(57)【要約】【課題】異なる職能間での設計に関する合意形成を促進する。【解決手段】処理部１２は、建築物の設計に関する異なる複数の職能に対応する複数の処理部を含み、各々が入力されたパラメータに対する処理を行い、設定部２０が、処理部１２に含まれる第１の処理部１４に入力される複数のパラメータと、第２の処理部１６、１８に関する複数の目的関数の各々との関連性を設定し、最適化部２２が、第２の処理部に関する複数の目的関数について、設定部２０で設定された関連性に基づいて、第１の処理部１４に入力されるパラメータの値の組み合わせのパレート最適解集合を、遺伝的アルゴリズムにより導出し、提示部２４が、最適化部２２により最適化されたパレート最適解集合を提示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の設計に関する異なる複数の職能に対応し、かつ、各々が入力されたパラメータに対する処理を行う複数の処理部と、
前記複数の処理部に含まれる第１の処理部に入力される複数のパラメータと、前記複数の処理部に含まれる前記第１の処理部以外の第２の処理部に関する複数の目的関数の各々との関連性を設定する設定部と、
前記第２の処理部に関する複数の目的関数について、前記設定部で設定された関連性に基づいて、前記第１の処理部に入力されるパラメータの値の組み合わせのパレート最適解集合を、遺伝的アルゴリズムにより導出する最適化部と、
前記最適化部により最適化された前記パレート最適解集合を提示する提示部と、
を含む設計支援装置。
【請求項２】
前記複数の処理部は、共通のプログラム言語にしたがって動作する請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項３】
前記設定部は、前記関連性として、前記第１の処理部のパラメータを用いて前記第２の処理部の目的関数を定義すると共に、前記第１の処理部のパラメータが取り得る値の範囲を前記第２の処理部の目的関数の値に応じて設定する請求項１又は請求項２に記載の設計支援装置。
【請求項４】
前記複数の処理部は、前記建築物の意匠を制作するための意匠処理部、前記建築物の構造を解析する構造処理部、及び前記建築物の環境情報をシミュレーションする環境処理部を含み、
前記設定部は、前記意匠処理部を前記第１の処理部とし、前記構造処理部及び前記環境処理部を前記第２の処理部として、前記関連性を設定する
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の設計支援装置。
【請求項５】
前記設定部は、庇の意匠に関する複数のパラメータについて、前記構造処理部の目的関数及び前記環境処理部の目的関数との関連性を設定する請求項４に記載の設計支援装置。
【請求項６】
前記庇の意匠に関する複数のパラメータは、壁面の角度、庇の跳ね出し長さ、ルーバーの奥行、ルーバーの厚み、ルーバーの開始高さ、ルーバーのピッチ、及びルーバーの数を含み、
前記構造処理部の目的関数は、構造部材数量の最小化を含み、
前記環境処理部の目的関数は、机上面の照度の最大化、夏季の日射取得量の最小化、及びグレアの最小化を含む
請求項５に記載の設計支援装置。
【請求項７】
前記提示部は、前記複数の目的関数の値を各軸とする空間の対応する位置に、前記パラメータの値の組み合わせの各々を示す点をプロットした画面を提示すると共に、前記画面上でいずれかの前記点が選択された場合に、選択された点に対応する前記パラメータの値の組み合わせを表示する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の設計支援装置。
【請求項８】
建築物の設計に関する異なる複数の職能に対応した複数の処理部の各々が、入力されたパラメータに対する処理を行い、
設定部が、前記複数の処理部に含まれる第１の処理部に入力される複数のパラメータと、前記複数の処理部に含まれる前記第１の処理部以外の第２の処理部との関連性を設定し、
最適化部が、前記第２の処理部に関する複数の目的関数について、前記設定部で設定された関連性に基づいて、前記第１の処理部に入力されるパラメータの値の組み合わせのパレート最適解集合を、遺伝的アルゴリズムにより導出し、
提示部が、前記最適化部により最適化された前記パレート最適解集合を提示する
