(57)【要約】【課題】製品設計結果の評価項目は、製品ライフサイクル全般にわたる多数の評価項目があり、それらをバランスよく設計しなければならない。さらに、このような多岐に亘る評価をするためには、各分野ごとに十分な知識を持っていなければならない。【解決手段】上記の課題を解決するため、設計評価手段と連携し、その評価を専門とする部署とのやり取りできる手段を持つことで、専門部署が持つ評価知識を取り込み評価の質を向上させる。また、複数の設計案を管理できるようにし、各設計案に対して必要な複数の評価した結果を管理することで、複数の設計案の優劣を各種の評価項目に対して総合的に評価できるようにし、さらに設計案の改善にもつながるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品設計に用いる部品の形状や属性情報を有する部品データを作成する部品データ作成手段と、前記部品データを保持する部品データベースと、部品データを外部から取り込み前記部品データベースに登録する部品データ取り込み手段と、前記部品データベースの部品データを検索する部品データ検索手段と、前記部品データ検索手段により検索された部品データを組み合わせて製品を構成する部品の組み合わせのデータとその構造のデータを作成する製品構成データ作成手段と、
前記製品構成データ作成手段により作成された製品構成データに基づき製品の各種評価を行い評価結果データを作成する製品評価手段と、前記製品構成データと前記評価結果データとの関連を示す関連データを管理する製品構成データ管理手段と、前記製品構成データと前記評価結果のデータと前記関係データとを複数保持する製品データベースとを備えることを特徴とする設計支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載の設計支援システムであって、さらに前記製品構成データと該製品構成データの評価結果データをについての評価の追試や追加評価を行った結果を、前記評価結果データに加える製品評価結果伝達・拡充手段を備えることを特徴とする。
【請求項３】
上記製品データベースに複数登録されている製品構成データを複数の評価項目について比較評価する製品データ比較手段を備えることを特徴とする設計支援システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設計支援技術に関し、特に複数のユーザにより設計情報とその評価結果を共有して製品設計を行う協調型製品設計環境における製品設計支援技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メーカにおいて製品開発の効率は企業の存亡を左右する重要課題であり、特に製品開発期間短縮が至上命題である。短期間で開発することにより、製品の市場投入を早め、売り上げと先行者利益を確保する事が可能となる。
【０００３】
そこで、製品開発を早める手段として、製品開発の早い段階に、設計内容を評価することで、開発後半の問題で開発を後戻りさせないことが重要である。そのためには、開発の初期に設計内容を多角的に評価する仕組みを持つことが必要となる。
【０００４】
製品の設計効率向上に係る発明として、特開２０００−３３１０３６号公報および特開平９−７３４８５号公報に記載された技術がある。特開２０００−３３１０３６号公報によれば、設計の対象とする製品のモデルを設計者間で共有し、そのモデルを相互に編集できるようにすることで、設計結果の質を向上させ、製品設計効率向上を実現する。
【０００５】
また、特開平９−７３４８５号公報によれば、製品の機能をモデル化しておくことで、動作シミュレーションを設計者間で共有し、複数の設計者が設計対象製品の動作を理解できるようにし、設計者間の共同作業を可能にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の設計支援方式には、以下の問題がある。
【０００７】
まず、製品設計結果の評価項目は、一般に言われる性能などの評価だけではなく、製品ライフサイクル全般にわたる多数の評価項目があり、それらの各項目についてバランスよく設計されているかどうかを評価しなければならない。
【０００８】
製品ライフサイクルとは、製品に必要な材料・部品の購入から始まり、それらを加工・組み立てることで製品が産み出され、ユーザの元でその機能・性能を発揮し、故障した場合には修理され、その製品の役割を果たし寿命となった時に廃棄・リサイクルされるまでのサイクルを言う。このようなライフサイクルの各段階で問題が発生しないかを、製品の設計段階で評価しなければならない。そして評価の結果を見て、製品ライフサイクル全体でのコスト、生産・販売・保守・廃棄にかかる時間、不良率・信頼性・安全性などの品質およびそれらのバランスが市場に受け入れられるか判断しなければならない。
