図１１０３を示す。このように、重要度が大きい領域において、代表物理量と設計変数との関係を散布図で表示することで、設計変数の変更による周囲空間への物理量の変化をより詳細に把握することができる。
　また、結果の表示方法は、上に説明した方法に限定されず、例えば、数値解析の結果に領域の重要度を重ねて可視化する機能を有してもよい。このように、対象製品と重要度が大きい領域とを重ねて表示することで、重要度が大きい領域を視覚的に容易に把握できる。
　本実施の形態によれば、設計を適切に支援することができる。
（２）付記
　上述の実施の形態には、例えば、以下のような内容が含まれる。
　上述の実施の形態においては、本発明を設計支援システムに適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々のシステム、装置、方法、プログラムに広く適用することができる。
　また、上述の実施の形態において、図示および説明した画面は、一例であり、受け付ける情報が同じであるならば、どのようなデザインであってもよい。
　また、上述の実施の形態において、代表物理量として平均値を用いる場合について説明したが、代表物理量は、平均値に限るものではない。代表物理量は、最大値、最小値、最大値と最小値との差、最頻値、中央値、標準偏差等の他の統計値であってもよい。
　また、上述の実施の形態において、情報の出力は、ディスプレイ装置への表示に限るものではない。情報の出力は、スピーカによる音声出力であってもよいし、ファイルへの出力であってもよいし、印刷装置による紙媒体等への印刷であってもよいし、プロジェクタによるスクリーン等への投影であってもよいし、その他の態様であってもよい。
　また、上記の説明において、各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid　State　Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　上述した実施の形態は、例えば、以下の特徴的な構成を有する。
　設計支援装置（例えば、設計支援装置１００）は、設計対象の周囲空間を示す空間情報（例えば、周囲空間の定義）と設計変数（設計対象である部材の肉厚、部材の長さ等の寸法、回転機械の回転数のような運転条件）の複数の設計量情報（例えば、設計量）と、を入力する入力部（例えば、入力部１０１、処理部１０３と入力部１０１との通信装置、回路）と、上記複数の設計量情報の各々に対応して、上記周囲空間における物理変数（例えば、流速、圧力、温度）の物理量情報（例えば、物理量、空間勾配値、物理量から算出可能な他の値）を取得（数値解析の結果でもよいし、実験による測定の結果でもよい）する取得部（例えば、取得部、解析部１０４、処理部１０３、回路）と、上記周囲空間に２つ以上の領域（例えば、小領域、集合）を設定する設定部（例えば、設定部１１０、分割部１０５、集合化部１０６、処理部１０３、回路）と、上記取得部により取得された物理量情報をもとに、上記設定部により設定された各領域について上記設計変数に対する重要度（例えば、相関係数でもよいし、決定係数でもよいし、ランキングでもよい）を決定する決定部（例えば、決定部１１１、分析部１０８、特定部１０９、処理部１０３、回路）と、上記決定部により決定された重要度を示す情報（因果関係図でもよいし、相関図でもよいし、重要領域の一覧でもよい）を出力（表示でもよいし、印刷でもよいし、ファイル出力でもよいし、音声出力でもよいし、その他の出力でもよい）する出力部（例えば、出力部１０２、処理部１０３と出力部１０２との通信装置、回路）と、を備える。
　上記構成では、設計対象の周囲空間に設定された各領域の重要度が出力されるので、例えば、ユーザは、設計量情報を変化させたときに影響が及ぶ周囲空間の領域を特定することができるようになる。例えば、ユーザは、設計量情報の変更による周囲空間への影響を把握することで、設計量情報の変更のアイデアを得ることができる。
　上記決定部は、上記設計変数と上記各領域との相関関係から上記各領域の重要度を決定する（例えば、Ｓ４０７参照）。
　上記取得部は、上記設計対象の性能指標（運転効率、空気抵抗計数、熱的な損失）を示す複数の性能指標情報（例えば、性能指標値）を取得し、上記決定部は、上記性能指標と上記各領域との相関関係から重要度を決定する（例えば、Ｓ４０７参照）。
　上記構成では、例えば、性能指標に関りが大きい領域の情報が出力されるので、ユーザは、性能指標情報の変化により影響が及ぶ周囲空間の領域を特定することができるようになる。
　上記取得部は、上記周囲空間における物理量情報として、数値解析により計算された値を取得する（例えば、Ｓ４０２参照）。
　上記構成によれば、数値解析により計算された値を用いることができる。
　上記取得部は、上記周囲空間における物理量情報として、実験により測定された値を取得する（例えば、Ｓ４０２参照）。
　上記構成によれば、例えば、実験により測定された値を用いることができる。
　上記設定部は、上記数値解析の計算で用いられた解析格子を用いて、上記各領域を設定する（図５、図６参照）。
　上記構成では、数値解析により用いられた計算格子を用いることで、例えば、周囲空間の領域を容易に設定することができる（図７参照）。
　上記設定部は、規則的に生成したサンプリング点またはランダムに生成したサンプリング点を用いて、上記各領域を設定する。
　ここで、計算格子のメッシュが細かい場合、計算量が多くなり、計算の負荷が高くなってしまう。この点、上記構成によれば、サンプリング点を用いることで、計算量を少なくし、計算の負荷を低減することができる。