設計支援方法。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の設計支援装置を構成する各部として機能させるための設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設計支援装置、設計支援方法、及び設計支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の設計を行う際、建築物のデザインを検討すると共に、デザインされた建築物の構造部材の数量等の構造解析や、日照条件等の環境シミュレーションが行われる。
【０００３】
例えば、開口部廻りのモデルにのみ限定することによってモデルの構築に要する時間を削減し、設計の初期段階であっても個々の居住空間に対する日照を容易にシミュレーションし得る住宅用日照シミュレーション方法が提案されている。この方法では、多数のグリッドに分割された建物開口部を、天空光による該開口部の輝度を基準とした長方形光源として想定し、該光源に基づき、床面の照度分布を演算する。さらに、床面を格子状に区切り、それぞれの格子毎の照度を演算する。
【０００４】
また、例えば、地域、窓の方位、大きさ、ガラス材料、庇、ブラインド等の違いによる、室内温熱環境や空調省エネルギー性能の定量的評価を短時間で行う居室の温熱環境と空調省エネルギーシミュレーション装置が提案されている。この装置は、少なくとも建物用途（室用途）毎に一般的な設計条件としての室温、湿度、室の使い方から想定される着衣量、活動量、気流速度、人員密度、照明電力、機器電力、外気取り入れ量、空調運転開始時刻、終了時刻の詳細入力データを設定し、地域毎に夏、冬の設計外気温度、緯度、経度、地域区分の詳細入力データを設定し、窓ガラス材料とブラインド種類毎に窓熱貫流率、窓遮蔽係数、日射侵入率、日射吸収率、日射透過率の詳細入力データを設定したデータテーブルを有し、データ編集処理手段は、選択肢の選択入力に対してデータテーブルに設定した詳細入力データを読み出して計算用データを編集し、温熱環境指標、年間熱負荷、省エネ指標を計算して出力する。
【０００５】
また、例えば、信頼性評価を含む最適化設計手法に基づいて設計対象物の最適な設計値を計算するに当たって、最終的な結果を得るまでの計算時間の短縮を実現する設計支援プログラムが提案されている。このプログラムは、ＭＯＰＳＯアルゴリズムを用いて多目的最適化問題を解くことにより、設計対象物の最適な設計値を計算する機能をコンピュータに実現させる設計支援プログラムであって、ＭＯＰＳＯアルゴリズムで用いる制約関数に、設計変数、信頼性指標、標準偏差及び単位勾配ベクトルからなる変数を代入し、目的関数空間上に配置されたパーティクルの各々について前記制約関数を満足するか否かを判定する機能をコンピュータに実現させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−５２０２９号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４６３７号公報
【特許文献３】特開２０１３−５０８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来は、意匠を制作するためのプログラムを用いて制作された意匠に関する情報（形状情報）を、構造解析のプログラムに入力して構造解析を実行する。それとは別に、意匠に関する情報を、環境シミュレーションのプログラムに入力して環境シミュレーションを実行する。構造解析のプログラムと環境シミュレーションのプログラムとは、各々の職能の使用しているプログラムが違うため、連携することができず、そのため、各々の職能で最適化した建築物形態に差が生じるなどして、最終設計に反映する構造と環境条件を満足させる設備との望む形状の調整に膨大な時間がかかっていた。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑み、異なる職能間での設計に関する合意形成を促進することができる設計支援装置、方法、及びプログラム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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る設計支援装置は、建築物の設計に関する異なる複数の職能に対応し、かつ、各々が入力されたパラメータに対する処理を行う複数の処理部と、前記複数の処理部に含まれる第１の処理部に入力される複数のパラメータと、前記複数の処理部に含まれる前記第１の処理部以外の第２の処理部に関する複数の目的関数の各々との関連性を設定する設定部と、前記第２の処理部に関する複数の目的関数について、前記設定部で設定された関連性に基づいて、前記第１の処理部に入力されるパラメータの値の組み合わせのパレート最適解集合を、遺伝的アルゴリズムにより導出する最適化部と、前記最適化部により最適化された前記パレート最適解集合を提示する提示部と、を含んで構成されている。
