(57)【要約】【課題】　既存のどの材料が所望の特性の組合せに最も適合するかを素早く特定して、製品開発時間を最低限にすること。【解決手段】　本発明は、所望の特性の組合せに最も厳密に適合する材料を選択するための材料選択システム及び方法に関する。ユーザは、材料に望まれる特性値（１０）、どの特性を検索しスコア付けしたいか（２０，３０）、これらの特性の許容値（４０）、及び各々の特性に対する優先値（５０）を入力することができる。材料データベースから予備的適合材料を引き出すことができ（７０）、各々の特性値に対する指標値を計算することができる（８０）。次に、４つのファジーメンバシップ関数のうちの１つを用いて、各々の材料の各々の特性に対するスコア特性値を計算することができる（９０）。次に、スコア特性値を重み付けして（１００）、各々の特性に割り当てられた優先値を考慮する。次に、その結果を全体的適合スコアに基づいて降順に分類し（１２０）、最も適合する材料が、容易に特定できるようにユーザに出力することができる。【選択図】　　　図１
2004145879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の特性の組合せに最も厳密に適合する材料を選択するための方法であって、
ユーザから少なくとも１つの入力パラメータを取得する段階（１０，２０，３０，４０，５０，６０）と、
　グローバル・データリポジトリから少なくとも１つの予備的適合材料に対する実際の特性値を引き出す段階（７０）と、
　各々の予備的適合材料が、所望の特性値の組合せにどの程度適合するかを決定する段階（８０，９０，１００，１１０，１２０）と、
　結果をユーザに出力する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記決定する段階が、
　各々の予備的適合材料の各々の実際の特性値に対する指標値を計算する段階（８０）と、
　各々の特性値にスコア付けを行い、スコア特性値を生成する段階（９０）と、
　各々の特性に対する優先値を考慮することにより、各々のスコア特性値に重み付けを行い、加重スコア特性値を生成する段階（１００）と、
　各々の予備的適合材料に対して全体的適合スコアを計算する段階（１１０）と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記結果をユーザに出力する前に、前記予備的適合材料の各々の全体的適合スコアにより前記予備的適合材料を分類する段階（１２０）を更に含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記予備的適合材料が、前記予備的適合材料の各々の全体的適合スコアに基づいて降順に分類されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの入力パラメータが、表示される特性（１０）と、検索される特性（２０，３０）と、各々の特性に対する単位（４０）と、検索される各々の特性に対する許容特性値（４０）と、検索される各々の特性に対する優先値（５０）と、表示する適合材料の数（６０）のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
検索される各々の特性に対する前記許容特性値が、特性に対する最小許容特性値、最大許容特性値、許容特性値の範囲、及び許容点の値のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
検索される各々の特性に対する前記優先値が、高、中、低のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する最小許容特性値又は最大許容特性値である場合、前記指標値が、式：
【数１】
2004145879.tif 000015
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項９】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲である場合、前記指標値が、式：
【数２】
2004145879.tif 000016
（ここで、ＬＯＷは、前記許容範囲の最小値、ＨＩＧＨは、前記許容範囲の最大値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１０】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する最小許容特性値である場合、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
【数３】
2004145879.tif 000017
（ここで、勾配＝１５、クロスオーバ＝０．９５）
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１１】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する最大許容特性値である場合、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
【数４】
2004145879.tif 000018
（ここで、勾配＝−１５、クロスオーバ＝１．０５）
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１２】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に前記特性に対する前記所望の特性値がゼロに等しい場合、前記スコア特性値が１であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１３】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に前記特性に対する前記所望の特性値がゼロに等しくない場合、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１４】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
実際の特性値＜ＤＰＶ×０．９
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値）
