特許 7281299 外壁パネルの設計支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-17

(45)【発行日】2023-05-25

(54)【発明の名称】外壁パネルの設計支援装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/13 20200101AFI20230518BHJP

   E04B 1/00 20060101ALI20230518BHJP

   G06F 30/27 20200101ALI20230518BHJP

【ＦＩ】

G06F30/13

E04B1/00 ESW

G06F30/27

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019030201

(22)【出願日】2019-02-22

(65)【公開番号】P2020135590

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2022-01-31

(73)【特許権者】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175721

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 秀文

(72)【発明者】

【氏名】千葉 勝司

【審査官】合田 幸裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０３５１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９９７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２８７２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３０／１３

Ｅ０４Ｂ １／００

Ｇ０６Ｆ ３０／２７

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外壁パネルの外郭を構成する外郭フレーム、及び当該外郭フレームによって囲繞された架構面内に設けられた桟材を有する外壁パネルの設計支援装置であって、
前記架構面内において前記桟材の配置が禁止される配置禁止領域の情報を入力する情報入力手段と、
前記配置禁止領域を避けるようにして前記架構面内に前記桟材が配置された、前記桟材の配置パターンを設計する配置パターン設計手段と、
を具備し、
前記配置パターン設計手段は、
複数の前記配置パターンをランダムに生成する配置パターン生成手段と、
前記配置パターン生成手段によって生成された複数の前記配置パターンを用いて前記配置パターンを決定する決定処理を行う配置パターン決定手段と、
を具備し、
遺伝的アルゴリズムに基づいて前記配置パターンを決定し、
前記配置パターン生成手段は、
前記桟材が、前記配置禁止領域を囲繞するように、かつ、当該配置禁止領域の外周縁に沿うように配置された前記配置パターンを生成し、
前記配置禁止領域の外周縁を構成する各辺に対して配置順を設定し、当該配置順に基づいて前記桟材を前記各辺に沿って１本づつ順に配置することにより前記配置パターンを生成する、
外壁パネルの設計支援装置。

【請求項2】

前記配置パターン生成手段は、
配置しようとする前記桟材が前記外郭フレーム又は既に配置済みの他の前記桟材に突き当たるまで延伸させるようにして前記配置パターンを生成する、
請求項１に記載の外壁パネルの設計支援装置。

【請求項3】

前記配置パターン設計手段は、
前記配置パターン生成手段によって生成された前記配置パターンを、前記桟材の配置順を示す文字の並びにより表現する表現処理を行う表現処理手段を具備し、
前記配置パターン決定手段は、
前記表現処理が行われた前記配置パターンを用いて前記配置パターンを決定する、
請求項２に記載の外壁パネルの設計支援装置。

【請求項4】

前記表現処理手段は、
前記並びにおける前記文字の位置と前記桟材の配置位置とが対応するように、前記配置パターンを表現する、
請求項３に記載の外壁パネルの設計支援装置。

【請求項5】

前記表現処理手段は、
前記配置禁止領域が複数設けられる場合、前記配置禁止領域それぞれに対して前記並びを生成し、前記配置禁止領域それぞれの前記並びを所定の規則に基づいて連結することにより、前記配置パターンを表現する、
請求項３又は請求項４に記載の外壁パネルの設計支援装置。

【請求項6】

前記配置パターン決定手段による前記決定処理は、
前記配置パターン生成手段によって生成された前記配置パターンの中から、評価関数を用いて算出される評価が高い前記配置パターンを選択する処理を含んでおり、
前記評価関数は、
配置される複数の前記桟材の長さの合計が短いほど前記評価が高くなるように構成される、
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の外壁パネルの設計支援装置。

【請求項7】

前記配置禁止領域は、開口部として形成される、
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の外壁パネルの設計支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建物の外壁パネルの設計支援装置の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建物の外壁パネルの設計支援装置の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

【0003】

特許文献１には、住宅の外壁パネルの形状や模様等のデータを蓄積し、蓄積したデータを加工又は流用することにより、外壁パネルの姿図を自動生成する技術が開示されている。特許文献１においては、これにより、設計者の手操作による作業負担を削減し、生産が行われるまでの準備期間の短縮化を図ることができるとされている。

【0004】

しかしながら、外壁パネルの外郭形状の種類が増加すると、外壁パネルの骨組みを構成する桟材の配置パターンが多様化する。さらに、外壁パネルに換気孔や設備開口などの開口部が形成される場合、桟材の配置パターンはさらに多様化し、膨大な組み合わせの配置パターンが存在することとなる。このため、特許文献１に記載の技術のように、蓄積したデータを加工又は流用するだけでは、膨大な組み合わせの桟材の配置パターンから適切な配置パターンを決定することが困難となる。このため、配置パターンの設計に係る負担が増加するという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－２４７２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、桟材の配置パターンの設計に係る負担を軽減することができる外壁パネルの設計支援装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0008】

即ち、請求項１においては、外壁パネルの外郭を構成する外郭フレーム、及び当該外郭フレームによって囲繞された架構面内に設けられた桟材を有する外壁パネルの設計支援装置であって、前記架構面内において前記桟材の配置が禁止される配置禁止領域の情報を入力する情報入力手段と、前記配置禁止領域を避けるようにして前記架構面内に前記桟材が配置された、前記桟材の配置パターンを設計する配置パターン設計手段と、を具備し、前記配置パターン設計手段は、複数の前記配置パターンをランダムに生成する配置パターン生成手段と、前記配置パターン生成手段によって生成された複数の前記配置パターンを用いて前記配置パターンを決定する決定処理を行う配置パターン決定手段と、を具備し、遺伝的アルゴリズムに基づいて前記配置パターンを決定し、前記配置パターン生成手段は、前記桟材が、前記配置禁止領域を囲繞するように、かつ、当該配置禁止領域の外周縁に沿うように配置された前記配置パターンを生成し、前記配置禁止領域の外周縁を構成する各辺に対して配置順を設定し、当該配置順に基づいて前記桟材を前記各辺に沿って１本づつ順に配置することにより前記配置パターンを生成するものである。