【００１０】
本発明に係る設計支援装置によれば、建築物の設計に関する異なる複数の職能に対応する複数の処理部の各々が、入力されたパラメータに対する処理を行う。また、設定部が、複数の処理部に含まれる第１の処理部に入力される複数のパラメータと、複数の処理部に含まれる第１の処理部以外の第２の処理部に関する複数の目的関数の各々との関連性を設定する。そして、最適化部が、第２の処理部に関する複数の目的関数について、設定部で設定された関連性に基づいて、第１の処理部に入力されるパラメータの値の組み合わせのパレート最適解集合を、遺伝的アルゴリズムにより導出し、提示部が、最適化部により最適化されたパレート最適解集合を提示する。これにより、異なる職能に対応する第２の処理部の目的関数に対する第１の処理部のパラメータの最適化を同時に行うことができ、異なる職能間での設計に関する合意形成までの時間を短縮することができる。
【００１１】
また、前記複数の処理部は、共通のプログラム言語にしたがって動作することができる。これにより、複数の処理部の目的関数の最適化を同時に行うことができる。
【００１２】
また、前記設定部は、前記関連性として、前記第１の処理部のパラメータを用いて前記第２の処理部の目的関数を定義すると共に、前記第１の処理部のパラメータが取り得る値の範囲を前記第２の処理部の目的関数の値に応じて設定することができる。これにより、複数の処理部の目的関数の最適化を同時に行うことができる。
【００１３】
また、前記複数の処理部は、前記建築物の意匠を制作するための意匠処理部、前記建築物の構造を解析する構造処理部、及び前記建築物の環境情報をシミュレーションする環境処理部を含み、前記設定部は、前記意匠処理部を前記第１の処理部とし、前記構造処理部及び前記環境処理部を前記第２の処理部として、前記関連性を設定することができる。これにより、構造及び環境の目的関数を同時に最適化する意匠のパラメータが導出されるため、異なる職能間での設計に関する合意形成までの時間を短縮することができる。
【００１４】
また、前記設定部は、庇の意匠に関する複数のパラメータについて、前記構造処理部の目的関数及び前記環境処理部の目的関数との関連性を設定することができる。これにより、庇のデザイン変更に伴う構造及び環境の最適化ができる。
【００１５】
また、前記庇の意匠に関する複数のパラメータは、壁面の角度、庇の跳ね出し長さ、ルーバーの奥行、ルーバーの厚み、ルーバーの開始高さ、ルーバーのピッチ、及びルーバーの数を含み、前記構造処理部の目的関数は、構造部材数量の最小化を含み、前記環境処理部の目的関数は、机上面の照度の最大化、夏季の日射取得量の最小化、及びグレアの最小化を含むことができる。これにより、庇の詳細なデザイン変更に伴う照度最大化等の環境の目的関数と、部材数量の最小化等の構造の目的関数とを同時に最適化することができる。
【００１６】
また、前記提示部は、前記複数の目的関数の値を各軸とする空間の対応する位置に、前記パラメータの値の組み合わせの各々を示す点をプロットした画面を提示すると共に、前記画面上でいずれかの前記点が選択された場合に、選択された点に対応する前記パラメータの値の組み合わせを表示することができる。これにより、目的関数の最適な値の範囲に含まれるパラメータの値の組を容易に把握することができ、いくつかの候補の中から適当なデザインを選択することができる。
【００１７】
また、本発明に係る設計支援方法は、建築物の設計に関する異なる複数の職能に対応した複数の処理部の各々が、入力されたパラメータに対する処理を行い、設定部が、前記複数の処理部に含まれる第１の処理部に入力される複数のパラメータと、前記複数の処理部に含まれる前記第１の処理部以外の第２の処理部との関連性を設定し、最適化部が、前記第２の処理部に関する複数の目的関数について、前記設定部で設定された関連性に基づいて、前記第１の処理部に入力されるパラメータの値の組み合わせのパレート最適解集合を、遺伝的アルゴリズムにより導出し、提示部が、前記最適化部により最適化された前記パレート最適解集合を提示する方法である。