であれば、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１５】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
ＤＰＶ×０．９≦実際の特性値＜ＤＰＶ
であれば、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
【数５】
2004145879.tif 000019
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値、ＡＰＶ＝実際の特性値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１６】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
実際の特性値＝ＤＰＶ
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値）
であれば、前記スコア特性値が１であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１７】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
ＤＰＶ＜実際の特性値≦ＤＰＶ×１．１
であれば、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
【数６】
2004145879.tif 000020
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値、ＡＰＶ＝実際の特性値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１８】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
実際の特性値＞ＤＰＶ×１．１
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値）
であれば、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１９】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、その特性に対する前記指標値が−１未満であれば、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項２０】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、
−１≦指標値＜−０．５
であれば、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
スコア特性値＝２（１．０＋指標値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項２１】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、
−０．５≦指標値＜０．５
であれば、前記スコア特性値が１であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項２２】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、
０．５≦指標値＜１
であれば、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
スコア特性値＝２（１．０−指標値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項２３】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、その特性に対する前記指標値が１より大きければ、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項２４】
前記加重スコア特性値が、式：
加重スコア特性値＝スコア特性値×優先値
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項２５】
ある特性に対して高い優先度が存在する場合、その特性に優先値４を割り当て、ある特性に対して中間の優先度が存在する場合、その特性に優先値２を割り当て、ある特性に対して低い優先度が存在する場合、その特性に優先値１を割り当てることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記全体的適合スコアが、式：
【数７】
2004145879.tif 000021
を用いて計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項２７】
各々の予備的適合材料が、エンジニアリングプラスチックを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記エンジニアリングプラスチックが、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）、ポリオレフィン、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、スチレン系樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、フェノール樹脂（ノボラック系）、フェノキシ樹脂、フルオロカーボン樹脂、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリイソプレン系熱可塑性エラストマー、及びフッ素系熱可塑性エラストマーのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記エンジニアリングプラスチックが、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリオレフィン樹脂、液晶樹脂、及びフェノール系樹脂のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
所望の特性の組合せに最も厳密に適合する材料を選択するためのシステムであって、
　ユーザから少なくとも１つの入力パラメータを取得するための手段（１０，２０，３０，４０，５０，６０）と、
　グローバル・データリポジトリから少なくとも１つの予備的適合材料に対する実際の特性値を引き出すための手段（７０）と、
