(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の形状情報と位置情報とを有する３次元情報及び前記ワイヤーハーネスの接続先を含むハーネス情報を受け付ける受付手段と、
前記部品の３次元情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスを除いた部品の各立体画像を２次元の画像として画面に表示する表示手段と、
前記ハーネス情報に基づいて、前記画面に表示された前記２次元の画像に対応する前記各立体画像の間の空間に前記ワイヤーハーネスの立体画像を配線して前記ワイヤーハーネスのルートを決定する決定手段と、
前記ハーネス情報の接続先の情報に基づき、前記ワイヤーハーネスを構成する電線の候補として予め用意した複数種類の電線から使用可能な電線を選択し、電線の候補のイニシャルコスト及びランニングコストに基づいて使用する電線を選択する電線選択手段と、
を備えたワイヤーハーネス設計装置。
【請求項２】
受付手段、表示手段、決定手段、及び電線選択手段を有するワイヤーハーネス設計装置を用い、
移動体を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の形状情報と位置情報を有する３次元情報、当該部品の環境情報及び前記ワイヤーハーネスの接続先を含むハーネス情報を前記受付手段により受け付けし、
前記部品の３次元情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスを除いた部品の各立体画像を２次元の画像として画面に前記表示手段により表示し、
前記ハーネス情報に基づいて、前記画面に表示された前記２次元表示用画像に対応する前記各立体画像の間の空間に前記ワイヤーハーネスの立体画像を配線して前記ワイヤーハーネスのルートを前記決定手段により決定し、
前記ハーネス情報の接続先の情報に基づき、前記電線選択手段により、前記ワイヤーハーネスを構成する電線の候補として予め用意した複数種類の電線から使用可能な電線を選択し、電線の候補のイニシャルコスト及びランニングコストに基づいて使用する電線を選択する、
工程を含むワイヤーハーネス設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤーハーネス設計装置及び設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ワイヤーハーネスの設計を容易にするため、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）データを利用した設計支援装置及び設計支援方法、及びプログラムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この設計支援方法は、部品のＣＡＤデータを用意し、ハーネスの物理特性を用意し、視点および視線方向の初期設定を用意し、部品のＣＡＤデータと初期設定とに応じて、視点から見た仮想的な３次元画像を表示し、視点および視線方向の移動命令に応じてハーネスを配線し、部品のＣＡＤデータと移動命令によって変更された視点および視線方向に応じて、変更された視点から見た仮想的な３次元画像を表示装置に表示するものであり、配線終了点を用意し、視点が配線終了点に到達した場合に、ハーネスの物理特性を参照して実際に配線することが可能か否かを判別するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の設計支援方法は、最適な電線を選択することは考慮されていない。また、一般的には、許容電流や電圧降下等の安全上の規定を満たす範囲内で、ハーネスの重量及びイニシャルコストを抑えるために導体サイズが最小の電線を選択してワイヤーハーネスを構成しており、これではランニングコストが考慮されておらず結果的にはコスト高なワイヤーハーネスを設計するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、コストを考慮したワイヤーハーネスの設計が可能なワイヤーハーネス設計装置及び設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、移動体を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の形状情報と位置情報とを有する３次元情報及び前記ワイヤーハーネスの接続先を含むハーネス情報を受け付ける受付手段と、前記部品の３次元情