製品設計支援システム及び方法
【課題】製品の設計開発が短時間の内に行えるように製品設計業務を支援する。
【解決手段】この製品設計支援システムでは、設定された設計パラメータに対してＬ行直交表を作成し、Ｌ組の設計パラメータ群それぞれについて、各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、この仮想試作で得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、さらに評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成し、この要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これを応答曲面モデルに当てはめることで設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を作成し、さらに、設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出するフィルタリングを行って最尤設計解群を選定し、ユーザに提示する。
【解決手段】この製品設計支援システムでは、設定された設計パラメータに対してＬ行直交表を作成し、Ｌ組の設計パラメータ群それぞれについて、各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、この仮想試作で得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、さらに評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成し、この要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これを応答曲面モデルに当てはめることで設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を作成し、さらに、設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出するフィルタリングを行って最尤設計解群を選定し、ユーザに提示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばロケットエンジンシステムのような高度技術製品に対する製品設計支援システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロケットエンジンシステムのような高度技術製品の設計では、高信頼性設計が必要であり、信頼性の評価結果を設計にフィードバックし、設計に信頼性指標をも盛り込み、またその妥当性を確実に検証する技術も盛り込むことが要求されている。そしてそのために必要とされる基盤技術は、体系的リスクマネージメント技術、シミュレーション技術、Ｌ＆Ｌ、詳細ＦＭＥＡ（Failure Mode and Effects Analysis）、各種要素試験、システム試験データ、材料特性データ等の体系的データベース、さらには信頼性検証試験技術がある。
【０００３】
そして各設計フェーズでそれぞれ以下の目標を達成することが求められる。概念設計から基本設計のフェーズでは、体系的システム分析、徹底的なリスク識別、設計方策の抽出を行うことで、サブシステム、コンポーネントへ適切な要求仕様が設定できるようにする。詳細設計以降のフェーズでは、詳細ＦＭＥＡによる全図面、スペック情報の精査することで、サブシステム、コンポーネント仕様要求へフィードバックできるようにする。そして開発試験フェーズでは、事前の予測結果を検証することにより信頼性を実証し、予め識別した故障モードのリスクを排除できるようにする。
【０００４】
ところが、従来の設計手法はワンポイント設計であり、このような高信頼性設計の要求には応えることができない問題点があった。
【特許文献１】特開２０００−３３１０３５号公報
【特許文献２】特開平８−１６６８７６号公報
【特許文献３】特開２００６−３１４８８号公報
【特許文献４】特開平２−１５０９７２号公報
【特許文献５】特開２００６−１１７２９号公報
【特許文献６】特開平１０−１４９３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、高信頼性設計が求められる高度技術製品の設計開発が短時間の内に行えるようにする製品設計支援システム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの特徴は、データ入力操作のための入力装置、データ表示及びプリントアウトのための出力装置、データ及びプログラムライブラリをそれぞれ保持するためのプログラム保持部とデータ記憶部を備えたデータ保持装置及び前記入力装置にて入力されたデータ、前記データ保持装置に保持されているデータを取得し、前記データ保持装置に保持されているプログラムライブラリから適宜のプログラムを呼び出して実行するコンピュータ本体を備えた製品設計支援システムであって、前記入力装置からの設計対象の設計パラメータの入力を受け付けて前記データ保持装置に登録するパラメータ設定登録部と、前記データ保持装置に登録されている設計パラメータを用いて直交表作成プログラムを実行することで、そのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成し、前記データ保持装置に登録する直交表作成部と、前記Ｌ行直交表のデータを用いて、前記データ保持装置から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、データ記憶部に登録する寸法演算部と、前記データ保持装置に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、前記寸法演算部にて得たＬ組の設計解それぞれについて、前記データ保持装置に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果を当該データ保持装置に登録するシミュレーション実行部と、前記データ保持装置に登録された設計パラメータ、各部寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、設計対象の評価指標演算プログラムを呼び出して実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、前記データ保持装置に登録する評価指標演算部と、前記データ保持装置から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、前記シミュレーション実行部で得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、データ保持装置に登録する応答曲面モデル演算部と、前記データ保持装置からＬ行直交表及び評価指標を呼び出し、かつ前記データ保持装置に保持されている要因効果図作成プログラムを呼び出して実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成して表示出力し、またデータ保持装置に登録する要因効果図作成部と、ユーザが表示出力されあるいはプリントアウトされた評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定する操作を行った後で、この操作入力に対して、前記データ保持装置に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これを前記データ保持装置に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、前記データ保持装置に登録する設計解群算出部と、任意数の評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、前記データ保持装置からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、前記設計解群算出部にて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、前記データ保持装置に登録するフィルタリング部と、前記フィルタリング部にてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが一又は複数種の評価指標を指定し、最尤設計解群を選定する指令を入力したときに、前記最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定して前記データ保持装置に登録する最尤設計解群選定部とを備えた製品設計支援システムである。
【０００７】
上記発明の製品設計支援システムは、ユーザが前記入力装置から前記最尤設計解群選定部にて選定した最尤設計解群を参照して客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し前記出力装置に表示し、かつ、前記データ保持装置に登録する推奨設計解作成部を備えたものとすることができる。
【０００８】
また、上記発明の製品設計支援システムは、前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータに対するユーザの理解度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記ユーザの理解度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ理解度登録部と、前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータの曖昧さが設計対象の設計解に及ぼす影響度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記設計対象の設計解に及ぼす影響度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ影響度登録部と、前記パラメータ毎のユーザの理解度と影響度を用いて設計対象の設計解のリスク度合を算出するリスク度合演算部と、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるリスクデータベース管理部とを備えたものとすることができる。
【０００９】
さらに、上記発明の製品設計支援システムは、前記リスクデータベース管理部は、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応したリスク度合の推移一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるものとすることができる。
【００１０】
また、本発明の別の特徴は、ユーザが入力装置、出力装置を用いて決定した設計対象の設計パラメータの入力を受け付けてデータ保持装置に登録するパラメータ登録ステップと、前記パラメータ登録ステップにて前記データ保持装置に登録されている設計パラメータを用い、かつ、直交表作成プログラムを実行することでそのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成する直交表作成ステップと、前記Ｌ行直交表のデータを用いて、また、前記データ保持装置から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、前記データ保持装置に登録する寸法演算ステップと、前記データ保持装置に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、前記寸法演算ステップにて得たＬ組の設計解それぞれについて、前記データ保持装置に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果をデータ保持装置に登録するシミュレーションステップと、前記データ保持装置に登録された設計パラメータ、各部の寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、設計対象の評価指標演算プログラムを呼び出して実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、データ保持装置に登録する評価指標演算ステップと、前記データ保持装置から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、前記シミュレーションステップで得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、前記データ保持装置に登録する応答曲面モデル演算ステップと、前記データ保持装置に登録されているＬ行直交表及び前記評価指標演算ステップで算出した評価指標を呼び出し、プログラム保持部に保持されている要因効果図作成プログラムを実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成し、データ保持装置に登録する要因効果図作成ステップと、ユーザが前記評価指標毎の設計パラメータ毎の要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定した後に、前記データ保持装置に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これをデータ保持装置に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、前記データ保持装置に登録する設計解群算出ステップと、前記設計解群算出ステップにて前記データ保持装置からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、任意数の評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、前記設計解群算出ステップにて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、前記データ保持装置に登録するフィルタリングステップと、前記フィルタリングステップにてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが１又は複数種の評価指標を指定して最尤設計解群を選定する指令を入力することで、前記最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定してデータ保持装置に登録する最尤設計解群選定ステップとを有する製品設計支援方法である。