【０００９】
上記のように製品に対して多岐に亘る評価をするためには、分野ごとに十分な知識が必要とされる。必要とされる知識としては、例えば、製造に必要な部品の調達に関する購買や物流の知識、製造に関係する設備や関連部品メーカの能力などに関する知識、さらに環境への配慮をした製品の場合はリサイクルや規制物質の有無など化学物質に関する知識が求められる。このような知識を補うために、各種の設計評価ツールがあるが、そのツールを使いこなすためには、今度はそのツールに関する知識が必要になる。例えば、構造解析のシミュレーターでは、解析精度を上げるためのメッシュ分割のノウハウが必要となる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、製品開発における設計結果に対する評価を的確かつ正確に行えるようにするための設計支援システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【発明を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本願発明は、設計評価手段と連携し、その評価を専門とする部署とのやり取りできる手段を持つようにしたものである。
【００１２】
また、複数の設計案を管理し、各設計案に対して必要な複数の評価した結果を管理することで、複数の設計案の優劣を各種の評価項目に対して総合的に評価するようにしたものである。
【００１３】
より詳しくは、製品設計に必要な部品データとして部品の形状データや各種の部品属性データを保持する部品データベースと、製品設計に必要な部品データを作成し部品データベースに登録する部品データ作成手段と、他の場所で作成された部品データを取り込み部品データベースに登録する部品データ取り込み手段と、部品データベースの部品データを検索する部品データ検索手段と、部品データ検索手段により検索された部品データを組み合わせ製品を構成する部品の組み合わせのデータとその構造のデータを作成する製品構成データ作成手段と、製品構成データ作成手段により作成された製品構成データを元に製品の各種評価を行う製品評価手段とを備える設計支援システムであって、製品構成データ作成手段により作成された製品構成データと製品評価手段により評価された結果のデータの関係を管理する製品構成データ管理手段と、製品構成データ作成手段により作成された製品構成データと製品評価手段により評価された結果のデータと製品構成データ管理手段により管理される関係データを複数保持する製品データベースと、製品データとその評価結果のデータを伝達し、評価の追試と追加評価結果を受け取って、評価データの拡充をする製品評価結果伝達・拡充手段と、製品データベースに複数登録されている製品データを総合的に比較評価する製品データ比較手段とを備えるようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を用いて本発明のシステム構成の一実施例を説明する。
図１は、本発明のシステム構成の一実施例を示す図である。
１０１は、部品データベースで、製品に使用する部品データを保持する。部品データベースの構成例を図４に示す。図４に示すように、部品は、一般に部品番号により管理され、その部品番号に対応付けられて部品名や部品属性データが管理されている。部品属性としては、例えば、一部品の形状データや部品の材質、含有する化学物質の量、調達するための価格やリードタイム、自社内で加工組み立てする場合の作業時間などのデータを持つ。
【００１５】
１０２は、部品データ作成部で、部品データベース１０１が保持するデータを作成する部分である。部品の形状データなどについては、ＣＡＤなどを用いて作成する。また、各種の部品属性データについては、そのデータを登録できるユーザインタフェースを持ち、部品の属性データを登録、編集することが出来る。
【００１６】
１０３は、部品データ取り込み部で、部品データベース１０１に登録するデータを、同様な外部のデータベースから取り込み登録する部分である。外部のデータベースとしては、部品を供給する部品メーカの部品データベースや取引を専門に行う企業の部品データベースが考えられる。最近では、これらのデータベースがインタネット上にあり、そのインタネット上のデータベースから部品データを取り込む場合もある。
【００１７】
１０４は、部品データ検索部で、部品データベース１０１の部品データを検索する部分である。製品を設計するときに設計者が設定した必要となる部品の条件に従ってその条件にあった部品を検索する。部品の条件としては、部品データベース１０１が管理する部品の属性データや形状データの特徴的値をもって指定する。
【００１８】
