(57)【要約】【課題】機械構造物の構成部品に解析モデルを適用する際、不適切な解析モデルが選択されると、解析時間が長くなったり、解析結果が実測値と乖離したりすることがあった。【解決手段】解析モデル探索部１５は、解析モデルを実行して得られる解析結果の実測値に対する誤差と、解析モデルの解析時間とを含む解析モデル属性に基づいて、制約条件を満たす解析モデルを探索する。この制約条件とは、解析モデルの解析時間が最短となることであり、解析結果の誤差が許容誤差の範囲内となることが必要である。そして、解析実行部１７は、決定された解析モデルを解析対象物に対応付けて組み合わせた解析システムを用いて解析結果を得る。解析結果出力部１９は、解析結果を表示部に出力する。【選択図】図４
2016091403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象物の構成に対応付けて組み合わされ、前記解析対象物の性能を解析するために用いられる解析モデルを探索し、制約条件を満たす前記解析モデルを決定する解析モデル探索部と、
前記解析モデル探索部で決定された前記解析モデルを用いて計算を行い、解析結果を得る解析実行部と、
前記解析結果を表示部に出力する解析結果出力部と、を備え、
前記解析モデル探索部は、前記解析モデルを実行して得られる解析結果の実測値に対する誤差と、前記解析モデルの解析時間とを含む解析モデル属性に基づいて、前記解析結果の誤差が許容誤差の範囲内であって、前記解析モデルの全体の解析時間が最短となることを前記制約条件として、前記解析モデルを決定する
解析装置。
【請求項２】
さらに、前記解析結果を前記解析モデル属性にフィードバックして前記解析モデル属性を更新する解析結果フィードバック部を備える
請求項１に記載の解析装置。
【請求項３】
さらに、前記解析対象物の構成が入力される構成入力部と、
前記解析モデルの性能予測の能力の高さを示す忠実度レベル毎に前記解析対象物に対する前記解析モデルの前記解析モデル属性が入力される解析モデル属性入力部と、
前記解析対象物毎に前記許容誤差が入力される許容誤差入力部と、
前記解析対象物毎に前記制約条件が入力される制約条件入力部と、を備える
請求項２に記載の解析装置。
【請求項４】
前記解析対象物には、機械構造物の全体、又は前記機械構造物を構成する部品のいずれかが含まれる
請求項３に記載の解析装置。
【請求項５】
前記解析モデル探索部は、クライアント端末からの依頼に応じて前記解析対象物を解析するための前記解析モデルを探索し、
前記解析結果出力部は、前記解析実行部が得た前記解析結果を前記クライアント端末に出力する
請求項４に記載の解析装置。
【請求項６】
前記解析実行部は、前記解析モデル探索部によって決定された解析モデルの実行を、他の解析装置に依頼し、
前記解析結果出力部は、前記他の解析装置から受け取った前記解析結果を前記表示部に出力する
請求項４に記載の解析装置。
【請求項７】
解析対象物の構成に対応付けて組み合わされ、前記解析対象物の性能を解析するために用いられる解析モデルを探索するステップと、
前記解析モデルを実行して得られる解析結果の実測値に対する誤差と、前記解析モデルの解析時間とを含む解析モデル属性に基づいて、前記解析結果の誤差が許容誤差の範囲内であって、前記解析モデルの全体の解析時間が最短となることを制約条件として、前記制約条件を満たす前記解析モデルを決定するステップと、
決定された前記解析モデルを用いて計算を行い、解析結果を得るステップと、
前記解析結果を表示部に出力するステップと、を含む
解析方法。
【請求項８】
解析対象物の構成に対応付けて組み合わされ、前記解析対象物の性能を解析するために用いられる解析モデルを探索する手順と、
前記解析モデルを実行して得られる解析結果の実測値に対する誤差と、前記解析モデルの解析時間とを含む解析モデル属性に基づいて、前記解析結果の誤差が許容誤差の範囲内であって、前記解析モデルの全体の解析時間が最短となることを制約条件として、前記制約条件を満たす前記解析モデルを決定する手順と、
決定された前記解析モデルを用いて計算を行い、解析結果を得る手順と、
前記解析結果を表示部に出力する手順と、を
コンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、機械構造物の性能を求めるための解析装置、解析方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タービンや自動車等の機械構造物等の性能（例えば、燃費、エンジンの燃焼率）を算出する解析技術として、モデルベース解析がある。モデルベース解析は、解析対象となる機械構造物を構成部品（以下、「部品」とも略記する。）に分解し、部品毎に適用される解析モデルを接続して機械構造物を模した解析システムを構築し、この解析システムを用いて機械構造物の性能を解析するものである。
【０００３】