【００１１】
また、上記発明の製品設計支援方法は、前記最尤設計解群選定ステップにて選定した最尤設計解群からユーザが客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し、前記データ保持装置に記憶し、前記出力装置に出力する推奨設計解作成ステップを有するものとすることができる。
【００１２】
また、上記発明の製品設計支援方法は、前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータに対するユーザの理解度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記ユーザの理解度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ理解度登録ステップと、前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータの曖昧さが設計対象の設計解に及ぼす影響度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記設計対象の設計解に及ぼす影響度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ影響度登録ステップと、前記パラメータ毎のユーザの理解度と影響度を用いて設計対象の設計解のリスク度合を算出するリスク算出ステップと、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるリスク管理ステップとを有するものとすることができる。
【００１３】
またさらに、上記発明の製品設計支援方法は、前記リスク管理ステップにて、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応したリスク度合の推移一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製品設計支援システム及び方法によれば、高信頼性設計が求められる高度技術製品の設計開発が短時間の内に行えるように製品設計業務を支援することができる。
【００１５】
また本発明の製品設計支援システム及び方法によれば、製品設計の各段階にて寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータを漸進的に補正してゆくことで、最終設計段階ではリスク要因を極力小さくした製品設計ができるように製品設計業務を支援することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の１つの実施の形態の製品設計支援方法に使用する製品設計支援システムを示している。本実施の形態の製品設計支援システムは、汎用のコンピュータシステムに本実施の形態の製品設計支援方法を実行するソフトウェアプログラムを組み込み、実行させることにより実現されるものであるが、以下、専用のシステムとして説明する。
【００１８】
本実施の形態の製品設計支援方法を使用する製品設計支援システムは、設計対象が高度技術製品の場合には全体設計用の専用プログラムと共に多数の構成部品毎の部品設計用のプログラム、また所定のパラメータを入力することによって設計対象の動作をシミュレーションするシミュレーションプログラムをライブラリとして保持するプログラム保持部１、入力される多種類のパラメータ、評価指標、シミュレーション結果のデータ等の諸データを保存するデータ記憶部２、ＨＭＩとしてのキーボード、マウスなどのデータ入力装置３、ディスプレイやプリンタ等のデータ出力装置４、そして前記プログラム保持部１から該当するプログラムを読み出して実行し、諸演算を実行するコンピュータ本体５から構成されている。尚、コンピュータ本体５は、他のコンピュータシステムとネットワークにて接続され、他のコンピュータシステムとデータの送受信が可能である。
【００１９】
図２は、本実施の形態の製品設計支援システムの諸機能構成を示している。本製品設計支援システムは、後述する諸演算処理を実行するパラメータ設定登録部１１、直交表作成部１２、寸法演算部１３、シミュレーション実行部１４、評価指標演算部１５、応答曲面モデル演算部１６、要因効果図作成部１７、設計解群算出部１８、フィルタリング部１９、最尤設計解群選定部２０、推奨設計解作成部２１を備えている。
【００２０】
パラメータ設定登録部１１は、ユーザである設計技術者が入力装置３、出力装置４にて決定した設計対象の設計パラメータの入力を受け付けてデータ記憶部２に登録する。
【００２１】
直交表作成部１２は、データ記憶部２に登録されている設計パラメータを用いて、プログラム保持部１に保持されている直交表作成プログラムを実行することで、そのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成し、データ記憶部２に登録する。この直交表作成機能は後述する。
【００２２】
寸法演算部１３は、Ｌ行直交表のデータを用いて、また、プログラム保持部１から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、データ記憶部２に登録する。
【００２３】
シミュレーション実行部１４は、プログラム保持部１に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、寸法演算部１３にて得たＬ組のモデルそれぞれについて、データ記憶部２に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果をデータ記憶部２に登録する。
【００２４】
評価指標演算部１５は、データ記憶部２に登録された設計パラメータ、各部寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、プログラム保持部１に保持されている設計対象の評価指標演算プログラムを実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、データ記憶部２に登録する。
【００２５】
応答曲面モデル演算部１６は、プログラム保持部１から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、シミュレーション実行部１４で得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、データ記憶部２に登録する。
【００２６】
要因効果図作成部１７は、データ記憶部２からＬ行直交表及び評価指標を呼び出し、プログラム保持部１に保持されている要因効果図作成プログラムを実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成して表示出力し、またデータ記憶部２に登録する。
【００２７】
設計解群算出部１８は、ユーザが表示出力されあるいはプリントアウトされた評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定する操作を行った後で、この操作入力に対して、プログラム保持部１に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これをデータ記憶部２に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、データ記憶部２に登録する。
【００２８】
フィルタリング部１９は、プログラム保持部１からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、例えば、システム寿命、動作安定性、システム性能、ロバスト等のいくつかの評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、設計解群算出部１８にて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、データ記憶部２に登録する。
【００２９】
最尤設計解群選定部２０は、フィルタリング部１９にてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザがシステム寿命、動作安定性、システム性能等の一又は複数種の評価指標を指定し、最尤設計解群を選定する指令を入力することで、上記の最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定してデータ記憶部２に登録する。
【００３０】
推奨設計解作成部２１は、ユーザが入力装置３から最尤設計解群選定部２０にて選定した最尤設計解群を参照して客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出して出力装置４としてのディスプレイに表示し、データ記憶部２に登録し、またユーザの指定によって出力装置４としてのプリンタにてプリントアウトする。
【００３１】
上記構成の製品設計支援システムによる製品設計支援方法について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３２】
ステップＳ１：設計技術者であるユーザが入力装置３、出力装置４を用いて決定した設計対象の設計パラメータの入力を受け付けてデータ記憶部２に登録するパラメータ登録ステップ。
【００３３】
ステップＳ２：Ｓ１のステップにてデータ記憶部２に登録されている設計パラメータを用いて、プログラム保持部１に保持されている直交表作成プログラムを実行することで、そのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成する直交表作成ステップ。例えば、１３パラメータであれば、Ｌ＝２７行の直交表を作成する。また、パラメータ数が増加すればその数に応じてさらに上位の直交表を作成する。この直交表は、膨大な組み合わせの設計パラメータの中から設計パラメータをまんべんなく選択し、少ない試行回数で各設計パラメータの影響を取得するもので、Ｌ＝２７行の直交表によれば２７種類の異なった設計パラメータの組み合わせが得られる。
【００３４】
ステップＳ３：Ｓ２のステップにて得たＬ行直交表のデータを用いて、また、プログラム保持部１から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して、設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、データ記憶部２に登録する寸法演算ステップ。
【００３５】
ステップＳ４：プログラム保持部１に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、Ｓ３のステップにて得たＬ行の直交表のＬ組の設計解それぞれについて、データ記憶部２に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果をデータ記憶部２に登録するシミュレーションステップ。
【００３６】
ステップＳ５：データ記憶部２に登録された設計パラメータを呼び出し、かつ、プログラム保持部１に保持されている設計対象の評価指標演算プログラムを実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、データ記憶部２に登録する評価指標演算ステップ。
【００３７】
ステップＳ６：プログラム保持部１から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、Ｓ５のステップで得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、データ記憶部２に登録する応答曲面モデル演算ステップ。
【００３８】
ステップＳ７：Ｓ２のステップで得たＬ行直交表及びＳ５のステップで算出した評価指標を呼び出し、プログラム保持部１に保持されている要因効果図作成プログラムを実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成し、データ記憶部２に登録する要因効果図作成ステップ。
【００３９】
ステップＳ８：ユーザがＳ７ステップで作成した評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定した後に、プログラム保持部１に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これをデータ記憶部２に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、データ記憶部２に登録する設計解群算出ステップ。
【００４０】
ステップＳ９：プログラム保持部１からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、例えば、システム寿命、動作安定性、システム性能、ロバスト等のいくつかの評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、Ｓ８のステップにて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、データ記憶部２に登録するフィルタリングステップ。
【００４１】
ステップＳ１０：Ｓ９のステップにてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが一又は複数種の評価指標を指定し、最尤設計解群を選定する指令を入力することで、上記の最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定してデータ記憶部２に登録する最尤設計解群選定ステップ。
【００４２】
ステップＳ１１：Ｓ１０のステップにて選定した最尤設計解群から、ユーザが客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し、出力装置４としてのディスプレイに表示し、データ記憶部２に記憶し、またユーザの指定によって出力装置４としてのプリンタにて出力する推奨設計解作成ステップ。