１０５は、製品構成データ作成部で、部品データ検索部１０４で検索した部品を組み合わせ製品を構成するデータを作成する。製品構成データの例を図５に示す。製品構成データが示す部品の組み合わせは、図５に示すような階層構造でデータを管理するのが一般的である。製品構成データ作成部１０５では、構成する部品のリストを作成するとともに、さらに製品の中での部品の配置関係を示す製品構造データも作成する。このようにして作成された製品構成データの一案を設計案と呼ぶ。
【００１９】
１０６は、製品評価部で、製品構成データ作成部１０５で作成された製品構成データとその製品構成データで製品を構成する部品として使用されている部品の部品データ（部品データベース１０１に格納されている）に基づき、製品の各種の評価をする部分である。
【００２０】
評価としては、製品ライフサイクルに関わる（１）調達性評価、（２）製造性評価、（３）性能評価、（４）環境影響評価、の各評価がある。
（１）調達評価は、製品を構成する部品や材料の調達上の問題となる調達可否、価格、調達時間などを評価する。次に、
（２）製造性評価は、購入した部品や材料を元に加工や組立などの製造上の問題となる設備の可否、作業員の能力、必要な工具の配備、作業時間、不良率の発生、作業場所の確保、などを評価する。
（３）性能評価は、製品が実際に使用され、設計上予想した機能、性能が発揮されるか評価する。機能、性能の他に、安全性、信頼性など、使用上の問題を評価する。
（４）環境影響評価は、製品が使用され、その性能劣化などにより製品を修理、廃棄、リサイクルするする必要が出たときの、そのコスト、所要時間、環境への影響量を評価する。製品は、使用により機能性能が劣化したり、または逆に利用者の目的が変わりその意図する要求機能性能を満たせなくなったりする。その場合、製品は必要な機能性能を満たせなくなり、その修理、廃棄、リサイクルを必要とする。これらの修理、廃棄、リサイクルは、何らかの不要なものの発生や追加のエネルギーが必要とする。この不要なものや追加のエネルギーが環境にどのような影響を及ぼすかを評価することが、環境影響評価である。
【００２１】
１０７は製品データ管理部で、製品構成データ作成部１０５で作成される設計案である製品構成データと、その設計案に対し製品評価部１０６が評価をした評価結果データとを関連付けて管理する部分である。図６に製品データの例を示す。製品構成データと評価結果データとの関連付けは、設計案に対して、製品評価部１０６を起動して製品の評価を行い、その評価の結果のデータを受け取り、設計案に関連付けるという手順で行う。評価結果のデータは、製品評価部１０６が作成する評価データのことであるが、評価結果のデータ量が多く、ポイントを纏めておく必要がある場合には、評価する設計者が重要と判断した部分のデータやグラフなどの画面データを評価結果のデータとすることも可能である。また、製品評価部１０６で評価をしたときの条件データと評価ツールの組み合わせを評価結果データとして登録することも可能である。条件とツールの組み合わせを残しておくことで、評価を再現し、評価結果として利用する。
【００２２】
１０８は、製品データベースで、製品構成データ作成部１０５、製品評価部１０６、製品データ管理部１０７がそれぞれ作成するデータを保持するデータベースである。それらのデータの間の関係は、製品データ管理部１０７が作成する関連付けデータにより定義される。
【００２３】
１０９は、製品評価結果伝達・拡充部で、製品データベース１０８に登録されている設計案とその評価結果データを関連部門や関係者へ伝達し、関連部門で関係者がその設計案に対して、評価の追試や追加の評価を実施したり、製品データベース１０８に登録されている評価結果データを修正したり、または、新たに追加された評価結果データ登録して拡充する部分である。また、関連部門での設計案に対する要求などのコメントを評価結果データとして追加登録することも可能である。例えば、製造部門が、設計案の製造性に問題があり組立作業が難しいと評価した場合は、組立性の問題を指摘し、その改善するための製品構造を要求するコメントを評価結果として登録する。
【００２４】
最後に、１１０は製品データ比較部で、製品データベース１０８に登録される複数の設計案と評価結果のデータの総合的な評価をするために設計案を比較する部分である。比較するために、設計案の評価結果を一覧で参照し、その優劣を判断するための評価方法を提供する。これにより、バランスの取れた設計案を選択し、設計が完了する。
【００２５】
次に、本発明による設計支援システムによる製品開発の流れを、以下説明する。
図２は、本発明を用いた製品開発の流れの一例を示す図である。
【００２６】
