(57)【要約】      （修正有）【課題】製品の設計時又は改良案の検討時における、振動或いは騒音を抑制する施策の選択肢毎に費用対効果を提示し得る振動騒音対策プラン推奨システムを提供する。【解決手段】機器の実稼働状態の振動騒音伝達状態及びその寄与率を推定する振動騒音問題要因推定装置３０、振動騒音問題抑止確度表３２と、振動騒音問題の抑制施策実施にかかる事前コスト及び事後コストからなる事前事後コストリスト３３に基づきコスト表３４とを生成し、振動騒音問題抑止確度表３２及びコスト表３４に基づきコスト期待値に関する利得表３５を生成する振動騒音問題費用対効果判定装置４０及び入力される製品の設計製作の各工程における行動選択と状況判断のツリー構造であるゲーム木５０と、事前事後コストリスト３３を格納する設計データ管理・格納部５９と、を備え、ゲーム木５０における行動選択の各選択肢のコスト期待値に関する利得表３５を生成しユーザーに提示する。【選択図】図７
2019191851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の実稼働状態の振動騒音伝達状態及びその寄与率を推定する振動騒音問題要因推定装置と、
前記振動騒音問題要因推定装置により生成された振動騒音伝達経路確率推論モデルに基づき事前対応施策実施の有無と事後問題発生抑止率を関連付ける振動騒音問題抑止確度表を生成すると共に、入力される各々の振動騒音問題の抑制施策実施にかかる事前コスト及び問題発生後にかかる事後コストからなる事前事後コストリストに基づきコスト表を生成し、前記振動騒音問題抑止確度表及び前記コスト表に基づきコスト期待値に関する利得表を生成する振動騒音問題費用対効果判定装置と、
入力される製品の設計製作の各工程における行動選択と状況判断のツリー構造であるゲーム木と、前記事前事後コストリストを格納する設計データ管理・格納部と、を備え、
前記振動騒音問題費用対効果判定装置は、前記ゲーム木における行動選択の各選択肢のコスト期待値に関する利得表を生成しユーザーに提示することを特徴とする振動騒音対策プラン推奨システム。
【請求項２】
請求項１に記載の振動騒音対策プラン推奨システムにおいて、
前記ゲーム木における行動選択の各選択肢のコスト期待値に関する利得表と、当該ゲーム木とを並べて表示部に表示することを特徴とする振動騒音対策プラン推奨システム。
【請求項３】
請求項１に記載の振動騒音対策プラン推奨システムにおいて、
前記ゲーム木における行動選択の各選択肢のコスト期待値に関する利得表に基づき、コスト期待値の最も小さい推奨戦略を連鎖的にゲーム木中に強調表示する表示部を有することを特徴とする振動騒音対策プラン推奨システム。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の振動騒音対策プラン推奨システムにおいて、
前記利得表に基づき最適な適用施策を実施した時の予想振動騒音レベルをそのバラツキ及び変動幅も含めて寄与率二次元グラフとして前記表示部に表示することを特徴とする振動騒音対策プラン推奨システム。
【請求項５】
請求項４に記載の振動騒音対策プラン推奨システムにおいて、
前記振動騒音問題費用対効果判定装置は、製品の設計製作の工程が進むに従い得られるデータに基づき前記利得表を生成し、逐次推奨戦略を更新し前記設計データ管理・格納部に格納することを特徴とする振動騒音対策プラン推奨システム。
【請求項６】
請求項５に記載の振動騒音対策プラン推奨システムにおいて、
前記振動騒音問題費用対効果判定装置は、前記振動騒音問題要因推定装置により生成された振動騒音伝達経路確率推論モデルに基づき事前対応施策実施の有無と事後問題発生抑止率を関連付ける振動騒音問題抑止確度表を生成する振動騒音問題抑止確度表生成部と、入力される各々の振動騒音問題の抑制施策実施にかかる事前コスト及び問題発生後にかかる事後コストからなる事前事後コストリストに基づきコスト表を生成するコスト表生成部と、前記振動騒音問題抑止確度表及び前記コスト表に基づき利得表を生成する利得表生成部と、を有することを特徴とする振動騒音対策プラン推奨システム。
【請求項７】
請求項５に記載の振動騒音対策プラン推奨システムにおいて、
前記振動騒音問題要因推定装置は、
少なくとも、評価対象製品から現場データを計測する現場データ抽出部と、
伝達経路モデルを格納する伝達経路モデルデータ記憶部と、
前記現場データと前記伝達経路モデルデータ記憶部に格納された伝達経路モデルから、評価対象製品における伝達経路モデルの要素、経路に対応する音源・伝達特性の確率分布データを推定する音源・伝達特性推定エンジンと、
前記伝達経路モデルデータ記憶部に格納された伝達経路モデルと、前記音源・伝達特性推定エンジンにより推定された音源・伝達特性確率分布と、前記現場データに基づき振動騒音寄与率を推定する寄与率推定エンジンと、を備えることを特徴とする振動騒音対策プラン推奨システム。
【請求項８】
請求項６に記載の振動騒音対策プラン推奨システムにおいて、
前記振動騒音問題要因推定装置は、
少なくとも、評価対象製品から現場データを計測する現場データ抽出部と、
伝達経路モデルを格納する伝達経路モデルデータ記憶部と、
前記現場データと前記伝達経路モデルデータ記憶部に格納された伝達経路モデルから、評価対象製品における伝達経路モデルの要素、経路に対応する音源・伝達特性の確率分布データを推定する音源・伝達特性推定エンジンと、