【0010】

請求項２においては、前記配置パターン生成手段は、配置しようとする前記桟材が前記外郭フレーム又は既に配置済みの他の前記桟材に突き当たるまで延伸させるようにして前記配置パターンを生成するものである。

【0011】

請求項３においては、前記配置パターン設計手段は、前記配置パターン生成手段によって生成された前記配置パターンを、前記桟材の配置順を示す文字の並びにより表現する表現処理を行う表現処理手段を具備し、前記配置パターン決定手段は、前記表現処理が行われた前記配置パターンを用いて前記配置パターンを決定するものである。

【0012】

請求項４においては、前記表現処理手段は、前記並びにおける前記文字の位置と前記桟材の配置位置とが対応するように、前記配置パターンを表現するものである。

【0013】

請求項５においては、前記表現処理手段は、前記配置禁止領域が複数設けられる場合、前記配置禁止領域それぞれに対して前記並びを生成し、前記配置禁止領域それぞれの前記並びを所定の規則に基づいて連結することにより、前記配置パターンを表現するものである。

【0014】

請求項６においては、前記配置パターン決定手段による前記決定処理は、前記配置パターン生成手段によって生成された前記配置パターンの中から、評価関数を用いて算出される評価が高い前記配置パターンを選択する処理を含んでおり、前記評価関数は、配置される複数の前記桟材の長さの合計が短いほど前記評価が高くなるように構成されるものである。

【0015】

請求項７においては、前記配置禁止領域は、開口部として形成されるものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0017】

請求項１においては、桟材の配置パターンの設計に係る負担を軽減することができる。また、桟材によって配置禁止領域の外周縁を構成することができる。

【0019】

請求項２においては、外壁パネルの強度を向上させることができる。

【0020】

請求項３においては、桟材の配置パターンを適切に表現することができ、ひいては配置パターンを決定し易くすることができる。

【0021】

請求項４においては、桟材の配置パターンをより適切に表現することができ、ひいては配置パターンを決定し易くすることができる。

【0022】

請求項５においては、配置禁止領域が複数設けられる場合であっても、桟材の配置パターンを適切に表現することができ、ひいては配置パターンを決定し易くすることができる。

【0023】

請求項６においては、桟材の長さの合計が短い配置パターンが決定されるので、コストの低減を図ることができる。

【0024】

請求項７においては、桟材によって開口部の外周縁を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施形態に係る設計支援装置を用いて設計及び製造される外壁パネルを示した正面図。

【図2】（ａ）図１のＡ－Ａ断面図。（ｂ）架構面を示した正面図。

【図3】本発明の一実施形態に係る設計支援装置のブロック図。

【図4】本発明の一実施形態に係る設計支援装置を用いた外壁パネルの設計方法のフローチャート。

【図5】情報入力手段に入力される基本情報を示す図。

【図6】桟材の配置パターンの決定処理を示すフローチャート。

【図7】桟材の配置パターンの一例（第１パターン）を示す概略図。

【図8】桟材の配置パターンの一例（第２パターン）を示す概略図。

【図9】桟材の配置パターンの一例（第３パターン）を示す概略図。

【図10】桟材の配置パターンの一例（第４パターン）を示す概略図。

【図11】桟材の配置パターンの一例（第５パターン）を示す概略図。

【図12】遺伝子の交叉の方法を示した図。

【図13】第二実施形態における、情報入力手段に入力される基本情報を示す図。

【図14】第二実施形態における、桟材の配置パターンの一例（第６パターン）を示す概略図。

【図15】第二実施形態における、桟材の配置パターンの一例（第７パターン）を示す概略図。

【図16】第二実施形態における、遺伝子の交叉の方法を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下では、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る設計支援装置１００を用いて設計及び製造される外壁パネル１の構成について説明する。

【0027】

外壁パネル１は、住宅等の建物の外壁を構成する部材である。外壁パネル１は、正面視矩形状に形成される。外壁パネル１は、主として外装面材１０、外郭フレーム２０及び桟材３０を具備する。なお、外壁パネル１は、屋内面側（前側）にも面材を備えることができるが、図１及び図２においては図示を省略している。

【0028】

外装面材１０は、外壁パネル１のうち屋外側に位置する部分である。外装面材１０は、正面視矩形板状に形成される。外装面材１０は、開口部１１を具備する。

【0029】

開口部１１は、外装面材１０の一部が開口するように形成された部分である。開口部１１は、換気孔、設備開口、サッシ開口、玄関出入口等の役割を果たすために設けられる。開口部１１は、外装面材１０を前後方向に貫通するように形成される。開口部１１は、正面視矩形状に形成される。開口部１１は、外装面材１０の略中央に形成される。

【0030】

外郭フレーム２０は、外壁パネル１の外郭を構成するものである。外郭フレーム２０は、正面視矩形の枠状に形成される。外郭フレーム２０は、外装面材１０を囲むように形成される。外郭フレーム２０は、外装面材１０の外周縁（矩形の４辺）に沿うように形成される。図２（ｂ）に示すように、外郭フレーム２０によって囲繞された領域が、架構面２１となる。

【0031】

桟材３０は、外壁パネル１の骨組みを構成するものである。桟材３０は、角柱状に形成される。桟材３０は、架構面２１内に設けられる。桟材３０の両端部は、外郭フレーム２０又は他の桟材３０に固定される。桟材３０は、開口部１１を避けるようにして配置される。より詳細には、桟材３０は、開口部１１を囲むように、かつ、開口部１１の外周縁（矩形の４辺）に沿うように配置される。このように設けられた桟材３０によって、開口部１１の外周縁を構成することができる。

