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(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】2023-11-06
(45)【発行日】2023-11-14
(54)【発明の名称】設計支援装置
(51)【国際特許分類】
G06F 30/10 20200101AFI20231107BHJP
G06F 30/20 20200101ALI20231107BHJP
【ＦＩ】
G06F30/10
G06F30/20
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020003780
(22)【出願日】2020-01-14
(65)【公開番号】P2021111204
(43)【公開日】2021-08-02
【審査請求日】2022-07-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001689
【氏名又は名称】青稜弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】板林 勇気
(72)【発明者】
【氏名】小野寺 誠
(72)【発明者】
【氏名】清水 勇喜
(72)【発明者】
【氏名】亀井 章
(72)【発明者】
【氏名】針谷 昌幸
【審査官】合田 幸裕
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／１３２８３６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－２４３１９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２２７１９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０８３１９７８０（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３０／１０
Ｇ０６Ｆ ３０／２０
ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
演算部と、前記演算部に接続される記憶部と、前記演算部への情報の入力を受け付ける入力部と、前記演算部からの情報の出力を行う出力部を有する設計支援装置であって、
三次元ＣＡＤデータベースに対して、過去実績のある正常ＣＡＤデータと、違反部在りと判定された違反ＣＡＤデータの登録を受け付ける手段と、
評価対象の前記正常ＣＡＤデータ及び前記違反ＣＡＤデータより設計ルールに係わるパラメータを取得する手段と、
前記パラメータの統計値を重回帰分析を用いて計算し、各パラメータの影響度ｔ値を算出する手段と、
ユーザが指定した前記パラメータの組合せに従い、２次元座標系上に、評価対象の前記正常ＣＡＤデータと前記違反ＣＡＤデータをプロットした散布図と、前記散布図のクラスター分析を行った境界線を提示する手段と、
を備えたことを特徴とする設計支援装置。
【請求項2】
前記パラメータを取得する手段は、予めＣＡＤデータより設計ルールに係わるパラメータを計測する手順の定義を受付ける手段と、前記定義された手順でパラメータを計測する手段と、および計測されたパラメータをテーブル形式に記憶する手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項3】
前記影響度ｔ値を算出する手段は、重回帰方程式に前記正常ＣＡＤデータおよび前記違反ＣＡＤデータから取得された各パラメータを代入して算出することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項4】
前記散布図と、クラスター分析を行った前記境界線がユーザに提示され、ユーザによる評価に従って、２次元座標系に採用したパラメータの組合せと、前記境界線を設計ルールのしきい値として設計ルールデータベースに登録する手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項5】
前記設計ルールに係わるパラメータとしては、長さ、距離、厚さ、角度、半径、直径、曲率、位置、向きなどの寸法パラメータ、体積や面積、重心、断面二次モーメントなどの形状特性パラメータ、材質や材料定数、表面処理、製造拠点、出荷地域、サプライヤ、原価などの属性パラメータ、および、特徴形状の数や干渉数などの個数パラメータが挙げられることを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項6】
各パラメータの違反を説明する前記影響度ｔ値を算出した後に、各パラメータの影響度ｔ値の一覧をユーザに提示し、ユーザは影響度ｔ値が高いパラメータから優先的に選択して、任意のパラメータの組合せを指定し、
ユーザが指定したパラメータの組合せに従い、一方のパラメータを縦軸に、もう一方のパラメータを横軸とする２次元座標系上に、評価対象の正常ＣＡＤデータと違反ＣＡＤデータをプロットした散布図と、クラスター分析を行った境界線を算出する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項7】