【００１８】
また、本発明に係る設計支援プログラムは、コンピュータを、上記の設計支援装置を構成する各部として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る設計支援装置、方法、及びプログラムによれば、建築物の設計に関する異なる複数の職能に対応する第１の処理部に入力される複数のパラメータと、第２の処理部に関する複数の目的関数の各々との関連性を設定し、第２の処理部に関する複数の目的関数について、第１の処理部に入力されるパラメータの値の組み合わせのパレート最適解集合を、遺伝的アルゴリズムにより導出して提示することで、異なる職能間での設計に関する合意形成を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る設計支援装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る設計支援装置の機能構成の例を示すブロック図である。
【図３】処理部の一例を示す機能ブロック図である。
【図４】処理部の具体例を示す図である。
【図５】処理部の具体例の一部拡大図である。
【図６】構造解析モデル及び環境シミュレーションモデルを示す図である。
【図７】庇部分を説明するための概略側面図である。
【図８】意匠処理部のパラメータと構造処理部の目的関数との関連を説明するための図である。
【図９】パラメータの最適解の導出を説明するための図である。
【図１０】パレート最適解集合を表示した画面の一例を示す図である。
【図１１】設計支援処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本実施形態の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る設計支援装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１に示すように、設計支援装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２、メモリ３４、記憶装置３６、入力装置３８、出力装置４０、光ディスク駆動装置４２、及び通信Ｉ／Ｆ（Interface）４４を有する。各構成は、バスを介して相互に通信可能に接続されている。
【００２３】
記憶装置３６には、後述する設計支援処理を実行するための設計支援プログラムが格納されている。ＣＰＵ３２は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各構成を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ３２は、記憶装置３６からプログラムを読み出し、メモリ３４を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ３２は、記憶装置３６に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。
【００２４】
メモリ３４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）により構成され、作業領域として一時的にプログラム及びデータを記憶する。記憶装置３６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。
【００２５】
入力装置３８は、例えば、キーボードやマウス等の、各種の入力を行うための装置である。出力装置４０は、例えば、ディスプレイやプリンタ等の、各種の情報を出力するための装置である。出力装置４０として、タッチパネルディスプレイを採用することにより、入力装置３８として機能させてもよい。光ディスク駆動装置４２は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）又はブルーレイディスクなどの各種の記録媒体に記憶されたデータの読み込みや、記録媒体に対するデータの書き込み等を行う。
【００２６】