【0032】

上記のように構成された外壁パネル１は、設計支援装置１００によって設計（設計支援）が行われ、この設計に基づいて製造される。以下では、図３を用いて、本発明の一実施形態に係る設計支援装置１００の構成について説明する。

【0033】

本発明の一実施形態に係る設計支援装置１００は、外壁パネル１を設計（外壁パネル１の設計を支援）するものである。設計支援装置１００としては、例えばパーソナルコンピュータが用いられる。設計支援装置１００は、情報入力手段１１０及び配置パターン設計手段１２０を具備する。

【0034】

情報入力手段１１０は、外壁パネル１の基本情報を入力するためのものである。この基本情報には、外壁パネル１の形状の情報や、開口部１１の形状や位置の情報が含まれる。

【0035】

配置パターン設計手段１２０は、桟材３０の配置パターンを設計するものである。本明細書において、「配置パターン」とは、桟材３０がどのように配置されるか（桟材３０の数、桟材３０それぞれの形状及び位置等）を示すものである。配置パターン設計手段１２０は、遺伝的アルゴリズムに基づいて、桟材３０の配置パターンを決定する。配置パターン設計手段１２０は、配置パターン生成手段１２１、表現処理手段１２２及び配置パターン決定手段１２３を具備する。

【0036】

配置パターン生成手段１２１は、桟材３０の複数の配置パターンをランダムに生成するものである。

【0037】

表現処理手段１２２は、配置パターン生成手段１２１によって生成された配置パターンを遺伝子表現する表現処理を行うものである。

【0038】

配置パターン決定手段１２３は、配置パターン生成手段１２１によって生成され、表現処理手段１２２によって表現処理された複数の配置パターンを用いて、適切な配置パターンを決定する決定処理を行うものである。

【0039】

次に、図４から図１２を用いて、設計支援装置１００を用いた外壁パネル１の設計方法について、具体的に説明する。

【0040】

まず、外壁パネル１の基本情報の入力が行われる（図４に示すステップＳ１０）。基本情報は、情報入力手段１１０により入力される。図５に示すように、基本情報には、外壁パネル１の形状（幅Ｗ及び高さＨの寸法）、開口部１１の形状（幅Ｗ及び高さＨの寸法）及び位置が含まれる。ここで、外壁パネル１の幅Ｗは当該外壁パネル１の左右方向の長さであり、外壁パネル１の高さＨは当該外壁パネル１の上下方向の長さである。開口部１１の幅Ｗは当該開口部１１の左右方向の長さであり、開口部１１の高さＨは当該開口部１１の上下方向の長さである。開口部１１の位置は、正面視における外壁パネル１の左下角部を原点とし、この原点を基準としたＸＹ座標として表される。図５において、Ｘ１及びＹ１は、外壁パネル１及び開口部１１の左下角部の位置を示すものであり、Ｘ２及びＹ２は、外壁パネル１及び開口部１１の右上角部の位置を示すものである。

【0041】

次に、設計制約条件の入力を行う（図４に示すステップＳ２０）。設計制約条件は、情報入力手段１１０により入力される。「設計制約条件」とは、後述するステップＳ３０（より詳細にはステップＳ３１）において桟材３０の配置パターンを生成する際のルールである。具体的には、設計制約条件には、以下に示す（１）～（３）の内容が含まれる。

【0042】

（１）桟材３０は、開口部１１を避けるようにして配置される。より詳細には、桟材３０は、開口部１１を囲むように、かつ、開口部１１の外周縁（矩形の４辺）に沿って配置される。よって、１つの開口部１１につき４本の桟材３０が配置されることとなる。
（２）各桟材３０の長さ及び位置については、４本の桟材３０の長さ及び位置を一度に決定するのではなく、１本ずつ桟材３０の長さ及び位置を決定する。
（３）各桟材３０の長さは、当該桟材３０を配置しようとする場所及び時点において、最長の長さとなるように決定される。すなわち、各桟材３０は、外郭フレーム２０又は既に配置済みの他の桟材３０に突き当たるまで延伸するように設けられる。

【0043】

次に、桟材３０の配置パターンを遺伝的アルゴリズムに基づいて決定する決定処理を行う（図４に示すステップＳ３０）。桟材３０の配置パターンの決定は、配置パターン設計手段１２０によって行われる。

【0044】

ここで、ステップＳ２０で入力された設計制約条件を満たすように桟材３０を配置する場合、前述の如く、１つの開口部１１につき４本の桟材３０が必要となる。桟材３０の配置パターンの数は、桟材３０の本数ｎの階乗ｎ！となる。すなわち、開口部１１が１つ設けられる場合、４！＝２４通りとなる。開口部１１が２つ設けられる場合、８！＝約４万通りとなる。開口部１１が３つ設けられる場合、１２！＝約５億通りとなる。開口部１１が４つ設けられる場合、１６！＝約２１兆通りとなる。このように、開口部１１の数が増えるに従い、桟材３０の配置パターンの数（組み合わせ）は膨大となる。このため、仮に配置パターンそれぞれについて一つ一つ適不適を計算するとなると、計算効率が低下し、設計に多くの時間が必要になる。

【0045】

そこで、本実施形態においては、桟材３０の配置パターンを遺伝的アルゴリズムに基づいて決定する。以下、桟材３０の配置パターンの決定処理（ステップＳ３０）について、図６を用いて具体的に説明する。なお、前述の如く、遺伝的アルゴリズムに基づく決定処理は、開口部１１の数が多い場合（すなわち、桟材３０の配置パターンの数が膨大である場合）に特に有用であるが、説明の平易化のために開口部１１が１つである例（図１及び２参照）を挙げて説明を行う。