例えば、機械構造物として容積型ポンプを用いた場合を想定する。この場合、容積型ポンプの動作を、（１）プランジャ動作、（２）プランジャ動作によるポンプ内圧力変動、（３）ポンプ内圧力変動による入口弁の動作、といった機能ブロックに分解する。そして、これらの機能ブロックを結びつけて容積ポンプの解析システムを構築する。最後に容積ポンプの解析システムを用いて容積型ポンプの性能を解析する。
【０００４】
このような機械構造物を解析するための技術として、特許文献１が知られている。この特許文献１には、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短時間でシミュレーションを行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５９８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
機械構造物の部品に解析モデルを適用する際、ユーザの熟練度が高ければ、ユーザ自身の経験と勘に頼っても個々の部品に適した解析モデルを選択し、所望の解析結果を得ることが可能である。しかし、熟練度が低いユーザは、熟練度が高いユーザと比べて適切な解析モデルを選択することが困難であった。そして、不適切な解析モデルが選択されると、解析時間が長くなったり、解析結果が実測値と乖離したりすることがあった。
なお、特許文献１に開示された技術は、ユーザに対して適切な解析モデルの選択を支援するものではない。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、解析対象物に対して、短い解析時間で精度の高い解析結果を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、解析モデル探索部と、解析実行部と、解析結果出力部と、を備える。
解析モデル探索部は、解析対象物の構成に対応付けて組み合わされ、解析対象物の性能を解析するために用いられる解析モデルを探索する。このとき、解析モデル探索部は、解析モデルを実行して得られる解析結果の実測値に対する誤差と、解析モデルの解析時間とを含む解析モデル属性に基づいて、制約条件を満たす解析モデルを決定する。この制約条件とは、解析モデルの解析時間が最短となることであり、解析結果の誤差が許容誤差の範囲内となることが必要である。
解析実行部は、決定された解析モデルを解析対象物に対応付けて組み合わせた解析システムを用いて解析結果を得る。
解析結果出力部は、解析結果を表示部に出力する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ユーザの熟練度によらず、解析時間が最短となる解析モデルを用いて解析した解析結果の精度を高めることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態例に係る全体統合解析に用いられる各解析モデルの関係を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例に係る解析装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態例に係る計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態例に係る解析装置の処理例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態例に係る流体ポンプの断面図である。
【図６】図４のステップＳ１に示した部品構成の入力時に用いられる入力画面の表示例を示す説明図である。
【図７】図４のステップＳ２に示した解析モデル属性の入力時に用いられる入力画面の表示例を示す説明図である。
【図８】図４のステップＳ３に示した許容誤差の入力時に用いられる入力画面の表示例を示す説明図である。
【図９】図４のステップＳ４に示した制約条件の入力時に用いられる入力画面の表示例を示す説明図である。
【図１０】図４のステップＳ７に示した探索結果出力部が解析モデルの探索結果を表示部に出力する表示画面の例である。
【図１１】図４のステップＳ９に示した解析結果出力部が解析結果を表示部に出力する表示画面の例である。図１１Ａには、部品毎に解析モデルを用いて行った計算に要する解析時間と、実測値に対する誤差の表示例を示し、図１１Ｂには、横軸に解析ステップ、縦軸に弁変位、ポンプ内圧力を取った場合における解析結果の表示例を示す。
【図１２】本発明の第２の実施の形態例に係る連携システムの構成例を示す。図１２Ａは、第１の連携システムの構成例を示し、図１２Ｂは、第２の連携システムの構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施の形態例に係る解析装置について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００１２】
［本実施の形態例に係る解析処理の説明］
始めに、本明細書に記載する全体統合解析に関わる用語について、図１を参照して説明する。