　各々の予備的適合材料が、所望の特性値の組合せにどの程度適合するかを決定することができる材料選択アルゴリズム（８０，９０，１００，１１０，１２０）と、
　前記結果をユーザに出力するための手段と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項３１】
前記材料選択アルゴリズムが、
　各々の予備的適合材料の各々の実際の特性値に対する指標値を計算する段階（８０）と、
　各々の特性値にスコア付けを行い、スコア特性値を生成する段階（９０）と、
　各々の特性に対する優先値を考慮することにより各々のスコア特性値に重み付けを行い、加重スコア特性値を生成する段階（１００）と、
　各々の予備的適合材料に対して全体的適合スコアを計算する段階（１１０）と、
を含むことを特徴とする請求項３０記載のシステム。
【請求項３２】
前記材料選択アルゴリズムが、前記結果をユーザに出力する前に、前記予備的適合材料の各々の全体的適合スコアにより前記予備的適合材料を分類する（１２０）ことが可能になっていることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項３３】
前記予備的適合材料が、前記予備的適合材料の各々の全体的適合スコアに基づいて降順に分類されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの入力パラメータが、表示される特性（１０）と、検索される特性（２０，３０）と、各々の特性に対する単位（４０）と、検索される各々の特性に対する許容特性値（４０）と、検索される各々の特性に対する優先値（５０）と、表示する適合材料の数（６０）のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３０記載のシステム。
【請求項３５】
検索する各々の特性に対する前記許容特性値が、最小許容特性値、最大許容特性値、許容特性値の範囲、特性に対する許容点の値のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３４記載のシステム。
【請求項３６】
検索される各々の特性に対する前記優先値が、高、中、低のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３４記載のシステム。
【請求項３７】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する最小許容特性値又は最大許容特性値である場合、前記指標値が、式：
【数８】
2004145879.tif 000022
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項３８】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲である場合、前記指標値が、式：
【数９】
2004145879.tif 000023
（ここで、ＬＯＷは、前記許容範囲の最小値、ＨＩＧＨは、前記許容範囲の最大値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項３９】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する最小許容特性値である場合、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
【数１０】
2004145879.tif 000024
（ここで、勾配＝１５、クロスオーバ＝０．９５）
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４０】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する最大許容特性値である場合、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
【数１１】
2004145879.tif 000025
（ここで、勾配＝−１５、クロスオーバ＝１．０５）
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４１】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、前記特性に対する前記所望の特性値がゼロに等しい場合、前記スコア特性値が１であることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４２】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、前記特性に対する前記所望の特性値がゼロに等しくない場合、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４３】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
実際の特性値＜ＤＰＶ×０．９
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値）
であれば、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４４】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
ＤＰＶ×０．９≦実際の特性値＜ＤＰＶ
であれば、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
【数１２】
2004145879.tif 000026
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値、ＡＰＶ＝実際の特性値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４５】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
実際の特性値＝ＤＰＶ
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値）
であれば、前記スコア特性値が１であることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４６】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