【0046】

まず、図６に示すステップＳ３１において、配置パターン設計手段１２０（配置パターン生成手段１２１）は、複数の配置パターン（個体）をランダムに生成する。このステップにおいて、配置パターン設計手段１２０（配置パターン生成手段１２１）は、考え得る膨大な数の配置パターンのうち、いくつかの配置パターンをランダムに生成する。ここでは、Ｎ個の配置パターンを生成するものとする。この処理において、配置パターン（個体）は、ステップＳ１０で入力された外壁パネル１の基本情報、及びステップＳ２０で入力された設計制約条件に基づいて生成される。

【0047】

ステップＳ２０で入力された設計制約条件に基づいて桟材３０を配置する場合、開口部１１の４辺に沿う桟材３０をどのような順番で配置するかによって、異なる配置パターンが生成されることとなる。以下では、１番目に配置される桟材を桟材３０ａ、２番目に配置される桟材を桟材３０ｂ、３番目に配置される桟材を桟材３０ｃ、４番目に配置される桟材を桟材３０ｄということとする。

【0048】

図７は、桟材３０が、正面視において開口部１１の左辺、上辺、右辺、下辺の順に（正面視時計回りに）配置された場合の配置パターン（第１パターン）を示している。まず、１番目の桟材３０ａが、開口部１１の左辺に沿って（長手方向を上下方向に向けて）配置される。このとき、他の桟材３０は未だ配置されていないので、桟材３０ａは外郭フレーム２０に突き当たるまで延伸させるように配置される。つまり、桟材３０ａの上端は外郭フレーム２０の上端に当接し、桟材３０ａの下端は外郭フレーム２０の下端に当接するように、桟材３０ａが配置される。

【0049】

次に、２番目の桟材３０ｂが、開口部１１の上辺に沿って（長手方向を左右方向に向けて）配置される。このとき、桟材３０ａが既に配置済みであるので、桟材３０ｂは桟材３０ａ及び外郭フレーム２０に突き当たるまで延伸させるように配置される。つまり、桟材３０ｂの左端は既に配置済みの桟材３０ａと当接するように、桟材３０ｂの右端は外郭フレーム２０の右端に当接するように、桟材３０ｂが配置される。

【0050】

次に、３番目の桟材３０ｃが、開口部１１の右辺に沿って（長手方向を上下方向に向けて）配置される。このとき、桟材３０ｂが既に配置済みであるので、桟材３０ｃは桟材３０ｂ及び外郭フレーム２０に突き当たるまで延伸させるように配置される。つまり、桟材３０ｃの上端は桟材３０ｂに当接し、桟材３０ｃの下端は外郭フレーム２０の下端に当接するように、桟材３０ｃが配置される。

【0051】

次に、４番目の桟材３０ｄが、開口部１１の下辺に沿って（長手方向を左右方向に向けて）配置される。このとき、桟材３０ａ及び桟材３０ｃが既に配置済みであるので、桟材３０ｄは桟材３０ａ及び桟材３０ｃに突き当たるまで延伸させるように配置される。つまり、桟材３０ｄの左端は桟材３０ａに当接し、桟材３０ｄの右端は桟材３０ｃに当接するように、桟材３０ｄが配置される。

【0052】

このようにして、図７に示すような桟材３０の第１パターン（個体）が生成される。

【0053】

図８は、桟材３０が、正面視において開口部１１の左辺、上辺、下辺、右辺の順に配置された場合の配置パターン（第２パターン）を示している。

【0054】

１番目の桟材３０ａ及び２番目の桟材３０ｂは、図７に示す第１パターンと同様に配置される。

【0055】

次に、３番目の桟材３０ｃが、開口部１１の下辺に沿って（長手方向を左右方向に向けて）配置される。このとき、桟材３０ａが既に配置済みであるので、桟材３０ｃは桟材３０ａ及び外郭フレーム２０に突き当たるまで延伸させるように配置される。つまり、桟材３０ｃの左端は桟材３０ａに当接し、桟材３０ｃの右端は外郭フレーム２０の右端に当接するように、桟材３０ｃが配置される。

【0056】

次に、４番目の桟材３０ｄが、開口部１１の右辺に沿って（長手方向を上下方向に向けて）配置される。このとき、桟材３０ｂ及び桟材３０ｃが既に配置済みであるので、桟材３０ｃは桟材３０ｂ及び桟材３０ｃに突き当たるまで延伸させるように配置される。つまり、桟材３０ｄの上端は桟材３０ｂに当接し、桟材３０ｄの下端は桟材３０ｃに当接するように、桟材３０ｄが配置される。

【0057】

このようにして、図８に示すような桟材３０の第２パターン（個体）が生成される。

【0058】

図９は、桟材３０が、正面視において開口部１１の左辺、右辺、上辺、下辺の順に配置された場合の配置パターン（第３パターン）を示している。図１０は、桟材３０が、正面視において開口部１１の左辺、下辺、右辺、上辺の順に配置された場合の配置パターン（第４パターン）を示している。図１１は、桟材３０が、正面視において開口部１１の上辺、右辺、下辺、左辺の順に配置された場合の配置パターン（第５パターン）を示している。図９、図１０及び図１１においても、前記設計制約条件に基づいて１本ずつ桟材３０が配置されることにより、配置パターン（個体）が生成される。

【0059】

このようにして、例えば図７から図１１に示すようなＮ個のランダムな配置パターンが、現世代の配置パターン（個体）として生成される。配置パターン設計手段１２０は、当該ステップＳ３１の処理を行った後、ステップＳ３２に移行する。

【0060】

図６に示すステップＳ３２において、配置パターン設計手段１２０（表現処理手段１２２）は、ステップＳ１０で生成されたＮ個の配置パターン（個体）を遺伝子表現する表現処理を行う。