前記伝達経路モデルデータ記憶部に格納された伝達経路モデルと、前記音源・伝達特性推定エンジンにより推定された音源・伝達特性確率分布と、前記現場データに基づき振動騒音寄与率を推定する寄与率推定エンジンと、を備えることを特徴とする振動騒音対策プラン推奨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動騒音問題の発生防止に向けた事前対応施策実施に関する費用対効果の判定に関するシステムに係り、特に、その費用対効果に基づく事前対応施策実施の判断支援に好適な振動騒音対策プラン推奨システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品から発生する振動や騒音は製品使用時の快適性を悪化させる要因として広く認識されている。そのため、振動騒音の把握と抑制が重要となり、これに向けて、設計段階で事前に振動や騒音の発生源と伝達経路を把握し、その結果を元に現状の構造案に対する変更とその効果の事前検討が必要となる。ところで、一般に振動騒音を抑止するために実施される防振・防音施策は、コストや重量を増大させるばかりか、他の性能とトレードオフの関係にあることが多い。そのため、振動騒音抑止のみを目的とした施策を、むやみやたらに実施することは避けられ、あえて事前に防振・防音施策は適用せず、問題発生後に事後対策を行なうという戦略も、それが最適であれば選択し得る。一方で逆に、問題発生後に実施した事後対策の費用が、事前に施策を実施した場合の想定費用よりも高額になることも、当然ながら避けなければならない。
【０００３】
このように、究極的には要求される振動騒音に関する仕様を必要十分なぎりぎりのレベルで達成し、且つ、施策費用や重量或いは他性能への影響なども含めた総合的なコストを最小限にして実現できる施策の適用が求められるが、その判断は実際には難しい。なぜならば、設計初期段階では性能やコストに関するさまざまな因子の不確実性があるためであり、決定論的な判断にはなりにくく、また実際施工時にも施工状況や材料特性などのばらつきが大きいためである。
【０００４】
このような振動騒音の事前対策に関する判断支援の技術に関しては、例えば、特許文献１に記載されるように、敷地・建物周辺の騒音予測について経験の少ないユーザーでも取り扱えるように、計算に必要なデータを敷地及び建物の地図を読み込ませることでより簡単に入力できるようにした上で、騒音のスペクトルや発生源別の寄与割合を表示する技術が提案されている。また、特許文献２に記載されるように、不確実な情報や過去の対策事例などに基づき騒音の原因や要因を推定する技術について提案されている。また、特許文献３に開示されるように、騒音源推定に関して、騒音の種別が特定されていない音源についても、確率密度分布を用いて分析対象とする音源であるか否かを判定する技術について提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６０３７０号公報
【特許文献２】特開平１０−１８７７８４号公報
【特許文献３】再公表特許ＷＯ２００９／１３９０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
製品が発生する振動や騒音を抑制するには、まず音源や加振源および伝達経路の把握が必要であり、その実現には一般には実測データを用いた音源や伝達特性の同定が行なわれ、更には支配的な伝達経路と各経路からの寄与の大きさを示す寄与率の判定が行なわれる。
【０００７】
上述のように、一般に振動騒音を抑止するために実施される防振・防音施策は、コストや重量を増大させるばかりか、他の性能とトレードオフの関係にあることが多い。そのため振動騒音に関する仕様を必要十分なぎりぎりのレベルで達成し、且つ、施策費用や重量或いは他性能への影響なども含めた総合的なコストを最小限にして実現できる施策の適用が求められる。しかしながら、その判断は実際には難しい。
【０００８】
この判断の難しさにつき図面を用いて説明する。図１０は従来の振動騒音対策実施可否の判断における問題を説明する図である。図１０の上図のコスト表３４に示すように、いま、ある振動騒音低減施策が存在するとし、これを初期設計段階で事前に適用すると、施策の施工コストや他性能の再設計や調整なども含めたコスト（事前コスト）が「２」発生するものと仮定する。また、製品生産・出荷後に結局振動騒音が目標性能に達しないことが判明した場合、対策や設計変更或いは顧客へのペナルティ支払いなどで「５」のコスト（事後コスト）が発生するものと仮定する。するとコスト表３４は図１０の下図に示すようになる。最も期待されるのは、事前対応を実施せずとも事後に問題が発生しない場合で、この時のトータルコストは「０」（最善条件）となる。一方で最も回避されるべきは、事前に対応したにもかかわらず事後に問題が発生する場合であり、この時のトータルコストは「７」（最悪条件）となる。いま、仮に事前対応施策実施と事後問題発生の間に何の因果関係も認められないと仮定して結果論をベースに議論する。この場合、事後に問題が発生しないことがわかっているのであれば、事前対応施策を実施する（トータルコスト：２）ことに対して事前対応施策を実施しない（トータルコスト：０）ほうが良い。同様に、事後に問題が発生することがわかっているのであれば、事前対応施策を実施する（トータルコスト：７）ことに対して事前対応施策を実施しない（トータルコスト：５）ほうが良い。いずれにしても、事前対応施策を実施しない方が良い結果となる。ゲーム理論ではこれを「支配戦略」と呼び、このように事前対応施策実施と事後問題発生の間に因果関係を認めなければ、必ず、事前対応施策を実施しない方が、コストが低くより良い戦略であると判断される。
