(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象である機械構造物の性能と製造コストとを同時に予測する全体統合解析モデル支援装置であって、
解析プロセス入力画面を表示し、操作者が解析ノードを選択して定義した解析プロセスを表示する手段と、
解析条件入力画面を表示し、解析に必要な入力条件を表示する手段と、
前記解析プロセスに従った解析モデルを作成して性能を予測し、該性能予測の結果に従って、製造コストを算出する手段と、
過去の製造コスト情報を取得する手段と、
データ分析条件入力画面を表示し、分析条件を表示する手段と、
前記過去の製造コスト情報を、クラスタリング手法によりグループ分けする手段と、
該グループ分けする手段によって得られる結果をグラフとして可視化する手段と、
算出した前記製造コストを含む解析結果を取得して表示する手段と、
を有することを特徴とする全体統合解析モデル支援装置。
【請求項２】
解析対象である機械構造物の性能と製造コストとを同時に予測する全体統合解析モデル支援装置であって、
解析プロセス入力画面を表示し、操作者が解析ノードを選択して定義した解析プロセスを表示する手段と、
解析条件入力画面を表示し、解析に必要な入力条件を表示する手段と、
前記解析プロセスに従った解析モデルを作成して性能を予測し、該性能予測の結果に基づいてグループを特定し、該所属するグループの製造コストデータから製造コストを算出する手段と、
過去の製造コスト情報を取得する手段と、
データ分析条件入力画面を表示し、前記過去の製造コスト情報をグラフによって可視化し、分析条件を表示する手段と、
前記過去の製造コスト情報を、クラスタリング手法によりグループ分けする手段と、
該グループ分けする手段によって得られる結果をグラフとして可視化する手段と、
算出した前記製造コストを含む解析結果を取得して表示する手段と、
を有することを特徴とする全体統合解析モデル支援装置。
【請求項３】
解析対象である機械構造物の性能と製造コストとを同時に予測する全体統合解析モデル支援装置であって、
解析プロセス入力画面を表示し、操作者が解析ノードを選択して定義した解析プロセスを表示する手段と、
解析条件入力画面を表示し、解析に必要な入力条件を表示する手段と、
前記解析プロセスに従った解析モデルを作成して性能を予測し、該性能予測の結果に従基づいてグループを特定し、該所属するグループの製造コストデータから該製造コストデータの算術平均を製造コストとして算出する手段と、
過去の製造コスト情報を取得する手段と、
データ分析条件入力画面を表示し、前記過去の製造コスト情報をグラフによって可視化し、データ分析のための分散を分析条件として表示する手段と、
前記過去の製造コスト情報を、クラスタリング手法としてｋ平均法によりグループ分けする手段と、
該グループ分けの結果をグラフとして可視化する手段と、
算出した前記製造コストを含む解析結果を取得して表示する手段と、
を有することを特徴とする全体統合解析モデル支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体統合解析モデル支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この技術分野の背景技術として、特開２００２−２５９８８８号公報（特許文献１）がある。特許文献１の要約欄には、「モデル選択部が、条件入力部から設定された選択条件に基づいて、シミュレーションモデルを選択し、当該シミュレーションモデルをモデルデータベースから読出し、シミュレーション計算部が、この読み出されたシミュレーションモデルを用い、条件入力部に設定された初期状態及びシミュレーション条件に基づいて、シミュレーション計算を行う。これにより、モデルの選択条件に基づいて、詳細度の異なる各シミュレーションモデルを切替えてシミュレーション計算を行なう。例えば、重要な部分は詳細度の高いモデルを利用して高い精度のシミュレーションを行ない、あまり重要でない部分は詳細度の低いモデルを利用して短時間でシミュレーションを行なう。」と記載がある。【０００３】