【0061】

桟材３０の配置パターン（個体）の遺伝子表現には、順序数表現が用いられる。具体的には、桟材３０の配置パターン（個体）は、桟材３０の配置順を示す１～ｎの整数を遺伝子として表現される。そして、桟材３０の配置パターン（個体）は、当該遺伝子の並び（数字列）により表現される。ここで、配置順とは、ステップＳ３１において桟材３０の配置パターンが生成される際に、各桟材３０が配置される順番のことをいう。つまり、１番目に配置される桟材３０ａの配置順を示す整数は「１」である。２番目に配置される桟材３０ｂの配置順を示す整数は「２」である。３番目に配置される桟材３０ｃの配置順を示す整数は「３」である。４番目に配置される桟材３０ｄの配置順を示す整数は「４」である。

【0062】

そして、前記数字列においては、配置順を示す整数（１～ｎ）が所定の順番で並べられる。配置順を示す整数（１～ｎ）は、前記数字列における当該整数（１～ｎ）の位置と、桟材３０の配置位置とが対応するように並べられる。具体的には、前記数字列においては、開口部１１の左辺に沿って配置される桟材３０の配置順を示す整数、開口部１１の上辺に沿って配置される桟材３０の配置順を示す整数、開口部１１の右辺に沿って配置される桟材３０の配置順を示す整数、開口部１１の下辺に沿って配置される桟材３０の配置順を示す整数、の順（開口部１１の左辺から正面視時計回り）で並べられる。

【0063】

例えば、図７に示す第１パターンにおいては、開口部１１の左辺に沿って配置される桟材３０の配置順は１番目、開口部１１の上辺に沿って配置される桟材３０の配置順は２番目、開口部１１の右辺に沿って配置される桟材３０の配置順は３番目、開口部１１の下辺に沿って配置される桟材３０の配置順は４番目である。よって、図７に示す第１パターンは、［１，２，３，４］と遺伝子表現される。

【0064】

図８に示す第２パターンにおいては、開口部１１の左辺に沿って配置される桟材３０の配置順は１番目、開口部１１の上辺に沿って配置される桟材３０の配置順は２番目、開口部１１の右辺に沿って配置される桟材３０の配置順は４番目、開口部１１の下辺に沿って配置される桟材３０の配置順は３番目である。よって、図８に示す第２パターンは、［１，２，４，３］と遺伝子表現される。

【0065】

図９に示す第３パターンにおいては、開口部１１の左辺に沿って配置される桟材３０の配置順は１番目、開口部１１の上辺に沿って配置される桟材３０の配置順は３番目、開口部１１の右辺に沿って配置される桟材３０の配置順は２番目、開口部１１の下辺に沿って配置される桟材３０の配置順は４番目である。よって、図９に示す第３パターンは、［１，３，２，４］と遺伝子表現される。

【0066】

図１０に示す第４パターンにおいては、開口部１１の左辺に沿って配置される桟材３０の配置順は１番目、開口部１１の上辺に沿って配置される桟材３０の配置順は４番目、開口部１１の右辺に沿って配置される桟材３０の配置順は３番目、開口部１１の下辺に沿って配置される桟材３０の配置順は２番目である。よって、図１０に示す第４パターンは、［１，４，３，２］と遺伝子表現される。

【0067】

図１１に示す第５パターンにおいては、開口部１１の左辺に沿って配置される桟材３０の配置順は４番目、開口部１１の上辺に沿って配置される桟材３０の配置順は１番目、開口部１１の右辺に沿って配置される桟材３０の配置順は２番目、開口部１１の下辺に沿って配置される桟材３０の配置順は３番目である。よって、図１１に示す第５パターンは、［４，１，２，３］と遺伝子表現される。

【0068】

配置パターン設計手段１２０は、当該ステップＳ３２の処理を行った後、ステップＳ３３に移行する。

【0069】

図６に示すステップＳ３３において、配置パターン設計手段１２０（配置パターン決定手段１２３）は、ステップＳ３２で表現処理された現世代の配置パターン（個体）に対して適応度の評価を行う。適応度とは、その配置パターン（個体）がどれだけ優れているか（ある基準に対してどれだけ適応しているか）を示すものである。適応度は、評価関数を用いて求められる。評価関数は、配置される全て（４つ）の桟材３０の長さの合計が短いほど値が大きくなるように、すなわち評価（適応度）が高くなるように構成される。

【0070】

配置パターン設計手段１２０は、当該ステップＳ３３の処理を行った後、ステップＳ３４に移行する。

【0071】

図６に示すステップＳ３４において、配置パターン設計手段１２０（配置パターン決定手段１２３）は、各配置パターン（個体）の適応度に基づいて、複数の配置パターン（個体）の中から、２つの配置パターン（親）をランダムに選択する。この選択においては、例えば、配置パターン（個体）の適応度が高いほど、選択される確率が高くなるように設定することができる。ここでは、親１の配置パターン（個体）として［１，４，３，２］、親２の配置パターン（個体）として［４，１，２，３］が選択されたとする（図１２参照）。

【0072】

配置パターン設計手段１２０は、当該ステップＳ３４の処理を行った後、ステップＳ３５に移行する。

【0073】

図６に示すステップＳ３５において、配置パターン設計手段１２０（配置パターン決定手段１２３）は、ステップＳ３４で選択した現世代の２つの配置パターン（親１及び親２）について交叉を行う。より詳細には、図１２に示すように、まず２つの交叉点がランダムに決定される（手順１）。例えば、遺伝子表現された配置パターンにおいて、左から１番目の整数（遺伝子）と２番目の整数（遺伝子）との間、及び３番目の整数（遺伝子）と４番目の整数（遺伝子）との間が交叉点とされる。そして、２つの交叉点の間の整数（遺伝子）を、２つの配置パターン間で互いに交換する。具体的には、親１の遺伝子｜４，３｜と、親２の遺伝子｜１，２｜とを互いに交換する（手順２）。そして、交叉後の各配置パターンにおいて、整数（遺伝子）が他の整数（遺伝子）と重複しないように任意の方法で再配置を行う（手順３）。個体数がＮ個になるまで上記の動作を繰り返す。こうして、次世代の配置パターンを生成する。