【０００９】
一方で、問題発生抑止を目的とした事前対応施策である以上、本来は事前対応施策実施と事後問題発生の間には因果関係が存在する。仮に、事前対応施策を実施すれば事後問題は確実に抑止され、逆に事前対応を実施しなければ事後問題が確実に発生するとする。図１１はこの場合の振動騒音問題抑止確度表３２及びコスト表３４を示したものであり、このような事前対応施策実施と事後問題発生の間の因果関係を示すことで初めて、「２」のコストを投じて事前対応施策を実施することで事後問題の発生を抑止したほうが、事前対応施策を実施せずにあとで事後問題の対策のために「５」のコストを払うよりも良いと判断することが出来る。
【００１０】
しかしながら、振動騒音現象の計測では、ノイズの混入や計測条件の微妙な変動により、一般にバラツキのあるデータが得られる場合が多い。従って、上述の音源や伝達特性の同定結果も、データのバラツキに起因する不確実性が多分に含まれることとなる。すなわち、このような実測結果に基づいた伝達モデルを元に判断される想定伝達経路や振動騒音寄与率、更にそれを元に算出される構造変更の見通しも、当然のことながら本来は決定論的な議論は出来ないと考えられる。すなわち、図１１のような確実な因果関係で説明することは実際問題においては困難である。そのため、バラツキや不確実性が考慮された確率論的な取り扱がなされることが望まれ、その結果から打ち出される構造変更実施の判断支援も、振動騒音推定値の確率分布とその影響度合いに基づいた判定が行なわれることが望まれる。なお、ここでは説明の便宜上、施策については「実施する」と「実施しない」の二値のみを扱うが、本来は、「施策しない」、「施策Ａを実施する」、「施策Ｂを実施する」など、３つ以上の施策・選択肢がある場合が一般的である。また、事後問題発生についてもここでは「事後問題発生する」と「事後問題発生しない」の二値のみとなっているが、一般的には目標未達量に応じてその事後対策費用も変わってくるため、これも複数の水準となるのが一般的であろう。
【００１１】
ところで、製品が完成するまでの間には、製品の信頼性をそれぞれの製作過程で確認するためにいくつかの検査や評価、試験が行なわれる。したがって、これらの検査試験の結果を製品の振動騒音目標値達成の可否に関する推定に反映することで、この推定の確実性が徐々に高まってくる。例えば、図１２は鉄道車両の振動騒音評価の場合について示した図であり、この場合では、まず対策部分構造が所定の性能を有しているかどうかを確認する要素試験５２が設計初期段階で行なわれる。また、設計後期では上記振動騒音対策部分構造を適用した試作車両の構体試験が行なわれ、ここでは構体全体として想定した性能が得られるかどうかを確認する。更に設計が終わると製作が開始されるが、ここでも各種試験が行われ、最終的に完成車の場内定置試験で仕様達成の見通しの最終判断がなされた後に、走行試験によって仕様達成の判定がなされる。このようにして、設計製作工程５１が進むにつれて発生する評価・試験データを反映することで、上述の図１１で示された事前対応施策の実施と事後問題発生の因果関係は、その推定の確実性が徐々に高まると考えるのが一般である。すなわち図１１に示したような事前対応施策に対する事後問題発生確率は、図１２に示すような製品の製作過程を通じて行なわれる検査・評価試験結果を上手に活用することで、次第に０％か１００％に漸近収束していくものと考えられ、この過程で万が一目標未達が濃厚と判断される場合は費用対効果を鑑みて、随時設計判断が見直されることとなる。また、図示しないが出荷後も運用保守時のデータをモニタリングし、得られたデータを再度次機種の設計に反映するということも考えられる。
【００１２】
このような振動騒音の予測計算技術については、例えば特許文献１に記載される技術があり、格納・管理された設計データを元にして、与えられた条件における振動騒音を予測する技術に関する記述があるが、不確定な要因についての確率推論に関しての取り扱いは具備されていない。また確率推論を具備する技術としては過去の事例から推論する特許文献２に記載される技術や、騒音の種別が特定されていない音源の測定データから、これが分析対象であるか否かを特定するために推論する方法を提示している特許文献３があるが、どちらも設計選択肢に関する費用対効果を提示する技術を具備していない。
【００１３】
以上のように、格納・管理された設計データを元に与えられた条件における振動騒音を予測する技術や、音源・加振源の特性や伝達経路の伝達特性など各種条件の不確実性を表現し、最適な選択肢を提示する技術に関しては存在する。しかしながら、上述の特許文献１乃至特許文献３では、振動騒音対策とそれに要するコスト等とはトレードオフの関係にあるものの、各種振動騒音対策の選択肢毎に費用対効果を提示するものではない。
【００１４】