ＤＰＶ＜実際の特性値≦ＤＰＶ×１．１
であれば、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
【数１３】
2004145879.tif 000027
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値、ＡＰＶ＝実際の特性値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４７】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容点の値であり、更に、
実際の特性値＞ＤＰＶ×１．１
（ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値）
であれば、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４８】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、前記特性に対する前記指標値が−１未満であれば、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項４９】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、
−１≦指標値＜−０．５
であれば、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
スコア特性値＝２（１．０＋指標値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項５０】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、
−０．５≦指標値＜０．５
であれば、前記スコア特性値が１であることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項５１】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、
０．５≦指標値＜１
であれば、前記スコア特性値が、ファジーメンバシップ関数：
スコア特性値＝２（１．０−指標値）
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項５２】
ユーザから取得した入力パラメータの少なくとも１つが、ある特性に対する許容特性値の範囲であり、更に、前記特性に対する前記指標値が１より大きければ、前記スコア特性値がゼロであることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項５３】
前記加重スコア特性値が、式：
加重スコア特性値＝スコア特性値×優先値
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項５４】
ある特性に対して高い優先度が存在する場合、その特性に優先値４を割り当て、ある特性に対して中間の優先度が存在する場合、その特性に優先値２を割り当て、ある特性に対して低い優先度が存在する場合、その特性に優先値１を割り当てることを特徴とする請求項５３記載のシステム。
【請求項５５】
前記全体的適合スコアが、式：
【数１４】
2004145879.tif 000028
を用いて計算されることを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項５６】
各々の予備的適合材料が、エンジニアリングプラスチックを含むことを特徴とする請求項３０記載のシステム。
【請求項５７】
前記エンジニアリングプラスチックが、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）、ポリオレフィン、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、スチレン系樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、フェノール樹脂（ノボラック系）、フェノキシ樹脂、フルオロカーボン樹脂、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリイソプレン系熱可塑性エラストマー、及びフッ素系熱可塑性エラストマーのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５６記載のシステム。
【請求項５８】
前記エンジニアリングプラスチックが、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリオレフィン樹脂、液晶樹脂、及びフェノール系樹脂のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５６記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、一般に、特性の組合せに適合する材料を見つけるためのシステム及び方法に関する。詳細には、本発明は、所望の特性の組合せに最も適合する材料を素早く見つけ、製品の開発時間を短縮することができるようにするための材料選択システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　新製品をデザインする場合、特定の特性を有する材料が望まれるが、どの材料がこのような特性に最も適合するかは直ぐに分からない場合が多い。従って、このような材料を見つけるための実験が必要な場合がある。このような実験は、時間がかかると共に費用がかかる試みであり、結果的に、実験は過度の重荷となり実現不可能となる場合が多い。
【０００３】