【0074】

配置パターン設計手段１２０は、当該ステップＳ３５の処理を行った後、ステップＳ３６に移行する。

【0075】

図６に示すステップＳ３６において、配置パターン設計手段１２０（配置パターン決定手段１２３）は、ステップＳ３５で生成した次世代の配置パターン（個体）に対して適応度の評価を行う。適応度の評価方法は、ステップＳ３３と同様であるので、ここでは説明を省略する。

【0076】

配置パターン設計手段１２０は、当該ステップＳ３６の処理を行った後、ステップＳ３７に移行する。

【0077】

図６に示すステップＳ３７において、配置パターン設計手段１２０（配置パターン決定手段１２３）は、次世代が最終世代（第Ｇ世代）であるか否かを判定する。ここで、最終世代（第Ｇ世代）とは、何世代まで配置パターン（個体）を生成するか（ステップＳ３４からＳ３６までの処理を何度行うか）を示すものであり、「Ｇ（最大世代数）」の値は予め設定される。配置パターン設計手段１２０は、次世代が最終世代（第Ｇ世代）でないと判定した場合（ステップＳ３７で「ＮＯ」）、ステップＳ３４に処理を戻す。これにより、ステップＳ３４からＳ３６までの処理がＧ回繰り返され、最終世代（第Ｇ世代）の配置パターン（個体）が生成される。

【0078】

配置パターン設計手段１２０は、ステップＳ３７において次世代が最終世代（第Ｇ世代）であると判定した場合（ステップＳ３７で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３８に移行する。

【0079】

図６に示すステップＳ３８において、配置パターン設計手段１２０（配置パターン決定手段１２３）は、最終世代（第Ｇ世代）の中で最も適応度の高い配置パターン（個体）を、解として出力する。そして、出力された解を、最終的な配置パターンとする。これにより、最終的な配置パターンを決定することができる。当該ステップＳ３８の処理が終わると、図６に示す制御は終了し、これにより図４に示す制御も終了する。

【0080】

以上のように、本実施形態に係る設計支援装置１００によれば、桟材３０の配置パターンの決定に遺伝的アルゴリズムを用いることにより、桟材３０の配置パターンの数が膨大となった場合であっても、最適な（最適に近い）配置パターンを決定することができる。このため、配置パターンそれぞれについて一つ一つ適不適を計算する必要がなく、設計に要する時間を短縮することができる。したがって、桟材３０の配置パターンの設計に係る負担を軽減することができる。

【0081】

また、配置パターン生成手段１２１は、配置パターンの生成において、桟材３０が外郭フレーム２０又は他の桟材３０に突き当たるまで延伸させる。これにより、桟材３０が外壁パネル１の骨組みとなり、外壁パネル１の強度を向上させることができる。

【0082】

また、表現処理手段１２２は、桟材３０の配置順を示す整数（１～ｎ）の数字列（並び）における当該整数（１～ｎ）の位置と、当該桟材３０の配置位置（開口部１１の矩形の４辺のうちどの辺に沿って配置されるか）とが対応するように、ランダムに生成された複数の配置パターンを遺伝子表現する。このような遺伝子表現により、桟材３０がどのように配置されているかを適切に表現することができる。ひいては、表現処理後に行われる桟材３０の配置パターンの決定をし易くすることができる。

【0083】

また、配置パターンの決定においては、評価関数によって算出される値が高い（評価が高い）配置パターンほど、次世代に残る確率が高く、また、最終世代において、評価関数によって算出される値が最も高い（評価が最も高い）配置パターンが、最終的な配置パターンとして決定される。そして、評価関数は、配置される複数の桟材３０の長さの合計が短いほど評価が高くなるように構成されている。このため、桟材３０の量が少ない配置パターンが決定され易くなる。これにより、桟材３０の削減を図ることができ、ひいてはコストの低減を図ることができる。

【0084】

以上の如く、本実施形態に係る設計支援装置１００は、外壁パネル１の外郭を構成する外郭フレーム２０、及び当該外郭フレーム２０によって囲繞された架構面２１内に設けられた桟材３０を有する外壁パネル１の設計支援装置１００であって、前記架構面２１内において前記桟材３０の配置が禁止される開口部１１（配置禁止領域）の情報を入力する情報入力手段１１０と、前記開口部１１を避けるようにして前記架構面２１内に前記桟材３０が配置された、前記桟材３０の配置パターンを設計する配置パターン設計手段１２０と、を具備し、前記配置パターン設計手段１２０は、遺伝的アルゴリズムに基づいて前記配置パターンを決定するものである。
このように構成することにより、桟材３０の配置パターンの設計に係る負担を軽減することができる。

【0085】

また、前記配置パターン設計手段１２０は、複数の前記配置パターンをランダムに生成する配置パターン生成手段１２１と、前記配置パターン生成手段１２１によって生成された複数の前記配置パターンを用いて前記配置パターンを決定する決定処理を行う配置パターン決定手段１２３と、を具備し、前記配置パターン生成手段１２１は、前記桟材３０が、前記開口部１１を囲繞するように、かつ、当該開口部１１の外周縁に沿うように配置された前記配置パターンを生成するものである。
このように構成することにより、桟材３０によって開口部１１の外周縁を構成することができる。

【0086】

また、前記配置パターン生成手段１２１は、複数の前記桟材３０のそれぞれを順に配置することにより前記配置パターンを生成するものであり、配置しようとする前記桟材３０が前記外郭フレーム２０又は既に配置済みの他の前記桟材３０に突き当たるまで延伸させるようにして前記配置パターンを生成するものである。
このように構成することにより、外壁パネル１の強度を向上させることができる。