そこで、本発明は、特に、新規に開発する製品の設計時又は既存の製品の改良案の検討時における、振動或いは騒音を抑制する施策の選択肢毎に費用対効果を提示し得る振動騒音対策プラン推奨システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明に係る振動騒音対策プラン推奨システムは、（１）機器の実稼働状態の振動騒音伝達状態及びその寄与率を推定する振動騒音問題要因推定装置と、（２）前記振動騒音問題要因推定装置により生成された振動騒音伝達経路確率推論モデルに基づき事前対応施策実施の有無と事後問題発生抑止率を関連付ける振動騒音問題抑止確度表を生成すると共に、入力される各々の振動騒音問題の抑制施策実施にかかる事前コスト及び問題発生後にかかる事後コストからなる事前事後コストリストに基づきコスト表を生成し、前記振動騒音問題抑止確度表及び前記コスト表に基づきコスト期待値に関する利得表を生成する振動騒音問題費用対効果判定装置と、（３）入力される製品の設計製作の各工程における行動選択と状況判断のツリー構造であるゲーム木と、前記事前事後コストリストを格納する設計データ管理・格納部と、を備え、前記振動騒音問題費用対効果判定装置は、前記ゲーム木における行動選択の各選択肢のコスト期待値に関する利得表を生成しユーザーに提示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、特に、新規に開発する製品の設計時又は既存の製品の改良案の検討時における、振動或いは騒音を抑制する施策の選択肢毎に費用対効果を提示し得る振動騒音対策プラン推奨システムを提供することが可能となる。  
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例に係る振動騒音問題費用対効果判定装置の機能ブロック図である。
【図２】製品の設計・製作工程で得られるデータを元にして行なわれる行動選択と状況判断を説明する図である。
【図３】図１に示す振動騒音問題費用対効果判定装置の処理概要を説明する図である。
【図４】図３で示した振動騒音対策実施に関する費用対効果判断について図２で示した設計・製作工程中における行動選択と状況判断とともに示した図である。
【図５】本発明の一実施例に係る振動騒音対策プラン推奨システムを構成する振動騒音問題要因推定装置の構成例を説明する図である。
【図６】図５に示す振動騒音問題要因推定装置を構成する寄与率表示部の画面表示例を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係る振動騒音対策プラン推奨システムの全体概略構成図であって、データと処理を説明する図である。
【図８】図４で示した設計・製作工程中における行動選択と状況判断が、新たな解決施策の発見によりその判断基準が変わることを説明する図である。
【図９】図８で示した設計・製作工程中における行動選択の結果としての状況判断と、その上で現状での次の行動選択の推奨戦略を説明する図である。
【図１０】従来の振動騒音対策実施可否の判断における問題を説明する図である。
【図１１】従来の振動騒音対策実施可否の判断における他の問題を説明する図である。
【図１２】製品の設計・製作工程とその過程で行なわれる検査や評価・試験などのデータ抽出作業、更にこれらのデータ抽出作業で得られるデータについて鉄道車両の場合について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の一実施例に係る振動騒音問題費用対効果判定装置の機能ブロック図であり、図２は製品の設計・製作工程で得られるデータを元にして行なわれる行動選択と状況判断を説明する図であり、図３は図１に示す振動騒音問題費用対効果判定装置の処理概要を説明する図である。  
図１１に示した従来方法では、事前対応施策実施と事後問題発生の間に確実な因果関係が存在することを前提とした判断であり、振動騒音問題に発生するバラツキや不確実性が考慮された確率論的な取り扱がなされていないことが課題であった。また、図１２に示したような設計製作工程５１が進むにつれて逐次得られるデータ５３を活用して、次の施策適用戦略を更新する体系的な仕組みが組み込まれていなかった。図２はこれら工程が進むにつれて評価試験５２を行なうことで逐次得られるデータ５３について設計判断に適用することについて説明する図である。図２では、設計判断の行動選択５４に関する条件分岐とその結果として得られた各工程の評価試験データ５３から状況判断５５に関する条件分岐を行なうツリーの階層連鎖構造を示しており、それぞれの行動選択５４の判断をその論拠とともに履歴として記録したものを、それぞれの工程における知見５６として、詳細後述する設計データ管理・格納部５９に格納及び／又は更新される。これにより、現在、想定される過去と未来の状況において現状どこにいるかを視覚的に説明することができる。展開型ゲーム理論では、このような設計製作工程における行動選択や状況判断の分岐図をゲーム木５０と称する。この時重要となるのは行動選択５４の際の判断論拠である。
【００２０】
図１に示す本実施例に係る振動騒音問題費用対効果判定装置４０では、上述の図１１で扱えなかった因果関係の不確実性を確率として取り入れている。図１に示すように、振動騒音問題費用対効果判定装置４０は、コスト表生成部４１、振動騒音問題抑止確度表生成部４２、利得表生成部４３、入力Ｉ／Ｆ４４、及び出力Ｉ／Ｆ４５を備える。コスト表生成部４１、振動騒音問題抑止確度表生成部４２、及び、利得表生成部４３は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。振動騒音問題費用対効果判定装置４０を構成する、コスト表生成部４１、振動騒音問題抑止確度表生成部４２、及び利得表生成部４３のうち少なくとも１つは、例えばプログラム（例えば、プログラムメモリに格納されたプログラム）によって実現されるよう構成しても良い。換言すれば、コスト表生成部４１、振動騒音問題抑止確度表生成部４２、及び利得表生成部４３のすべてを１つのプログラムに組み込んでも良く、或は、所望の組み合わせを１つのプログラムに組み込んでも良い。
【００２１】