また、この技術分野の背景技術として、特開２０１５−９０６３９号公報（特許文献２）がある。特許文献２の要約欄には、「制御部は、それぞれのカテゴリ毎に、３０分毎の電力消費量情報をそれぞれの時間毎に平均化して、各日の昼と夜のそれぞれの平均電力消費パターンを作成する。次に、各日の気温情報と、電力消費量情報とから、カテゴリ毎に気温と電力消費量との相関を作成する。この際、昼については、最高気温と昼の総電力消費量との相関をとり、夜については、最低気温と夜の総電力消費量との相関をとる。ネットワークを介して、当日の予想気温（予想最高気温および予想最低気温）を取得する。次いで、対象日のカテゴリに応じて、得られた予想気温に対応する昼または夜の予想電力消費量を取得する。」と記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５９８８８号公報
【特許文献２】特開２０１５−９０６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の解析技術では、解析モデル単体、または解析条件に応じて解析モデルを切替え、重要な部分は詳細度の高いモデルを使って高い精度のシミュレーションを行ない、あまり重要でない部分は詳細度の低いモデルを使って解析計算を行う。このような解析計算を行う場合、解析対象である機械構造物に発生する応力や、効率などの性能の予測が目的となる。このとき、機械構造物の製造コストといった算出は、機械構造物の加工方法や加工手順が大きく影響するため、従来の解析方法ではその算出が困難であり、また加工方法などを正しく認識して一つ一つ解析していくと、計算時間が増大するという課題がある。【０００６】
特許文献１においては、製造コストの算出方法という点に関しては、十分に考慮されていない。【０００７】
また、過去のデータに基づいたコスト等を予測する計算方法では、予測したいコスト等を従属変数、気温等を独立変数とする相関（連続）関数を作成することで予測する。しかし、機械構造物の製造コストといった算出は、機械構造物の加工方法や加工手順が大きく影響し、加工方法１、加工方法２のように、離散的な扱いとなるために問題を連続関数で表現することが困難であり、また無理に相関関数を作成しても予測精度が悪いという課題がある。【０００８】
特許文献２においては、非連続的な問題における予測という点に関しては、十分に考慮されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、解析対象である機械構造物の性能と製造コストとを同時に予測する全体統合解析モデル支援装置であって、解析プロセス入力画面を表示し、解析プログラムを有する解析ノードを選択することにより解析プロセスを表示する手段と、解析条件入力画面を表示し、解析に必要な入力条件を表示する手段と、前記解析プロセスに従った解析モデルを作成して性能予測を解析し、該性能予測の結果に従って、製造コストを解析する手段と、過去の製造コスト情報を取得する手段と、データ分析条件入力画面を表示し、分析条件を表示する手段と、前記過去の製造コスト情報を、クラスタリング手法によりグループ分けする手段と、該グループ分けする手段によって得られる結果をグラフとして可視化する手段と、解析結果を取得して表示する手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、解析精度の向上、解析時間の短縮化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る全体構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る処理手順（フェーズ１）を表す図である。
【図３】本発明の実施例に係る処理手順（フェーズ２、フェーズ３）を表す図である。
【図４】本発明の実施例に係る解析プロセス定義画面を表す図である。
【図５】本発明の実施例に係る解析条件の入力画面を表す図である。
【図６】本発明の実施例に係るデータ分析条件の入力画面を表す図である。