【００４３】
以上により、本実施の形態の製品設計支援システム及びそれが実行する製品設計支援方法によれば、複雑で高度な技術が必要となる高度技術製品の設計を、ユーザが設計パラメータの指定から始めて、設計の各段階で必要とされる評価指標や設計パラメータを選択操作するだけで、入力された設計パラメータを用いて与えられた評価指標を満たす最尤設計解群を作成し、さらには最終的な推奨設計解を作成することができる。例えば、ある設計対象の設計において、性能はベストではないが、性能をベストにすれば寿命、安定性、ロバスト特性が犠牲にされるので、性能はベストから少し抑えて、寿命、安定性、ロバスト特性に優れ、バランスに優れた設計解を得、これを客先に提案することができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の製品設計支援システム及び製品設計支援方法について説明する。本実施の形態の特徴は、例えば、製品の寸法決定プログラムやシミュレーションプログラムを作成する際に、ユーザが設定する諸パラメータについては、それらのユーザの確信度に応じたリスク指標を登録させ、リスク設定したパラメータについてそのパラメータ名、リスク度合をリストにして表示し、またプリントアウトすることで、製品設計の各段階、例えば、初期設計段階、サブモデル試作段階、フルモデル試作段階等での寸法決定プログラムやシミュレーションプログラムのリスク度合やリスク低減の推移をユーザに提示することができる製品設計支援システム及びそれが実行する製品設計支援方法である。
【００４５】
本実施の形態の製品設計支援システムのハードウェア構成は、第１の実施の形態と同様に図１に示したコンピュータシステムにて構成される。本製品設計支援システムの機能構成は図４に示すものであり、第１の実施の形態の要素に加えて、計算モデルである寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムに対して、図５に示すパラメータ毎のリスク登録画面をディスプレイに表示させ、ユーザである技術者が設定した各パラメータに対する確信の度合あるいは自信の度合を例えば「現象理解度」、「環境理解度」、「実証理解度」に分けて設定入力させ、データ保持装置２のリスクデータベースに登録する機能と、リスク設定するパラメータ毎に最終システムに及ぼす影響度も同じくリスク登録画面から入力させてリスクデータベースに登録する機能を有するリスク指標登録部２２を備えている。このリスク指標登録部２２は、特許請求の範囲におけるパラメータ理解度登録部及びパラメータ影響度登録部を兼備している。
【００４６】
本実施の形態の製品設計支援システムはまた、リスク指標登録部２２にて入力された「現象理解度」、「環境理解度」、「実証理解度」に対して、図７に示した算定式にて演算し、さらに図８に示す換算表にて「技術理解度」を算出し、これをリスク登録画面の該当箇所に表示させると共にデータ記憶部２のリスクデータベースに登録し、さらに、登録された諸パラメータと技術理解度及び影響度を用いてリスク度合を演算し、リスク登録画面のリスク度合表示欄に表示させると共にリスク度合としてリスクデータベースに登録するリスク度合演算部２３を備えている。
【００４７】
本実施の形態の製品設計支援システムはさらに、リスクデータベースに登録された諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして出力装置４であるディスプレイに表示させるリスクデータベース管理部２４を備えている。このリスクデータベース管理部２４はさらに、諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応した図９に示すようなリスク度合の推移一覧表にして出力装置４としてのディスプレイに表示し、またユーザの指定によって出力装置４としてのプリンタにてプリントアウトすることができる。
【００４８】
本実施の形態の製品設計支援システムによる製品設計支援方法では、リスク管理には、次の手順をとる。
【００４９】
（１）モデルの準備
シミュレーションプログラムに、計算モデルを登録しておく。パラメータ設定登録部１１にて諸パラメータを設定登録する。
【００５０】
（２）計算モデルの内部パラメータのリスク関連指標の設定
図５に示したリスク登録画面を出力装置４であるディスプレイに表示させ、各計算モデルに対して、内部パラメータの選定と選定した内部パラメータに対する上述したリスク指標の設定を行う。このリスク指標は、ユーザの計算モデルに設定する諸パラメータの仮定値に対する自信度あるいは確信度を反映させた指標である。そしてその仮定値が想定される最悪の値をとった場合にどうなるかを「影響度」として設定する。これらはリスク指標登録部２２にて行う。
【００５１】
本実施の形態の場合、技術的理解度＝現象の理解度×環境条件の理解度×実証度と定義している。そして、図７の表に示したように、「現象の理解度」、「環境条件の理解度」、「実証度」それぞれのリスク関連指標を格付けに応じたスコアとして入力すると、これらに対して上記定義式に基づいて図８の表に示すような格付けで「技術的理解度」のポイントを算出する。
【００５２】
（３）影響度解析
インタフェース条件と内部パラメータの変動がシステムの出力、特性、性能等にどのように影響を及ぼすのかをシミュレーションプログラムを実行させた結果により確認し、影響度のポイントとして入力する。これもリスク指標登録部２２にて設定する。
【００５３】
（２）の技術的理解度のポイントとこの影響度のポイントとが求められると、リスクはこれらのかけ算値として求められる。技術者が図５に示したリスク登録画面を用いて必要と考えられるすべてのパラメータについて、そのパラメータ名とリスク関連指標を入力することで、リスク度合演算部２３は入力されたすべてのパラメータについてリスク度合を演算してディスプレイに表示されているリスク登録画面の該当欄に反映させると共に、リスクデータベースに登録する。
【００５４】
ここまでで諸パラメータ毎に設定登録されたリスク関連指標は、ユーザのリスト要求に対して、図９に例示したリスク一覧にしてディスプレイに表示させることができる。この機能はリスクデータベース管理部２４にて行う。
【００５５】
（４）補正操作
システム出力、特性、性能等をどの程度元に戻せるかを、ユーザが意識的に関連すると思うパラメータを指定して補正操作し、シミュレーションプログラムを実行させることで検討する。
【００５６】
（５）得失の確認
補正操作による得失を評価する。（例：パレート解の明示）
補正操作が有効である場合は、「影響度」のレベルを低くする。
【００５７】
（６）許容不可リスクの抽出
補正操作により損失その他、システム出力、特性、性能等に影響が大きく出る事象を特定し、事象毎に対処方針も含めてパラメータ毎のリスク管理レコードにリスクデータベースに登録する。例えば、図９のリスク一覧の場合、シミュレーションプログラムの概念設計時に文献に基づいて設定した諸パラメータに対して、要素試験を実行する段階に諸パラメータを補正することで自信度を高め、結果的にリスクを低減させている。そしてさらに、コンポーネントサブスケール試験時に計算モデルの諸パラメータについてさらに厳密に補正することでリスクをいっそう低減できる。尚、図６では、特定のパラメータについてのリスク低減計画を示している。
【００５８】
パラメータの補正設定はパラメータ設定登録部１１にて行い、また、シミュレーションプログラムの実行するシミュレーション実行部１４にて行う。また、その他、必要な演算処理は第１の実施の形態と同様に実行する。
【００５９】
このようにして、本実施の形態の製品設計支援システム及び方法によれば、製品設計段階でリスクを許容範囲まで低減した設計解を得、これに基づいて設計対象の試作モデルを作成することができる。また、試作モデルの作成前でも仮想的な試作モデルによりリスク低減を確認することも可能であり、設計対象の最尤設計解をそれに内在する諸パラメータのリスク情報も含めて求めることができる。
【実施例１】
【００６０】
図１０に示すロケットエンジンについて、ロケット燃焼時間の９８％を占める定常運転での設計、つまり、定常作動点設計を実施した。
【００６１】
定常作動点計算には、点火などの初期化機能に関わる部分は分離して考えることができるため、必要な項目のみを抽出すれば、図１１に示すように、１つの系統図で対処できる。
【００６２】
設計対象とした系統図に対して、図１１の系統図を用い、設定が必要な各部の設計パラメータとその範囲を入力した。図１２は設計パラメータとその範囲を設定した表を示している。
【００６３】
続いて、図１２の設計パラメータ群を用い、Ｌ２７直交表を用いて２７種類の異なった設計パラメータの組み合わせを得た。図１３はＬ２７直交表を示している。
【００６４】
次に、２７個の設計点に対して、１０トンの推力が発生できるように寸法決定プログラムを実行して代表点の寸法決定を行った。次に、シミュレーションプログラムにより、決定された寸法に実際の公差を足した寸法を用いて多数回の仮想試作を実施した。
【００６５】
このそれぞれの仮想試作結果に対して評価指標演算プログラムを実行して得られた評価指標群を図１４に示してある。
【００６６】
さらに、上のシミュレーションで得られた２７組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化したモデルを作成した。２７組の平均値と分散量を補間して得られた近似モデルであり、これを用いると次の計算速度を速くできる。Ｌ２７直交表に割り付けたことにより、各統計量や状態量は図１２の設計パラメータの範囲内で内挿が可能となる。また各値の影響度は試作数１００×９＝９００データに基づき決められる。この段階で、本システムは単純な２次関数の和で表現される。図１５に全影響度係数（応答曲面関数群）の係数の表の一部を示してある。また、図１６は応答曲面モデルを示している。これに、設計パラメータを代入すれば、瞬時に評価指標の物理量の平均値と分散が得られる。
【００６７】
応答曲面モデルで評価指標毎に設計パラメータの変化によりどの程度変化するかを示す、図１７に示したような要因効果図を全評価指標について作成した。そして、要因効果図により、設計パラメータを吟味して、感度が無いにもかかわらず偶然に選ばれてしまう可能性のあるパラメータを特定した。今回、最初に選定した１１設計パラメータの内、２設計パラメータはエンジンシステムへの影響が小さいか影響方向が決まっているため、この段階で固定した。したがって、残り９設計パラメータについて振って最尤解探索を実施することにした。
【００６８】
そのために、まず、応答曲面モデルにより、任意の設計パラメータの組み合わせに対して、評価指標や状態量の平均値と分散量が瞬時に得られるようになったので、９設計パラメータを網羅的に振って１００００台のモデルを仮想試作した。図１８には、その結果を示している。この３次元グラフの各点は、推力１０トンのロケットエンジンの設計解を示している。この１００００設計解に対して４評価指標、寿命、性能、安定性、ロバスト性にまとめ、それぞれのチャンピオンデータを取得した。図１９はチャンピオンデータを示している。
【００６９】
続いて、設計者の意図する設計解を得るためにフィルタリングを行った。つまり、図２０に示したように、同図（ａ）の１００００設計解の中から、同図（ｂ）のように超臨界燃焼（高周波安定）＋ポンプ改修リスク小の制約でフィルタリングし、次に、同図（ｃ）のようにインジェクタ温度２５０Ｋ以上（高周波安定）の制約でさらにフィルタリング、さらに、同図（ｄ）のように寿命、低周波安定性、ＳＮ比の制約でフィルタリングし、同図（ｅ）のようにオリフィス調整代確保の制約で最終フィルタリングを行った。こうして、バランスに優れた最尤設計解の集合（２７個）を得た。
【００７０】
これら最尤設計解群から元の設計パラメータを吟味し、推奨設計解の設計パラメータの組み合わせを決定し、これに対して寸法決定プログラム及び評価指標演算プログラムを実行し、寸法を確定した。以上のような動作点に基づき設計された推奨設計解のエンジンの外観は図１０に示したものであった。推奨設計解のスペックは、一部図２１に示すものであった。
【００７１】
この定常作動点設計結果について、評価の一例は以下の通りである。
【００７２】
・燃焼器寿命はモデルの詳細化に伴い４倍マージンで３０回程度を確保している。
【００７３】
・平均ＩＳＰｅｎｇ（エンジンシステム比推力）は３５４．７秒であり、３σｌｏｗ（対象の確率分布の偏差がσであるとした場合、３σ下方にずれた値）でも３５０ｓｅｃは確保できている。しかし、ＧＧガス温（ガスジェネレータで発生した高温ガスの温度）を下げなければならない場合は、−１ｓｅｃ／１０Ｋ程度の性能低下がある。
【００７４】
・安定性モデルが詳細化されたため、メイン燃焼器、ＧＧ（ガスジェネレータ）ともにバランスよく配分できた。Ｏ＝２２％ＰＣ、Ｆ＝１７％ＰＣの値そのものも妥当な数値と考えられる。ただし今回は、再生冷却圧損が少なく出たために、その影響をポンプにまわすのではなくＦ＝２２％ＰＣとして、インジェクタ圧損でバッファーを確保した。これによりＧＧに供給するＬＮＧの圧力も大きめに取れるので、Ｆ＝１７％Ｐｇの状態で調整代が同時に確保できた。
【００７５】
・Ｐｃは設計で５．２ＭＰａであるが、仮想試作で統計をとると５．１７ＭＰａに落ちている。各部の公差が必ずしも±平等に作用しているわけではないと思われる。差分０．０３ＭＰａはオリフィスで戻せる量である。σ＝０．０３７９ＭＰａの偏差が生じるために、５．２ＭＰａへ調整したのちには、３σｌｏｗのケースでも５．０ＭＰａＬＯＸ臨界圧燃焼は確保できる見込みである。
【００７６】
・推力は、９７．３Ｎを平均値として、３σで±２．８ｋＮばらつくことが考えられるが、これはＰｃを±０．１５ＭＰａ調整できれば吸収可能である。調整抵抗により吸収できると考えられる。
【００７７】
・ポンプ運転状況に関係する指標は、既存同クラス製品での運転と同程度であることを示唆している。特に今回はボリュートケーシングサイズを変えないで済むように気をつけた。
【００７８】
・ノズル冷却にＬＮＧブリードが必要となる場合は、０．１ｋｇ／ｓのサービス毎にＩＳＰｅｎｇが約１ｓｅｃずつ低下していくことに注意しなければならない。
【００７９】