まず、ステップ２０１で、部品データの作成・登録を行い、それと、並行して、製品全体の構造の検討をステップ２０２で行う。ステップ２０１の作業は、部品データ作成部１０２、または部品データ取り込み部１０３により行い、その結果の部品データは部品データベース１０１に登録される。ステップ２０２の作業は、部品データ検索部１０４と製品構成データ作成部１０５により行う。このステップ２０１、ステップ２０２の作業は、全体の構造の設計とその部分となる部品の設計であり、その設計作業は並行作業となる。
製品構成データを作成するときの画面のイメージを図７に示す。図７に示す画面の例では、左側に製品構成ツリーがあり、製品構成データ作成部１０５による製品構成データを作成する作業領域となる。
【００２７】
このステップ２０１、２０２の作業により、製品の設計案が作成できたら、それを、製品データ管理部１０７を介して、製品データベース１０８に登録し、このステップを終了する。また、必ずしもここでの作業は開発しようとする製品全体の作業が完了せずとも、製品の一部の設計案で製品データベース１０８に登録することは可能であり、この後の各作業ステップも同様に製品の一部の設計案に対して作業をすることも可能である。
【００２８】
次に、登録された設計案に対して、ステップ２０３で、製品評価部１０８により評価を行う。この評価は、上記の（１）から（４）の評価種類に対して評価を行う。ただし、必ずしも（１）から（４）の全ての評価を同時に行う必要はなく、製品の目標仕様に応じて、重要な評価項目から評価を行えばよい。また、製品評価部１０８での評価は、ある決められた評価手順に基づく評価手法により人手で評価する方法や、コンピュータソフトウェアにより設計案のデータを処理して評価する方法などがある。また、（１）から（４）の評価項目は、さらに細かな評価項目に分類でき、その詳細な評価項目ごとの評価方法を用いて評価する。詳細な評価項目も、開発対象製品の目標仕様に応じて、どのような評価を詳細にするかを決定すればよい。このときの画面イメージが図７の右側になる。右側の上に並んでいる調達性、製造性、環境影響などの項目が評価項目であり、それぞれの行がその評価の状況を示している。例えば、調達性については、評価状況が承認完了となっていて評価作業が完了していることを示している。その評価に使ったツールをＡＡＡで示しており、その右にあるボタンからそのツールを起動できる。さらに、そのツールを起動したイメージが右下のグラフである。グラフには、調達シミュレーションＡＡＡのシミュレーション結果として、設計結果の量産への適用可能日と部品在庫の推移のグラフを表示している。その右側の表でさらに詳細なシミュレーション結果を表示している。このようなシミュレーション結果の詳細データを図６に示すように評価結果データとして管理する。
【００２９】
次に、ステップ２０３での評価の結果を見て、設計案に製品の目標仕様を満たしているかをチェックする。ただし、ステップ２０３での評価は、設計者による概略的であり、必ずしも製品の目標仕様を直接出来ない場合が多い。例えば、製品の構造解析を行う場合は、高精度なコンピュータシミュレーションを実施する場合、専用のスーパーコンピュータなどにより専門オペレータによる解析を必要とするが、ステップ２０３での評価は一般的なパーソナルコンピュータを用いた簡易的な評価となるため、評価結果はある程度の傾向を把握する目安のデータとなる。また、例えば、部品の調達性を評価しようとすれば、部品メーカに問い合わせ、さらに購入予定物量を提示し、価格と納期交渉をし、物流の調査をし、最終的な部品調達性を評価する事ができるが、それを設計者がすることは不可能である。そこで、ここでは同様な部品の過去の購入実績を元に簡易的に調達可能かチェックすることになる。以上のような、概略的な評価の結果、この段階で問題が無ければ次のステップ２０５へ進む。もし、問題がある場合は、ステップ２０１、２０２へ戻る。
【００３０】
ステップ２０５では、ここまでにできた設計案とその評価結果を、製品評価結果伝達・拡充部１０９により、関係部門へ伝達し、関係部門での設計案のさらなる評価を依頼する。依頼を受けた関係部門では、伝達される設計案と評価結果を製品データベース１０８から参照し、設計部門で既に行った評価の方法や評価結果を吟味し、追試が必要であるかを検討する。追試が必要な場合は、その部門の専用の評価ソフトウェアや必要に応じて試作・実験を行い評価を拡充する。評価の結果は製品評価結果伝達・拡充部１０９を介して、製品データベース１０８に追記され、元の設計案と評価結果と関連付けて登録され、設計部門に伝達される。この関連部門は、自社内の部門とは限らず、製造請負会社や部品サプライヤなど別会社の場合もある。その場合でも同様に、設計部門からこれらの会社へ評価の依頼を出し、その評価結果を返してもらう。ただし、この場合はこの評価以前にこれら別会社との間で何らかの作業請負契約を結んでおく必要はあるが、仕組みとしては自分の会社の中の別部門と同様な仕組みである。このような伝達は、インタネットなどの通信手段を介して行われる。