図１は、全体統合解析に用いられる各解析モデルの関係を示す。図１には、部品（１）〜部品（Ｎ）によって構成される機械構造物（解析対象物の一例）の全体統合解析を行う様子が示される。図１に示される解析モデルは、解析対象物の構成に対応付けて組み合わされ、解析対象物の性能を解析するために用いられる。この解析対象物には、機械構造物の全体、又は機械構造物を構成する部品のいずれかが含まれる。このため、機械構造物が一つの部品によって構成されていても、この部品の形状の一部に解析モデルを適用することが可能である。
【００１３】
全体統合解析とは、機械構造物の構成部品についてそれぞれの性能や動作を解析し、部品と部品の間を接続部により繋げることで、機械構造物の全体にわたる性能や動作を解析する処理である。図１では、部品（１）と部品（２）の解析モデルの間に設けられた接続部が矢印で表されている。そして、各部品には解析モデルが適用されており、実際の機械構造物における各部品の接続状況に合わせて、これら複数の解析モデルを繋げたものが解析システムとして用いられる。なお、機械構造物に適用される解析モデルが１つしかなければ、この１つの解析モデルがそのまま解析システムとして用いられる。
【００１４】
全体統合解析では、小規模な単位（例えば、部品毎）の解析を複数回行うことで機械構造物の性能や動作に関する解析結果が得られる。全体統合解析を用いれば、機械構造物を一つの固まりとして解析する従来の方法による解析時間と比べて、全体の解析時間を短くすることができるという利点がある。全体統合解析で用いられる解析モデルには、部品の性能（又は機能）を取得するための様々な方法が含まれる。例えば、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics：数値流体力学）やＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）のようなメッシュベースのコンピュータシミュレーションのみならず、経験式や数理モデル、実験等の手法についても解析モデルに含まれる。
【００１５】
次に、解析モデルの忠実度について説明する。解析モデルの忠実度とは、解析モデルが各部品の性能を忠実に予測する能力である。従って、忠実度の高い解析モデルは、部品の性能を予測する能力が高いため、予測した性能と、部品の真の性能（例えば、部品の実測値）との誤差が小さくなる。例えば、空調機や掃除機におけるファンの空力性能を予測するために用いられる解析モデルとして、以下に示す少なくとも６つの解析モデルがある。
【００１６】
（１）ファンの静圧−風量曲線を用いて空力性能を予測する解析モデルがある。ファンの静圧−風量曲線は経験式であるため、ファンの形状等によって空力性能が変わる。
（２）一次元の簡易ツールを用いて空力性能を予測する解析モデルがある。例えば、ファンへの入力風量と、ファンからの出力風量の変化からファンの空力性能を予測する。
（３）二次元の流体解析を用いて空力性能を予測する解析モデルがある。例えば、ファンの中心軸を原点としたときに、この中心軸の半径方向における所定の距離毎に風速等を求め、この風速からファンの空力性能を予測する。
【００１７】
（４）三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）から三次元の解析モデルを作成し、三次元の流体解析を用いてファンの空力性能を予測する解析モデルがある。例えば、コンピュータシミュレーションを行うことで、ある時間におけるファンの空力性能を予測する。
（５）三次元の解析モデルに時間軸を加えて、非定常の三次元解析を行い、ファンの空力性能を予測する解析モデルがある。例えば、コンピュータシミュレーションを行い、時間変化させたときにおけるファンの空力性能を予測する。
（６）ファンの模型を用いて実験を行い、模型の空力性能を測定する解析モデルがある。例えば、実際のファンと同じ大きさの模型を作成し、この模型を風洞実験等にかけてファンの空力性能を予測する。
【００１８】
上記の（１）から（６）に行くほど、解析モデルの忠実度が高くなり、実際に製造されるファンの性能を再現した値を得ることができる。そして、上述したように熟練したユーザであれば、各解析モデルの解析時間と誤差とが経験的に分かり、解析モデルを組み合わせて解析システムを構築することが可能である。しかし、熟練していないユーザでは、各解析モデルの解析時間と誤差を見積もることは困難である。また、ユーザの熟練度の違いにより、全体統合解析における解析時間が大きく変わり、解析結果の精度も異なる。このため、全体統合解析では、部品毎に適切な解析モデルを選択できることが求められていた。
【００１９】
［第１の実施の形態例］
＜解析装置の構成例＞
次に、本発明の第１の実施の形態例に係る解析装置１について、図２〜図１１を参照して説明する。
図２は、解析装置１の構成例を示す。
【００２０】
解析装置１は、計算機１０を備えており、全体統合解析を行うためのプラットフォームとして用いられる。解析装置１で実行される全体統合解析を行うためのプログラムは、例えば、機械構造物の性能を計算するシミュレーションソフトウェアに用いられる。
【００２１】