本実施の形態のシステムを用いた今回の設計結果は、従来設計の結果と大差ないが、信頼性が作り込まれていっていることで設計結果に対して設計者に安心感を抱かせることができることが実証できた。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の製品設計支援システムのハードウェア構成のブロック図。
【図２】上記第１の実施の形態の製品設計支援システムの機能構成のブロック図。
【図３】上記第１の実施の形態の製品設計支援システムによる製品設計支援方法のフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態の製品設計支援システムの機能構成のブロック図。
【図５】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムによるリスク登録画面の説明図。
【図６】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムによるリスク低減計画の設定画面の説明図。
【図７】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムにおいて設定パラメータに対する理解度の種類と格付けとスコアの対応表及びこれらを統合して技術理解度を求める演算式を説明する図。
【図８】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムにおいて技術理解度のスコアとポイントとの対応表。
【図９】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムにより出力されたリスク管理表。
【図１０】本発明の実施例１の製品設計支援システムによる設計対象の最尤設計解に基づく立体モデル図。
【図１１】上記実施例１の製品設計支援システムによる設計対象の定常計算系統図。
【図１２】上記実施例１の製品設計支援システムによるパラメータ設定画面の説明図。
【図１３】上記実施例１の製品設計支援システムにより作成したＬ２７直交表。
【図１４】上記実施例１の製品設計支援システムにより出力された評価指標リストの説明図。
【図１５】上記実施例１の製品設計支援システムによる作成した応答曲面関数群のリスト。
【図１６】上記実施例１の製品設計支援システムによる応答曲面モデルによる系統図。
【図１７】上記実施例１の製品設計支援システムによる設定パラメータが評価指標に及ぼす影響を示す要因効果図。
【図１８】上記実施例１の製品設計支援システムによる応答曲面モデルに対して全設計パラメータを設定範囲で変化させて作成した１００００設計解の全評価指標空間での３次元分布図。
【図１９】上記実施例１の製品設計支援システムによる応答曲面モデルに対して全設計パラメータを設定範囲で変化させて作成した１００００設計解から得た各評価指標のチャンピオンデータのレーダグラフ。
【図２０】上記実施例１の製品設計支援システムによるフィルタリングの経過説明図。
【図２１】上記実施例１の製品設計支援システムにより得た推奨設計解のスペック表。
【符号の説明】
【００８１】
１ プログラム保持部
２ データ記憶部
３ 入力装置
４ 出力装置
５ コンピュータ本体
１１ パラメータ設定登録部
１２ 直交表作成部
１３ 寸法演算部
１４ シミュレーション実行部
１５ 評価指標演算部
１６ 応答曲面モデル演算部
１７ 要因効果図作成部
１８ 設計解群算出部
１９ フィルタリング部
２０ 最尤設計解群選定部
２１ 推奨設計解作成部
２２ リスク登録部
２３ リスク度合演算部
２４ リスクデータベース管理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばロケットエンジンシステムのような高度技術製品に対する製品設計支援システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロケットエンジンシステムのような高度技術製品の設計では、高信頼性設計が必要であり、信頼性の評価結果を設計にフィードバックし、設計に信頼性指標をも盛り込み、またその妥当性を確実に検証する技術も盛り込むことが要求されている。そしてそのために必要とされる基盤技術は、体系的リスクマネージメント技術、シミュレーション技術、Ｌ＆Ｌ、詳細ＦＭＥＡ（Failure Mode and Effects Analysis）、各種要素試験、システム試験データ、材料特性データ等の体系的データベース、さらには信頼性検証試験技術がある。
【０００３】
そして各設計フェーズでそれぞれ以下の目標を達成することが求められる。概念設計から基本設計のフェーズでは、体系的システム分析、徹底的なリスク識別、設計方策の抽出を行うことで、サブシステム、コンポーネントへ適切な要求仕様が設定できるようにする。詳細設計以降のフェーズでは、詳細ＦＭＥＡによる全図面、スペック情報の精査することで、サブシステム、コンポーネント仕様要求へフィードバックできるようにする。そして開発試験フェーズでは、事前の予測結果を検証することにより信頼性を実証し、予め識別した故障モードのリスクを排除できるようにする。
【０００４】
ところが、従来の設計手法はワンポイント設計であり、このような高信頼性設計の要求には応えることができない問題点があった。
【特許文献１】特開２０００−３３１０３５号公報
【特許文献２】特開平８−１６６８７６号公報
【特許文献３】特開２００６−３１４８８号公報
【特許文献４】特開平２−１５０９７２号公報
【特許文献５】特開２００６−１１７２９号公報
【特許文献６】特開平１０−１４９３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、高信頼性設計が求められる高度技術製品の設計開発が短時間の内に行えるようにする製品設計支援システム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの特徴は、データ入力操作のための入力装置、データ表示及びプリントアウトのための出力装置、データ及びプログラムライブラリをそれぞれ保持するためのプログラム保持部とデータ記憶部を備えたデータ保持装置及び前記入力装置にて入力されたデータ、前記データ保持装置に保持されているデータを取得し、前記データ保持装置に保持されているプログラムライブラリから適宜のプログラムを呼び出して実行するコンピュータ本体を備えた製品設計支援システムであって、前記入力装置からの設計対象の設計パラメータの入力を受け付けて前記データ保持装置に登録するパラメータ設定登録部と、前記データ保持装置に登録されている設計パラメータを用いて直交表作成プログラムを実行することで、そのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成し、前記データ保持装置に登録する直交表作成部と、前記Ｌ行直交表のデータを用いて、前記データ保持装置から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、データ記憶部に登録する寸法演算部と、前記データ保持装置に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、前記寸法演算部にて得たＬ組の設計解それぞれについて、前記データ保持装置に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果を当該データ保持装置に登録するシミュレーション実行部と、前記データ保持装置に登録された設計パラメータ、各部寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、設計対象の評価指標演算プログラムを呼び出して実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、前記データ保持装置に登録する評価指標演算部と、前記データ保持装置から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、前記シミュレーション実行部で得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、データ保持装置に登録する応答曲面モデル演算部と、前記データ保持装置からＬ行直交表及び評価指標を呼び出し、かつ前記データ保持装置に保持されている要因効果図作成プログラムを呼び出して実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成して表示出力し、またデータ保持装置に登録する要因効果図作成部と、ユーザが表示出力されあるいはプリントアウトされた評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定する操作を行った後で、この操作入力に対して、前記データ保持装置に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これを前記データ保持装置に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、前記データ保持装置に登録する設計解群算出部と、任意数の評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、前記データ保持装置からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、前記設計解群算出部にて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、前記データ保持装置に登録するフィルタリング部と、前記フィルタリング部にてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが一又は複数種の評価指標を指定し、最尤設計解群を選定する指令を入力したときに、前記最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定して前記データ保持装置に登録する最尤設計解群選定部とを備えた製品設計支援システムである。
【０００７】
上記発明の製品設計支援システムは、ユーザが前記入力装置から前記最尤設計解群選定部にて選定した最尤設計解群を参照して客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し前記出力装置に表示し、かつ、前記データ保持装置に登録する推奨設計解作成部を備えたものとすることができる。
【０００８】
また、上記発明の製品設計支援システムは、前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータに対するユーザの理解度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記ユーザの理解度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ理解度登録部と、前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータの曖昧さが設計対象の設計解に及ぼす影響度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記設計対象の設計解に及ぼす影響度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ影響度登録部と、前記パラメータ毎のユーザの理解度と影響度を用いて設計対象の設計解のリスク度合を算出するリスク度合演算部と、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるリスクデータベース管理部とを備えたものとすることができる。
【０００９】
さらに、上記発明の製品設計支援システムは、前記リスクデータベース管理部は、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応したリスク度合の推移一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるものとすることができる。
【００１０】
また、本発明の別の特徴は、ユーザが入力装置、出力装置を用いて決定した設計対象の設計パラメータの入力を受け付けてデータ保持装置に登録するパラメータ登録ステップと、前記パラメータ登録ステップにて前記データ保持装置に登録されている設計パラメータを用い、かつ、直交表作成プログラムを実行することでそのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成する直交表作成ステップと、前記Ｌ行直交表のデータを用いて、また、前記データ保持装置から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、前記データ保持装置に登録する寸法演算ステップと、前記データ保持装置に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、前記寸法演算ステップにて得たＬ組の設計解それぞれについて、前記データ保持装置に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果をデータ保持装置に登録するシミュレーションステップと、前記データ保持装置に登録された設計パラメータ、各部の寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、設計対象の評価指標演算プログラムを呼び出して実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、データ保持装置に登録する評価指標演算ステップと、前記データ保持装置から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、前記シミュレーションステップで得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、前記データ保持装置に登録する応答曲面モデル演算ステップと、前記データ保持装置に登録されているＬ行直交表及び前記評価指標演算ステップで算出した評価指標を呼び出し、プログラム保持部に保持されている要因効果図作成プログラムを実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成し、データ保持装置に登録する要因効果図作成ステップと、ユーザが前記評価指標毎の設計パラメータ毎の要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定した後に、前記データ保持装置に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これをデータ保持装置に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、前記データ保持装置に登録する設計解群算出ステップと、前記設計解群算出ステップにて前記データ保持装置からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、任意数の評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、前記設計解群算出ステップにて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、前記データ保持装置に登録するフィルタリングステップと、前記フィルタリングステップにてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが１又は複数種の評価指標を指定して最尤設計解群を選定する指令を入力することで、前記最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定してデータ保持装置に登録する最尤設計解群選定ステップとを有する製品設計支援方法である。