　所望の特性を有する材料を見つけるための現行のシステム及び方法では、所望の特性に近い特性を有する材料の非組織的リストしか得られない。その後、誰かがこの材料のリストを分類して、どの材料が所望の特性に最も適合するかを決定する必要がある。このことは、技術者の頭の中で行うことができるが、直感、知識、及び経験、又は他の非科学的手段に基づいて決定される場合が多い。従って、どの材料が、全体的に所望の特性に最も適合するかを見出すために、更なる試験又は実験を必要とする場合が多い。このことは、材料が１以上の所望の特性値に厳密に適合していても、他の所望の特性値には全く適合しない場合があるので更に複雑になる。従って、リスト内のどの材料が、全体的に所望の特性に最も適合することになるかを見分けるのは難しい場合が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　現在のところ、全体的に所望の特性に最も適合する材料を素早く容易に見つける方法は存在しない。従って、既存のどの材料が全体的に所望の特性に最も厳密に適合するかを素早く特定することができ、結果的に、製品開発サイクル時間を大幅に短縮することができるシステム及び方法が必要とされている。また、コンピュータを利用して自動化されたシステム及び方法が必要とされている。また、ユーザがインターネット経由でアクセス可能なシステム及び方法が必要とされている。また、全体的に所望の特性に最も適合する材料を計算する場合に、全ての所望の特性を集合的に考慮するシステム及び方法が必要とされている。更に、ファジーメンバシップ関数を用いて、既存の材料を個々の所望の特性値にどれだけ適合するかによって評価するシステム及び方法が必要とされている。また、材料の全体的な適合性を計算する場合に、優先度の低い特性より優先度の高い特性に大きな加重値を与えることができるシステム及び方法が必要とされている。最後に、計算した全体的な適合性に応じて材料に降順に順位付けし、所望の特性に最も適合する材料をユーザが容易に特定できるようにするシステム及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　従って、前述の現行システム及び方法の欠点は、本発明の実施形態により解決される。本発明は、既存のどの材料が、全体的に所望の特性の組合せに最も厳密に適合するかを素早く特定することを可能にし、結果的に、新製品の開発サイクル時間を大幅に短縮することができる材料選択システム及び方法に関する。本発明の実施形態は、コンピュータを利用して材料のデータベースを自動的に検索し、その中のどの材料が、全体的に所望の特性の組合せに最も適合するかを計算するシステム及び方法を備える。特定の実施形態において、本発明のシステム及び方法は、ユーザがパソコン、イントラネット、エクストラネット、又はインターネットを経由してアクセス可能である。本発明のシステム及び方法の実施形態では、どの材料が、全体的に所望の特性の組合せに最も適合するかを計算する場合に、全ての所望の特性を集合的に考慮することができる。本発明の実施形態において、システム及び方法は、ファジーメンバシップ関数を用いて、個々の所望の特性値にどれだけ適合するかによって、既存の材料にスコア付けを行うことができる。更に、材料の全体的な適合スコアを計算する場合、優先度の低い特性よりも優先度の高い特性に大きな加重値を与えることができる。最後に、本発明のシステム及び方法の実施形態では、計算した全体的適合スコアに応じて材料を降順に順位付けし、所望の特性に最も適合する材料をユーザが容易に特定できるようにする。
【０００６】
　新製品をデザインするときには、特定の特性を有する材料が望まれる場合が多い。本発明のシステム及び方法では、ユーザは、材料に対して要求する種々の特性及び特性値を入力又は選択することができる。例えば、ユーザは、材料に対して要求する特性を選択することができる。また、ユーザは、これらの所望の特性に対し、最小許容値、最大許容値、許容点の値、又は許容値の範囲といった許容値を選択することができる。実施形態において、ユーザは、各々の所望の特性に対し、高、中、低といった優先度を選択することができる。また、実施形態において、適合する材料をいくつリストアップするかを選択することができる。
【０００７】
　これらの特性変数を選択すると、最も厳密に適合する材料の検索を開始することができる。１つの実施形態において、第１の段階は、材料のデータベースを検索し、どの材料が所望の特性を有するかを見つける段階を含む。次に、各々の材料の各々の特性値に対する指標値を計算することができる。その後、各々の特性値に対するスコアを計算することができる。次に、各々の材料に対して、材料が所望の特性にどの程度よく適合するかを示す全体的な適合スコアを計算することができる。最後に、材料は、どの材料が全ての所望の特性に最もよく適合するかをユーザが容易に特定できるように、全体的適合スコアに基づき降順に分類することができる。
【０００８】
　１つの実施形態において、ファジーメンバシップ関数を用いて各々の特性値に対するスコアを計算する。ファジーメンバシップ関数により、所望の特性値と既存の材料の実際の特性値との間の類似性の程度を求める。各々の所望の特性に対してユーザがどのような許容値を選択したかに基づいて、本発明では４つの異なるファジーメンバシップ関数が用いられる。例えば、ユーザが、特性の１つに対して最大許容値を選択した場合、ファジーメンバシップ関数の１つを用いて、その特性値に対するスコアを計算する。ユーザが、特性の１つに対して最小許容値を選択した場合、第２のファジーメンバシップ関数を用いて、その特性値に対するスコアを計算する。ユーザが、特性の１つに対して許容値の範囲を選択した場合、第３のファジーメンバシップ関数を用いて、その特性値に対するスコアを計算する。最後に、ユーザが、特性の１つに対して許容点の値を選択した場合、第４のファジーメンバシップ関数を用いて、その特性値に対するスコアを計算する。
【０００９】
　また、実施形態において、各々のスコアは、重み付けを行ってその特性に対して選択した優先度を考慮することができる。例えば、特性の１つに高い優先度が選択された場合、この特性は、低い優先度を有するものよりも高い値が割り当てられ、全体的適合スコアを計算する場合にこれらの優先度が考慮されるようにすることができる。
【００１０】
　実施形態において、全体的適合スコアは、集合的に全ての特性値を考慮することができる。前述の計算はコンピュータにより自動的に行うことができ、又は手動で行うことができる。更に、本システム及び方法は、ユーザが所望の特性及び許容特性値を選択すると、材料のデータベースを自動的に検索し、その中の最も適合する材料を見つけるようにデザインすることができる。
【００１１】
　本発明は、現行の材料選択システム及び方法の利点を全て有するが、実験及び試験時間が短縮され、結果的に、製品開発サイクル時間が短縮されて新製品を素早く市場に出すことができる。
【００１２】