前記クラスター分析は、プロットされた正常ＣＡＤデータ群と違反ＣＡＤデータ群の２つのグループ間の最も距離の離れた箇所（最大マージン）を見つけ出し、その真ん中に境界線を引く処理であることを特徴とする請求項６に記載の設計支援装置。
【請求項8】
得られた前記しきい値を、ＣＡＤ上で自動的にチェックするソフトウェアの実行ファイル（ＸＭＬファイル）の違反判定しきい値として流用し、形状チェックを実行することを支援できることを特徴とする請求項４に記載の設計支援装置。
【請求項9】
前記形状チェックの実行結果には、違反の可能性あり要チェック、完全な違反部あり要形状変更、とのステータスが含まれ、これら違反部位の表示色が変えて出力されることを特徴とする請求項８に記載の設計支援装置。
【請求項10】
前記違反ＣＡＤデータの登録には、ＣＡＤ上で製造性を自動チェックするソフトウェアや製造シミュレータの実行結果から、製造性に問題ありと判断されたＣＡＤデータと、ベテラン設計者などへ設計ルールの対象となる部位を有するＣＡＤデータについて違反か正常を判別させた結果、違反部ありと判定されたＣＡＤデータ、が含まれることを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、製品の設計データを作成する技術に係り、形状データが設計ルールを満たしていない部分を検出するための、設計ルールを自動的に抽出する設計支援装置に関する。
【背景技術】
【0002】
製品設計では設計ツールとして三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）が普及している。三次元ＣＡＤ（以下、ＣＡＤと表記する）は、製品形状をコンピュータ上に作成するツールであり、設計者の意図に沿って形状を自由に定義することができる。製品設計では、工作機械や生産技術による製造上の要件や、強度や温度による安全性や、操作のしやすさや取り出しやすさによる操作性、保守性など設計上の要件を考慮し、複数の要件を満足する形状を試行錯誤しながら定義する必要がある。このような設計者が守るべき要件をここでは設計ルールと呼ぶ。この設計ルールをＣＡＤ上で自動的にチェックして、違反箇所をハイライト表示する技術として（非特許文献１）に記載の技術がある。
【0003】
また、製品設計における違反部位にとどまらず良好な設計案を可視化する技術に関して、特許文献１に開示される発明がある。特許文献１は、製品やサービスを構成する設計データに対して、製造上許容されるパラメータで構成される設計空間を機械学習により学習し、精度の高い学習データを作成する機能を有する設計支援装置である。複数の入力データをシミュレーションモデルを用いてシミュレーションで用意し、その結果を学習用の教師データとして取り込むことで過去の実績データに基づいて正常クラスタまたは異常クラスタを識別可能に表示することで設計者へ過去の実績データに基づいたパラメータを提示するもので、これにより正常かつ有用な設計データを作成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－０８２８７４号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】HARIYA、 M、 et al. Technique for checking design rules for three-dimensional CAD data、 Computer Science and Information Technology (ICCSIT)、2010 3rd IEEE International Conference on、 IEEE、 2010、 pp. 296-300.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の技術においては以下の課題がある。
非特許文献１、特許文献１に記載の技術においては、各種の制約や設計ルールが成り立つ前提条件として、パラメータ(距離や位置、曲率、角度などの寸法値や材質、製造工場などの属性値)のしきい値やしきい値の取り得る想定範囲をあらかじめ指定しなければならない。しかしながら、しきい値には曖昧なものもあり、一意にしきい値を指定できない場合がある。たとえば、「自動車用ドアは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」、「表示ディスプレイは、操作者へ見やすい位置に設置されていること」、というような対象となる部位や構造は明らかになっており、設計ルールのパラメータの種類も明確になっているものの、そのしきい値が定量化されていない場合がある。経験の浅い設計者は、このような曖昧な設計ルールに対して、過去機種と比較したり、ベテラン設計者にヒアリングしたりするなどしてしきい値を定量化する必要があり、チェックに手間がかかる場合がある。
非特許文献１、特許文献１に記載の技術においては、各種の制約や設計ルールが成り立つ前提条件として、パラメータ(距離や位置、曲率、角度などの寸法値や材質、製造工場などの属性値)のしきい値やしきい値の取り得る想定範囲をあらかじめ指定しなければならない。しかしながら、しきい値には曖昧なものもあり、一意にしきい値を指定できない場合がある。たとえば、「自動車用ドアは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」、「表示ディスプレイは、操作者へ見やすい位置に設置されていること」、というような対象となる部位や構造は明らかになっており、設計ルールのパラメータの種類も明確になっているものの、そのしきい値が定量化されていない場合がある。経験の浅い設計者は、このような曖昧な設計ルールに対して、過去機種と比較したり、ベテラン設計者にヒアリングしたりするなどしてしきい値を定量化する必要があり、チェックに手間がかかる場合がある。