【００１１】
また、上記発明の製品設計支援方法は、前記最尤設計解群選定ステップにて選定した最尤設計解群からユーザが客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し、前記データ保持装置に記憶し、前記出力装置に出力する推奨設計解作成ステップを有するものとすることができる。
【００１２】
また、上記発明の製品設計支援方法は、前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータに対するユーザの理解度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記ユーザの理解度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ理解度登録ステップと、前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータの曖昧さが設計対象の設計解に及ぼす影響度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記設計対象の設計解に及ぼす影響度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ影響度登録ステップと、前記パラメータ毎のユーザの理解度と影響度を用いて設計対象の設計解のリスク度合を算出するリスク算出ステップと、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるリスク管理ステップとを有するものとすることができる。
【００１３】
またさらに、上記発明の製品設計支援方法は、前記リスク管理ステップにて、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応したリスク度合の推移一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製品設計支援システム及び方法によれば、高信頼性設計が求められる高度技術製品の設計開発が短時間の内に行えるように製品設計業務を支援することができる。
【００１５】
また本発明の製品設計支援システム及び方法によれば、製品設計の各段階にて寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータを漸進的に補正してゆくことで、最終設計段階ではリスク要因を極力小さくした製品設計ができるように製品設計業務を支援することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の１つの実施の形態の製品設計支援方法に使用する製品設計支援システムを示している。本実施の形態の製品設計支援システムは、汎用のコンピュータシステムに本実施の形態の製品設計支援方法を実行するソフトウェアプログラムを組み込み、実行させることにより実現されるものであるが、以下、専用のシステムとして説明する。
【００１８】
本実施の形態の製品設計支援方法を使用する製品設計支援システムは、設計対象が高度技術製品の場合には全体設計用の専用プログラムと共に多数の構成部品毎の部品設計用のプログラム、また所定のパラメータを入力することによって設計対象の動作をシミュレーションするシミュレーションプログラムをライブラリとして保持するプログラム保持部１、入力される多種類のパラメータ、評価指標、シミュレーション結果のデータ等の諸データを保存するデータ記憶部２、ＨＭＩとしてのキーボード、マウスなどのデータ入力装置３、ディスプレイやプリンタ等のデータ出力装置４、そして前記プログラム保持部１から該当するプログラムを読み出して実行し、諸演算を実行するコンピュータ本体５から構成されている。尚、コンピュータ本体５は、他のコンピュータシステムとネットワークにて接続され、他のコンピュータシステムとデータの送受信が可能である。
【００１９】
図２は、本実施の形態の製品設計支援システムの諸機能構成を示している。本製品設計支援システムは、後述する諸演算処理を実行するパラメータ設定登録部１１、直交表作成部１２、寸法演算部１３、シミュレーション実行部１４、評価指標演算部１５、応答曲面モデル演算部１６、要因効果図作成部１７、設計解群算出部１８、フィルタリング部１９、最尤設計解群選定部２０、推奨設計解作成部２１を備えている。
【００２０】
パラメータ設定登録部１１は、ユーザである設計技術者が入力装置３、出力装置４にて決定した設計対象の設計パラメータの入力を受け付けてデータ記憶部２に登録する。
【００２１】
直交表作成部１２は、データ記憶部２に登録されている設計パラメータを用いて、プログラム保持部１に保持されている直交表作成プログラムを実行することで、そのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成し、データ記憶部２に登録する。この直交表作成機能は後述する。
【００２２】
寸法演算部１３は、Ｌ行直交表のデータを用いて、また、プログラム保持部１から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、データ記憶部２に登録する。
【００２３】
シミュレーション実行部１４は、プログラム保持部１に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、寸法演算部１３にて得たＬ組のモデルそれぞれについて、データ記憶部２に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果をデータ記憶部２に登録する。
【００２４】
評価指標演算部１５は、データ記憶部２に登録された設計パラメータ、各部寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、プログラム保持部１に保持されている設計対象の評価指標演算プログラムを実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、データ記憶部２に登録する。
【００２５】
応答曲面モデル演算部１６は、プログラム保持部１から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、シミュレーション実行部１４で得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、データ記憶部２に登録する。
【００２６】
要因効果図作成部１７は、データ記憶部２からＬ行直交表及び評価指標を呼び出し、プログラム保持部１に保持されている要因効果図作成プログラムを実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成して表示出力し、またデータ記憶部２に登録する。
【００２７】
設計解群算出部１８は、ユーザが表示出力されあるいはプリントアウトされた評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定する操作を行った後で、この操作入力に対して、プログラム保持部１に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これをデータ記憶部２に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、データ記憶部２に登録する。
【００２８】
フィルタリング部１９は、プログラム保持部１からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、例えば、システム寿命、動作安定性、システム性能、ロバスト等のいくつかの評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、設計解群算出部１８にて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、データ記憶部２に登録する。
【００２９】
最尤設計解群選定部２０は、フィルタリング部１９にてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザがシステム寿命、動作安定性、システム性能等の一又は複数種の評価指標を指定し、最尤設計解群を選定する指令を入力することで、上記の最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定してデータ記憶部２に登録する。
【００３０】
推奨設計解作成部２１は、ユーザが入力装置３から最尤設計解群選定部２０にて選定した最尤設計解群を参照して客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出して出力装置４としてのディスプレイに表示し、データ記憶部２に登録し、またユーザの指定によって出力装置４としてのプリンタにてプリントアウトする。
【００３１】
上記構成の製品設計支援システムによる製品設計支援方法について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３２】
ステップＳ１：設計技術者であるユーザが入力装置３、出力装置４を用いて決定した設計対象の設計パラメータの入力を受け付けてデータ記憶部２に登録するパラメータ登録ステップ。
【００３３】
ステップＳ２：Ｓ１のステップにてデータ記憶部２に登録されている設計パラメータを用いて、プログラム保持部１に保持されている直交表作成プログラムを実行することで、そのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成する直交表作成ステップ。例えば、１３パラメータであれば、Ｌ＝２７行の直交表を作成する。また、パラメータ数が増加すればその数に応じてさらに上位の直交表を作成する。この直交表は、膨大な組み合わせの設計パラメータの中から設計パラメータをまんべんなく選択し、少ない試行回数で各設計パラメータの影響を取得するもので、Ｌ＝２７行の直交表によれば２７種類の異なった設計パラメータの組み合わせが得られる。
【００３４】
ステップＳ３：Ｓ２のステップにて得たＬ行直交表のデータを用いて、また、プログラム保持部１から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して、設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、データ記憶部２に登録する寸法演算ステップ。
【００３５】
ステップＳ４：プログラム保持部１に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、Ｓ３のステップにて得たＬ行の直交表のＬ組の設計解それぞれについて、データ記憶部２に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果をデータ記憶部２に登録するシミュレーションステップ。
【００３６】
ステップＳ５：データ記憶部２に登録された設計パラメータを呼び出し、かつ、プログラム保持部１に保持されている設計対象の評価指標演算プログラムを実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、データ記憶部２に登録する評価指標演算ステップ。
【００３７】
ステップＳ６：プログラム保持部１から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、Ｓ５のステップで得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、データ記憶部２に登録する応答曲面モデル演算ステップ。
【００３８】
ステップＳ７：Ｓ２のステップで得たＬ行直交表及びＳ５のステップで算出した評価指標を呼び出し、プログラム保持部１に保持されている要因効果図作成プログラムを実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成し、データ記憶部２に登録する要因効果図作成ステップ。
【００３９】
ステップＳ８：ユーザがＳ７ステップで作成した評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定した後に、プログラム保持部１に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これをデータ記憶部２に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、データ記憶部２に登録する設計解群算出ステップ。
【００４０】