　本発明の１つの実施形態は、所望の特性の組合せに最も厳密に適合する材料を選択するための方法を含む。本方法は、ユーザから少なくとも１つの入力パラメータを取得する段階と、少なくとも１つの予備的適合材料に対する実際の特性値をグローバル・データリポジトリから検索する段階と、各々の予備的適合材料が所望の特性値の組合せにどの程度適合するかを決定する段階と、結果をユーザに出力する段階とを含む。この決定する段階は、各々の予備的適合材料の各々の実際の特性値に対する指標値を計算する段階と、各々の特性値にスコア付けを行い、スコア特性値を生成する段階と、各々の特性に対する優先値を考慮することにより、各々のスコア特性値に重み付けを行い、加重スコア特性値を生成する段階と、各々の予備的適合材料に対する全体的適合スコアを計算する段階とを更に含む。また、本方法は、結果をユーザに出力する前に、各々の全体的適合スコアにより予備的適合材料を分類する段階を含むことができる。
【００１３】
　本発明の別の実施形態は、所望の特性の組合せに最も厳密に適合する材料を選択するためのシステムを含む。本システムは、ユーザから少なくとも１つの入力パラメータを取得する手段と、少なくとも１つの予備的適合材料に対する実際の特性値をグローバル・データリポジトリから検索する手段と、各々の予備的適合材料が所望の特性値の組合せにどの程度適合するかを決定することができる材料選択アルゴリズムと、結果をユーザに出力するための手段とを含む。更に、この材料選択アルゴリズムは、各々の予備的適合材料の各々の実際の特性値に対する指標値を計算することができ、各々の特性値にスコア付けを行い、スコア特性値を生成することができ、各々の特性に対する優先値を考慮することにより、各々のスコア特性値に重み付けを行い、加重スコア特性値を生成することができ、各々の予備的適合材料に対する全体的適合スコアを計算することができる。また、材料選択アルゴリズムは、結果をユーザに出力する前に、各々の全体的適合スコアにより予備的適合材料を分類することができる。
【００１４】
　本発明の別の特徴、様態、及び利点は、当業者であれば、本発明のいくつかの好適な形態を例示する添付の図面を参照して以下の説明を読むことで更に容易に理解できる筈である。図面中、同じ参照番号は、図面全体を通して同じ部品を表わしている。
【００１５】
　本発明のシステム及び方法は、種々の図面及びグラフを参照して以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　本発明の理解を助けるために、図１から図６に示す本発明のいくつかの好ましい実施形態、及びそれを説明する特定の用語を参照されたい。本明細書で用いる専門用語は、説明のためのものであり非限定的である。本明細書に開示される特定の構造的及び機能的詳細は、限定的に解釈されるものではなく、当業者に本発明を様々に実施することを教示するための代表的な原理としての請求の範囲の根拠として解釈されるものである。当業者が普通に思いつくことができるような、本明細書で説明した材料選択システム及び方法の全ての変更例又は変形例、及び本明細書に例示されている本発明の原理の別の用途は、本発明の精神に含まれる。
【００１７】
　本発明は、既存のどの材料が、全体的に所望の特性の組合せに最も厳密に適合するかを素早く特定することを可能にし、新製品の開発時間を短縮することができる材料選択システム及び方法を含む。１つの実施形態において、材料選択方法は、図１に示す複数の段階を含む。最初に、ユーザは、各々の材料１０に対して表示したい特性を入力する。これらの特性としては、機械的特性、熱的特性、電気的特性、又は他の所望の特性を挙げることができる。このような特性としては、１以上の以下の非限定的特性、即ち、引張強さ、破断点引張歪、引張弾性率、曲げ弾性率、アイゾッド衝撃値（ノッチ付き２３°Ｃ）、０．４５ＭＰａでのＨＤＴ、１．８０ＭＰａでのＨＤＴ、ビカット軟化温度、熱膨張率、相対温熱指数（電気的）、相対温熱指数（衝撃を伴う機械的）、相対温熱指数（衝撃を伴わない機械的）、５０Ｈｚでの誘電正接、１ＭＨｚでの誘電正接、５０Ｈｚでの誘電率、１ＭＨｚでの誘電率、体積抵抗率、表面抵抗率、比重、吸水率、及び所定の厚さでのＵＬ９４規格を挙げることができる。ユーザがどの所望の特性を表示するかを決定すると、次に、選択した各々の特性を検索するか否かを決定する（２０）。ユーザが、特定の特性を表示することを望むが、検索してスコア付けを行うことを望まない場合には、その特性の値を入力する必要はない（３０）。しかしながら、ユーザが、特性値を検索して、スコア付けを行い、表示することを望む場合には、その特性値に関する所望の値又は許容値を入力し（４０）、更に、各々の特性に対してどの単位が望ましいか（即ち、ＳＩ単位又は英国単位）を選択する。例えば、ユーザは、検索されスコア付けされる各々の特性に対する最小許容値、最大許容値、許容値の範囲、又は許容点の値を入力することができる。次に、ユーザは、各々の特性に割り当てられた優先度を入力することができる（５０）。優先度は、高、中、低を含むことができる。次に、ユーザは、表示したい適合材料の数を入力することができる（６０）。例えば、所望の特性に最も厳密に適合する１０個の材料のみを見たいと思う場合がある。
【００１８】
　本発明の実施形態において、バックグラウンド計算を行うことができる。ユーザは、このようなバックグラウンド計算が行われていることに気付く場合もあれば気付かない場合もある。例えば、材料に関する特性値が、グローバル・データリポジトリからＳＩ単位で引き出されるが、ユーザが英国単位又は米国単位で表示したいと思う場合には、本発明の実施形態は、ユーザに表示する前に、引き出した単位を適切な所望の単位に変換することができる。また、データは、ある国で所定の特性を測定するのに用いる試験法を別の国で同じ特性を測定するのに用いられる試験法に正規化できるように、必要に応じて正規化することができる。また、他のバックグラウンド計算を行うことができる。例えば、ユーザが特定の試験法での結果を要求するが、この試験を行わずにデータベースに入り、その後、同様の試験が行われている場合には、所望の結果は、類似の試験の実際の結果から計算できる場合もある。
【００１９】