図３に示すように、いま、振動騒音問題に対する事前対応施策を実施したときの事後問題発生抑止率を８０％とし、振動騒音問題に対する事前対応施策を実施しなかったときの事後問題発生抑止率を３０％と仮定する。すると、戦略立案を行なう際の利得表３５はコスト期待値となり、これはコスト表３４に対して振動騒音問題抑止確度表３２を掛け合わせたものとなる。この利得表３５から、事前対応施策実施時のコスト期待値は「３．０」となり、事前対応施策を実施しないときのコスト期待値「３．５」よりも良い戦略であると説明することが出来る。なお、詳細後述するが、振動騒音問題費用対効果判定装置４０を構成するコスト表生成部４１はコスト表３４を生成する機能を有し、振動騒音問題抑止確度表生成部４２は振動騒音問題抑止確度表３２を生成する機能を有する。また、利得表生成部４３は、振動騒音問題抑止確度表生成部４２により生成された振動騒音問題抑止確度表３２に、コスト表生成部４１により生成されたコスト表３４を乗ずることにより、利得表３５を生成する機能を有する。  
このような考え方を用いることにより、バラツキが大きいデータや不確実性の大きい施策の費用対効果に対しても、施策費用や重量、他性能への影響なども含めた総合的なコストを最小限にして、要求される仕様を必要十分なぎりぎりのレベルで達成したい場合の最適な施策を判断する効果的な手法となる。
【００２２】
図３で説明した振動騒音問題費用対効果判定装置４０を構成する利得表生成部４３により生成された利得表３５を、上述の図２のゲーム木５０とともに表したのが図４である。図４は、行動選択５４の際の各選択肢の結果としてもたらされる結果に関して、その各々の状況判断５５を、そのときの工程５１で得られる試験評価データ５３より実行することを表したものであり、これらゲーム木５０の各終端における事象の発生確率とそれらのコスト、およびこれらを掛けたコスト期待値を利得表３５として示したものである。上述の処理は、すなわち図３で示した振動騒音問題抑止確度表３２及びコスト表３４から利得表３５を算出したのと原理的には同じであり、図４に示す利得表３５を作成する過程で図１に示した振動騒音問題費用対効果判定装置４０が動作することとなる。なお、図４において、行動選択５４および状況判断５５より派生する各矢印の上には施策或いは状況の名称を、各矢印の下の［］内にはその行動選択５４もしくは状況への対応によって発生するコスト（この場合では目標未達時の挽回コスト）を数値で表している。ここでは一例として、初期の行動選択５４において採り得る３つの選択肢「施策Ａ０（施策実施なし：コスト０）」、「施策Ａ１」、「施策Ａ２」のうち，現時点で考えられる各施策の費用とその効果の見通しから判断した結果、「施策Ａ１」が目下のコストは「２」掛かるものの、将来的なコスト期待値の最も小さい最も適切である（図４の場合、各判断のコスト期待値が「３．０」）、と判断される論拠となる利得表３５をゲーム木５０とともに示している。また、このようなゲーム木５０と利得表３５をある設計段階での判断論拠として記録し、残しておくことは、後で次機種の設計を行なう際の重要な知見となる。
【００２３】
図４において、行動選択５４および状況判断５５より派生する各施策或いは状況の名称については、設計段階にてユーザー（設計者）が入力し設定するものである。また、詳細後述するユーザー（設計者）により入力される事前事後コストリスト３３に基づき振動騒音問題費用対効果判定装置４０が、各施策の選択肢のコスト期待値を算出する。換言すれば、ゲーム木５０は、各設計製作工程（各階層）５１において分岐する施策および状況自体はユーザー（設計者）が設定するものの、これら各設計製作工程（各階層）５１において施策の分岐および状況（達成見通し、未達見通し）を含めたトータルの施策の組み合わせを網羅的に評価するため、振動騒音問題費用対効果判定装置４０が、各施策の選択肢のコスト期待値、すなわち、各判断のコスト期待値を算出する。なお、行動選択５４とは、例えば、施策選択肢の抽出を意味する。
【００２４】
図５は、本発明の一実施例に係る振動騒音対策プラン推奨システムを構成する振動騒音問題要因推定装置の構成例を説明する図である。上述の図４に示すゲーム木５０とそれに基づく利得表３５を得る上で重要となるのが、振動騒音問題費用対効果判定装置４０を構成する振動騒音問題抑止確度表生成部４２（図１）により生成される振動騒音問題抑止確度表３２（図３）である。図５に示す振動騒音問題要因推定装置３０は、この振動騒音問題抑止確度表３２を構築する上で必要となる。以下、振動騒音問題要因推定装置３０の構成について説明する。  
図５に示すように、振動騒音問題要因推定装置３０は、現存する計測対象製品１０の実稼働状態における振動や騒音の各種データを抽出する現場データ抽出部１１、及び、現場データ抽出部１１により抽出された現場の実稼動データを格納する現場データ記憶部１２を備える。また、振動騒音問題要因推定装置３０は、ユーザー（設計者）２０により推定された計測対象製品１０の振動騒音の伝達経路及びこの伝達経路をグラフィカルモデルで表現された伝達経路モデル１６ａを、伝達経路モデルデータ記憶部１３へ格納する実験室データ格納部１７、音源・伝達特性推定エンジン１４、音源・伝達特性確率分布データ記憶部１５、寄与率推定エンジン１８、及び、寄与率表示部１９を備える。音源・伝達特性推定エンジン１４、実験室データ格納部１７、及び寄与率推定エンジン１８は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
【００２５】