【0087】

また、前記配置パターン設計手段１２０は、前記配置パターン生成手段１２１によって生成された前記配置パターンを、前記桟材３０の配置順を示す整数（文字）の並びにより表現する表現処理を行う表現処理手段１２２を具備し、前記配置パターン決定手段１２３は、前記表現処理が行われた前記配置パターンを用いて前記配置パターンを決定するものである。
このように構成することにより、桟材３０の配置パターンを適切に表現することができ、ひいては配置パターンを決定し易くすることができる。

【0088】

また、前記表現処理手段１２２は、前記並びにおける前記整数の位置と前記桟材３０の配置位置とが対応するように、前記配置パターンを表現するものである。
このように構成することにより、桟材３０の配置パターンをより適切に表現することができ、ひいては配置パターンを決定し易くすることができる。

【0089】

また、前記配置パターン決定手段１２３による前記決定処理は、前記配置パターン生成手段１２１によって生成された前記配置パターンの中から、評価関数を用いて算出される評価が高い前記配置パターンを選択する処理（ステップＳ３４及びＳ３８）を含んでおり、前記評価関数は、配置される複数の前記桟材３０の長さの合計が短いほど前記評価が高くなるように構成されるものである。
このように構成することにより、桟材３０の長さの合計が短い配置パターンが決定されるので、コストの低減を図ることができる。

【0090】

また、配置禁止領域は、開口部１１として形成されるものである。
このように構成することにより、桟材３０によって開口部１１の外周縁を構成することができる。

【0091】

なお、本実施形態に係る開口部１１は、配置禁止領域の実施の一形態である。配置禁止領域とは、架構面２１内において桟材３０の配置が禁止される領域のことをいう。

【0092】

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0093】

例えば、本実施形態においては、外壁パネル１の形状は正面視矩形状であるものとしたが、これに限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。例えば、矩形の一部が切り欠かれたような形状とすることができる。また、切欠き部（カット部）の形状や数は任意とすることができる。

【0094】

ここで、切欠き部（カット部）の形状や数によっては、外壁パネル１の形状が複雑になる場合がある。この場合、従来、配置パターンを決定するための新たなルールを作成する等の事前準備が必要となっていた。一方、本実施形態に係る設計支援装置１００を用いることにより、このような事前準備を不要とすることができ、ひいては設計に係る負担を軽減することができる。

【0095】

また、本実施形態においては、配置禁止領域は開口部１１であるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、外壁パネル１が矩形の一部が切り欠かれたような形状に形成されたものである場合、外壁パネル１の外形を矩形として扱い、切欠き（カット部）を配置禁止領域として扱うようにしてもよい。

【0096】

また、本実施形態においては、適応度を求めるための評価関数（ステップＳ３３及びＳ３６）は、配置される全て（４つ）の桟材３０の長さの合計が短いほど評価（適応度）が高くなるように構成されるものとしたが、評価の基準はこれに限定されるものではない。例えば、評価関数は、左右方向に沿って（開口部１１の上辺及び下辺に沿って）配置される桟材３０の長さが長いほど、評価を高くなるように構成されていてもよい。また、評価の基準は、複数の項目であってもよく、それぞれの項目の合計で評価（適応度）を算出するようにしてもよい。

【0097】

また、本実施形態においては、配置パターンの遺伝子表現（ステップＳ３２）においては、配置順を示す整数が開口部１１の左辺から正面視時計回りの順で並べられるものとしたが、当該整数の並び順はこれに限定されるものではなく、任意の順とすることができる。

【0098】

また、本実施形態においては、外壁パネル１の基本情報の入力（ステップＳ１０）の後、設計制約条件の入力（ステップＳ２０）を行うものとしたが、ステップＳ２０の処理の後にステップＳ１０の処理を行うようにしてもよい。また、設計制約条件は、既に（予め）入力されているのであれば、改めて入力する必要はない。つまり、設計制約条件の入力（ステップＳ２０）は、必ずしも設計の都度行う必要があるものではない。

【0099】

また、本実施形態においては、開口部１１は外装面材１０の略中央に形成されるものとしたが、開口部１１の位置は任意とすることができる。

【0100】

また、本実施形態においては、開口部１１は１つ設けられるものとしたが、開口部１１の数は任意の数とすることができる。以下では、開口部１１が２つ設けられた場合を第二実施形態として説明する。

【0101】

以下では、図４、図６及び図１３から図１６を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態においては、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。

【0102】

まず、第二実施形態に係る外壁パネル２の構成について説明する。第二実施形態において、外装面材１０は２つの開口部１１を具備する（図１４及び図１５参照）。以下では、２つの開口部１１のうち、左側の（Ｘ座標の小さい）開口部１１を開口部１１ａと称し、右側の（Ｘ座標の大きい）開口部１１を開口部１１ｂと称することとする。

【0103】

次に、第二実施形態に係る外壁パネル２の設計方法について説明する。

【0104】

図４に示すステップＳ１０（外壁パネル１の基本情報の入力）においては、図１３に示すように、基本情報として、外壁パネル１の形状（幅Ｗ及び高さＨの寸法）、及び２つの開口部１１ａ・１１ｂの形状（幅Ｗ及び高さＨの寸法）及び位置が入力される。

【0105】

図６に示すステップＳ３１（複数の配置パターン（個体）のランダム生成）においては、第一実施形態と同様に、配置パターン（個体）は、ステップＳ２０で入力された設計制約条件に基づいて生成される。前記設計制約条件によれば、１つの開口部１１につき４本の桟材３０が配置されるため、開口部１１が２つ設けられる第二実施形態においては、延べ８本の桟材３０が配置される。以下では、配置パターン（個体）の生成に際して、１番目に配置される桟材を桟材３０ａ、２番目に配置される桟材を桟材３０ｂ、３番目に配置される桟材を桟材３０ｃ、４番目に配置される桟材を桟材３０ｄ、５番目に配置される桟材を桟材３０ｅ、６番目に配置される桟材を桟材３０ｆ、７番目に配置される桟材を桟材３０ｇ、８番目に配置される桟材を桟材３０ｈということとする。