　ここで、最も適合する材料についての検索を開始することができる。まず、グローバル・データリポジトリ又はデータベースを検索して、予備的な適合材料選択を行う（７０）。このグローバル・データリポジトリは、世界の１つの地域からのデータのみを含むのではなく、世界中の材料のデータを含むことができる。例えば、本発明の実施形態は、北アメリカ、ヨーロッパ、日本、ブラジル等から入手可能な材料のデータを全て組み合わせて１つの検索可能なグローバル・データリポジトリにしたものを含む。所望の特性の組合せに最も厳密に適合する材料を選択するための現行の多くの方法及びシステムとは対照的に、本発明は、１以上の値にあまり適合しないからといって材料を切り捨てることはしない。実際、本発明は、所望の特性値に幾分近い特性値を有すれば、それだけで、その材料が予備的に選択されることを可能にする。従って、本発明では、ゼロの検索結果をユーザに返すことがなく、少なくともいくつかの材料が引き出されてスコア付けされることになる。次に、各々の材料の各々の特性値に対する指標値を計算することができる（８０）。指標値の計算方法は、特性に対する許容値が何であるかにより様々である。例えば、１つの実施形態において、ある特性に対して最小許容特性値又は最大許容特性値が選択された場合、その特性に対する指標値は以下のように計算することができる。
【００２０】
【数１】
2004145879.tif 000003
【００２１】
許容特性値の範囲が選択された場合、その特性に対する指標値は以下のように計算することができる。
【００２２】
【数２】
2004145879.tif 000004
【００２３】
ここで、ＬＯＷは、ユーザが指定した許容範囲の最小値であり、ＨＩＧＨは、ユーザが指定した許容範囲の最大値である。許容点の値が選択された場合、許容点の値に対するスコア付けを行うアルゴリズムは指標値を考慮しないため、特性に対する指標値を計算する必要はない。
【００２４】
　次に、各々の特性に対するスコアを計算することができる（９０）。一般に、特性は、許容特性値を満たす場合には約０．７のスコアが与えられる。材料が許容特性値を超える場合、高いスコアが与えられ、同様に、許容特性値に満たない場合、低いスコアが与えられる。スコア０．０は、材料が、許容特性値に全く適合しない場合に与えられる。従って、最も高いスコアは、許容特性値を越える特性値、又は許容特性値の特定の範囲に十分に入る特性値を有する材料に与えられる。この理由により、及び材料は単に１つの特性に適合しないだけでは除外されないため、多数の所望の特性値を辛うじて満たす材料よりも、所望の特性値を特性ランクで数ランク超える材料（即ち、全体的な適合性が良好であるとしてリストされた）を得ることが可能である。
【００２５】
　１つの実施形態において、スコアは、４つの可能性のあるファジーメンバシップ関数のうちの１つで計算される。最小許容特性値が選択された場合、その特性値に対するスコアは、第１のファジーメンバシップ関数を用いて計算することができる。
【００２６】
【数３】
2004145879.tif 000005
【００２７】
ここで、勾配＝１５、クロスオーバ＝０．９５である。このＳ字状ファジーメンバシップ関数のグラフを図２に示す。
【００２８】
　最大許容特性値が選択された場合、その特性値に対するスコアは、第２のファジーメンバシップ関数を用いて計算することができる。
【００２９】
【数４】
2004145879.tif 000006
【００３０】
ここで、勾配＝−１５、クロスオーバ＝１．０５である。このＳ字状ファジーメンバシップ関数のグラフを図３に示す。
【００３１】
　特性に対し許容点の値が選択された場合、その特性値に対するスコアは、第３のファジーメンバシップ関数を用いて計算することができる。
【００３２】
【表１】
2004145879.tif 000007
【００３３】
【表２】
2004145879.tif 000008
【００３４】
ここで、ＤＰＶ＝所望の特性値、ＡＰＶ＝実際の特性値である。このファジーメンバシップ関数のグラフを図４に示す。
【００３５】
　最後に、所定範囲の許容特性値が選択された場合、この特性値に対するスコアは、以下に示すように指標値がどこに収まるかにより変化する第４のファジーメンバシップ関数を用いて計算することができる。
【００３６】
【表３】
2004145879.tif 000009
【００３７】
　この区分的線形ファジーメンバシップ関数のグラフを図５に示す。
【００３８】
　各々の特性値に対するスコアが計算されると、各々の特性に対して割り当てられた優先度に応じて各々のスコアの重み付けを行うことができる（１００）。例えば、本実施形態において、高い優先度が与えられている場合、その特性に優先値４を割り当て、中間の優先度が与えられている場合、その特性に優先値２を割り当て、低い優先度が与えられている場合、その特性に優先値１を割り当てる。次に、このスコアは、スコアに優先値をかけ合わせることで重み付けを行うことができる。
【００３９】
　次に、全体的な適合スコアを以下のように計算することができる（１１０）。
【００４０】
【数５】
2004145879.tif 000010
【００４１】
ここで、全ての優先度の合計は、全ての特性に割り当てられた全ての優先度の合計である。その後、本実施形態において、材料を全体的適合スコアの降順に分類する（１２０）。最後に、最も適合する材料を出力リストの一番上に記載してユーザが容易に特定できるようにして、最も適合する材料をユーザに出力する（１３０）。
【００４２】
　これらの計算を更に明らかにするために表４を参照するが、これは材料群に対する前述の全ての計算を示す。単純化するために、本明細書では、１つの材料の１つの特性（材料グレード名２７３５に対する曲げ弾性率）に関する計算のみを説明する。まず、所望の特性（曲げ弾性率、ＲＴアイゾッド衝撃値、引張強さ、及び破断点引張歪）が選択されている。これらの特性は、下の表の第１列に記載されている。
【００４３】
【表４】
2004145879.tif 000011
【００４４】
　次に、これらの各々の特性に望まれる単位、これらの各々の特性に望まれる値、これらの各々の特性の優先度、及び結果として表示する適合材料の数が以下のように選択されている。
【００４５】
【表５】
2004145879.tif 000012
【００４６】
　本実施形態では、６つの最もよく適合する材料を結果出力にリストアップするように求められており、選択した単位はＳＩ単位であった。２７３５材料に対する曲げ弾性率の実際値は２１３６ＭＰａであった。前述のように、許容点の値に対するスコア付けアルゴリズムは指標値を考慮しないため、この特性に対して指標値を計算する必要はない。従って、この特性に対するスコアは、以下のように計算される。
【００４７】
【数６】
2004145879.tif 000013
【００４８】