【図７】本発明の実施例に係るデータ分析結果画面を表す図である。
【図８】本発明の実施例に係る解析結果の表示画面を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施例は、機械構造物の効率性能および、機械構造物の製造コストを統合的に算出する装置に係り、コンピュータを用いた解析支援装置に関する。以下、実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例に係る全体構成図である。図１の実施例の装置は、解析プロセス定義部１０１、解析条件入力・表示部１０２、解析モデル作成・解析制御部１０３、データ収集部１０４、データ分析定義部１０５、データ分析部１０６、データ分析結果表示部１０７、解析結果表示部１０８、データベース１０９、計算機１１０からなる。なお、必ずしもこれらの構成のみに限定するものではなく、本実施例の趣旨を逸脱しなければ、これらの構成の一部を削除・置換或いは他の構成を付加することが可能である。【００１４】
解析プロセス定義部１０１では、解析プロセス入力画面を表示し、操作者が、解析モデル名、解析プログラムが内蔵された解析ノードをドラッグアンドドロップ（単に解析ノードを選択することであっても同義である）することにより解析プロセスを入力し、入力された解析プロセス情報を表示し、入力された情報をデータベース１０９に入力する。【００１５】
解析条件入力・表示部１０２では、解析条件入力画面を表示し、操作者が、解析プロセス定義部１０１で入力された解析モデルに対して、解析に必要な入力条件を入力し、入力された解析条件情報を入力画面に表示し、入力された情報をデータベース１０９に入力する。【００１６】
解析モデル作成・解析制御部１０３では、解析プロセス定義部１０１、解析条件入力・表示部１０２、データ分析部１０６で入力された情報を取得し、解析プロセスに従った解析モデルを作成して性能を予測し、性能予測結果に従って、データ分析部で作成されたグループ情報に所属するグループを算出し、所属するグループの製造コストデータの算術平均を製造コストとする解析を実行し、解析が終了したら、解析結果をデータベース１０９に入力する。
【００１７】
データ収集部１０４では、データベース１０９から過去の製造コスト情報を取得する。【００１８】
データ分析定義部１０５では、データ分析条件入力画面を表示し、操作者が、グラフにプロットするＸ軸、Ｙ軸の項目を選択することで、グラフを表示し、グループのための分散を入力し、入力されたデータ分析条件情報を入力画面に表示し、入力された情報をデータベース１０９に入力する。【００１９】
データ分析部１０６では、データ分析定義部１０５で入力された条件に従って、過去の製造コスト情報を、クラスタリング手法としてｋ平均法により、入力された分散に一致するようなグループに分け、結果をデータベース１０９に入力する。【００２０】
データ分析結果表示部１０７では、データ分析部１０６で計算したグループ分けの結果を、操作者にグラフ表示する。【００２１】
解析結果表示部１０８では、データベース１０９より解析モデル作成・解析制御部１０３で解析した解析結果を取得し、解析結果を操作者に表示する。【００２２】
データベース１０９では、解析モデル入力・表示部１０１、解析条件入力・表示部１０２、解析モデル作成・解析制御部１０３、データ収集部１０４、データ分析定義部１０５、データ分析部１０６、データ分析結果表示部１０７、解析結果表示部１０８で得られたデータを蓄積する。【００２３】
このように構成される実施形態の処理手続きについて、図２から図８を参考にしながら説明する。図２は、本発明の実施例に係る処理手順（フェーズ１）を表す図である。図３は、本発明の実施例に係る処理手順（フェーズ２、フェーズ３）を表す図である。すなわち、図２，３は、図１に示す全体統合解析装置における処理手順を示すフローチャートである。本実施例の手順は、大きく三つのフェーズに分けられる。一つ目は、解析プロセスの入力と、解析のための条件を入力するフェーズである。二つ目は、データ分析の入力と、データ分析処理をするフェーズである。三つ目は、解析計算の実行と、解析結果を表示するフェーズである。【００２４】