【0007】
さらに、工作機械、材料、加工方法、プログラムのバージョン、デザイントレンドなど年代、時期に応じて変化していくものもあり、設計ルールを一度定量化したとしても、継続的に見直していく必要があり、非常に時間と手間のかかる業務である。
【0008】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、曖昧な設計ルールの定量化を効率化することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の設計支援装置の好ましい例では、三次元ＣＡＤデータベースに対して、過去実績のある正常ＣＡＤデータと、違反部在りと判定された違反ＣＡＤデータの登録を受け付ける手段と、評価対象のＣＡＤデータより設計ルールに係わるパラメータを取得する手段と、取得されたパラメータの統計値を重回帰分析を用いて計算し、各パラメータの影響度ｔ値を算出する手段と、ユーザ（評価者）が指定したパラメータの組合せに従い、２次元座標系上に、評価対象の正常ＣＡＤデータと違反ＣＡＤデータをプロットした散布図と、散布図のクラスター分析を行った境界線を提示する手段とを備えて構成する。
【0010】
また、本発明の他の特徴として、前記設計支援装置において、前記散布図と、クラスター分析を行った境界線がユーザに提示され、ユーザによる評価に従って、２次元座標系に採用したパラメータの組合せと、前記境界線を設計ルールのしきい値として設計ルールデータベースに登録する手段を更に有する。
【0011】
また、本発明の更に他の特徴として、前記設計支援装置において、前記各パラメータの違反を説明する影響度t値を算出した後、各パラメータの影響度t値の一覧をユーザに提示し、ユーザは影響度t値が高いパラメータから優先的に選択して、任意のパラメータの組合せを指定し、ユーザが指定したパラメータの組合せに従い、一方のパラメータを縦軸に、もう一方のパラメータを横軸とする２次元座標系上に、評価対象の正常ＣＡＤデータと違反ＣＡＤデータをプロットした散布図と、クラスター分析を行った境界線を算出する手段を有する。
【発明の効果】
【0012】
正常ＣＡＤデータ群と違反ＣＡＤデータ群のパラメータから、パラメータの取り得る範囲を統計的に抽出し、しきい値を算出し提示することで、曖昧な設計ルールの定量化を効率化できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】設計支援装置の構成図の一例である。
【図2】正常ＣＡＤデータを登録する画面例を説明する図である。
【図3】違反ＣＡＤデータを登録する画面例を説明する図である。
【図4】パラメータ取得部が、対象とするＣＡＤデータからパラメータを取得したパラメータテーブルの一例を説明する図である。
【図5】代表的な６個のドアＣＡＤデータの例を説明する図である。
【図7】パラメータ取得部が、ドアＣＡＤデータからパラメータを取得したパラメータテーブルの一例を説明する図である。
【図8】本装置による設計ルールのしきい値の定量化、および登録処理の処理手順の流れの一例を説明するフローチャートである。
【図9】ユーザが指定したパラメータの２次元座標系上に正常ＣＡＤデータと違反ＣＡＤデータの散布図を作成し、２つのグループをクラスタリングする境界線の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を用いて本発明の設計支援装置の一例を説明する。
【実施例1】
【0015】
図１は、本実施例による設計支援装置の構成図である。
設計支援装置１００は、汎用の計算機上に構成することができて、そのハードウェア構成は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成される演算部１１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどを用いたＳＳＤ（Solid State Drive）などにより構成される記憶部１２０、キーボードやマウス等の入力デバイスより構成される入力部１３０、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、各種出力装置などにより構成される出力部１４０、ＮＩＣ（Network Interface Card）などにより構成される通信部１５０、などを備える。
通信部１５０は、ネットワーク１６０を介して外部のシステムと共用される三次元ＣＡＤデータベース１７０、設計ルールデータベース１８０、および外部の三次元ＣＡＤ装置１９０と接続されている。