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスを除いた部品の各立体画像を２次元の画像として画面に表示する表示手段と、前記ハーネス情報に基づいて、前記画面に表示された前記２次元の画像に対応する前記各立体画像の間の空間に前記ワイヤーハーネスの立体画像を配線して前記ワイヤーハーネスのルートを決定する決定手段と、前記ハーネス情報の接続先の情報に基づき、前記ワイヤーハーネスを構成する電線の候補として予め用意した複数種類の電線から使用可能な電線を選択し、電線の候補のイニシャルコスト及びランニングコストに基づいて使用する電線を選択する電線選択手段と、を備えたワイヤーハーネス設計装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は、上記課題を解決するため、受付手段、表示手段、決定手段、及び電線選択手段を有するワイヤーハーネス設計装置を用い、移動体を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の形状情報と位置情報を有する３次元情報、当該部品の環境情報及び前記ワイヤーハーネスの接続先を含むハーネス情報を前記受付手段により受け付けし、前記部品の３次元情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスを除いた部品の各立体画像を２次元の画像として画面に前記表示手段により表示し、前記ハーネス情報に基づいて、前記画面に表示された前記２次元表示用画像に対応する前記各立体画像の間の空間に前記ワイヤーハーネスの立体画像を配線して前記ワイヤーハーネスのルートを前記決定手段により決定し、前記ハーネス情報の接続先の情報に基づき、前記電線選択手段により、前記ワイヤーハーネスを構成する電線の候補として予め用意した複数種類の電線から使用可能な電線を選択し、電線の候補のイニシャルコスト及びランニングコストに基づいて使用する電線を選択する、工程を含むワイヤーハーネス設計方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コストを考慮したワイヤーハーネスの設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤーハーネス設計装置の概略の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、電線の構成の一例を示す概略斜視図である。
【図３】図３は、電線ライブラリの構成例を示す概略図である。
【図４】図４は、表示部の画面に表示された車両立体画像の一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、電線の導体サイズとコストとの関係を示すグラフ図である。
【図６】図６は、ハーネスボード図の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤーハーネス設計装置の概略の構成例を示すブロック図である。
【００１３】
このワイヤーハーネス設計装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって構成され、ワイヤーハーネス設計装置１の各部を制御する制御部２と、各種の情報を記憶する記憶部３と、キーボード、マウス、ディスクドライブ等で実現される入力部４と、液晶ディスプレイ等で実現される表示部５と、プリンタ等の外部装置と通信を行う通信部６とを備える。
【００１４】
記憶部３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等から構成され、ＣＰＵのプログラム３０、３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２、部品情報３３、ルート情報３５、ハーネスボード図３６、電線ライブラリ３４等を記憶する。
【００１５】
ここで、３次元ＣＡＤデータ３１は、部品の形状情報及び位置情報を有する３次元情報の一例であり、移動体を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の形状情報及び位置情報をコンピュータで読み込み可能にデータ化したものをいう。「移動体」は、本実施の形態では鉄道車両であるが、自動車、バス等の陸上車両や航空機等の他の移動体でもよい。また、「部品」には、鉄道車両の外装、フレーム、台車、車輪、座席等の構造体や、制御盤、空調機器、照明器具等の電気機器等が含まれる。「ワイヤーハーネス」とは、複数の電線を束にし、各電線の両端部にプリント基板や機器に接続するためのコネクタ又は端子を有するものをいう。ハーネス情報３２は、ワイヤーハーネスを構成する電線の型式、直径、接続先、コネクタの型式等を含む。なお、電線の型式は、電線の種類の一例である。