機械構造物の遠心圧縮機を例に取り、全体統合解析の性能、製造コストを予測するための手段について、フェーズ１から説明する。遠心圧縮機は、羽根車を回転させることで気体を吸い込み、遠心方向に気体を除々に減速させることにより圧縮する機械である。遠心圧縮機は、通常羽根車が一つでなく複数個設けて気体を圧縮する。この圧縮機を例に取り、圧縮機の性能と製造コストを統合的に解析するための手段について述べる。【００２５】
フェーズ１の図２のＳ１００は、解析プロセス定義部１０１より解析プロセスを入力する。【００２６】
Ｓ１０１では、解析プロセス定義部１０１より解析プロセスの入力画面を表示する。図４に入力画面の一例を示す。図４は、本発明の実施例に係る解析プロセス定義画面を表す図である。操作者は、これから解析する解析プロセスを入力する。ここでは、解析モデルとして圧縮機が入力されている。画面の一例の左側部分は解析ノードと呼ばれるプログラムが内蔵されたブロックが表示されている。すなわち、「条件取得」を例に取ると、「条件取得」には、解析のための条件を取得するプログラムが内蔵されており、そのプログラムの実行が可能となっている。ここでは、そのブロックを解析ノードと呼ぶ。「性能計算」では、圧縮機の性能を予測するプログラムが内蔵されている。「コスト計算」では、圧縮機の製造コストを予測するプログラムが内蔵されている。「結果表示」では、計算結果を表示するプログラムが内蔵されている。操作者は、解析ノードに表示された解析ノードをドラッグし、右側の画面にドロップすることで、解析手順を定義する。ここでは、「条件取得」、「性能予測」、「コスト計算」、「結果表示」という順番で解析ノードが入力されている。【００２７】
Ｓ１０２では、Ｓ１０１で入力した「条件取得」、「性能予測」、「コスト計算」、「結果表示」といった解析プロセス情報を取得する。【００２８】
Ｓ１０３では、Ｓ１０２で得られた情報を取得し、データベース１０９に入力する。【００２９】
図２のＳ２００は、解析条件入力/表示部１０２により解析条件を入力する。【００３０】
Ｓ２０１では、解析プロセス定義部１０１で入力した情報を、データベース１０９から取得する。【００３１】
Ｓ２０２では、解析条件入力/表示部１０２より解析条件の入力画面を表示する。図５に入力画面の一例を示す。図５は、本発明の実施例に係る解析条件の入力画面を表す図である。操作者は、解析のための解析条件を入力する。ここでは解析モデル名に、圧縮機が入力されている。解析条件として、吸入圧力０.１ＭＰａ、吐出圧力０.２５ＭＰａ、吸入温度５０℃、流量１２５００００ｋｇ／ｈが入力されている。この条件が、圧縮機の性能計算、コスト計算に必要な解析条件となる。【００３２】
Ｓ２０３では、Ｓ２０２で入力した解析条件を取得する。【００３３】
Ｓ２０４では、Ｓ２０３で得られた情報を取得し、データベース１０９に入力する。【００３４】
次に、フェーズ２について説明する。図３のＳ３００では、データ収集部１０４により過去の製造コスト情報を取得し、データ分析定義部１０５によりデータ分析に必要な条件を入力し、データ分析部１０６によりデータ分析を行い、データ分析結果表示部１０７により分析結果を表示し、結果をデータベースに入力する。【００３５】
Ｓ３０１では、データ収集部１０４により、データベース１０９から過去の製造コスト情報を取得する。ここでは圧縮機に関する製造コスト情報を取得する。データベース１０９には、過去に設計された圧縮機の製造コスト、圧縮機の長さ、羽根車の外径、効率、ヘッドといった性能情報が格納されており、これらの情報を取得する。【００３６】