設計支援装置１００は、汎用の計算機上に構成することができて、そのハードウェア構成は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成される演算部１１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどを用いたＳＳＤ（Solid State Drive）などにより構成される記憶部１２０、キーボードやマウス等の入力デバイスより構成される入力部１３０、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、各種出力装置などにより構成される出力部１４０、ＮＩＣ（Network Interface Card）などにより構成される通信部１５０、などを備える。
通信部１５０は、ネットワーク１６０を介して外部のシステムと共用される三次元ＣＡＤデータベース１７０、設計ルールデータベース１８０、および外部の三次元ＣＡＤ装置１９０と接続されている。
【0016】
演算部１１０は、記憶部１２０に記憶されている設計支援処理プログラム(図示せず)をＲＡＭへロードしてＣＰＵで実行することにより以下の各機能部を実現する。演算部１１０は、定量化したい設計ルールの対象となる部位や構造に対して、過去実績のある形状を正常ＣＡＤデータとして登録する正常データ登録部１１１と、違反部を有する形状を違反ＣＡＤデータとして登録する違反データ登録部１１２と、定量化したい設計ルールの対象となる正常ＣＡＤデータおよび違反ＣＡＤデータを三次元ＣＡＤデータベース１７０から検索するＣＡＤデータ検索部１１３と、前記ＣＡＤデータ検索部によって検索されたＣＡＤデータにおける形状寸法値、属性値などをパラメータデータとして取得するパラメータ取得部１１４と、取得したパラメータについて統計的な手法に基づきしきい値を算出するしきい値解析部１１５と、しきい値解析処理の結果を可視化するしきい値可視化部１１６と、しきい値解析処理結果を評価者の判定に従って設計ルールデータベース１８０へ登録する設計ルール登録部１１７とを有する。
【0017】
なお、設計支援装置１００が実装される計算機上には、三次元ＣＡＤシステム、その他のシステムが共存することでもよい。
【0018】
以下、演算部の各機能部の処理を説明する。本実施例では、「自動車用ドアハンドルは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」に関する設計ルールのしきい値を定量値化することを目的として説明する。
【0019】
（１）正常データ登録部１１１
「自動車用ドアハンドルは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」の設計ルールを定量化するためには、ドアハンドルの部品を含む複数の正常ＣＡＤデータを三次元ＣＡＤデータベース１７０に登録する。ここで、正常ＣＡＤデータとは、過去に製品化された実績のあるＣＡＤデータである。既に、三次元ＣＡＤ装置から登録済のＣＡＤデータも正常ＣＡＤデータと見なすことでよい。各ＣＡＤデータには、車種、仕向け地(欧州、米国、アジア向けなど)などの属性情報が付加されているものとする。
正常データ登録部１１１では、三次元ＣＡＤ装置で新たに設計された図２に示すＣＡＤオペレート画面上２０１で正常ＣＡＤデータとして登録釦２０２の押下に従い登録処理をしてもよい。
「自動車用ドアハンドルは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」の設計ルールを定量化するためには、ドアハンドルの部品を含む複数の正常ＣＡＤデータを三次元ＣＡＤデータベース１７０に登録する。ここで、正常ＣＡＤデータとは、過去に製品化された実績のあるＣＡＤデータである。既に、三次元ＣＡＤ装置から登録済のＣＡＤデータも正常ＣＡＤデータと見なすことでよい。各ＣＡＤデータには、車種、仕向け地(欧州、米国、アジア向けなど)などの属性情報が付加されているものとする。
正常データ登録部１１１では、三次元ＣＡＤ装置で新たに設計された図２に示すＣＡＤオペレート画面上２０１で正常ＣＡＤデータとして登録釦２０２の押下に従い登録処理をしてもよい。
【0020】
（２）違反データ登録部１１２
違反データ登録部１１２では、ドアハンドルの部品を含む複数の違反ＣＡＤデータを三次元ＣＡＤデータベース１７０に登録する。ここで、違反ＣＡＤデータとは、例えば過去にＤＲや部内検討会などで違反が含まれていると判断されたＣＡＤデータである。
違反データ登録部１１２では、ドアハンドルの部品を含む複数の違反ＣＡＤデータを三次元ＣＡＤデータベース１７０に登録する。ここで、違反ＣＡＤデータとは、例えば過去にＤＲや部内検討会などで違反が含まれていると判断されたＣＡＤデータである。
【0021】
例えば、設計支援装置の出力部１４０に、三次元ＣＡＤ装置で新たに設計された図３に示すＣＡＤオペレート画面３０１に示すようなドアのＣＡＤデータを提示して、経験を積んでいるベテラン設計者に正常か違反かをジャッジしてもらい、違反部ありとジャッジされたものを違反ＣＡＤデータとして違反部あり釦３０２の押下に従い三次元ＣＡＤデータベース１７０に、違反ＣＡＤのラベルを付加して登録する。このとき、ドアハンドル位置が異なる複数のＣＡＤデータを、ドアハンドル位置を自動で変更してＣＡＤデータを自動生成するようにしておいてもよい。違反ＣＡＤデータの登録数が少ない場合は、製造性の良し悪しをチェックするソフトや製造シミュレータの実行結果から製造性に問題ありと判断されたＣＡＤデータを登録してもよい。