通信Ｉ／Ｆ４４は、他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ又はＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。
【００２７】
次に、本実施形態に係る設計支援装置１０の機能構成について説明する。本実施形態に係る設計支援装置１０は、意匠検討、構造解析、及び環境シミュレーションを同時に最適化することにより、建築物の設計を支援する。
【００２８】
図２は、設計支援装置１０の機能構成の例を示すブロック図である。図２に示すように、設計支援装置１０は、機能構成として、処理部１２と、設定部２０と、最適化部２２と、提示部２４とを含む。各機能構成は、ＣＰＵ３２が記憶装置３６に記憶された設計支援プログラムを読み出し、メモリ３４に展開して実行することにより実現される。
【００２９】
処理部１２は、建築物の設計に関する異なる複数の職能に対応し、かつ、各々が入力されたパラメータに対する処理を行う複数の処理部を含む。図２の例では、処理部１２には、１つの第１の処理部１４と、２つの第２の処理部１６、１８とが含まれる。第１の処理部１４と第２の処理部１６、１８とは、第１の処理部１４に入力される複数のパラメータが、第２の処理部１６、１８に関する複数の目的関数の各々に影響を与えるという関連性を有する。
【００３０】
本実施形態においては、図３に示すように、第１の処理部１４は、建築物の意匠の検討を制作するための意匠処理部１４Ａである。第２の処理部１６は、最適部材や部材数量等の建築物の構造を解析する構造処理部１６Ａである。第２の処理部１８は、日照条件や気流等の建築物の環境情報をシミュレーションする環境処理部１８Ａである。
【００３１】
一般的には、意匠の検討のためのプログラム、構造解析のためのプログラム、及び環境シミュレーションのためのプログラムは、それぞれの職能に応じたプログラムが採用されている。このため、上述したように、意匠の検討のためのプログラムを用いて制作された意匠に関する情報（形状情報）を、構造解析のためのプログラム及び環境シミュレーションのためのプログラムで連携できない、又は、連携するためにデータのコンバートが必要となる。
【００３２】
一方、本実施形態における処理部１２は、図４に示すように、第１の処理部１４（意匠処理部１４Ａ）と、第２の処理部１６（構造処理部１６Ａ）と、第２の処理部１８（環境処理部１８Ａ）とが、共通のプログラム言語にしたがって、１つのプログラムとして動作するように構成される。図４の一部拡大図を図５に示す。図５に示すように、処理部１２は、入力部５２と、設定値保持部５４と、演算部５６と、接続線５８とを含んで表すことができ、例えば、Grasshopper（登録商標）などで実現することができる。
【００３３】
入力部５２には、複数のパラメータの値が入力される。設定値保持部５４には、初期値や閾値等の設定値が保持される。演算部５６は、入力部５２から入力された値、及び設定値保持部５４に保持された設定値等を用いて、各種演算を行う。接続線５８は、入出力の関係を有するなど、相互に影響する入力部５２、設定値保持部５４、及び演算部５６の各部間を接続する。接続線５８では、第１の処理部１４及び第２の処理部１６、１８の各々の内部での各部間に限らず、同一の処理部を超えて、相互に影響する各部間が接続される。
【００３４】
構造処理部１６Ａは、意匠処理部１４Ａの入力部５２に入力された複数のパラメータに応じて、意匠処理部１４Ａで制作された意匠に基づく構造解析の処理を実行し、図６の右図に示すような、構造解析の結果を表示装置に表示する。同様に、環境処理部１８Ａは、意匠処理部１４Ａの入力部５２に入力された複数のパラメータに応じて、意匠処理部１４Ａで制作された意匠に基づく環境条件のシミュレーションの処理を実行し、図６の左図に示すような、環境シミュレーションの結果を表示する。
【００３５】
意匠処理部１４Ａ、構造処理部１６Ａ、及び環境処理部１８Ａが１つのプログラムで構成されることにより、共通の入力情報に対して、構造解析モデル及び環境シミュレーションモデルを得ることができ、パラメータの値の変更によるモデルの変更も共通して行われる。また、表示装置への出力元を構造処理部１６Ａと環境処理部１８Ａとで切り替えるだけで、図６に示すように、構造解析モデルと環境シミュレーションモデルとの表示の切り替えも容易に行うことができる。
【００３６】