この計算機１０は、処理部として、部品構成入力部１１、解析モデル属性入力部１２、許容誤差入力部１３、制約条件入力部１４、解析モデル探索部１５、探索結果出力部１６、解析実行部１７、解析結果フィードバック部１８、解析結果出力部１９を備える。また、計算機１０は、データ格納部として、部品構成格納部Ｄ１１、解析モデル属性格納部Ｄ１２、許容誤差格納部Ｄ１３、制約条件格納部Ｄ１４、解析モデル格納部Ｄ１５、解析結果格納部Ｄ１６を備える。
【００２２】
部品構成入力部１１では、例えば、解析対象物の構成として、機械構造物の部品構成に関する情報がユーザによって入力される。機械構造物は複数の部品で構成されており、解析に当たり、どこにどのような部品が組み合わされているかを明らかにする必要があるため、部品構成入力部１１を用いた入力が行われる。部品構成入力部１１で入力された部品構成に関する情報は、部品構成格納部Ｄ１１に格納される。
【００２３】
解析モデル属性入力部１２では、部品構成格納部Ｄ１１に格納された各部品についての解析誤差や解析時間等の解析モデル属性が忠実度レベル毎にユーザによって入力される。解析モデル属性入力部１２で入力された解析モデル属性は、解析モデル属性格納部Ｄ１２に格納される。
【００２４】
許容誤差入力部１３では、解析対象物毎、例えば、各部品の解析モデル又は機械構造物の解析システム毎に許容誤差が入力される。この許容誤差の入力に際しては、部品の種類、取付け場所により許容誤差を小さくしたり、大きくしたりすることが可能である。許容誤差入力部１３で入力された許容誤差情報は、許容誤差格納部Ｄ１３に格納される。
【００２５】
制約条件入力部１４では、解析対象物毎に、解析時間や計算機１０のリソース等の制約条件がユーザによって入力される。例えば、３時間以内に全体統合解析を終了する場合には、解析時間についての制約条件が３時間として入力される。制約条件入力部１４で入力された制約条件は、制約条件格納部Ｄ１４に格納される。
【００２６】
解析モデル探索部１５は、例えば、遺伝的アルゴリズム等のような探索アルゴリズムを用いて、解析モデルを解析モデル格納部Ｄ１５から部品毎に探索する。そして、解析モデル探索部１５は、解析モデルを実行して得られる解析結果の実測値に対する誤差と、解析モデルの解析時間とを含む解析モデル属性に基づいて、制約条件を満たす解析モデルを決定する。この制約条件は、解析モデルの全体の解析時間が最短となることであり、解析結果の誤差が許容誤差の範囲内となることが必要である。解析結果の誤差は様々な方法によって算出される。そして、解析モデル探索部１５が探索する際に参照する情報は、解析モデル属性格納部Ｄ１２、許容誤差格納部Ｄ１３、制約条件格納部Ｄ１４より取得することが可能である。
【００２７】
なお、解析モデル格納部Ｄ１５に同程度の解析モデルが複数ある場合には、解析モデル探索部１５が複数の探索モデルを探索するため、これら複数の探索モデルのうち一つの探索モデルを決定する。その後、解析モデル探索部１５は、決定した解析モデルを解析モデル格納部Ｄ１５に格納する。この際、解析モデル探索部１５は、決定した解析モデルにフラグ等を設定することで、後に解析実行部１７が解析モデル格納部Ｄ１５から読み出す解析モデルを識別可能としている。
【００２８】
探索結果出力部１６は、解析モデル探索部１５が部品毎に探索し、決定した解析モデルの忠実度レベルをユーザに表示する（後述する図１０を参照）。忠実度レベルとは、解析モデルの性能予測の能力の高さを示す値である。忠実度レベルは、例えば、“１”、“２”、〜、“Ｌ”の値で表される。忠実度レベルが“１”であれば実測値に対する解析結果の誤差が大きく（忠実度が低い）、忠実度レベルが“Ｌ”であれば実測値に対する解析結果の誤差が小さい（忠実度が高い）。
【００２９】
解析実行部１７は、解析モデル格納部Ｄ１５から読み出した解析モデルを用いて、解析計算を実行し、解析結果を得る。そして解析実行部１７は、解析結果を解析結果格納部Ｄ１６に格納する。
【００３０】
解析結果フィードバック部１８は、解析結果格納部Ｄ１６に格納された解析結果を分析し、分析結果が妥当であれば、解析モデル属性格納部Ｄ１２の解析モデル属性に解析結果を格納する。例えば、解析結果フィードバック部１８は、実際の解析時間を解析モデル属性格納部Ｄ１２に格納する。また、許容誤差入力部１３によって解析実行前に誤差の経験値が入力された場合には、解析モデル属性格納部Ｄ１２に格納されている経験値による誤差を、解析結果フィードバック部１８が解析結果を分析して得た誤差に入れ替える。このように解析結果フィードバック部１８が解析結果格納部Ｄ１６に格納された解析結果を実際の値に入れ替えることにより、次回以降の解析時に用いられる解析モデルの解析結果がより実際の値に近づく。このため、本実施の形態例に係る解析装置１は、前回までに行った解析よりも正確な全体統合解析を行うことが可能となる。
【００３１】
解析結果出力部１９は、解析結果格納部Ｄ１６に格納されたデータを取得し、解析結果を表示部２５（後述する図３を参照）に出力する。これにより、ユーザは、解析結果を容易に確認することができる（後述する図１１を参照）。
【００３２】
＜計算機のハードウェア構成例＞