【0022】
（３）ＣＡＤデータ検索部１１３
「自動車用ドアハンドルは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」の設計ルールを定量化するに際して、ユーザは、入力部１３０より、車種、仕向け地(欧州、米国、アジア向けなど)などの属性情報を指定して対象を特定して、三次元ＣＡＤデータベース１７０からドアハンドルの部品を含む正常ＣＡＤデータ、および違反ＣＡＤデータを検索する。ＣＡＤデータ検索部１１３は、検索したＣＡＤデータを記憶部１２０の検索ＣＡＤデータ１２１に格納する。
「自動車用ドアハンドルは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」の設計ルールを定量化するに際して、ユーザは、入力部１３０より、車種、仕向け地(欧州、米国、アジア向けなど)などの属性情報を指定して対象を特定して、三次元ＣＡＤデータベース１７０からドアハンドルの部品を含む正常ＣＡＤデータ、および違反ＣＡＤデータを検索する。ＣＡＤデータ検索部１１３は、検索したＣＡＤデータを記憶部１２０の検索ＣＡＤデータ１２１に格納する。
【0023】
（４）パラメータ取得部１１４
パラメータ取得部１１４は、検索ＣＡＤデータ１２１に格納された正常ＣＡＤデータおよび違反ＣＡＤデータに対してユーザが指示した各種パラメータを設計ルールのしきい値として定量的に扱えるデジタルデータとして取得する。なお、本実施例では、長さや距離、厚さ、角度、半径/直径、曲率、位置、向きなどのＣＡＤデータ作成時に指定する寸法パラメータや、体積や面積、重心、断面二次モーメントなどの形状特性パラメータ、材質や材料定数、表面処理、製造拠点、出荷地域、サプライヤ、原価などの属性パラメータ、穴/ボスなどの特徴形状の数や干渉数などの個数パラメータなどを総称してパラメータとしている。
パラメータ取得部１１４は、検索ＣＡＤデータ１２１に格納された正常ＣＡＤデータおよび違反ＣＡＤデータに対してユーザが指示した各種パラメータを設計ルールのしきい値として定量的に扱えるデジタルデータとして取得する。なお、本実施例では、長さや距離、厚さ、角度、半径/直径、曲率、位置、向きなどのＣＡＤデータ作成時に指定する寸法パラメータや、体積や面積、重心、断面二次モーメントなどの形状特性パラメータ、材質や材料定数、表面処理、製造拠点、出荷地域、サプライヤ、原価などの属性パラメータ、穴/ボスなどの特徴形状の数や干渉数などの個数パラメータなどを総称してパラメータとしている。
【0024】
取得したパラメータは例えば、図４に示すようなテーブル構造４０１に記憶部１２０のパラメータテーブル１２２に格納する。また、正常ＣＡＤデータおよび違反ＣＡＤデータを識別する情報として、形状種別４０２欄に「正常」、または「違反」を格納する。図４のパラメータ１には、ドアハンドルの取り付け「高さ」４０３が登録され、パラメータ２には、ドアハンドルの「角度」４０４が登録されている。また、上記例では「高さ」と「角度」の２種類のパラメータのみを取得する手順を示しているが、例えば、ドアハンドル取り付け面の「曲率」やドアの「板厚」、「材質」のように複数種類になる場合は、複数取得しても良い。
【0025】
（５）しきい値解析部１１５
しきい値解析部１１５は、パラメータを統計的な手法に基づいて統計値を計算し、設計ルールの候補となるしきい値として算出する。統計値の計算は、最大値、最小値、標準偏差などの要約統計量や、アソシエーション分析、クラスター分析などに代表されるデータマイング、重回帰分析、共分散構造分析、主成分分析などに代表される公知の統計的な解析手法を用いてもよい。これら手法を組み合わせて様々な統計量を解析する。
しきい値解析部１１５は、パラメータを統計的な手法に基づいて統計値を計算し、設計ルールの候補となるしきい値として算出する。統計値の計算は、最大値、最小値、標準偏差などの要約統計量や、アソシエーション分析、クラスター分析などに代表されるデータマイング、重回帰分析、共分散構造分析、主成分分析などに代表される公知の統計的な解析手法を用いてもよい。これら手法を組み合わせて様々な統計量を解析する。
【0026】
しきい値を取得する際に、例えば違反ＣＡＤデータにおけるパラメータの影響度を計算により求め、違反への影響度の高いパラメータの関係などからしきい値を計算する。なお前述した影響度の高いパラメータを用いて作成した散布図を対象にサポートベクターマシン（以降、ＳＶＭ）などのクラスター分析をする手法を用いて設計ルールの候補となるしきい値の定量値化をしてもよい。
【0027】
正常ＣＡＤデータの形状のみでは、隣り合うパラメータの影響から従属的に決定されるパラメータや設計者が意図せず過去機種からしばらく流用しているパラメータなども設計ルールのしきい値としてルール化されてしまう恐れがある。その結果、本来設計者の有用としている設計ルールが埋もれてしまう可能性がある。
【0028】
本実施例では、違反ＣＡＤデータを加えることで、前述した影響度やＳＶＭなどの分析から違反根拠となりうるパラメータの候補からしきい値を明らかにできる。また、ＳＶＭなどのクラスター分析する際、正常ＣＡＤデータと違反ＣＡＤデータのパラメータが混ざり合って分布するようなクラスタリングできない場合は、設計者は当該パラメータを意図して設計している可能性が低いと判断できる。一方、クラスタリングできる場合は、設計者は、意図してパラメータを決定している可能性が高いと判断することができる。この結果、過去に実績のある範囲に加え違反となる範囲の間にしきい値を設けることで、より限界設計に近いしきい値を設計者へ提示することができる。