ステップＳ９：プログラム保持部１からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、例えば、システム寿命、動作安定性、システム性能、ロバスト等のいくつかの評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、Ｓ８のステップにて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、データ記憶部２に登録するフィルタリングステップ。
【００４１】
ステップＳ１０：Ｓ９のステップにてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが一又は複数種の評価指標を指定し、最尤設計解群を選定する指令を入力することで、上記の最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定してデータ記憶部２に登録する最尤設計解群選定ステップ。
【００４２】
ステップＳ１１：Ｓ１０のステップにて選定した最尤設計解群から、ユーザが客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し、出力装置４としてのディスプレイに表示し、データ記憶部２に記憶し、またユーザの指定によって出力装置４としてのプリンタにて出力する推奨設計解作成ステップ。
【００４３】
以上により、本実施の形態の製品設計支援システム及びそれが実行する製品設計支援方法によれば、複雑で高度な技術が必要となる高度技術製品の設計を、ユーザが設計パラメータの指定から始めて、設計の各段階で必要とされる評価指標や設計パラメータを選択操作するだけで、入力された設計パラメータを用いて与えられた評価指標を満たす最尤設計解群を作成し、さらには最終的な推奨設計解を作成することができる。例えば、ある設計対象の設計において、性能はベストではないが、性能をベストにすれば寿命、安定性、ロバスト特性が犠牲にされるので、性能はベストから少し抑えて、寿命、安定性、ロバスト特性に優れ、バランスに優れた設計解を得、これを客先に提案することができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の製品設計支援システム及び製品設計支援方法について説明する。本実施の形態の特徴は、例えば、製品の寸法決定プログラムやシミュレーションプログラムを作成する際に、ユーザが設定する諸パラメータについては、それらのユーザの確信度に応じたリスク指標を登録させ、リスク設定したパラメータについてそのパラメータ名、リスク度合をリストにして表示し、またプリントアウトすることで、製品設計の各段階、例えば、初期設計段階、サブモデル試作段階、フルモデル試作段階等での寸法決定プログラムやシミュレーションプログラムのリスク度合やリスク低減の推移をユーザに提示することができる製品設計支援システム及びそれが実行する製品設計支援方法である。
【００４５】
本実施の形態の製品設計支援システムのハードウェア構成は、第１の実施の形態と同様に図１に示したコンピュータシステムにて構成される。本製品設計支援システムの機能構成は図４に示すものであり、第１の実施の形態の要素に加えて、計算モデルである寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムに対して、図５に示すパラメータ毎のリスク登録画面をディスプレイに表示させ、ユーザである技術者が設定した各パラメータに対する確信の度合あるいは自信の度合を例えば「現象理解度」、「環境理解度」、「実証理解度」に分けて設定入力させ、データ保持装置２のリスクデータベースに登録する機能と、リスク設定するパラメータ毎に最終システムに及ぼす影響度も同じくリスク登録画面から入力させてリスクデータベースに登録する機能を有するリスク指標登録部２２を備えている。このリスク指標登録部２２は、特許請求の範囲におけるパラメータ理解度登録部及びパラメータ影響度登録部を兼備している。
【００４６】
本実施の形態の製品設計支援システムはまた、リスク指標登録部２２にて入力された「現象理解度」、「環境理解度」、「実証理解度」に対して、図７に示した算定式にて演算し、さらに図８に示す換算表にて「技術理解度」を算出し、これをリスク登録画面の該当箇所に表示させると共にデータ記憶部２のリスクデータベースに登録し、さらに、登録された諸パラメータと技術理解度及び影響度を用いてリスク度合を演算し、リスク登録画面のリスク度合表示欄に表示させると共にリスク度合としてリスクデータベースに登録するリスク度合演算部２３を備えている。
【００４７】
本実施の形態の製品設計支援システムはさらに、リスクデータベースに登録された諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして出力装置４であるディスプレイに表示させるリスクデータベース管理部２４を備えている。このリスクデータベース管理部２４はさらに、諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応した図９に示すようなリスク度合の推移一覧表にして出力装置４としてのディスプレイに表示し、またユーザの指定によって出力装置４としてのプリンタにてプリントアウトすることができる。
【００４８】
本実施の形態の製品設計支援システムによる製品設計支援方法では、リスク管理には、次の手順をとる。
【００４９】
（１）モデルの準備
シミュレーションプログラムに、計算モデルを登録しておく。パラメータ設定登録部１１にて諸パラメータを設定登録する。
【００５０】
（２）計算モデルの内部パラメータのリスク関連指標の設定
図５に示したリスク登録画面を出力装置４であるディスプレイに表示させ、各計算モデルに対して、内部パラメータの選定と選定した内部パラメータに対する上述したリスク指標の設定を行う。このリスク指標は、ユーザの計算モデルに設定する諸パラメータの仮定値に対する自信度あるいは確信度を反映させた指標である。そしてその仮定値が想定される最悪の値をとった場合にどうなるかを「影響度」として設定する。これらはリスク指標登録部２２にて行う。
【００５１】
本実施の形態の場合、技術的理解度＝現象の理解度×環境条件の理解度×実証度と定義している。そして、図７の表に示したように、「現象の理解度」、「環境条件の理解度」、「実証度」それぞれのリスク関連指標を格付けに応じたスコアとして入力すると、これらに対して上記定義式に基づいて図８の表に示すような格付けで「技術的理解度」のポイントを算出する。
【００５２】
（３）影響度解析
インタフェース条件と内部パラメータの変動がシステムの出力、特性、性能等にどのように影響を及ぼすのかをシミュレーションプログラムを実行させた結果により確認し、影響度のポイントとして入力する。これもリスク指標登録部２２にて設定する。
【００５３】
（２）の技術的理解度のポイントとこの影響度のポイントとが求められると、リスクはこれらのかけ算値として求められる。技術者が図５に示したリスク登録画面を用いて必要と考えられるすべてのパラメータについて、そのパラメータ名とリスク関連指標を入力することで、リスク度合演算部２３は入力されたすべてのパラメータについてリスク度合を演算してディスプレイに表示されているリスク登録画面の該当欄に反映させると共に、リスクデータベースに登録する。
【００５４】
ここまでで諸パラメータ毎に設定登録されたリスク関連指標は、ユーザのリスト要求に対して、図９に例示したリスク一覧にしてディスプレイに表示させることができる。この機能はリスクデータベース管理部２４にて行う。
【００５５】
（４）補正操作
システム出力、特性、性能等をどの程度元に戻せるかを、ユーザが意識的に関連すると思うパラメータを指定して補正操作し、シミュレーションプログラムを実行させることで検討する。
【００５６】
（５）得失の確認
補正操作による得失を評価する。（例：パレート解の明示）
補正操作が有効である場合は、「影響度」のレベルを低くする。
【００５７】
（６）許容不可リスクの抽出
補正操作により損失その他、システム出力、特性、性能等に影響が大きく出る事象を特定し、事象毎に対処方針も含めてパラメータ毎のリスク管理レコードにリスクデータベースに登録する。例えば、図９のリスク一覧の場合、シミュレーションプログラムの概念設計時に文献に基づいて設定した諸パラメータに対して、要素試験を実行する段階に諸パラメータを補正することで自信度を高め、結果的にリスクを低減させている。そしてさらに、コンポーネントサブスケール試験時に計算モデルの諸パラメータについてさらに厳密に補正することでリスクをいっそう低減できる。尚、図６では、特定のパラメータについてのリスク低減計画を示している。
【００５８】
パラメータの補正設定はパラメータ設定登録部１１にて行い、また、シミュレーションプログラムの実行するシミュレーション実行部１４にて行う。また、その他、必要な演算処理は第１の実施の形態と同様に実行する。
【００５９】
このようにして、本実施の形態の製品設計支援システム及び方法によれば、製品設計段階でリスクを許容範囲まで低減した設計解を得、これに基づいて設計対象の試作モデルを作成することができる。また、試作モデルの作成前でも仮想的な試作モデルによりリスク低減を確認することも可能であり、設計対象の最尤設計解をそれに内在する諸パラメータのリスク情報も含めて求めることができる。
【実施例１】
【００６０】
図１０に示すロケットエンジンについて、ロケット燃焼時間の９８％を占める定常運転での設計、つまり、定常作動点設計を実施した。
【００６１】
定常作動点計算には、点火などの初期化機能に関わる部分は分離して考えることができるため、必要な項目のみを抽出すれば、図１１に示すように、１つの系統図で対処できる。
【００６２】
設計対象とした系統図に対して、図１１の系統図を用い、設定が必要な各部の設計パラメータとその範囲を入力した。図１２は設計パラメータとその範囲を設定した表を示している。
【００６３】
続いて、図１２の設計パラメータ群を用い、Ｌ２７直交表を用いて２７種類の異なった設計パラメータの組み合わせを得た。図１３はＬ２７直交表を示している。
【００６４】
次に、２７個の設計点に対して、１０トンの推力が発生できるように寸法決定プログラムを実行して代表点の寸法決定を行った。次に、シミュレーションプログラムにより、決定された寸法に実際の公差を足した寸法を用いて多数回の仮想試作を実施した。
【００６５】
このそれぞれの仮想試作結果に対して評価指標演算プログラムを実行して得られた評価指標群を図１４に示してある。
【００６６】
さらに、上のシミュレーションで得られた２７組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化したモデルを作成した。２７組の平均値と分散量を補間して得られた近似モデルであり、これを用いると次の計算速度を速くできる。Ｌ２７直交表に割り付けたことにより、各統計量や状態量は図１２の設計パラメータの範囲内で内挿が可能となる。また各値の影響度は試作数１００×９＝９００データに基づき決められる。この段階で、本システムは単純な２次関数の和で表現される。図１５に全影響度係数（応答曲面関数群）の係数の表の一部を示してある。また、図１６は応答曲面モデルを示している。これに、設計パラメータを代入すれば、瞬時に評価指標の物理量の平均値と分散が得られる。
【００６７】
応答曲面モデルで評価指標毎に設計パラメータの変化によりどの程度変化するかを示す、図１７に示したような要因効果図を全評価指標について作成した。そして、要因効果図により、設計パラメータを吟味して、感度が無いにもかかわらず偶然に選ばれてしまう可能性のあるパラメータを特定した。今回、最初に選定した１１設計パラメータの内、２設計パラメータはエンジンシステムへの影響が小さいか影響方向が決まっているため、この段階で固定した。したがって、残り９設計パラメータについて振って最尤解探索を実施することにした。
【００６８】
そのために、まず、応答曲面モデルにより、任意の設計パラメータの組み合わせに対して、評価指標や状態量の平均値と分散量が瞬時に得られるようになったので、９設計パラメータを網羅的に振って１００００台のモデルを仮想試作した。図１８には、その結果を示している。この３次元グラフの各点は、推力１０トンのロケットエンジンの設計解を示している。この１００００設計解に対して４評価指標、寿命、性能、安定性、ロバスト性にまとめ、それぞれのチャンピオンデータを取得した。図１９はチャンピオンデータを示している。
【００６９】
続いて、設計者の意図する設計解を得るためにフィルタリングを行った。つまり、図２０に示したように、同図（ａ）の１００００設計解の中から、同図（ｂ）のように超臨界燃焼（高周波安定）＋ポンプ改修リスク小の制約でフィルタリングし、次に、同図（ｃ）のようにインジェクタ温度２５０Ｋ以上（高周波安定）の制約でさらにフィルタリング、さらに、同図（ｄ）のように寿命、低周波安定性、ＳＮ比の制約でフィルタリングし、同図（ｅ）のようにオリフィス調整代確保の制約で最終フィルタリングを行った。こうして、バランスに優れた最尤設計解の集合（２７個）を得た。
【００７０】
これら最尤設計解群から元の設計パラメータを吟味し、推奨設計解の設計パラメータの組み合わせを決定し、これに対して寸法決定プログラム及び評価指標演算プログラムを実行し、寸法を確定した。以上のような動作点に基づき設計された推奨設計解のエンジンの外観は図１０に示したものであった。推奨設計解のスペックは、一部図２１に示すものであった。
【００７１】
この定常作動点設計結果について、評価の一例は以下の通りである。
【００７２】
・燃焼器寿命はモデルの詳細化に伴い４倍マージンで３０回程度を確保している。
【００７３】
・平均ＩＳＰｅｎｇ（エンジンシステム比推力）は３５４．７秒であり、３σｌｏｗ（対象の確率分布の偏差がσであるとした場合、３σ下方にずれた値）でも３５０ｓｅｃは確保できている。しかし、ＧＧガス温（ガスジェネレータで発生した高温ガスの温度）を下げなければならない場合は、−１ｓｅｃ／１０Ｋ程度の性能低下がある。
【００７４】
・安定性モデルが詳細化されたため、メイン燃焼器、ＧＧ（ガスジェネレータ）ともにバランスよく配分できた。Ｏ＝２２％ＰＣ、Ｆ＝１７％ＰＣの値そのものも妥当な数値と考えられる。ただし今回は、再生冷却圧損が少なく出たために、その影響をポンプにまわすのではなくＦ＝２２％ＰＣとして、インジェクタ圧損でバッファーを確保した。これによりＧＧに供給するＬＮＧの圧力も大きめに取れるので、Ｆ＝１７％Ｐｇの状態で調整代が同時に確保できた。