Ｓ３０２では、データ分析定義部１０５によりデータ分析のための入力画面を表示する。図６にデータ分析条件の入力画面の一例を示す。図６は、本発明の実施例に係るデータ分析条件の入力画面を表す図である。操作者は、データ分析に必要な条件を入力する。ここでは、解析モデル名に圧縮機が表示されている。画面のグラフは過去の製造コスト情報が表示されている。製造コスト情報をグラフ表示するため、表示するＸ軸、Ｙ軸の項目が選択できるようになっている。ここではＸ軸に圧縮機の長さ、Ｙ軸に羽根車の外径が選択されている。このため、表示画面のグラフは、Ｘ軸に圧縮機の長さ、Ｙ軸に羽根車の外径を取った時の過去のデータをプロットしたものである。なお、Ｘ軸、Ｙ軸には、製造コスト、効率、ヘッドといったデータベースに登録されている情報を選択することが可能である。次にデータ分析のための分散を入力する。ここでは８.０が入力されている。【００３７】
Ｓ３０３では、Ｓ３０２で入力したデータ分析条件の情報を取得する。【００３８】
Ｓ３０４では、データ分析部１０６によりデータ分析を実行する。ここではクラスタリング手法としてｋ平均法による分析を行う。ｋ平均法を用いた分析の手順について以下に説明する。
１．データｘｉ（ｉ＝１…ｎ）対してランダムにグループを割り当てる。ここで、ｎは変数の数である。ここではＳ３０２で入力されたＸ軸、Ｙ軸が変数であるので、nは２で、圧縮機の長さ、羽根車の外径が変数である。
２．割り当てたデータを元に、各グループの中心Ｖｊ（ｊ＝１…ｋ）を計算する。ここでｋはグループの数である。Ｖｊの計算には割り当てたグループのデータの算術平均を用いる。
３．各ｘｉとＶｊとの距離を求め、ｘｉを最も近い中心のグループに割り当てなおす。
４．上記の計算が全てのｘｉのグループの割り当てが変化しなかった場合、あるいは変化量が事前に設定したしきい値を下回った場合は次の処理に行き、そうでない場合は、新しくグループを割り当て２から再計算する。
５．ｘｉとＶｊとの距離との分散を算出し、Ｓ３０２で入力した分散との差の絶対値が事前に設定したしきい値よりも下回った場合は処理を終了し、算出分散が入力した分散よりも大きい場合はグループ数を大きくし、算出分散が入力した分散よりも小さい場合はグループ数を小さくして１に戻る。【００３９】
Ｓ３０５では、データ分析結果表示部１０７により分析結果を表示する。図７にデータ分析結果の表示画面の一例を示す。図７は、本発明の実施例に係るデータ分析結果画面を表す図である。分析の結果グループ数４が表示され、グラフには四つに分けられた結果が表示されている。ここでは◆、□、×、△で各グループがプロットされている。【００４０】
Ｓ３０６では、操作者がＳ３０５で表示した結果を見て、グループ数を多くしたい場合は分散を小さく、グループ数を少なくしたい場合は分散を大きくして分析ボタンを押してＳ３０３に行き、操作者が適切と思った場合は決定ボタンを押す。【００４１】
Ｓ３０７では、Ｓ３０４で得られた分析結果を取得してデータベース１０９に入力する。【００４２】
フェーズ３について説明する。図３のＳ４００では、解析モデル作成、解析制御部１０３により、Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ３００で入力された情報を取得して性能および製造コストを予測するための解析を行う。Ｓ５００では、解析結果表示部１０８により解析結果を表示する。【００４３】
Ｓ４０１では、解析モデル作成、解析制御部１０３によりＳ１００で入力された解析プロセス、Ｓ２００で入力された解析条件、Ｓ３００で入力されたグループ情報を取得する。【００４４】
Ｓ４０２では、解析モデルを作成して解析を実行する。ここでは、Ｓ１００で入力された解析プロセスに従って解析モデルを作成して解析する。まず、計算条件を取得する。吸入圧力、吐出圧力、吸入温度の条件を取得する、次に性能計算を行う。入力された条件を用いて、圧縮機の長さ、羽根車の外径、効率、ヘッドを算出する。次にコスト計算を行う。ここでは、圧縮機の長さ、羽根車の外径を利用して、Ｓ３００で分析したグループ情報により製造コストを算出する。すなわち、Ｓ４０２で算出した圧縮機の長さ、羽根車の外径を用いて、所属するグループを求め、所属するグループの製造コストの算術平均を製造コストとする。【００４５】
Ｓ４０３では、解析結果をデータベース１０９に入力する。ここでは、圧縮機の長さ、羽根車の外径、効率、ヘッド、製造コストをデータベースに入力する。【００４６】