【0029】
（６）しきい値可視化部１１６
しきい値可視化部１１６は、しきい値解析部１１５で算出したしきい値を出力部１４０に可視化する。各種の統計量に応じて、ヒストグラムや散布図などのグラフなどで表示する。例えば、図９のようなグラフが表示される。この可視化によって設計者らは、ドアハンドルの取り付け高さと取り付け角度の設計範囲が定量的に分かる。
しきい値可視化部１１６は、しきい値解析部１１５で算出したしきい値を出力部１４０に可視化する。各種の統計量に応じて、ヒストグラムや散布図などのグラフなどで表示する。例えば、図９のようなグラフが表示される。この可視化によって設計者らは、ドアハンドルの取り付け高さと取り付け角度の設計範囲が定量的に分かる。
【0030】
（７）設計ルール登録部１１７
しきい値可視化部１１６により出力部１４０に表示されたしきい値をユーザ(評価者)が判定して、設計ルールとして登録すべきと判断した場合には、入力部１３０より登録を指示する。設計ルール登録部１１７は、ユーザによる指示に従いしきい値を設計ルールデータベース１８０へ登録する。
しきい値可視化部１１６により出力部１４０に表示されたしきい値をユーザ(評価者)が判定して、設計ルールとして登録すべきと判断した場合には、入力部１３０より登録を指示する。設計ルール登録部１１７は、ユーザによる指示に従いしきい値を設計ルールデータベース１８０へ登録する。
【0031】
本設計支援装置は、複数のＣＡＤデータから統計値を表示するものであるので、基本的にデータの数は多い方が望ましいが、明らかに有用ではないと判断されたＣＡＤデータ（例えば、古すぎるＣＡＤデータ）はあらかじめ除外する方が望ましい。
【0032】
続いて、本設計支援装置を用いた処理手順およびデータの流れの一例を図５～図１０を用いて説明する。本設計支援装置による設計ルールのしきい値の定量化、および登録処理の処理手順の一例を、図８のフローチャートに示す。
【0033】
図８のステップＳ１０１において、ユーザ(評価者)は、意図する設計ルールのしきい値を定量化する処理の開始を入力部１３０より指示する。
以降でも、「自動車用ドアハンドルは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」に関する設計ルールの一例を説明する。
以降でも、「自動車用ドアハンドルは、開閉操作がしやすい位置にハンドルが配置されていること」に関する設計ルールの一例を説明する。
【0034】
通常ドアハンドルは、小さな子どもから大人までの幅広い世代が操作を行うため、低すぎる場合や高すぎると開閉時に操作しにくく不便である。またドアのヒンジ部に近いと、ハンドルを操作して開閉する際に大きな力を要すため、丁度よいバランスの取れた位置に設置する必要がある。またハンドル単体では、握りやすいような形状・サイズにする必要があるため、取り付けられる位置に加えてハンドル単体のデザインも考慮する必要がある。また車種に応じて車高の高さやドアのデザインや開閉方式などが異なるため、車種に応じた設計を行う必要も出てくる。
【0035】
ユーザ(評価者)は、設計ルールの対象とする車種、仕向け地などの属性情報も指定して、ドアハンドルを含む検索対象のＣＡＤデータを特定する。ＣＡＤデータ検索部１１３は、三次元ＣＡＤデータベース１７０から該当する正常ＣＡＤデータ、および違反ＣＡＤデータを検索して、検索ＣＡＤデータ１２１に格納する。
【0036】
ステップＳ１０２において、検索されたＣＡＤデータから如何なるパラメータを取得するかをユーザ(評価者)が入力部１３０より指定する。ユーザによる指定に従い、パラメータ取得部１１４が検索ＣＡＤデータからパラメータを取得する。
【0037】
図５(Ａ)～(Ｆ)に検索された代表的な６個のドアＣＡＤデータの例を示す。図５(Ａ)～(Ｃ)は一般的なセダンタイプのドアであり、一方図５(Ｄ)～(Ｆ)はワゴンタイプのドアである。５０１～５０６は、ドアハンドルの中心位置を示している。このとき５０２および５０６のドアハンドル位置が違反と判定され、図５(Ｂ)および(Ｆ)のドアＣＡＤデータは違反データ登録部１１２によって違反ＣＡＤデータとして登録されたと仮定する。
【0038】
検索された各ＣＡＤデータに対して、パラメータ取得部１１４にて下記に示すStep.1～6までの手順を処理する。
Step.1 ドアを検索する。
Step.2 ドアから、ドアハンドルを検索する。
Step.3 ドアの長さ(進行方向の寸法)、幅(ドア断面の厚み方向の寸法)、高さ(ド
アの下端から上端までの高さ方向寸法)のＬＷＨ寸法を計算する。
Step.4 ドアハンドルの高さ(ドアの下端からドアハンドルの中心までの高さ方向
寸法)を計算する。
Step.5 Step.3と4からドアハンドルの取り付け高さ(無次元化した相対高さで表
す)を計算する。
Step.6 ドアハンドルの取り付け角度を計算する。
Step.1 ドアを検索する。
Step.2 ドアから、ドアハンドルを検索する。
Step.3 ドアの長さ(進行方向の寸法)、幅(ドア断面の厚み方向の寸法)、高さ(ド