【００７５】
・Ｐｃは設計で５．２ＭＰａであるが、仮想試作で統計をとると５．１７ＭＰａに落ちている。各部の公差が必ずしも±平等に作用しているわけではないと思われる。差分０．０３ＭＰａはオリフィスで戻せる量である。σ＝０．０３７９ＭＰａの偏差が生じるために、５．２ＭＰａへ調整したのちには、３σｌｏｗのケースでも５．０ＭＰａＬＯＸ臨界圧燃焼は確保できる見込みである。
【００７６】
・推力は、９７．３Ｎを平均値として、３σで±２．８ｋＮばらつくことが考えられるが、これはＰｃを±０．１５ＭＰａ調整できれば吸収可能である。調整抵抗により吸収できると考えられる。
【００７７】
・ポンプ運転状況に関係する指標は、既存同クラス製品での運転と同程度であることを示唆している。特に今回はボリュートケーシングサイズを変えないで済むように気をつけた。
【００７８】
・ノズル冷却にＬＮＧブリードが必要となる場合は、０．１ｋｇ／ｓのサービス毎にＩＳＰｅｎｇが約１ｓｅｃずつ低下していくことに注意しなければならない。
【００７９】
本実施の形態のシステムを用いた今回の設計結果は、従来設計の結果と大差ないが、信頼性が作り込まれていっていることで設計結果に対して設計者に安心感を抱かせることができることが実証できた。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の製品設計支援システムのハードウェア構成のブロック図。
【図２】上記第１の実施の形態の製品設計支援システムの機能構成のブロック図。
【図３】上記第１の実施の形態の製品設計支援システムによる製品設計支援方法のフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態の製品設計支援システムの機能構成のブロック図。
【図５】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムによるリスク登録画面の説明図。
【図６】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムによるリスク低減計画の設定画面の説明図。
【図７】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムにおいて設定パラメータに対する理解度の種類と格付けとスコアの対応表及びこれらを統合して技術理解度を求める演算式を説明する図。
【図８】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムにおいて技術理解度のスコアとポイントとの対応表。
【図９】上記第２の実施の形態の製品設計支援システムにより出力されたリスク管理表。
【図１０】本発明の実施例１の製品設計支援システムによる設計対象の最尤設計解に基づく立体モデル図。
【図１１】上記実施例１の製品設計支援システムによる設計対象の定常計算系統図。
【図１２】上記実施例１の製品設計支援システムによるパラメータ設定画面の説明図。
【図１３】上記実施例１の製品設計支援システムにより作成したＬ２７直交表。
【図１４】上記実施例１の製品設計支援システムにより出力された評価指標リストの説明図。
【図１５】上記実施例１の製品設計支援システムによる作成した応答曲面関数群のリスト。
【図１６】上記実施例１の製品設計支援システムによる応答曲面モデルによる系統図。
【図１７】上記実施例１の製品設計支援システムによる設定パラメータが評価指標に及ぼす影響を示す要因効果図。
【図１８】上記実施例１の製品設計支援システムによる応答曲面モデルに対して全設計パラメータを設定範囲で変化させて作成した１００００設計解の全評価指標空間での３次元分布図。
【図１９】上記実施例１の製品設計支援システムによる応答曲面モデルに対して全設計パラメータを設定範囲で変化させて作成した１００００設計解から得た各評価指標のチャンピオンデータのレーダグラフ。
【図２０】上記実施例１の製品設計支援システムによるフィルタリングの経過説明図。
【図２１】上記実施例１の製品設計支援システムにより得た推奨設計解のスペック表。
【符号の説明】
【００８１】
１ プログラム保持部
２ データ記憶部
３ 入力装置
４ 出力装置
５ コンピュータ本体
１１ パラメータ設定登録部
１２ 直交表作成部
１３ 寸法演算部
１４ シミュレーション実行部
１５ 評価指標演算部
１６ 応答曲面モデル演算部
１７ 要因効果図作成部
１８ 設計解群算出部
１９ フィルタリング部
２０ 最尤設計解群選定部
２１ 推奨設計解作成部
２２ リスク登録部
２３ リスク度合演算部
２４ リスクデータベース管理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ入力操作のための入力装置、データ表示及びプリントアウトのための出力装置、データ及びプログラムライブラリをそれぞれ保持するためのプログラム保持部とデータ記憶部を備えたデータ保持装置及び前記入力装置にて入力されたデータ、前記データ保持装置に保持されているデータを取得し、前記データ保持装置に保持されているプログラムライブラリから適宜のプログラムを呼び出して実行するコンピュータ本体を備えた製品設計支援システムであって、
前記入力装置からの設計対象の設計パラメータの入力を受け付けて前記データ保持装置に登録するパラメータ設定登録部と、
前記データ保持装置に登録されている設計パラメータを用いて直交表作成プログラムを実行することで、そのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成し、前記データ保持装置に登録する直交表作成部と、
前記Ｌ行直交表のデータを用いて、前記データ保持装置から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、データ記憶部に登録する寸法演算部と、
前記データ保持装置に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、前記寸法演算部にて得たＬ組の設計解それぞれについて、前記データ保持装置に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果を当該データ保持装置に登録するシミュレーション実行部と、
前記データ保持装置に登録された設計パラメータ、各部寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、設計対象の評価指標演算プログラムを呼び出して実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、前記データ保持装置に登録する評価指標演算部と、
前記データ保持装置から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、前記シミュレーション実行部で得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、データ保持装置に登録する応答曲面モデル演算部と、
前記データ保持装置からＬ行直交表及び評価指標を呼び出し、かつ前記データ保持装置に保持されている要因効果図作成プログラムを呼び出して実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成して表示出力し、またデータ保持装置に登録する要因効果図作成部と、
ユーザが表示出力されあるいはプリントアウトされた評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定する操作を行った後で、この操作入力に対して、前記データ保持装置に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これを前記データ保持装置に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、前記データ保持装置に登録する設計解群算出部と、
任意数の評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、前記データ保持装置からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、前記設計解群算出部にて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、前記データ保持装置に登録するフィルタリング部と、
前記フィルタリング部にてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが一又は複数種の評価指標を指定し、最尤設計解群を選定する指令を入力したときに、前記最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定して前記データ保持装置に登録する最尤設計解群選定部とを備えたことを特徴とする製品設計支援システム。
【請求項２】
ユーザが前記入力装置から前記最尤設計解群選定部にて選定した最尤設計解群を参照して客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し前記出力装置に表示し、かつ、前記データ保持装置に登録する推奨設計解作成部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の製品設計支援システム。
【請求項３】
前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータに対するユーザの理解度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記ユーザの理解度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ理解度登録部と、
前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータの曖昧さが設計対象の設計解に及ぼす影響度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記設計対象の設計解に及ぼす影響度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ影響度登録部と、
前記パラメータ毎のユーザの理解度と影響度を用いて設計対象の設計解のリスク度合を算出するリスク度合演算部と、
前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるリスクデータベース管理部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の製品設計支援システム。
【請求項４】
前記リスクデータベース管理部は、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応したリスク度合の推移一覧表にして前記出力装置に出力して表示させることを特徴とする請求項３に記載の製品設計支援システム。
【請求項５】
ユーザが入力装置、出力装置を用いて決定した設計対象の設計パラメータの入力を受け付けてデータ保持装置に登録するパラメータ登録ステップと、
前記パラメータ登録ステップにて前記データ保持装置に登録されている設計パラメータを用い、かつ、直交表作成プログラムを実行することでそのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成する直交表作成ステップと、
前記Ｌ行直交表のデータを用いて、また、前記データ保持装置から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、前記データ保持装置に登録する寸法演算ステップと、
前記データ保持装置に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、前記寸法演算ステップにて得たＬ組の設計解それぞれについて、前記データ保持装置に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果をデータ保持装置に登録するシミュレーションステップと、
前記データ保持装置に登録された設計パラメータ、各部の寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、設計対象の評価指標演算プログラムを呼び出して実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、データ保持装置に登録する評価指標演算ステップと、
前記データ保持装置から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、前記シミュレーションステップで得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、前記データ保持装置に登録する応答曲面モデル演算ステップと、
前記データ保持装置に登録されているＬ行直交表及び前記評価指標演算ステップで算出した評価指標を呼び出し、プログラム保持部に保持されている要因効果図作成プログラムを実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成し、データ保持装置に登録する要因効果図作成ステップと、
ユーザが前記評価指標毎の設計パラメータ毎の要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定した後に、前記データ保持装置に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これをデータ保持装置に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、前記データ保持装置に登録する設計解群算出ステップと、
前記設計解群算出ステップにて前記データ保持装置からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、任意数の評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、前記設計解群算出ステップにて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、前記データ保持装置に登録するフィルタリングステップと、