図３は、計算機１０のハードウェア構成例を示す。
【００３３】
計算機１０は、いわゆるコンピュータとして用いられるハードウェアである。計算機１０は、バス２４にそれぞれ接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３を備える。さらに、計算機１０は、表示部２５、操作部２６、不揮発性ストレージ２７、ネットワークインタフェース２８とを備える。
【００３４】
ＣＰＵ２１は、本実施の形態例に係る各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをＲＯＭ２２から読み出して実行する。ＲＡＭ２３には、演算処理の途中に発生した変数やパラメータ等が一時的に書き込まれる。ＣＰＵ２１が実行する処理は、図２に示した各処理部によって表される。
【００３５】
表示部２５は、例えば、液晶ディスプレイモニタであり、計算機１０で行われる処理の結果（例えば、後述する図６〜図１１に示す各画面）等をユーザに表示する。操作部２６には、例えば、キーボード、マウス等が用いられ、これらを用いてユーザは所定の操作入力、指示を行うことが可能である。
【００３６】
不揮発性ストレージ２７としては、例えば、ＨＤＤ（Hard disk drive）、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等が用いられる。この不揮発性ストレージ２７には、ＯＳ（Operating System）、各種のパラメータの他に、計算機１０を機能させるためのプログラムが記録されている。また、不揮発性ストレージ２７が格納するデータは、図２に示した各データ格納部によって表される。
【００３７】
ネットワークインタフェース２８には、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等が用いられ、端子が接続されたＬＡＮ、専用線、ネットワークのいずれかを介して各種のデータを送受信することが可能である。
【００３８】
＜解析装置の処理例＞
図４は、解析装置１の処理例を示す。このフローチャートでは、図２に示した各処理部が行う処理ステップと共に各データ格納部が示されている。
【００３９】
始めに、ユーザが入力画面（後述する図６を参照）を通じて機械構造物の部品構成を入力すると、部品構成入力部１１は、部品構成格納部Ｄ１１に機械構造物の部品構成を格納する（Ｓ１）。次に、ユーザが入力画面を通じて解析モデル属性を入力すると、解析モデル属性入力部１２が解析モデル属性格納部Ｄ１２に解析モデル属性を格納する（Ｓ２）。解析モデル属性格納部Ｄ１２に格納された解析モデル属性は、部品構成格納部Ｄ１１に格納された部品構成に示される部品毎に設けられる。
【００４０】
また、ユーザが個々の解析モデルの誤差又は解析システムの全体誤差について許容誤差を入力すると、許容誤差入力部１３は、許容誤差格納部Ｄ１３に許容誤差を格納する（Ｓ３）。ここで、解析システムの全体誤差とは、各部品に適用された解析モデルからなるシステム全体についての誤差である。
【００４１】
また、ユーザが入力画面を通じて、解析モデル又は解析システムに許容される解析時間やリソースの使用量等の制約条件を入力すると、制約条件入力部１４は、制約条件格納部Ｄ１４に制約条件を格納する（Ｓ４）。
【００４２】
ステップＳ１〜Ｓ４の処理が終わると、解析モデル探索部１５は、解析モデル属性格納部Ｄ１２、許容誤差格納部Ｄ１３、制約条件格納部Ｄ１４から必要な情報を抽出して、部品の解析を行うために適切な解析モデルを探索する（Ｓ５）。そして、解析モデル探索部１５は、ステップＳ５で探索し、決定した解析モデルを解析モデル格納部Ｄ１５に格納する（Ｓ６）。また、探索結果出力部１６は、解析モデル探索部１５が決定した解析モデルの忠実度レベルを部品毎に表示部２５に出力する（Ｓ７）。
【００４３】
次に、解析実行部１７は、決定された解析モデルを解析モデル格納部Ｄ１５から読み出し、部品毎に解析を実行する（Ｓ８）。そして、解析結果出力部１９は、解析によって得られた解析結果を表示部２５に出力する（Ｓ９）。また、解析実行部１７は、解析によって得られた解析結果を解析結果格納部Ｄ１６に格納する。
【００４４】
そして、解析結果フィードバック部１８は、解析結果格納部Ｄ１６から読み出した解析結果をフィードバックして解析モデル属性格納部Ｄ１２の解析モデル属性を更新する（Ｓ１０）。このようにして解析モデル属性に含まれる値を実際の値に近づけることができる。
【００４５】
以下、図５に機械構造物を例示した上で、解析装置１が備える各部の詳細な動作例を説明する。
【００４６】
＜流体ポンプの構成例＞
図５は、機械構造物の一例である流体ポンプ３０の断面図である。この流体ポンプ３０は、部品Ａ〜Ｈの８個の部品から構成されている。
【００４７】
部品Ａは流体ポンプ３０の本体部であり、部品Ｂはプランジャである。部品Ｂは、部品Ａの内部で流体の流路３１と直交する方向（上下方向）に動く。この部品Ｂの動きに応じて、流路３１の容積が変動する。部品Ｆ、Ｇ、Ｈは流体ポンプ３０の入口弁を構成し、部品Ｃ、Ｄ、Ｅは流体ポンプ３０の出口弁を構成する。