アの下端から上端までの高さ方向寸法)のＬＷＨ寸法を計算する。
Step.4 ドアハンドルの高さ(ドアの下端からドアハンドルの中心までの高さ方向
寸法)を計算する。
Step.5 Step.3と4からドアハンドルの取り付け高さ(無次元化した相対高さで表
す)を計算する。
Step.6 ドアハンドルの取り付け角度を計算する。
【0039】
Step.2のドア全体からドアハンドルを検索する際には、下記の技術文献に記載の類似部分形状検索技術を用いて、部分形状認識する。
［技術文献］小野寺ら、Development of mesh generation technique reusing proven analysis models by similar sub-part search, JSME Vol.83, No.853, 2017
なお、複数の異なるＣＡＤデータを比較できるようにするためStep.3のドア全体の高さとStep.4のドアハンドルの高さを用いてStep.5では、無次元化した相対的な取り付け高さを計算する。続いて、Step.6では、水平方向をゼロ度としたときのドアハンドルの取り付け角度を計算する。この手順の定義は、例えば、多くの三次元ＣＡＤソフトウェア上の標準機能に搭載されているＡＰＩ(Application Program Interface)やマクロ機能などを用いて、計測する対象部位を特定し、パラメータを取得する手順として定義してもよい。以上Step.1～6により、取得したパラメータは、図６に示すテーブル構造となる。このとき違反ＣＡＤデータの５Ｂ２および５Ｆ６は、形状種別６０１に違反が格納されている。
［技術文献］小野寺ら、Development of mesh generation technique reusing proven analysis models by similar sub-part search, JSME Vol.83, No.853, 2017
なお、複数の異なるＣＡＤデータを比較できるようにするためStep.3のドア全体の高さとStep.4のドアハンドルの高さを用いてStep.5では、無次元化した相対的な取り付け高さを計算する。続いて、Step.6では、水平方向をゼロ度としたときのドアハンドルの取り付け角度を計算する。この手順の定義は、例えば、多くの三次元ＣＡＤソフトウェア上の標準機能に搭載されているＡＰＩ(Application Program Interface)やマクロ機能などを用いて、計測する対象部位を特定し、パラメータを取得する手順として定義してもよい。以上Step.1～6により、取得したパラメータは、図６に示すテーブル構造となる。このとき違反ＣＡＤデータの５Ｂ２および５Ｆ６は、形状種別６０１に違反が格納されている。
【0040】
これらパラメータは、事前に有用なパラメータなどが設計ノウハウとして蓄えられている場合は、ノウハウに基づいて指示してもよく、複数ある場合や指示可能な全パラメータをすべて計算により取得してもよい。図６では、ドアハンドルに関連する代表的な２種類を示したが、その他には例えば次のようなパラメータが取得可能である。
【0041】
図７に(1)～(5)のパラメータ群を含むテーブル構造の一例を示す。
(1) ドアハンドル配置面曲率(取り付け面位置での曲率)７０１
(2) ドアの板厚７０２
(3) ドアの材質７０３、ドアハンドルの材質７０４
(4) ドアハンドル中心からドア端部面までの最短距離７０５
(5) ドアハンドル中心からドアヒンジまでの最短距離７０６
パラメータ取得部１１４は、正常ＣＡＤデータは形状種別欄を「正常」に、違反ＣＡＤデータは形状種別欄を「違反」にして、各ＣＡＤデータから取得したパラメータを、図６、図７に示すテーブル構造に格納して、記憶部１２０のパラメータテーブル１２２に記憶する。
(1) ドアハンドル配置面曲率(取り付け面位置での曲率)７０１
(2) ドアの板厚７０２
(3) ドアの材質７０３、ドアハンドルの材質７０４
(4) ドアハンドル中心からドア端部面までの最短距離７０５
(5) ドアハンドル中心からドアヒンジまでの最短距離７０６
パラメータ取得部１１４は、正常ＣＡＤデータは形状種別欄を「正常」に、違反ＣＡＤデータは形状種別欄を「違反」にして、各ＣＡＤデータから取得したパラメータを、図６、図７に示すテーブル構造に格納して、記憶部１２０のパラメータテーブル１２２に記憶する。
【0042】
図８のステップＳ１０３において、しきい値解析部１１５が、Ｓ１０２で記憶されたパラメータテーブル１２２を読み出し、パラメータの統計値を計算する。統計値を計算する統計的な手法は様々あるので、一例を説明する。
【0043】
図７に示す各ＣＡＤデータのパラメータ値を以下の数式(１)で表される重回帰方程式の目的変数Ｙ、説明変数Ｘへ代入して重回帰分析を計算する。
【0044】
【数1】
【0045】
図７の各ＣＡＤデータにおいて、形状種別が「違反」のものは目的変数Ｙを「１」として、形状種別が「正常」のものは目的変数Ｙを「－１」として、パラメータ１～パラメータ８の値を説明変数Ｘ１～Ｘ８へ代入して重回帰分析を計算して、偏回帰係数ｂ１，……ｂ８を推定する。ただし、本実施例では、各説明変数のばらつきの違いによる影響が除去されるように、各変数を平均0、分散1に標準化して求めた標準偏回帰係数を用いることで、各パラメータ(説明変数)の違反を説明する影響度t値を算出して、しきい値解析結果１２３に記憶する。