前記フィルタリングステップにてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが１又は複数種の評価指標を指定して最尤設計解群を選定する指令を入力することで、前記最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定してデータ保持装置に登録する最尤設計解群選定ステップとを有する製品設計支援方法。
【請求項６】
前記最尤設計解群選定ステップにて選定した最尤設計解群からユーザが客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し、前記データ保持装置に記憶し、前記出力装置に出力する推奨設計解作成ステップを有する請求項５に記載の製品設計支援方法。
【請求項７】
前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータに対するユーザの理解度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記ユーザの理解度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ理解度登録ステップと、
前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータの曖昧さが設計対象の設計解に及ぼす影響度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記設計対象の設計解に及ぼす影響度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ影響度登録ステップと、
前記パラメータ毎のユーザの理解度と影響度を用いて設計対象の設計解のリスク度合を算出するリスク算出ステップと、
前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるリスク管理ステップとを有する請求項５又は６に記載の製品設計支援方法。
【請求項８】
前記リスク管理ステップにて、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応したリスク度合の推移一覧表にして前記出力装置に出力して表示させることを特徴とする請求項７に記載の製品設計支援方法。
【請求項１】
データ入力操作のための入力装置、データ表示及びプリントアウトのための出力装置、データ及びプログラムライブラリをそれぞれ保持するためのプログラム保持部とデータ記憶部を備えたデータ保持装置及び前記入力装置にて入力されたデータ、前記データ保持装置に保持されているデータを取得し、前記データ保持装置に保持されているプログラムライブラリから適宜のプログラムを呼び出して実行するコンピュータ本体を備えた製品設計支援システムであって、
前記入力装置からの設計対象の設計パラメータの入力を受け付けて前記データ保持装置に登録するパラメータ設定登録部と、
前記データ保持装置に登録されている設計パラメータを用いて直交表作成プログラムを実行することで、そのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成し、前記データ保持装置に登録する直交表作成部と、
前記Ｌ行直交表のデータを用いて、前記データ保持装置から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、データ記憶部に登録する寸法演算部と、
前記データ保持装置に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、前記寸法演算部にて得たＬ組の設計解それぞれについて、前記データ保持装置に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果を当該データ保持装置に登録するシミュレーション実行部と、
前記データ保持装置に登録された設計パラメータ、各部寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、設計対象の評価指標演算プログラムを呼び出して実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、前記データ保持装置に登録する評価指標演算部と、
前記データ保持装置から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、前記シミュレーション実行部で得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、データ保持装置に登録する応答曲面モデル演算部と、
前記データ保持装置からＬ行直交表及び評価指標を呼び出し、かつ前記データ保持装置に保持されている要因効果図作成プログラムを呼び出して実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成して表示出力し、またデータ保持装置に登録する要因効果図作成部と、
ユーザが表示出力されあるいはプリントアウトされた評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定する操作を行った後で、この操作入力に対して、前記データ保持装置に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これを前記データ保持装置に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、前記データ保持装置に登録する設計解群算出部と、
任意数の評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、前記データ保持装置からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、前記設計解群算出部にて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、前記データ保持装置に登録するフィルタリング部と、
前記フィルタリング部にてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが一又は複数種の評価指標を指定し、最尤設計解群を選定する指令を入力したときに、前記最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定して前記データ保持装置に登録する最尤設計解群選定部とを備えたことを特徴とする製品設計支援システム。
【請求項２】
ユーザが前記入力装置から前記最尤設計解群選定部にて選定した最尤設計解群を参照して客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し前記出力装置に表示し、かつ、前記データ保持装置に登録する推奨設計解作成部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の製品設計支援システム。
【請求項３】
前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータに対するユーザの理解度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記ユーザの理解度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ理解度登録部と、
前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータの曖昧さが設計対象の設計解に及ぼす影響度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記設計対象の設計解に及ぼす影響度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ影響度登録部と、
前記パラメータ毎のユーザの理解度と影響度を用いて設計対象の設計解のリスク度合を算出するリスク度合演算部と、
前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるリスクデータベース管理部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の製品設計支援システム。
【請求項４】
前記リスクデータベース管理部は、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応したリスク度合の推移一覧表にして前記出力装置に出力して表示させることを特徴とする請求項３に記載の製品設計支援システム。
【請求項５】
ユーザが入力装置、出力装置を用いて決定した設計対象の設計パラメータの入力を受け付けてデータ保持装置に登録するパラメータ登録ステップと、
前記パラメータ登録ステップにて前記データ保持装置に登録されている設計パラメータを用い、かつ、直交表作成プログラムを実行することでそのパラメータの数に応じたＬ行の直交表を作成する直交表作成ステップと、
前記Ｌ行直交表のデータを用いて、また、前記データ保持装置から寸法決定プログラムを呼び出して実行し、直交表の行数Ｌの設計点に対して設計目標値を達成するように設計対象の各部の寸法を決定し、前記データ保持装置に登録する寸法演算ステップと、
前記データ保持装置に保持されている設計対象のシミュレーションプログラムを呼び出し、前記寸法演算ステップにて得たＬ組の設計解それぞれについて、前記データ保持装置に登録されている各部の寸法の公差を足して多数回の仮想試作を実行し、シミュレーション結果をデータ保持装置に登録するシミュレーションステップと、
前記データ保持装置に登録された設計パラメータ、各部の寸法及びシミュレーション結果を呼び出し、かつ、設計対象の評価指標演算プログラムを呼び出して実行することで、設定された設計パラメータに対応する評価指標を算出し、データ保持装置に登録する評価指標演算ステップと、
前記データ保持装置から応答曲面化演算プログラムを呼び出し、前記シミュレーションステップで得たＬ組の評価指標の平均値と分散量を処理し、応答曲面化して応答曲面モデルを作成し、前記データ保持装置に登録する応答曲面モデル演算ステップと、
前記データ保持装置に登録されているＬ行直交表及び前記評価指標演算ステップで算出した評価指標を呼び出し、プログラム保持部に保持されている要因効果図作成プログラムを実行し、評価指標毎の設計パラメータの要因効果図を作成し、データ保持装置に登録する要因効果図作成ステップと、
ユーザが前記評価指標毎の設計パラメータ毎の要因効果図を吟味し、評価指標に対して感度を持つ設計パラメータを特定した後に、前記データ保持装置に保持されている設計解探索プログラムを実行し、設計パラメータの任意の組み合わせを作成し、これをデータ保持装置に登録さている応答曲面モデルに当てはめることで、設計目標値を達成し得る全設計パラメータを任意に組み合わせた多数の設計解を網羅的に作成し、前記データ保持装置に登録する設計解群算出ステップと、
前記設計解群算出ステップにて前記データ保持装置からフィルタリングプログラムを呼び出して実行し、任意数の評価指標の制限値の指定操作入力を受け付け、前記設計解群算出ステップにて得た設計解群から指定された評価指標の制限値を達成する最尤設計解候補群を抽出し、前記データ保持装置に登録するフィルタリングステップと、
前記フィルタリングステップにてフィルタリングされた最尤設計解候補群に対して、ユーザが１又は複数種の評価指標を指定して最尤設計解群を選定する指令を入力することで、前記最尤設計解候補群から指定された評価指標を満足する最尤設計解群を選定してデータ保持装置に登録する最尤設計解群選定ステップとを有する製品設計支援方法。
【請求項６】
前記最尤設計解群選定ステップにて選定した最尤設計解群からユーザが客先に推奨できる推奨設計解の設計パラメータを指定することで、指定された設計パラメータを用いてシミュレーションプログラム及び評価指標演算プログラムを実行して推奨設計解の評価指標を算出し、前記データ保持装置に記憶し、前記出力装置に出力する推奨設計解作成ステップを有する請求項５に記載の製品設計支援方法。
【請求項７】
前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータに対するユーザの理解度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記ユーザの理解度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ理解度登録ステップと、
前記寸法決定プログラム及びシミュレーションプログラムの諸パラメータの曖昧さが設計対象の設計解に及ぼす影響度の設定画面を前記出力装置に表示し、当該設定画面にて設定入力された前記設計対象の設計解に及ぼす影響度を受け付けて前記データ保持装置に保持されているリスクデータベースに登録するパラメータ影響度登録ステップと、
前記パラメータ毎のユーザの理解度と影響度を用いて設計対象の設計解のリスク度合を算出するリスク算出ステップと、
前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を一覧表にして前記出力装置に出力して表示させるリスク管理ステップとを有する請求項５又は６に記載の製品設計支援方法。
【請求項８】
前記リスク管理ステップにて、前記諸パラメータのパラメータ名、設定登録されたユーザの理解度、設計対象の設計解に及ぼす影響度及び算出されたリスク度合を入力及び演算日時に対応したリスク度合の推移一覧表にして前記出力装置に出力して表示させることを特徴とする請求項７に記載の製品設計支援方法。
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００９−９３２７１（Ｐ２００９−９３２７１Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６０９７４（Ｐ２００７−２６０９７４）
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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