【００３１】
次に、ステップ２０６では、ステップ２０５の評価結果を受けて、設計部門が現在の設計案で問題ないかを判断し、問題なければ次のステップへ進む。もし、問題がある場合はステップ２０１、２０２へ戻る。戻る場合は、ステップ２０５での他部門での評価を受けて、別部門の観点での評価を加味し、設計案さらに改善する。
【００３２】
次に、ステップ２０７で、ここまでの評価結果を受けて、総合的な評価を実施する。図３を例に、総合的な評価の方法を説明する。図３の表で、横軸に設計案Ａ、Ｂ、Ｃが並んでいる。縦軸に評価項目として、上記の評価項目（１）から（４）の項目が並んでおり、それぞれの設計案に対して、各評価項目の評価結果を○、×、△で示している。これら○×の判定は、各評価項目の中の詳細評価項目を数値で集計し、その値から定量的に判定してもよい。また、ある基準とする設計案を決め、その設計案に対する相対的な評価として○×を判定してもよい。このような形で決定した○×を数値に変換して、設計案ごとの点数をつけ総合評点として、算出する。この例では、○を８点、△を３点、×を１点として集計している。○の点数を大きくしているのは、優劣を明確につけるためである。これらにより算出された評点の結果、この例では、案Ｂが最も優れていると判断できる。ただし、案Ｂは必ずしも全て優れているわけではなく、例えば環境については×であり、性能についても△である。
【００３３】
そこで、今度は図３の表を横方向に見ると性能では案Ａが、環境では案Ｃが優れていることがわかる。つまり、案Ａで性能をよくしている設計の理由や、案Ｃで環境をよくしている設計理由を調べることで、その理由をさらに案Ｂへ適用できるかを検討し、案Ｂを改善する方法を見つけることが可能となる。
つまり、このように複数案を並べた形式で設計案を評価することで、単に優劣をつけるだけでなく、設計案の評価結果の傾向を把握しやすくし、発見された傾向を設計案へフィードバックすることで、選りすぐれた設計案を生み出せるようになる。
【００３４】
また、複数の設計案のバランスを見る方法として、図８に示すレーダチャートのような形式のグラフにより各設計案のバランスを見ることで、設計案を評価する方法もある。
【００３５】
以上のような、評価を繰り返すことで、目標とした製品の仕様を十分達成できる事が判断できたら、これでステップ２０８から、設計の終了へ進む。もし、ステップ２０８で問題がある事が判明した場合、ステップ２０７で示した設計案の改善方法も考慮しながら、再びステップ２０１、２０２に戻り、設計案をさらに改善する。
【００３６】
ステップ２０８から、終了へ進んだ場合は、製品の試作をし、ここまで机上で検討してきた各種の評価項目を実機で評価することになる。
【００３７】
以上、説明してきた流れで設計と評価を繰り返すことにより、設計結果の評価をできるだけ設計の初期の段階で行い、製品の目標仕様を達成できるようにする。
【００３８】
【発明の効果】
本発明を利用することで、以下の効果を奏する。
（１）設計案に対する評価結果を関連部門と伝達・共有することで、関連部門の持つ専門知識を設計案へ早期に反映させ、設計案の改善を早期に図れるようにする。
（２）複数の設計案を総合的に評価することで、優れた設計案を選択できるだけでなく、各評価項目の傾向が把握しやすくなり、設計案の改善へとつながる。
【００３９】
以上のような効果により、最終的に設計に対する評価を事前に行えるようになり、開発での手戻りが減り、開発期間短縮につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例における設計の流れを示す図である。
【図３】複数の設計案を総合評価する場合の表の例である。
【図４】部品データの構成例を示す図である。
【図５】製品構成データの構成例を示す図である。
【図６】評価結果データの構成例を示す図である。
【図７】画面のイメージ図である。
【図８】画面のイメージ図である。
【符号の説明】
１０１　部品データベース
１０２　部品データ作成部
１０３　部品データ取り込み部
１０４　部品データ検索部
１０５　製品構成データ作成部
１０６　製品評価部
１０７　製品データ管理部
１０８　製品データベース
１０９　製品評価結果伝達・拡充部
１１０　製品データ比較部
【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】
2004054454.tif 000008
【図７】
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【図８】
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