【００４８】
入口弁のうち、部品Ｆは、流体ポンプ３０内への流体の流入経路を構成する。部品Ｇは、流路３１に流体を流入させ、流路３１から流体の流出を妨げる弁として用いられる。出口弁のうち、部品Ｃは、流体ポンプ３０内の流体の流出経路を構成する。部品Ｄは、流路３１から流体を流出させ、流体ポンプ３０の外部から流路３１への流体の流入を妨げる弁として用いられる。部品Ｅ、Ｈは、それぞれ部品Ｄ、Ｇを加圧するバネとして用いられる。
【００４９】
この流体ポンプ３０では、部品Ｂが上死点から下方に移動して部品Ａと部品Ｂで囲まれる空間（流路３１の一部）の圧力が下がると、入口弁に含まれる部品Ｇの弁が開き、部品Ｆから流入した流体が部品Ａの上記の空間に満たされる。部品Ｂが下死点から上方に移動すると部品内の圧力が上昇し、部品Ｇの弁が閉じる。さらに部品Ｂが上に移動すると、部品Ａ内の圧力が上がり、出口弁に含まれる部品Ｄの弁が開き、上記の空間から部品Ｃを経て流体ポンプ３０の外部に流体が流出する。
【００５０】
再び部品Ｂが上死点から下に移動すると部品Ｃ内の圧力が下降し、部品Ｄの弁が閉じる。上述したように部品Ｄ、Ｇの弁は、部品Ｅ、部品Ｈのバネにより加圧されており、部品Ａ内の圧力が上昇又は下降すると開閉する。このため、流体ポンプ３０では、部品Ａ内で部品Ｂが下方へ移動した後に、上方へ移動することにより、流体が入口弁から部品Ａ内に流入した後、出口弁から流体が流出する。
【００５１】
＜入力画面の表示例＞
次に、ユーザが各種の情報を入力する際に用いられる入力画面について説明する。
図６は、図４のステップＳ１に示した部品構成の入力時に用いられる入力画面の表示例である。
【００５２】
ユーザは、この入力画面を通じて、解析対象となる機械構造物の部品構成を入力する。ここでは、機械構造物名が流体ポンプとして入力されている。図６に示す流体ポンプは、上述した図５に示す流体ポンプ３０に相当する。部品構成入力部１１の起動時には、例えば、３次元ＣＡＤによって作成された流体ポンプ３０についてのデータが読込まれ、図６の入力画面に流体ポンプ３０の概形が表示される。また、ユーザは、入力画面を通じて、流体ポンプ３０を構成する各部品Ａ〜Ｈの部品構成に関する情報も入力することができる。
【００５３】
この結果、流体ポンプ３０を構成する部品を示す部品構成ツリーが入力画面に表示される。この部品構成ツリーには、図６に示したように部品Ａ〜Ｈが含まれる。そして、部品構成ツリーの最上位には流体ポンプと入力される。また、流体ポンプのツリーの下位には部品Ａ、Ｂ、出口弁、入口弁と入力される。出口弁の下位には部品Ｃ、部品Ｄ、部品Ｅが入力される。入口弁のツリーの下位には部品Ｆ、部品Ｇ、部品Ｈと入力される。本実施の形態例では、部品毎に一機能が対応付けられている。
【００５４】
図７は、図４のステップＳ２に示した解析モデル属性の入力時に用いられる入力画面の表示例である。ここでは、部品Ａに適用されうる解析モデル毎に解析モデル属性が示されている。
【００５５】
解析モデル属性の入力は、機械構造物（流体ポンプ３０）を構成する全ての部品（部品Ａ〜Ｈ）について行われる。解析モデル属性格納部Ｄ１２には、部品Ａに対して適用されうる忠実度レベル１〜Ｌの解析モデルが存在している。解析モデル属性のうち、各解析モデルにおける物理量、定義場所、計算方法の各項目はいずれも同じ内容であるが、誤差と解析時間は解析モデル毎、言い換えると忠実度レベル毎に異なっている。なお、部品毎の特性にもよるため、解析モデルの忠実度レベルが高ければ必ず誤差が小さくなるわけではない。例えば、部品Ａに加わる圧力に注目すると、忠実度レベルが高くても誤差が大きい。しかし、解析時間を所定時間内に制限することを考慮すると、忠実度レベルが低い解析モデルが選択されることもある。
【００５６】
そして、ユーザは入力画面を通じて、部品Ａに適用されうる解析モデルの解析モデル属性として、経験値や過去の実測値、公知情報等を用いて、忠実度レベル毎に誤差と解析時間を入力する。誤差に関しては、対象となる物理量や定義場所、計算方法等によって数値が異なるので、各解析モデルで定義される誤差を入力する。なお、解析モデル属性を入力するユーザは、解析を実行するユーザと異なっていても構わない。
【００５７】
そして、解析結果フィードバック部１８は、解析結果格納部Ｄ１６に格納された解析結果を分析し、解析結果のフィードバックが必要な項目を解析モデル属性格納部Ｄ１２に格納する。例えば、１回目の解析を実行する前にどれだけの解析時間を要するのか分からなければ、解析時間の項目には空白が入力される。そして、解析実行部１７によって１回目の解析が実行された後に、解析結果フィードバック部１８は、空白であった項目を１回目の解析で要した解析時間に更新する。あるいは、例えば、１回目の解析を実行する前には誤差の経験値が仮入力される。そして、解析結果フィードバック部１８は、解析実行部１７によって解析が実行された後に、仮に入力された誤差の経験値を、解析結果を分析して得た誤差に更新する。そして、解析装置１が再び解析を行う際には、解析モデル属性の更新された値を用いて解析モデル格納部Ｄ１５から探索した解析モデルを用いて計算を行うことができる。