【0106】

図１４は、桟材３０が、開口部１１ａの左辺、上辺、右辺、下辺、開口部１１ｂの左辺、上辺、右辺、下辺の順に配置された場合の配置パターン（第６パターン）を示している。

【0107】

開口部１１が複数設けられる場合、図６に示すステップＳ３２（表現処理）においては、数字列において配置順を示す整数は、Ｘ座標の小さい開口部１１から順に（つまり、開口部１１ａ、開口部１１ｂの順に）並べられる。図１４に示す第６パターンにおいては、開口部１１ａの左辺に沿って配置される桟材３０の配置順は１番目、開口部１１ａの上辺に沿って配置される桟材３０の配置順は２番目、開口部１１ａの右辺に沿って配置される桟材３０の配置順は３番目、開口部１１ａの下辺に沿って配置される桟材３０の配置順は４番目である。よって、開口部１１ａに係る配置パターンは、［１，２，３，４］と遺伝子表現される。一方、開口部１１ｂの左辺に沿って配置される桟材３０の配置順は５番目、開口部１１ｂの上辺に沿って配置される桟材３０の配置順は６番目、開口部１１ｂの右辺に沿って配置される桟材３０の配置順は７番目、開口部１１ｂの下辺に沿って配置される桟材３０の配置順は８番目である。よって、開口部１１ｂに係る配置パターンは、［５，６，７，８］と遺伝子表現される。そして、開口部１１ａに係る遺伝子表現［１，２，３，４］と、開口部１１ｂに係る遺伝子表現［５，６，７，８］とを連結させる。配置順を示す整数は、Ｘ座標の小さい開口部１１から順に並べられるため、図１４に示す第６パターンは、［１，２，３，４，５，６，７，８］と遺伝子表現される。

【0108】

図１５は、桟材３０が、開口部１１ｂの上辺、右辺、下辺、開口部１１ａの左辺、上辺、右辺、下辺、開口部１１ｂの左辺の順に配置された場合の配置パターン（第７パターン）を示している。

【0109】

図６に示すステップＳ３２（表現処理）においては、前述の遺伝子表現方法に基づいて、図１５に示す第７パターンは、［４，５，６，７，８，１，２，３］と表現される。

【0110】

このように、開口部１１（配置禁止領域）が複数設けられる場合、開口部１１それぞれに対して数字列で遺伝子表現を行い、各開口部１１の数字列（遺伝子表現）を、所定の規則（配置順を示す整数はＸ座標の小さい開口部１１から順に並べられる、という規則）に基づいて連結することにより、配置パターンが表現される。

【0111】

図６に示すステップＳ３４（選択）において、親１の配置パターン（個体）として図１４に示す配置パターン（第６パターン）が選択され、親２の配置パターン（個体）として図１５に示す配置パターン（第７パターン）が選択されたとする（図１６参照）。

【0112】

図６に示すステップＳ３５（交叉）においては、ステップＳ３４で選択した現世代の２つの配置パターン（親１及び親２）について交叉が行われる。図１６に示すように、遺伝子表現された配置パターンにおいて、例えば、左から２番目の整数（遺伝子）と３番目の整数（遺伝子）との間、及び５番目の整数（遺伝子）と６番目の整数（遺伝子）との間が交叉点とされる（手順１）。そして、２つの交叉点の間の整数（遺伝子）を、２つの配置パターン間で互いに交換する。具体的には、親１の遺伝子｜３，４，５｜と、親２の遺伝子｜６，７，８｜とを互いに交換する（手順２）。そして、交叉後の各配置パターンにおいて、整数（遺伝子）が他の整数（遺伝子）と重複しないように任意の方法で再配置を行う（手順３）。個体数がＮ個になるまで上記の動作を繰り返す。こうして、次世代の配置パターンを生成する。

【0113】

以降の処理は第一実施形態と同様である。こうして、開口部１１が複数設けられる場合であっても、最適な（最適に近い）配置パターンを決定することができる。

【0114】

以上の如く、第二実施形態に係る設計支援装置１００において、前記表現処理手段１２２は、前記開口部１１（配置禁止領域）が複数設けられる場合、前記開口部１１それぞれに対して前記並びを生成し、前記開口部１１それぞれの前記並びを所定の規則に基づいて連結することにより、前記配置パターンを表現するものである。
このように構成することにより、開口部１１（配置禁止領域）が複数設けられる場合であっても、桟材３０の配置パターンを適切に表現することができ、ひいては配置パターンを決定し易くすることができる。

【0115】

以上、本発明の第二実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0116】

例えば、第二実施形態においては、図６に示すステップＳ３２（表現処理）において、数字列において配置順を示す整数は、Ｘ座標の小さい開口部１１から順に並べられるものとしたが、当該整数の並び順はこれに限定されるものではなく、任意の順とすることができる。

【0117】

また、第二実施形態においては、開口部１１ａ・１１ｂそれぞれに対して４本ずつ、計８本の桟材３０が配置されるものとしたが、開口部１１ａに対して配置される桟材３０と開口部１１ｂに対して配置される桟材３０とが重複する場合（例えば、開口部１１ａ・１１ｂのＸ座標又はＹ座標が互いに同一である場合）は、開口部１１ａと開口部１１ｂとで桟材３０を共通化することができる。

【符号の説明】

【0118】

１ 外壁パネル
１１ 開口部
２０ 外郭フレーム
２１ 架構面
３０ 桟材
１００ 設計支援装置
１１０ 情報入力手段
１２０ 配置パターン設計手段
１２１ 配置パターン生成手段
１２２ 表現処理手段
１２３ 配置パターン決定手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】