音源・伝達特性推定エンジン１４は、現場データ記憶部１２に格納された複数の実稼動現場データと、伝達経路モデルデータ記憶部１３に格納され、ユーザー（設計者）２０によって選択された伝達経路モデル１６ａとに基づき、伝達経路モデル１６ａの各伝達経路に対応する音源・伝達特性の確率分布を推定する。音源・伝達特性推定エンジン１４は、推定した音源・伝達特性の確率分布を音源・伝達特性確率分布データ記憶部１５に格納する。  
寄与率推定エンジン１８は、伝達経路モデルデータ記憶部１３に格納された伝達経路モデル１６ａ、音源・伝達特性確率分布データ記憶部１５に格納された音源・伝達特性確率分布データ、及び現場データ記憶部１２に格納された複数の実稼動現場データに基づき振動騒音寄与率を算出する。寄与率推定エンジン１８は、算出した振動騒音寄与率を寄与率表示部１９へ出力する。ユーザー（設計者）２０は、寄与率表示部１９を操作することにより、計測対象製品１０の所定の部分構造要素に対する寄与率を寄与率表示部１９の図示しない表示画面に表示し、これを元に計測対象製品全体への影響度合いや、構造変更を計画する時の費用対効果に関する確率論的な推論結果を得ることができる。  
なお、計測対象製品１０の出荷前試験や定期検査試験などで取得した音源・伝達特性確率分布データ１６ｂは、実験室データ格納部１７によって、ユーザー（設計者）２０により、音源・伝達特性確率分布データ記憶部１５へ格納・更新することも可能である。
【００２６】
上述のように実験室データ格納部１７によってユーザー（設計者）２０が、伝達経路モデルデータ記憶部１３及び音源・伝達特性確率分布データ記憶部１５にそれぞれ格納できる伝達経路モデル１６ａや音源・伝達特性確率分布データ１６ｂは、実験室での測定結果や解析結果によって検討したり算出したりすることができ、これによって検討対象製品の振動騒音モデルを更新し改善することができる。そのため、ここではこれら伝達経路モデル１６ａと音源・伝達特性確率分布データ１６ｂをまとめて実験室データ１６と称すこととする。
【００２７】
上述の音源・伝達特性推定エンジン１４による確率論的推定のアルゴリズムとしては、例えば、ベイジアンネットワークと呼ばれる手法が用いられる。ベイジアンネットワークとは、事象Ｈとその下で得られるデータＤについて因果関係を仮定した上で、事象Ｈ発生の下でのデータＤが発生する条件付き確率密度分布を尤度Ｐ（Ｄ｜Ｈ）として事前に持っておき、実際の現場でデータＤ１が得られたときに、そのデータが得られうる事象Ｈの発生確率を、先に示した事象Ｈに対するデータＤ１の尤度Ｐ（Ｄ１｜Ｈ）をもとに推定する手法である。
【００２８】
例えば、実稼働試験など、加振力Ｆや音源Ｎなどの信号と評価点の振動騒音Ｓｉを直接測定できる場合、まず学習フェーズにおいてそれらの間の伝達特性Ｈ１＝Ｓｉ／Ｆ、およびＨ２＝Ｓｉ／Ｎを逆算し、その結果Ｈ１，Ｈ２に対する評価点の振動騒音Ｓｉの条件付き確率密度分布を尤度Ｐ（Ｓｉ｜Ｈ１∩Ｈ２）としてデータベース化しておき、音源・伝達特性確率分布データ記憶部１５に格納する。次に、推定フェーズにおいて、実稼動時における評価点の振動騒音Ｓｎを得た後，このデータが観測し得る伝達特性Ｈ１，Ｈ２に関する尤度Ｐ（Ｓｎ｜Ｈ１∩Ｈ２）を観測信号の数だけ順次掛け合わせることによって、実稼動時の伝達特性Ｈ１，Ｈ２を確率論的に同定することができる。
【００２９】
なお、音源と伝達特性は掛け合わせて評価点の振動騒音になる点において互いに可換である。よって、上記手法を逆手に取れば、実稼動時に直接測定が困難な加振源や音源の同定にも用いることができる。例えば、出荷前試験などで任意の加振力Ｆ或いは音源Ｎと評価点の振動騒音Ｓｉの間の尤度Ｐ（Ｓｉ｜Ｆ∩Ｎ）を取得し、これをデータベース化して、音源・伝達特性確率分布データ記憶部１５に格納する。次いで、実稼動時に取得された評価点の振動騒音Ｓｎから、このデータが観測しうる加振力Ｆ或いは音源Ｎに関する尤度の確率密度Ｐ(Ｓｎ|Ｆ∩Ｎ)を観測信号の数だけ順次掛け合わせることによって、実稼動時の加振力や音源の大きさを確率論的に同定することができる。
【００３０】
このようにして、現行機種における加振力・音源特性と伝達特性を推定することで、現行機種における評価点振動騒音の寄与が確率論的に算出され、これを元に次機種の仕様や設計指針を検討できる。  
またその後、次機種完成時に出荷前試験において、次機種の加振力や音源に対する評価点振動騒音の伝達特性の尤度データを取得しておき、これに上述の現行機種の加振力・音源の確率論的同定結果を掛け合わせることにより、次機種の運転時の評価点振動騒音を運転前に事前に確率論的に予測することができる。なお、上述の評価点は、基本的にはユーザー（設計者）２０が設定するものの、センサ等により実測データを計測できない部分につては、評価点として設定はできない。
【００３１】
図６は、図５に示す振動騒音問題要因推定装置３０を構成する寄与率表示部１９の画面表示例を示す図である。図６に示すように、寄与率表示部１９の表示画面は、グラフィカルモデルで示された伝達経路モデルを表示する伝達経路グラフィカルモデル表示領域１９ａ、寄与率の周波数特性を表す二次元グラフを表示する寄与率二次元グラフ表示領域１９ｂ、及び設計判断材料を表示する影響度・確率判断要素表示領域１９ｃから構成されている。伝達経路グラフィカルモデル表示領域１９ａ内に表示される伝達経路を表すグラフィカルモデル上において例えばマウスポインタ等により所望の要素が選択されると、その要素に関わる音源・伝達特性のバラツキが全体の推定結果にどの程度影響するかが、寄与率二次元グラフ表示領域１９ｂ内の二次元グラフ上に表示される。