Ｓ５０１では、解析結果表示部１０８により、解析モデル作成、解析制御部１０３で解析した全体統合解析の解析結果を表示する。図８に解析結果の表示画面の一例を示す。図８は、本発明の実施例に係る解析結果の表示画面を表す図である。図では、圧縮機の計算の計算条件である吸入圧力、吐出圧力、吸入温度、流量が表示され、解析結果として圧縮機長さ、羽根車外径、効率、ヘッド、製造コストが、標準機との相対値が表示されている。【００４７】
このように、機械構造物の性能および製造コストを統合的な算出のために、過去の製造コスト、性能といった情報を纏めてクラスタリング手法によりグループに分類し、その結果をデータベースに保持する。これにより、機械構造物の性能を評価すると同時に、機械構造部が属するグループ情報から、得られた性能情報を通じて創造コストが可能になるため、予測時間の短縮化が図れる。【００４８】
本実施例は、解析プロセス入力画面を表示し、操作者が、解析モデル名、解析プログラムが内蔵された解析ノードをドラッグアンドドロップすることにより解析プロセスを入力し、入力された解析プロセス情報を表示する手段と、解析条件入力画面を表示し、操作者が、入力された解析モデルに対して、解析に必要な入力条件を入力し、入力された解析条件情報を入力画面に表示する手段と、解析プロセスに従った解析モデルを作成して性能予測の解析を実行し、性能予測結果に従って、作成されたグループ情報に所属するグループを算出し、所属するグループの製造コストデータの算術平均を製造コストとする解析を実行する手段と、過去の製造コスト情報を取得する手段と、データ分析条件入力画面を表示し、操作者が、グラフにプロットするＸ軸、Ｙ軸の項目を選択することで、グラフを表示し、グループ分けのための分散を入力し、入力されたデータ分析条件情報を入力画面に表示する手段と、過去の製造コスト情報を、クラスタリング手法としてk平均法により、入力された分散に一致するようなグループに分ける手段と、グループ分けの結果を、グラフ表示する手段と、解析した解析結果を取得し、解析結果を操作者に表示する手段とを備えた全体統合解析装置とその方法を提案する。【００４９】
これにより、過去の製造コストデータをクラスタリグ手法によりグループに分類してその結果をデータベースに保持することで、機械構造物の性能を評価すると同時に、機械構造物が属するグループ情報から製造コストの予測が可能になるため、予測時間の短縮化が図れる。また、解析対象である機械構造物の性能予測と製造コストの算出のために、過去の製造コストデータをクラスタリグ手法によりグループに分類してその結果をデータベースに保持する。これにより、操作者が機械構造物の性能を解析により予測するのと同時に、製造コストも予測することが可能になり、解析精度の向上、解析時間の短縮化が図れる。【００５０】
本実施例では、Ｘ軸、Ｙ軸の２次元情報に基づいてグループ分けを行ったが、N次元情報に拡張することは可能である。【００５１】
また、クラスタリング手法にk平均法を用いたが、自己組織化マップなどの他のクラスタリング手法を用いることは可能である。【００５２】
また、解析プロセスを構成する解析ノード解析を、同一の計算機で実施しているように記載しているが、ネットワーク環境を利用することにより、異なる計算機において実施することは可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１  解析プロセス定義部
１０２  解析条件入力/表示部
１０３  解析モデル作成・解析制御部
１０４  データ収集部
１０５  データ分析定義部
１０６  データ分析部
１０７  データ分析結果表示部
１０８  解析結果表示部
１０９  データベース
１１０  計算機
【図１】
0006691600.tif 000002
【図２】
0006691600.tif 000003
【図３】
0006691600.tif 000004
【図４】
0006691600.tif 000005
【図５】
0006691600.tif 000006
【図６】
0006691600.tif 000007
【図７】
0006691600.tif 000008
【図８】
0006691600.tif 000009