【００１６】
部品情報３３には、部品がワイヤーハーネスに影響を与える環境情報、及びワイヤーハーネスに影響を与えない部品の仮想のサイズ情報が含まれる。「環境情報」は、当該部品がワイヤーハーネスの寿命等の性能に影響を与える温度、振動、放射線等の環境の情報をいう。この環境は、ワイヤーハーネスが当該部品から離れるに従ってワイヤーハーネスの性能に与える影響が小さくなり、ある距離離れると、ある性能を向上させた特別仕様以外の標準のワイヤーハーネスに対して影響が無くなる。例えば、部品が制御盤の場合、温度がワイヤーハーネスの性能に影響を与える環境になる。「サイズ情報」は、ワイヤーハーネスに影響を与えない大きさあるいは範囲の情報である。
【００１７】
電線ライブラリ３４は、ワイヤーハーネスに用いる電線の特性を示す情報であって、複数の電線についての情報が記載される。電線の情報として、少なくとも導体サイズ、価格（イニシャルコスト）が記載される。
【００１８】
ルート情報３５は、ワイヤーハーネスのルート上の複数の点を３次元座標で表したものである。
【００１９】
ハーネスボード図３６は、ワイヤーハーネスを構成する電線の布線位置を実際の寸法で直線化した布線指示線で表したものである。なお、ハーネスボード図３６には、布線指示線の他に、ワイヤーハーネスを構成する電線の型式、電線長、コネクタの型式等の電線情報３６ｂが各布線指示線３６ａに対応して記載される。
【００２０】
制御部２のＣＰＵは、プログラム３０に従って動作することにより、受付手段２０、電線選択手段２３、表示手段２１、決定手段２２、変換手段２４等として機能する。なお、制御部２の各手段２０〜２４は、全部又は一部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエアによって実現されてもよい。
【００２１】
受付手段２０は、車両を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２及び部品情報３３を受け付ける。受付手段２０は、受け付けた３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２、部品情報３３を記憶部３に記憶する。
【００２２】
表示手段２１は、３次元ＣＡＤデータに基づいて、ワイヤーハーネスを除いた部品の立体画像を表示部５の画面に表示する。
【００２３】
決定手段２２は、表示部５の画面に表示された立体画像の間の空間にワイヤーハーネスの立体画像を配線してワイヤーハーネスを構成する電線のルートを決定し、それをルート情報３５として記憶部３に記憶する。なお、ワイヤーハーネスのルートを決定する際のワイヤーハーネスの立体画像として、電線の中心軸を表す中心線を用いてもよい。
【００２４】
電線選択手段２３は、決定手段２２によりワイヤーハーネスのルートが決定すると、電線ライブラリ３４を参照して、イニシャルコスト及びランニングコストに基づくトータルのコスト（以下、「ライフサイクルコスト」という。）に応じて電線の候補を選択する。例えば、イニシャルコストが高くともライフサイクルコストが抑えられる電線を選択する。
【００２５】
電線選択手段２３が選択した電線の候補が複数ある場合は、複数の電線が表示手段２１によって画面に表示される。そして、複数の電線の候補から実際に用いる電線は、利用者の選択に基づいて電線選択手段２３が決定する。
【００２６】
変換手段２４は、決定手段２２によってルート及び電線選択手段２３によって電線が決定されたワイヤーハーネスを２次元状に展開したハーネスボード図３６に変換する。
【００２７】
図２（ａ）及び（ｂ）は、電線の構成の一例を示す概略斜視図である。図２（ａ）に示す電線７ａは、撚り線による複数の導体７０ａ、絶縁性の被覆層７１ａ及び外層７２ａを有する。電線を構成する複数の導体７０ａの断面の総面積を導体サイズＳａとする。
【００２８】
また、図２（ｂ）に示す電線７ｂは、電線７ａに比べて撚り線の数の多い複数の導体７０ｂ、絶縁性の被覆層７１ｂ及び外層７２ｂを有する。電線を構成する複数の導体７０ｂの断面の総面積を導体サイズＳｂとすると、Ｓｂ＞Ｓａとなる。一般的に電線の長さが同じであれば、導体サイズが大きくなると通電ロスが減少する。一方、導体サイズが大きくなると重量増、価格増となる。
【００２９】