具体的には、図６に示すように、伝達経路グラフィカルモデル表示領域１９ａ内で選択した要素に関わる音源・伝達特性のバラツキから、その要素を経由する振動騒音の寄与率の上限や下限、若しくは信頼区間が寄与率二次元グラフ表示領域１９ｂに表示される。この図を元に、選択した要素の振動騒音特性のバラツキが全体系の振動騒音特性へ与える影響、具体的には上振れおよび下振れの程度とその確率が判断できる。例えば図４では、寄与率二次元グラフ表示領域１９ｂ内において評価点騒音の周波数特性を黒太線で示しており、このうちの選択した要素の寄与率の中央値を灰色線で、バラツキを信頼区間（縦バー）で示しており、この寄与率の不確実性による評価点騒音の振れ幅を灰色破線で示している。また、その結果として評価点騒音が２５％の確率で２ｄＢ以上上振れし、５％の確率で２ｄＢ以上下振れする可能性を影響度・確率判断要素表示領域１９ｃに示している。  
また、このような影響度算出結果を更に処理すれば、評価点における振動騒音を抑制するために検討が必要な構造要素を、対策の優先順に表示される機能を具備させることも可能である。
【００３２】
図７は、本実施例に係る振動騒音対策プラン推奨システム１の全体概略構成図であって、データと処理を説明する図である。  
図７に示すように、振動騒音対策プラン推奨システム１は、上述の図５に示した振動騒音問題要因推定装置３０、図１に示した振動騒音問題費用対効果判定装置４０、及び設計データ管理・格納部５９より構成される。振動騒音問題要因推定装置３０が振動騒音伝達経路確率推論モデル３１を自動生成すると、振動騒音問題費用対効果判定装置４０を構成する振動騒音問題抑止確度表生成部４２は、生成された振動騒音伝達経路確率推論モデル３１に基づき振動騒音問題抑止確度表３２を生成する。なお、振動騒音問題抑止確度表３２の生成については、振動騒音問題抑止確度表生成部４２が振動騒音伝達経路確率推論モデル３１に基づき生成することに代えて、生成された振動騒音伝達経路確率推論モデル３１に基づき振動騒音問題抑止確度表３２が自動生成される構成としても良い。  
ユーザー（設計者）２０は、製品の設計製作工程における行動選択と状況判断のツリー構造であるゲーム木５０、さらに各々の行動選択における各振動騒音問題の抑制施策実施にかかる事前コスト、および問題発生後にかかる事後コストを見積もり、事前事後コストリスト３３として入力すると、これらは一旦、設計データ管理・格納部５９に格納される。振動騒音問題費用対効果判定装置４０を構成するコスト表生成部４１は、入力Ｉ／Ｆ４４を介して設計データ管理・格納部５９に入力されたゲーム木５０および事前事後コストリスト３３を入力する。そして、コスト表生成部４１は、ゲーム木５０および事前事後コストリスト３３に基づき各行動選択５４（図４）における各選択肢のコスト表３４を生成する。振動騒音問題費用対効果判定装置４０を構成する利得表生成部４３は、振動騒音問題抑止確度表生成部４２により生成された振動騒音問題抑止確度表３２と、コスト表生成部４１により生成されたコスト表３４に基づき工程中のある行動選択５４における各選択肢の利得表３５を生成する。振動騒音問題費用対効果判定装置４０は、その行動選択５４における最適な適用施策と共にその施策を実施した時の予想振動騒音レベルや寄与率などをそのバラツキやその変動幅も含めて、出力Ｉ／Ｆ４５を介して、振動騒音問題要因推定装置３０を構成する寄与率表示部１９へ出力する。これにより、寄与率表示部１９の表示画面上には、例えば上述の図６に示した表示情報、換言すれば、新規に開発する製品の設計時又は既存の製品の改良案の検討時における、振動或いは騒音を抑制する施策に対する評価情報を、容易に視認することが可能となる。なお、寄与率表示部１９での表示に関しては、図６のようにある設計製作工程５１における選択肢判断のための寄与率二次元グラフを表示しても良く、図４のように全体工程５１におけるゲーム木５０と利得表３５を並べて表示しても良い。また図４のようにゲーム木５０と利得表３５を並べて表示する場合は、その時点においてコスト期待値の最も小さい推奨戦略を連鎖的に強調表示（設計製作工程５１の最上流から最下流（終端）までのルートを強調表示（ハイライト表示、他の識別可能に表示））する構成とすることが望ましい。このようにすることで、現在の状況と今後の見通し、および最適戦略を工程全体の中で俯瞰することが可能となる。
【００３３】
図８は、図４で示した設計・製作工程中における行動選択と状況判断が、新たな解決施策の発見によりその判断基準が変わることを説明する図である。すなわち、図８では、先々の工程における目標達成にむけた挽回策として新規発見解決施策５７を見出したことで、初期の戦略が変化する様子を一例として示している。具体的には、図４に示した状況下の工程Ａにおいてコスト「０」の施策Ａ０を実施したとき、その後、工程Ａにおける評価試験にて目標未達見通しとなった際の対応方法として、工程Ｂでの施策において追加コスト「２」を払う施策Ｂ１を実施することによって、比較的高い確率で目標を達成できる見通しを得た後の状況を示したものであり、このときの工程Ａにおける戦略（施策Ａ０）を適用した場合のコスト期待値が「２．４」となって、当初案である工程Ａにおいて施策Ａ１を実施したときのコスト期待値「３．０」よりも小さくなることを示している。すなわち、上述の新規発見解決施策５７を見出したことで、工程Ａでは当初の戦略である施策Ａ１よりも、よりコストの掛からない施策Ａ０を選択しても後で挽回できるため問題ないと判断が更新されたこととなる。このように本実施例ではその時点での検討施策の問題抑止確度の推定結果を随時反映して、利得表３５を見直すことにより、現時点での最新の知見を用いた最適判断を示すことができる。