【００５８】
このように解析結果フィードバック部１８が、解析モデル属性格納部Ｄ１２に格納される解析モデル属性に解析結果をフィードバックして更新する。このため、ユーザが解析装置１を使い、解析装置１が解析を重ねるほど解析モデル属性格納部Ｄ１２に格納される解析モデル属性の内容が実際の値に近づく。そして、解析装置１を使って得られる解析モデルの解析結果が適切な値となる。
【００５９】
図８は、図４のステップＳ３に示した許容誤差の入力時に用いられる入力画面の表示例である。例えば、図８に示される第１誤差とは、各部品に加わる平均圧力の誤差であり、第２誤差とは各部品に加わる最大圧力の誤差であり、第Ｍ誤差とは各部品の表面温度の誤差であることを示す。
【００６０】
ユーザは入力画面を通じて、機械構造物を構成する各部品の解析モデル、又は機械構造物の解析システム全体について、許容できる誤差の値を入力する。誤差には、平均誤差や最大誤差等があるので、其々の誤差について許容値を入力することが可能である。特に誤差を指定しない場合や許容できる誤差の値が分からない場合は、無入力であっても構わない。
【００６１】
図９は、図４のステップＳ４に示した制約条件の入力時に用いられる入力画面の表示例である。
【００６２】
ユーザは入力画面を通じて、各部品の解析モデルについて、其々の解析時間に関する制約条件を入力する。特に制約条件が無ければ、無入力でもよい。また、各々の部品について決定される解析モデルを用いた解析時間だけでなく、機械構造物の解析システム全体の解析時間について制約条件をつけることも可能である。なお、図９の解析時間の列で「−」と表示されているのは、解析時間を問わないという意味である。
【００６３】
ここで、解析システム全体の誤差の計算方法について説明する。
解析システム全体の解析時間は各部品の解析モデルの解析時間の総和として計算される。同様に、解析システム全体の誤差も、各部品の解析モデルの誤差から推定することが可能である。例えば、以下の式（１）を使って解析システム全体の誤差を算出する。式（１）において、E_systemは、解析システム全体の誤差であり、E_i（ｉ＝１〜Ｎ）は各部品の解析モデルの誤差を表す。
【００６４】
E_system＝1-（1-E_１）×（1-E_2）×・・・×（1-E_N）…（１）
【００６５】
そして、解析モデル探索部１５では、解析モデル属性格納部Ｄ１２を探索空間として、許容誤差と解析時間を目的関数とし、制約条件を満足するように、探索空間の中で解析モデルの探索を行う。探索アルゴリズムに関しては許容誤差と制約条件によって様々な選択肢があるが、例えば、大域的探索アルゴリズムである遺伝的アルゴリズムを使うことができる。
【００６６】
＜表示画面の例＞
図１０は、図４のステップＳ７に示した探索結果出力部１６が解析モデルの探索結果を表示部２５に出力する表示画面の例である。
【００６７】
探索結果の表示画面は、探索結果出力部１６が解析モデル格納部Ｄ１５から読み出した解析モデルの探索結果をテーブル形式で表示する。この探索結果の１列目には部品のリストが表示され、２列目には其々の部品に使う解析モデルの忠実度レベルが表示されている。図５に示したように、流体ポンプ３０の動作時に部品Ａは位置が変化しないため、低い忠実度レベルの解析モデルが選択されている。しかし、部品Ｂは上下に動き、詳細な動作解析が必要となるため、高い忠実度レベルの解析モデルが選択されている。
【００６８】
なお、図１０に示した忠実度レベルは一例に過ぎず、忠実度レベルの数値に意味を持たせなくてもよい。また、忠実度レベルは解析モデルに対応するため、図１０では忠実度レベルだけが表示されているが、忠実度レベルと共に決定された解析モデルが表示されるようにしてもよい。
【００６９】
図１１は、図４のステップＳ９に示した解析結果出力部１９が解析結果を表示部２５に出力する表示画面の例である。
図１１Ａには、部品毎に解析モデルを用いて行った計算に要する解析時間と、実測値に対する誤差が表示される。
【００７０】
図１１Ｂには、横軸に解析ステップ、縦軸に弁変位、ポンプ内圧力を取った場合における解析結果が表示される。図１１Ｂより、例えば、入口弁の変位量に合わせて流体ポンプ３０の流路３１内に流入した流体による圧力の変化をシミュレーションすることができる。
このように、表示画面には、様々な解析結果が表示される。
【００７１】
以上説明した第１の実施の形態例に係る解析装置１が備える解析モデル探索部１５は、機械構造物を構成する各部品に適用される解析モデルを解析モデル格納部Ｄ１５から探索する。そして、解析モデル探索部１５は、ユーザによって入力された許容誤差の範囲内であって、制約条件を満たす解析モデルを決定し、解析を実行することができる。このとき、解析モデル探索部１５は、例えば、動きの少ない部品には忠実度レベルが低い解析モデルを決定し、動きの多い部品には忠実度レベルが高い解析モデルを決定する。このように解析モデルの決定を自動化したことにより、ユーザの熟練度によらず、最適な解析モデルを用いて解析を実行しつつ、解析システム全体の解析時間を最短にすることが可能となる。