次に、このスコアを以下のように重み付けする。
加重スコア＝スコア×優先値＝０．８１６２×４＝３．２６４８
他の各々の特性及び材料に対しても同様の計算を行うことができ、その後、全体的適合スコアを以下のように計算することができる。
【００４９】
【数７】
2004145879.tif 000014
【００５０】
　全体的適合スコアは、材料が所望の特性値にどの程度適合するかを評価する。各々の材料の全体的適合スコアの範囲は、所望の特性にどの程度適合するかにより、０から１．０とされることになる。全体的適合スコアの１．０とは、材料が全ての所望の特性に完全に適合することを意味し、全体的スコアの０．０とは、材料が所望の特性に全く適合しないことを意味する。
【００５１】
　また、本発明の実施形態は、材料選択システムを含む。１つの実施形態において、材料選択システムは、図６に示すような３階層アーキテクチャを含む。本実施形態の３階層には、ユーザ階層２００、ネットワーク階層２１０、及びデータベース階層２２０が含まれる。本実施形態のユーザ階層は、ユーザが種々の入力パラメータを入力又は選択することを可能にする。これらの種々の入力パラメータの非限定的ないくつかの例としては、ユーザが表示させようとする特性、検索しようとする特性、検索される各々の特性に対する許容特性値、検索される各々の特性に対する優先値、及び／又は表示させようとする適合材料の数を挙げることができる。このユーザ階層は、ＪａｖａＳｅｒｖｅｒ　Ｐａｇｅｓ（商標）（ＪＳＰ）技術及び／又はＪａｖａＳｃｒｉｐｔといった任意の適切な方法で実行される材料検索インタフェース層を含むことができる。本実施形態において、ネットワーク階層は、材料検索を行う実際のアプリケーションを収容する（即ち、ネットワーク階層は、材料検索エンジンとして機能する）。ネットワーク階層は、ユーザ入力を受け取り、その後、データベース層に対する検索／データ照会を行う。その後、検索結果は、ユーザ階層を経由してユーザに戻すことができる。この機能性は、例えば、ウェブサーバ、Ｊａｖａ　Ｓｅｒｖｌｅｔ、及び／又はＪａｖａ　Ｄａｔａ　Ｂａｓｅ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ（ＪＤＢＣ（商標））技術を用いて、任意の適切な方法で実現することができる。
【００５２】
　本発明の実施形態は、例えば、プラスチック、ガラス、セラミックス、及び／又は金属等の任意の種類の材料を含むグローバル・データリポジトリを検索する。他の実施形態は、市販の又は開発段階のエンジニアリングプラスチックを含むグローバル・データリポジトリを検索する。これらのサーモプラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、スチレン系樹脂等、又は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、フェノール樹脂（ノボラック系等）、フェノキシ樹脂、フルオロカーボン樹脂、又は更に、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系熱可塑エラストマー、又はこれらの物質のいずれかのコポリマー又は変性物、又はこれらの物質の２以上の混合樹脂等を挙げることができる。更に好ましくは、これらのサーモプラスチックとしては、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリオレフィン樹脂、液晶樹脂、及びフェノール系樹脂を挙げることができる。本発明のサーモプラスチックは、ガラス、タルク、マイカ、クレー、又はこれらの組み合わせといった１種又はそれ以上の補強剤、単体で用いるか又は相乗剤と共に用いる難燃化合物、防滴剤、及び／又は安定剤、顔料、着色剤、加工助剤、抗酸化剤といった各種の他の添加剤を更に含むことができる。
【００５３】
　前述のように、本発明のシステム及び方法により、ユーザは、所望の特性基準に厳密に適合する材料を素早く容易に特定することが可能になる。好都合なことに、これらのシステム及び方法は、新製品の開発時間を著しく短縮することができ、従来に比べて新製品を素早く市場に出すことが可能になる。
【００５４】
　本発明の種々の実施形態は、本発明が対処する種々のニーズを実現するように説明されている。このような実施形態は、本発明の種々の実施形態の単なる例示であることを理解されたい。当業者には、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多数の変更例及び変形例を理解できる筈である。従って、本発明は、請求の範囲及びその均等物の範囲内に含まれる全ての適切な変更例及び変形例をカバーするものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の１つの実施形態で実行される材料特性検索及び全体的な適合スコア計算を示すフローチャートである。
【図２】ユーザが最小許容特性値を選択する場合に適用されるファジーメンバシップ関数を示すグラフ。
【図３】ユーザが最大許容特性値を選択する場合に適用されるファジーメンバシップ関数を示すグラフ。
【図４】ユーザが特性値に対して許容点の値を選択する場合に適用されるファジーメンバシップ関数を示すグラフ。
【図５】ユーザが許容特性値の範囲を選択する場合に適用されるファジーメンバシップ関数を示すグラフ。
【図６】所望の特性の組合せに最も適合する材料を選択するためのシステムの１つの実施形態の３階層アーキテクチャを示す略図。
【符号の説明】
【００５６】
　２００　ユーザ階層
　２１０　ネットワークインタフェース階層
　２２０　グローバル・データリポジトリ
【図１】
2004145879.tif 000029
【図２】
2004145879.tif 000030
【図３】
2004145879.tif 000031
【図４】
2004145879.tif 000032
【図５】
2004145879.tif 000033
【図６】
2004145879.tif 000034
【外国語明細書】
2004145879.tif 000035
2004145879.tif 000036
2004145879.tif 000037
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2004145879.tif 000039
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