さらに、第１の処理部１４（意匠処理部１４Ａ）と、第２の処理部１６（構造処理部１６Ａ）と、第２の処理部１８（環境処理部１８Ａ）とが１つのプログラムとして動作することにより、データのコンバートの必要がないため、情報の劣化が生じない。
【００３７】
本実施形態では、説明を簡単にするため、建築物の庇部分の設計を例に挙げて説明する。図７に、庇部分６０の側面概略図を示す。図７に示す例では、庇部分６０は、庇（屋根の跳ね出し部分）６２、ガラス面（庇６２の跳ね出し側の壁面）６４、及びルーバー６６を含む。
【００３８】
この場合、意匠処理部１４Ａは、庇６２の意匠に関する複数のパラメータとして、例えば、図７に示すように、庇６２の跳ね出し長さ、ルーバー６６の奥行、ルーバー６６のピッチ、ルーバー６６の数、ルーバー６６の厚み、ガラス面６４の角度、ルーバー６６の開始高さ等を入力するための入力部５２を含むことができ、これらのパラメータの値が変更可能である。なお、ガラス面６４の角度は、０〜１．００の数値で入力するものとし、数値１．００が９０°（垂直）に相当し、数値が小さくなるほど、ガラス面６４の角度が小さくなるような設定方法を用いることができる。ガラス面６４の角度は、上記のような数値で指定する場合に限らず、角度で直接指定することも可能である。
【００３９】
意匠処理部１４Ａの入力部５２において、例えば、庇６２の跳ね出し長さやガラス面６４の角度の値が変更された場合、構造処理部１６Ａは、図８に示すように、変更された値に応じて、庇部分６０の架構に生じる曲げモーメント等の架構に生じる応力を、構造解析を実施することにより算定する。図８に示すように、庇６２の跳ね出し長さ及びガラス面６４の角度に応じて、曲げモーメントの値も変化する。これは、意匠処理部１４Ａの庇６２の跳ね出し長さ及びガラス面６４の角度を入力する入力部５２と、構造処理部１６Ａにおいて曲げモーメント等を演算する演算部５６とが接続線５８で接続されることにより実現される。
【００４０】
同様に、例えば、意匠処理部１４Ａの庇６２の跳ね出し長さ及びガラス面６４の角度を入力する入力部５２と、環境処理部１８Ａにおいて日射取得量等の環境条件を演算する演算部５６とを接続線５８で接続しておくことで、庇６２の跳ね出し長さ及びガラス面６４の角度の値の変更に応じて、日射取得量等の環境条件がシミュレーションされる。このように、意匠のデザイン変更に伴う構造解析と環境条件のシミュレーションとを同時に行うことができる。
【００４１】
設定部２０は、第１の処理部１４に入力される複数のパラメータと、第２の処理部１６、１８に関する複数の目的関数の各々との関連性を設定する。具体的には、設定部２０は、関連性として、第１の処理部１４のパラメータを用いて第２の処理部１６、１８の目的関数を定義すると共に、第１の処理部１４のパラメータが取り得る値の範囲を第２の処理部の目的関数の値に応じて設定する。
【００４２】
例えば、設定部２０は、意匠処理部１４Ａにおける庇６２の意匠に関するパラメータの入力部５２と、構造処理部１６Ａにおける、構造部材数量を最小化する目的関数に関連する演算部５６の各々とを接続線５８で接続する。また、設定部２０は、意匠処理部１４Ａにおける庇６２の意匠に関するパラメータの入力部５２と、環境処理部１８Ａにおける、机上面の照度を最大化する目的関数、夏季の日射取得量を最小化する目的関数、グレアを最小化する目的関数等に関連する演算部５６の各々とを接続線５８で接続する。なお、ここで挙げた目的関数は例示であり、他の目的関数を採用してもよい。
【００４３】
さらに、設定部２０は、構造処理部１６Ａ及び環境処理部１８Ａの各々の目的関数が目標とする値に基づいて、その目的関数に関連する演算部５６に接続された各入力部５２に対応するパラメータの条件範囲を、その入力部５２に設定する。
【００４４】
最適化部２２は、第２の処理部１６、１８に関する複数の目的関数について、設定部２０で設定された関連性に基づいて、第１の処理部１４に入力されるパラメータの値の組み合わせの最適解を導出する。
【００４５】
本実施形態では、第２の処理部１６、１８である、構造処理部１６Ａ及び環境処理部１８Ａの各々における異なる複数の目的関数を最適化するため、最適化部２２は、目的関数の次元数を複数設定でき、ベストではなくベターな解の集合（パレート最適解集合）を示すアルゴリズムである遺伝的アルゴリズムを用いて、パラメータの最適化を行う。
【００４６】