【００７２】
また、解析結果フィードバック部１８によって解析結果が解析モデル属性格納部Ｄ１２にフィードバックされ、解析モデル属性格納部Ｄ１２の解析モデル属性が更新される。このため、解析装置１が解析を重ねるほど、解析モデル探索の精度を高めることができる。
【００７３】
また、解析モデルの探索結果や解析結果は表示部２５に表示される。このため、ユーザは、どのような解析モデルが探索され、どのような解析結果が得られたか容易に知ることができる。
【００７４】
［第２の実施の形態例］
なお、上述した第１の実施の形態例において、解析装置１の構築及び実行を一つの計算機１０で実現している。しかし、ネットワークを利用したクラウドシステムを用いて、異なる拠点にある計算機１０が連携して解析処理を実施することも可能である。
【００７５】
図１２は、本発明の第２の実施の形態例に係る連携システムの構成例を示す。図１２Ａは、第１の連携システムの構成例を示し、図１２Ｂは、第２の連携システムの構成例を示す。
【００７６】
図１２Ａに示す連携システム３ａは、異なる拠点に設置されたクライアント端末２ａ、２ｂがネットワークＮを介して解析装置１ａにアクセスするものである。この解析装置１ａには、上記の計算機１０が適用される。そして、解析装置１ａは、図２に示す解析モデル探索部１５、解析実行部１７、解析結果フィードバック部１８と、各データ格納部を備える。クライアント端末２ａ、２ｂは、それぞれ図２に示す部品構成入力部１１、解析モデル属性入力部１２、許容誤差入力部１３、制約条件入力部１４、探索結果出力部１６、解析結果出力部１９を備える。この連携システム３ａにおいて、クライアント端末２ａ、２ｂは、全体統合解析を行う際に解析装置１のリソースを使用する。このため、解析装置１ａの解析モデル探索部１５は、クライアント端末２ａ、２ｂからの依頼に応じて解析対象物を解析するための解析モデルを探索し、解析結果出力部１９は、解析実行部１７が得た解析結果をクライアント端末２ａ、２ｂに出力する。このように解析装置１ａに比べて性能が低いクライアント端末２ａ、２ｂであっても所望の解析結果を得ることが可能となる。
【００７７】
図１２Ｂに示す連携システム３ｂは、異なる拠点に設置された解析装置１ｂ、１ｃがネットワークＮを介して互いに解析結果を共有するものである。解析装置１ｂ、１ｃは、上述した解析装置１ａと同じ構成としている。解析装置１ｂ、１ｃは、高い演算能力を有しているため、それぞれ異なる解析モデルを実行することにより、全体統合解析に伴う負荷を分散することが可能となる。例えば、解析装置１ｂの解析実行部１７は、解析モデル探索部１５によって決定された解析モデルの実行を、解析装置１ｃに依頼し、解析装置１ｂの解析結果出力部１９は、解析装置１ｃから受け取った解析結果を表示部２５に出力する。また、解析装置１ｂの解析結果出力部１９は、解析装置１ｃに解析結果を出力することもできる。そして、連携システム３ｂは、多くの部品によって構成される機械構造物の全体の解析時間を短縮することが可能となる。
【００７８】
［変形例］
なお、解析モデル探索部１５によって決定された解析モデルが不適切であれば、ユーザが別の解析モデルを選択し、この選択した解析モデルを解析実行部１７が行う処理に用いることも可能である。これにより、熟練度の高いユーザの知識を解析モデル属性格納部Ｄ１２に格納された解析モデル属性にフィードバックして更新することができる。
【００７９】
また、上述した各実施の形態例では、機械構造物の各部品に解析モデルが対応しているが、複数の部品を組み合わせて実現される機能に解析モデルを適用してもよい。例えば、ユーザが部品構成入力部１１を介して流体ポンプ３０の部品構成に関する情報を入力した後、この流体ポンプ３０の機能ブロックを入力可能な画面を用意する。ユーザは、この画面を通じて、部品Ｂの上下運動により、入口弁から流体が流入し、出口弁から液体が流出する一連の動作を、機能ブロックと、機能ブロック間の結びづけで入力する。そして、解析モデル探索部１５は、この機能ブロックに対応する解析モデルを解析モデル格納部Ｄ１５から探索し、決定することも可能である。
【００８０】
また、本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的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。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…解析装置、１０…計算機、１１…部品構成入力部、１２…解析モデル属性入力部、１３…許容誤差入力部、１４…制約条件入力部、１５…解析モデル探索部、１６…探索結果出力部、１７…解析実行部、１８…解析結果フィードバック部、１９…解析結果出力部
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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