図３は、電線ライブラリ３４の構成例を示す概略図である。電線ライブラリ３４は、複数の電線を識別するための電線ＩＤと、導体サイズと、イニシャルコストを計算するための価格とを有する。また、電線ライブラリ３４は、図示していないが許容電流や電圧降下等の安全上の規定条件を有する。また、電線ライブラリ３４は、耐熱性、耐油性、耐放射線性、屈曲性等の電線の特性を有していてもよい。その他、耐薬性、耐水性、耐ガス性、耐炎性、耐爆性等の仕様雰囲気、捻回の程度、頻度、期間や、移動、振動、衝撃、伸縮、圧縮等の程度、頻度、期間等の使用方法を有していてもよい。
【００３０】
（実施の形態の動作）
次に、本実施の形態の動作の一例を説明する。
【００３１】
（１）３次元ＣＡＤデータの受付
受付手段２０は、例えば入力部４のディスクドライブから、車両を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２及び部品情報３３を受け付けし、３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２及び部品情報３３を記憶部３に記憶する。なお、ハーネス情報３２は、未確定の要素を含むものであってもよい。
【００３２】
（２）ワイヤーハーネスのルートの決定
表示手段２１は、３次元ＣＡＤデータに基づいて、ワイヤーハーネスを除いた部品の立体画像を表示部５の画面に表示する。
【００３３】
図４は、表示部５の画面に表示された車両立体画像の一例を示す斜視図である。車両立体画像１００には、車両の外装１１１、内部フレーム１１２、台車１１３、車輪１１４、座席１１５等の構造体や、制御盤１２１、空調機器１２２、照明器具１２３等の電気機器等の各立体画像が含まれる。
【００３４】
決定手段２２は、表示部５の画面に表示された立体画像の間の空間にワイヤーハーネスの立体画像を配線してワイヤーハーネスのルートを決定する。具体的には、決定手段２２は、入力部４のマウス等の操作に基づいて、ワイヤーハーネスを構成する電線の複数の経由点の３次元座標を確定してルートを決定する。決定手段２２は、ワイヤーハーネスごとに電線の経由点の３次元座標をルート情報３５として記憶部３に記憶する。
【００３５】
（３）電線の選択
次に、電線選択手段２３は、決定手段２２によりワイヤーハーネスのルートが決定すると、記憶部３に記憶されたハーネス情報３２及び電線ライブラリ３４を参照してルートに使用可能な電線の候補を選択する。例えば、ハーネス情報３２に記載された接続先の情報から必要な許容電流や電圧降下等の安全上の規定を満たす範囲内で電線ライブラリ３４の電線から電線の候補を選択する。また、ルートが予め定めた程度以上の屈曲、捻回等を含む場合は屈曲、捻回等に耐えうる電線の候補を電線ライブラリ３４から選択する。
【００３６】
次に、電線選択手段２３は、選択した電線の候補を用いた場合のイニシャルコスト及びランニングコストを算出する。まず、イニシャルコストは、電線ライブラリ３４の電線それぞれの価格と、ルートの長さとを乗じることで求まる。
【００３７】
また、ランニングコストは、電線の通電ロスと使用期間とを乗じることで求まる。通電ロスは電線の材質、ルートの長さ及び導体サイズから算出される。なお、電線を使用した場合に、使用期間に排出されるＣＯ２排出量をランニングコストに加算してもよい。また、電線の選択は車両の重量にも影響するため、電線の重量増に伴うエネルギー消費をランニングコストに加算してもよい。
【００３８】
以上のように求めたイニシャルコスト及びランニングコストと、電線の導体サイズとは以下の図５に示すような関係を有する。
【００３９】
図５は、電線の導体サイズとコストとの関係を示すグラフ図である。電線の導体サイズが増加すると、図中に示す点Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４のようにイニシャルコストが増加する。また、電線の導体サイズが増加すると、図中に示す点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４のようにランニングコストが減少する。イニシャルコスト及びランニングコストの両者を考慮したトータルのコストがライフサイクルコストであり、図中に示す点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のように振る舞い、図５の例では点Ｃ２においてコストが最小となる。
【００４０】