　上記設定部は、上記周囲空間における物理量情報の流線を用いて、上記各領域を設定する（図８参照）。
　上記構成によれば、流線を用いることで、計算量を少なくし、計算の負荷を低減することができる。また、物理量情報がどういう流れをしているかといった、より高次の情報が得られるので、例えば、ユーザは、出力される情報を理解し易くなる。
　上記設定部は、上記周囲空間における物理量情報の等高線を用いて、上記各領域を設定する。
　上記構成によれば、物理量情報の等高線を用いることで、計算量を少なくし、計算の負荷を低減することができる。また、物理量情報がどういう傾きをしているかといった、より高次の情報が得られるので、例えば、ユーザは、出力される情報を理解し易くなる。
　上記設計支援装置は、上記設計変数と上記各領域との因果関係を分析する分析部（例えば、分析部１０８、処理部１０３、回路）を備え、上記出力部は、上記分析部により分析された因果関係を示す情報を出力する（例えば、図９、図１０参照）。
　上記構成では、因果関係を示す情報が出力されるので、例えば、ユーザは、設計変数と重要度が大きい領域との因果関係を容易に把握することができる。
　上記出力部は、上記設計変数と上記各領域とにおける相関係数が閾値より大きい領域を抽出して出力する（例えば、図９、図１０参照）。
　上記構成では、設計変数と相関が大きい領域が出力されるので、例えば、ユーザは、設計量情報の変更による影響が大きい領域を容易に把握することができる。
　上記出力部は、上記数値解析の結果（例えば、対象製品）に上記各領域の重要度を重ねて表示する（例えば、図２に示す周囲空間の各領域に重要度を示す色を設定して表示する）。
　上記構成では、数値解析の結果に各領域の重要度が重ねて表示されるので、例えば、ユーザは、設計量情報を変化させたときに影響が及ぶ周囲空間の領域をより的確に把握できるようになる。
　また上述した構成については、本発明の要旨を超えない範囲において、適宜に、変更したり、組み替えたり、組み合わせたり、省略したりしてもよい。
　１０１……入力部、１０２……出力部、１０３……処理部。

Claims (13)

  1. 　設計対象の周囲空間を示す空間情報と設計変数の複数の設計量情報と、を入力する入力部と、
    　前記複数の設計量情報の各々に対応して、前記周囲空間における物理変数の物理量情報を取得する取得部と、
    　前記周囲空間に２つ以上の領域を設定する設定部と、
    　前記取得部により取得された物理量情報をもとに、前記設定部により設定された各領域について前記設計変数に対する重要度を決定する決定部と、
    　前記決定部により決定された重要度を示す情報を出力する出力部と、
    　を備える設計支援装置。
  2. 　前記決定部は、前記設計変数と前記各領域との相関関係から前記各領域の重要度を決定する、
    　請求項１に記載の設計支援装置。
  3. 　前記取得部は、前記設計対象の性能指標を示す複数の性能指標情報を取得し、
    　前記決定部は、前記性能指標と前記各領域との相関関係から重要度を決定する、
    　請求項１に記載の設計支援装置。
  4. 　前記取得部は、前記周囲空間における物理量情報として、数値解析により計算された値を取得する、
    　請求項１に記載の設計支援装置。
  5. 　前記取得部は、前記周囲空間における物理量情報として、実験により測定された値を取得する、
    　請求項１に記載の設計支援装置。
  6. 　前記設定部は、前記数値解析の計算で用いられた解析格子を用いて、前記各領域を設定する、
    　請求項４に記載の設計支援装置。
  7. 　前記設定部は、規則的に生成したサンプリング点またはランダムに生成したサンプリング点を用いて、前記各領域を設定する、
    　請求項１に記載の設計支援装置。
  8. 　前記設定部は、前記周囲空間における物理量情報の流線を用いて、前記各領域を設定する、
    　請求項１に記載の設計支援装置。
  9. 　前記設定部は、前記周囲空間における物理量情報の等高線を用いて、前記各領域を設定する、
    　請求項１に記載の設計支援装置。
  10. 　前記設計変数と前記各領域との因果関係を分析する分析部を備え、
    　前記出力部は、前記分析部により分析された因果関係を示す情報を出力する、
    　請求項１に記載の設計支援装置。
  11. 　前記出力部は、前記設計変数と前記各領域とにおける相関係数が閾値より大きい領域を抽出して出力する、
    　請求項２に記載の設計支援装置。
  12. 　前記出力部は、前記数値解析の結果に前記各領域の重要度を重ねて表示する、
    　請求項４に記載の設計支援装置。
  13. 　入力部が、設計対象の周囲空間を示す空間情報と設計変数の複数の設計量情報と、を入力することと、
    　取得部が、前記複数の設計量情報の各々に対応して、前記周囲空間における物理変数の物理量情報を取得することと、
    　設定部が、前記周囲空間に２つ以上の領域を設定することと、
    　決定部が、前記取得部により取得された物理量情報をもとに、前記設定部により設定された各領域について前記設計変数に対する重要度を決定することと、
    　出力部が、前記決定部により決定された重要度を示す情報を出力することと、
    　を含む設計支援方法。
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