具体的には、図９に示すように、最適化部２２は、まず、初期世代の個体（図９中の丸印）をランダムに作成する。各個体は、第１の処理部１４の複数のパラメータの値の組み合わせである。そして、最適化部２２は、初期世代の個体を進化させて、子世代の個体を作成する。すなわち、最適化部２２は、初期世代の個体から、目的関数の値が優秀な値となる個体を一定数選定し、選定した個体を親として、親の特徴を受け継ぐ子世代（第２〜ｎ世代）の個体を作成する。最適化部２２は、上記の個体の選定及び子世代の個体の作成を、個体の各々が優劣の付けられない解の集合となる傾向を示すまで、すなわち、パレート最適解集合が導出されるまで繰り返す。
【００４７】
なお、図９の例では、説明を簡単にするため、目的関数１と、目的関数２とを軸とする２次元の目的関数空間に個体をプロットした例を示している。実際には、最適化部２２は、目的関数１及び２に加え、目的関数３、目的関数４、目的関数５・・・、のように、目的関数の数に応じた次元数の目的関数空間にプロットされた個体から、パレート最適解集合を導出する。
【００４８】
最適化部２２は、目的関数空間へ個体をプロットする際、遺伝的アルゴリズムにしたがって作成した個体が示すパラメータの値の組み合わせの各々を、意匠処理部１４Ａの入力部５２に入力し、構造処理部１６Ａ及び環境処理部１８Ａの各々における目的関数に関連する演算部５６の出力を用いて、入力したパラメータの値に対する目的関数の値を取得する。そして、最適化部２２は、図９に示すような目的関数空間に、取得した目的関数の値に応じて、パラメータの値の組み合わせに対応する個体をプロットする。
【００４９】
最適化部２２は、導出したパレート最適解を提示部２４へ受け渡す。
【００５０】
提示部２４は、最適化部２２から受け渡されたパレート最適解集合を提示する。具体的には、提示部２４は、図１０に示すように、複数の目的関数の値を各軸とする目的関数空間の対応する位置に、最適化部２２から受け渡されたパレート最適解集合として導出された個体の各々をプロットした画面（最適化結果画面）を表示する。また、提示部２４は、目的関数空間上のいずれかの個体が選択された場合に、選択された個体に対応するパラメータの値の組み合わせを表示する。また、提示部２４は、選択された個体に対応するパラメータの値の組み合わせを採用した場合の意匠のデザイン図、構造解析モデル、環境シミュレーションモデル等を合わせて表示してもよい。
【００５１】
さらに、提示部２４は、各目的関数の目標とする値の重複範囲（図１０の例では、破線の楕円部分）を画面上で示すようにしてもよい。この範囲からパラメータの値の組み合わせである個体を選択することにより、意匠検討、構造解析、及び環境シミュレーションの各職能における最適化が調整された状態でのパラメータを確認することができる。
【００５２】
次に、本実施形態に係る設計支援装置１０の作用について説明する。
【００５３】
図１１は、設計支援装置１０のＣＰＵ３２により実行される設計支援処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ３２が記憶装置３６から設計支援プログラムを読み出して、メモリ３４に展開して実行することにより、ＣＰＵ３２が設計支援装置１０の各機能構成として機能し、図１１に示す設計支援処理が実行される。
【００５４】
まず、ステップＳ１２で、設定部２０は、意匠処理部１４Ａの入力部５２と、構造処理部１６Ａ及び環境処理部１８Ａの各々の目的関数に関連する演算部５６の各々とを接続線５８で接続することにより、意匠処理部１４Ａのパラメータと、構造処理部１６Ａ及び環境処理部１８Ａの各々の目的関数との関連性を設定する。
【００５５】
次に、ステップＳ１４で、設定部２０が、構造処理部１６Ａ及び環境処理部１８Ａの各々の目的関数が目標とする値に基づいて、その目的関数に関連する演算部５６に接続された各入力部５２に対応するパラメータの条件範囲を、その入力部５２に設定する。
【００５６】
次に、ステップＳ１６で、最適化部２２が、複数の目的関数の各々を各軸とする目的関数空間に、意匠処理部１４Ａのパラメータの値の組み合わせを示す個体をプロットし、遺伝的アルゴリズムにより個体の選定及び子世代の個体の作成を繰り返して、パレート最適解集合を導出する。
【００５７】
次に、ステップＳ１８で、提示部２４が、目的関数空間の対応する位置に、最適化部２２で導出されたパレート最適解集合に含まれる個体の各々をプロットした画面を表示する。