従って、電線選択手段２３は、点Ｃ２に対応する導体サイズが１４ｍｍの電線の候補を使用する電線に決定する。この選択動作はワイヤーハーネスのすべての電線について行われる。なお、電線選択手段２３は、入力部４のマウス等の操作に基づいて、複数の電線の候補から実際に使用される電線を決定するようにしてもよい。電線選択手段２３は、決定された電線の情報をハーネス情報３２として記憶部３に記憶する。
【００４１】
（４）ハーネスボード図の作成
変換手段２４は、記憶部３に記憶されているハーネス情報３２及びルート情報に基づいて、決定手段２２によってルートが決定されたワイヤーハーネスを、布線指示線として２次元状に展開したハーネスボード図３６に変換し、そのハーネスボード図３６を記憶部３に記憶する。
【００４２】
図６は、ハーネスボード図３６の一例を示す図である。ハーネスボード図３６には、ワイヤーハーネスを構成する電線の布線位置を実際の寸法で直線化した布線指示線３６ａと、使用される電線の情報３６ｂとが示されている。
【００４３】
制御部２は、入力部４のキーボード等の操作に基づいて、記憶部３に記憶されているハーネスボード図３６を通信部６を介してプリンタにより用紙に印刷する。印刷されたハーネスボード図３６は、木製のハーネスボードに貼り付けられ、ワイヤーハーネスの製作に供される。
【００４４】
（実施の形態の作用、効果）
本実施の形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
（ａ）ワイヤーハーネスのルートと部品の環境情報及び配置とに基づいて、ワイヤーハーネスに用いることのできる電線の候補を選択し、これらの電線の候補のライフサイクルコストを算出して、コストが最小となる電線の候補を使用する電線として決定するため、コストを考慮したワイヤーハーネスの設計の工程が簡略化される。
従来は許容電流や電圧降下等の安全上の規定を満たす範囲内で、ハーネスの重量及びイニシャルコストを抑えるために導体サイズが最小の電線（図５の点Ａ１）を選択していたため、イニシャルコスト及びランニングコストを考慮したライフサイクルコストは図５の点Ｃ１のコストとなり、最小とはなっていなかった。
（ｂ）新型車両のように現物が存在しない場合でも、実際の電線が手元にない場合でも、画面上でワイヤーハーネスの配線シミュレーションを行えるので、ワイヤーハーネスの設計が可能になる。
（ｃ）自動車と比べて鉄道車両は、多くが床下配線のため、実車合わせによる加工作業が多いが、本実施の形態によれば、実車合わせによる加工作業を少なくすることができ、ワイヤーハーネスの設計が極めて容易になる。
【００４５】
［他の変形例］
なお、本発明の実施の形態は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々な実施の形態が可能である。例えば、上記実施の形態では導体サイズとコストとの関係に着目し、コストを抑える導体サイズを選択したが、電線の特性や使用方法とコストとの関係に着目して、コストを抑える特性や使用方法を選択してもよい。
【００４６】
また、本発明の実施の形態の構成要素の一部を本発明の要旨を逸脱しない範囲内において省いてもよい。
【００４７】
また、本発明の要旨を変更しない範囲内で、上記実施の形態の組立工程において、工程の追加、削除、変更、入替え等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、鉄道車両用ハーネス、自動車用ハーネス、航空機用ハーネス、医療用ハーネス、機器内ハーネス等に適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…ワイヤーハーネス設計装置、２…制御部、３…記憶部、４…入力部、５…表示部、
６…通信部、２０…受付手段、２１…表示手段、２１ａ…画面、２２…決定手段、
２３…電線選択手段、２４…変換手段、３０…プログラム、３１…３次元ＣＡＤデータ、
３２…ハーネス情報、３３…部品情報、３４…電線ライブラリ、３５…ルート情報、
３６…ハーネスボード図、３６ａ…布線指示線、３６ｂ…電線の情報、
７０ａ、７０ｂ…導体、７１ａ、７１ｂ…被覆層、７２ａ、７２ｂ…外層
１００・・・車両立体画像、１１１…外装、１１２…内部フレーム、１１３・・・台車、
１１４…車輪、１１５…座席、１２１…制御盤、１２２…空調機器、１２３…照明器具
【図１】
0006511934.tif 000002
【図２】
0006511934.tif 000003
【図３】
0006511934.tif 000004
【図４】
0006511934.tif 000005
【図５】
0006511934.tif 000006
【図６】
0006511934.tif 000007