【0046】
しきい値解析部１１５は、Ｓ１０３において、算出した各パラメータ(説明変数)の違反を説明する影響度t値一覧を出力部１４０に表示して、ユーザ(評価者)に何れのパラメータの組合せにおいてしきい値を算出すべきかを問う。
【0047】
図８のステップＳ１０４において、ユーザ(評価者)は、例えば違反を説明する影響度t値が最大となるパラメータと次に影響度が高いパラメータのグラフを作成することを指示する。なお、ユーザ(評価者)が指定するパラメータの組合せは任意である。
【0048】
ステップＳ１０５において、しきい値解析部１１５は、ユーザ(評価者)が指定したパラメータの組合せに従い、一方のパラメータを縦軸に、もう一方のパラメータを横軸とする２次元座標系上に、パラメータテーブル１２２に記憶された全てのＣＡＤデータをプロットする図９に示すような散布図を作成する。
【0049】
得られた図９の散布図を対象にクラスター分析を実行する。図９に示す直線データ(識別線)９０３は、分類問題を扱うことのできるＳＶＭなどを用いてクラスター分析した結果である。ＳＶＭでは正常ＣＡＤデータ群(白抜き○で表し、１の値を付与する)９０１と違反ＣＡＤデータ群(黒抜き●で表し、－１の値を付与する)９０２の２つのグループをクラスタリングするように直線データ(境界線)で線形分離する。ＳＶＭでは、正常ＣＡＤデータ群と違反ＣＡＤデータ群の２つのグループ間の最も距離の離れた箇所(最大マージン)を見つけ出し、その真ん中に数式(２)で表される境界線を引く。
【0050】
【数2】
【0051】
しきい値解析部１１５は、作成した散布図、および境界線のデータを記憶部１２０のしきい値解析結果１２３に記憶する。
しきい値可視化部１１６は、しきい値解析結果１２３を図１０に示すような画面１０００で出力部１４０に表示する。
しきい値可視化部１１６は、しきい値解析結果１２３を図１０に示すような画面１０００で出力部１４０に表示する。
【0052】
ステップＳ１０６において、ユーザ(評価者)は、Ｓ１０５で画面１０００上に表示された境界線が、指定した組合せのパラメータの座標系において、正常ＣＡＤデータ群(正常クラスタ)と違反ＣＡＤデータ群(違反クラスタ)とを識別するしきい値として適当であり、設計ルールとして登録すべきか否かを判断する。判断結果に従い、ユーザ(評価者)はしきい値可視化部１１６へ応答する。
【0053】
ステップＳ１０７において、ユーザ(評価者)が、例えば、Ｓ１０６でしきい値を新規の設計ルールとして登録する釦１００１を押下した場合や、既に設計ルールデータベース１８０に登録されている場合は、しきい値の上書きや編集して登録する釦１００２を押下した場合には、設計ルール登録部１１７が、表示された組合せのパラメータの座標系と境界線をしきい値として、設計ルールデータベース１８０へ登録する。
【0054】
ステップＳ１０８において、ユーザ(評価者)は、Ｓ１０３で算出された各パラメータの影響度t値一覧も考慮して、既に選択したパラメータの組合せ以外のパラメータの組合せにおいてしきい値を算出するか否かを判断する。ＹＥＳであればＳ１０４へ移行する。ＮＯであれば設計ルールのしきい値を定量化する処理を終了する。
【0055】
また、本設計支援装置は、得られたしきい値をＣＡＤ上で自動的にチェックするソフトウェアの実行ファイル（ＸＭＬファイルなど）の違反判定しきい値として流用し、形状チェックを実行することを支援できる。
【0056】
この形状チェックの実行結果によっては、この違反値に応じて違反ＣＡＤデータのしきい値領域および正常ＣＡＤデータと違反ＣＡＤデータの境界のしきい値領域などと比較することで実行結果の違反部位のステータスを出力表示方式や色彩（違反の可能性あり要チェック、完全な違反部あり要形状変更）などを切り替えできる。
【0057】
以上のように、正常ＣＡＤデータおよび違反ＣＡＤデータのパラメータから、設計ルールのしきい値の取り得る範囲を統計的に算出し可視化することで、曖昧な設計ルールの定量化を効率化できる。
【符号の説明】
【0058】
１００ 設計支援装置
１１０ 演算部
１１１ 正常データ登録部
１１２ 違反データ登録部
１１３ ＣＡＤデータ検索部
１１４ パラメータ取得部
１１５ しきい値解析部
１１６ しきい値可視化部
１１７ 設計ルール登録部
１２０ 記憶部
１２１ 検索ＣＡＤデータ
１２２ パラメータテーブル
１２３ しきい値解析結果
１３０ 入力部
１４０ 出力部
１５０ 通信部
１６０ ネットワーク
１７０ 三次元ＣＡＤデータベース
１８０ 設計ルールデータベース
１９０ 三次元ＣＡＤ装置
１１０ 演算部
１１１ 正常データ登録部
１１２ 違反データ登録部
１１３ ＣＡＤデータ検索部
１１４ パラメータ取得部
１１５ しきい値解析部
１１６ しきい値可視化部
１１７ 設計ルール登録部
１２０ 記憶部
１２１ 検索ＣＡＤデータ
１２２ パラメータテーブル
１２３ しきい値解析結果
１３０ 入力部
１４０ 出力部
１５０ 通信部
１６０ ネットワーク
１７０ 三次元ＣＡＤデータベース
１８０ 設計ルールデータベース
１９０ 三次元ＣＡＤ装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】