【００５８】
次に、ステップＳ２０で、提示部２４が、目的関数空間上のいずれかの個体が選択されたか否かを判定する。いずれかの個体が選択された場合には、ステップＳ２２へ移行し、選択されていない場合には、ステップＳ２４へ移行する。
【００５９】
ステップＳ２２では、提示部２４が、選択された個体に対応するパラメータの値の組み合わせを表示する。
【００６０】
ステップＳ２４では、提示部２４が、パレート最適解集合の表示を終了するか否かを判定する。例えば、提示部２４が、パレート最適解集合が表示された画面を閉じるコマンド等を受け付けた場合には、表示を終了すると判定して、設計支援処理を終了する。一方、表示を終了しない場合には、ステップＳ２０に戻る。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態に係る設計支援装置によれば、異なる複数の職能に対応する複数の処理部が１つのプログラム上で動作するように構成し、第１の処理部のパラメータと第２の処理部の目的関数との関連性を設定して、複数の目的関数に対するパラメータのパレート最適解集合を遺伝的アルゴリズムにより導出して提示する。
【００６２】
これにより、例えば、図１２に示すように意匠検討、構造解析、及び環境シミュレーションという異なる職能におけるそれぞれの目的関数を同時に最適化することができるため、従来必要となっていた個別解に対して手探り的な手法で各職能における最適解を職能間で調整する等の作業が不要となり、異なる職能間での設計に関する合意形成を促進することができる。
【００６３】
なお、上記実施形態では、第１の処理部が１つ、第２の処理部が２つの例について説明したが、これに限定されず、第１の処理部は２つ以上であってもよいし、第２の処理部は１つ又は３つ以上であってもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、複数の処理部が、共通のプログラム言語にしたがって動作する場合について説明したが、これに限定されない。各処理部における複数の目的関数を同時に最適化できるように、各処理部間でのデータのコンバート等を含んでもよい。例えば、複数の処理部における複数の目的関数のパレート最適解を第１のプログラム言語にしたがって導出し、そのパレート最適解を構成する個体の各々に対応する他の処理部のパラメータを算定するためのバッチ実行環境を構築する。そして、構築したバッチ実行環境において、他の処理部に対応する第２のプログラム言語にしたがって、パレート最適解から選択された個体に対応するパラメータを算定するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した設計支援処理を、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）など、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。また、プロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等を用いてもよい。また、設計支援処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
【００６６】
また、上記実施形態では、設計支援プログラムが記憶装置に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０   設計支援装置
１２   処理部
１４   第１の処理部
１６、１８    第２の処理部
１４Ａ 意匠処理部
１６Ａ 構造処理部
１８Ａ 環境処理部
２０   設定部
２２   最適化部
２４   提示部
３２   ＣＰＵ
３４   メモリ
３６   記憶装置
３８   入力装置
４０   出力装置
４２   光ディスク駆動装置
４４   通信Ｉ／Ｆ
５２   入力部
５４   設定値保持部
５６   演算部
５８   接続線
６０   庇部分
６２   庇
６４   ガラス面
６６   ルーバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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