【００３４】
図９は、図８で示した設計・製作工程中における行動選択の結果としての状況判断と、その上で現状での次の行動選択の推奨戦略を説明する図である。すなわち、図９では、上述の図８に示す状況において、実際に施策Ａ０を実施した後に目標未達になった状況を表しており、さらにその時点での施策Ｂ１の振動騒音問題抑止確度を調査した結果、図８に示した当初想定よりも悪化した状況を示している。図９に示すようにこの時点での施策Ｂ１実施時のコスト期待値は、上述の振動騒音問題抑止確度悪化の影響で「５．５」に増大し、目標未達が必至な実施コスト「０」の施策Ｂ０を実施の後、目標未達による事後コスト「５．０」を払うほうが良いという判断となる。この場合は後になって、当初想定した施策Ｂ１の振動騒音問題抑止確度の目論見が甘かったことにより、結局「工程Ａにおいて施策Ａ０を実施した」という誤った判断を下したことになるのであるが、このような図９に示すように形態で記録として残し、さらに施策Ｂ１の振動騒音問題抑止確度について最新の結果を次機種設計でも活用することにより、次機種の設計に生かされ同様な誤判断を未然に防ぐことが可能となる。
【００３５】
また図が複雑になるため図には示さないが、工程を１つ戻すという選択肢を設けても良い。すなわち、設計変更手戻りによるコストとその設計変更後のコスト期待値の合算よりも、現行方針を強行するときのコスト期待値のほうが大きいと判断される場合は、工程を１つ戻すという選択肢が最善であり、本実施例はそれを客観的で合理的な論拠として示すのに有効である。具体的には図９で工程Ｂまで進んだ現状において、工程Ａで施策Ａ１を実施した場合の目標達成確率が１００％であったことが後になって分かり、さらに、施策Ｂの現状から施策Ａに戻すのが比較的容易で、その手戻りコストが「２」であった場合を考える。この場合、工程を工程Ａから工程Ｂに戻して更に施策Ａ１を実施するときの合計コストが「４」となり、さらに、工程を戻した後に施策Ａ１を実施したときの目標達成確率が１００％であることが分かっているのであるから、コスト期待値は「４．０」となって、現状で施策Ｂ０を実施するよりも、また施策Ｂ１を実施するよりも最もコスト期待値の低い戦略となる。
【００３６】
以上の通り本実施例によれば、特に、新規に開発する製品の設計時又は既存の製品の改良案の検討時における、振動或いは騒音を抑制する施策の選択肢毎に費用対効果を提示し得る振動騒音対策プラン推奨システムを提供することが可能となる。  
また、本実施例によれば、課題である音源や加振源および伝達経路や，任意の要素の変更が構造全体の振動騒音に及ぼす影響度合い，さらには構造変更の費用対効果に関する確率論的な推論が可能となり，振動や騒音の抑制に向けた合理的な判断を下すための判断材料を提供することができる。さらに，設計・製作工程が進むにつれて，得られたデータを元にこれらの確率が随時更新されるため，その時点における最適戦略が論拠とともに表示される。そのため，複数の設計者間で各施策の費用対効果について客観的な情報として共有されることとなり，設計方針に関する意思決定が円滑化される。また事後にその時点での設計判断がトレースすることができ，将来の設計にその判断戦略を過去の経験知として有効に活用することが可能となる。
【００３７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３８】
１…振動騒音対策プラン推奨システム
１０…計測対象製品
１１…現場データ抽出部
１２…現場データ記憶部
１３…伝達経路モデルデータ記憶部
１４…音源・伝達特性推定エンジン
１５…音源・伝達特性確率分布データ記憶部
１６…実験室データ
１６ａ…伝達経路モデル
１６ｂ…音源・伝達特性確率分布データ
１７…実験室データ格納部
１８…寄与率推定エンジン
１９…寄与率表示部
１９ａ…伝達経路グラフィカルモデル表示領域
１９ｂ…寄与率二次元グラフ表示領域
１９ｃ…影響度・確率判断要素表示領域
２０…ユーザー（設計者）
３０…振動騒音問題要因推定装置
３１…振動騒音伝達経路確率推論モデル
３２…振動騒音問題抑止確度表
３３…事前事後コストリスト
３４…コスト表
３５…利得表
４０…振動騒音問題費用対効果判定装置
４１…コスト表生成部
４２…振動騒音問題抑止確度表生成部
４３…利得表生成部
４４…入力Ｉ／Ｆ
４５…出力Ｉ／Ｆ
５０…ゲーム木（設計製作工程における行動判断および状況認識の分岐図）
５１…設計製作工程
５２…設計製作工程で行なわれる検査や評価，試験などのデータ抽出作業
５３…設計製作工程で得られるデータ
５４…設計製作工程における行動選択
５５…設計製作工程における状況判断
５６…設計製作工程への反映知見
５７…新規発見解決施策
５９…設計データ管理・格納部
【図１】
2019191851.tif 000003
【図２】
2019191851.tif 000004
【図３】
2019191851.tif 000005
【図４】
2019191851.tif 000006
【図５】
2019191851.tif 000007
【図６】
2019191851.tif 000008
【図７】
2019191851.tif 000009
【図８】
2019191851.tif 000010
【図９】
2019191851.tif 000011
【図１０】
2019191851.tif 000012
【図１１】
2019191851.tif 000013
【図１２】
2019191851.tif 000014