JP2014241065A - Component selection method, program and system - Google Patents
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Abstract
【課題】プロトタイプから簡易プラントモデルを作成し、マテリアル候補になっている部品装着時の影響を予測し、少ない部品交換回数で、適切なT−BOM選択を可能にする部品選択方法を提供する。【解決手段】1種のマテリアルについてパラメータのバリエーションを試し(402)、それぞれのマテリアルについて、最大と最小の性質を示す部品候補を選んで、簡易プラントモデルを推定し(404)、設計時に選んだ部品組合わせを実テストで試し(406)、実テストの結果と設計目標がほぼ一致するか判定し(408)、差が所定の差の範囲であるなら終了し、そうでなければ、最も勾配絶対値が大きい方向に関与するマテリアルを選択し(410)、選んだマテリアルの中から、各候補位置で補間した係数ノルムの和が、初期設定モデルの係数ノルムの和に最も近い候補部品を選んで、それを実テストで試す(412)。【選択図】図4Provided is a component selection method that creates a simple plant model from a prototype, predicts the effect when a component that is a material candidate is mounted, and enables an appropriate T-BOM selection with a small number of component replacements. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A variation of parameters is tried for one type of material (402), a candidate for a component having the maximum and minimum properties is selected for each material, a simple plant model is estimated (404), and selected at the time of design. The component combination is tested in the actual test (406), and it is determined whether the result of the actual test and the design target are almost coincident (408). If the difference is within a predetermined difference range, the process is terminated. Select the material that is involved in the direction with a larger absolute value (410), and select the candidate part that has the closest sum of the coefficient norms interpolated at each candidate position to the sum of the coefficient norms of the default model. Then, it is tried in a real test (412). [Selection] Figure 4
Description
この発明は、自動車などの、多数の部品からなる機械製品において、性能を最適化するための部品選択技術に関する。 The present invention relates to a part selection technique for optimizing performance in a machine product including a large number of parts such as an automobile.
機械製品を製造するための部品の集まりは、BOM(Bills of materials = 部品表)と呼ばれる。BOMには、設計情報から決められた設計BOM(E-BOM)、部品パラメータにバリエーションを持たせて複数の候補からなる技術BOM(T-BOM)、及び製造工程も考慮した部品群である製造BOM(M-BOM)などが知られている。 A collection of parts for manufacturing a machine product is called a BOM (Bills of materials). The BOM includes a design BOM (E-BOM) determined from design information, a technical BOM (T-BOM) consisting of multiple candidates with variations in part parameters, and manufacturing that is a group of parts that also considers the manufacturing process. BOM (M-BOM) is known.
自動車(その他多くの機械製品)の設計では実機(プロトタイプ)を試作する前に、計算機上でコントローラ(制御器)やプラント(制御対象)をモデル化して、(仮想的に)シミュレーションを行ったり過去の設計データに基づいて所望の設計目標が達成できるように、各部品のパラメータ(E-BOMに相当)を決定する。例えば、プラントではバネ定数やオイル粘度、制御器ではPIDの各係数などが該当する。 In designing automobiles (many other machine products), before making a prototype of a real machine (prototype), a controller (controller) and a plant (control target) are modeled on a computer and (virtual) simulations are performed. Based on the design data, parameters of each part (corresponding to E-BOM) are determined so that a desired design goal can be achieved. For example, the spring constant and oil viscosity for the plant, and the PID coefficients for the controller.
ところが、モデルのシミュレーションは、必ずしも実機の絶対値で定義される現象までは再現することができない。例えば、ばねの硬さの絶対値を精密に決定することができない。言い換えれば、モデル上の最適化問題としては解決できない。 However, the simulation of the model cannot always reproduce the phenomenon defined by the absolute value of the actual machine. For example, the absolute value of the spring hardness cannot be accurately determined. In other words, it cannot be solved as an optimization problem on the model.
したがって、実際の設計開発においては、部品のパラメータのバリエーションをT-BOM(マテリアル候補)として所定の範囲で(複数)用意して、その組み合わせを実際に試して期待の現象を作り出せるように、組み合わせで試行することになる。この組み合わせ試行に非常にコストがかかることが問題となっている。 Therefore, in the actual design and development, the component parameter variations are prepared as T-BOMs (material candidates) within a specified range (multiple), and the combinations can be actually tested to create the expected phenomenon. Will be tried. The problem is that this combination trial is very expensive.
一方で、モデルのシミュレーションにおいても、例えば、ばねを硬くする、あるいは柔らかくすると影響がどの程度出るのか、その傾向を示すことができるので、絶対値は必ずしも合わないが、その相対値が傾向を示せることを利用する方法が望ましい。 On the other hand, in the simulation of the model, for example, it is possible to show the tendency of how hard the spring is or how soft it is, so the absolute value does not necessarily match, but the relative value can show the tendency It is desirable to use this method.
実際に最終製品を製造するためには、個々の部品毎に部品のパラメータのバリエーションを複数もつT-BOMから、唯一の組み合わせで定義される製造部品群(M-BOM)を決定する必要があるが、T-BOMにN種類(1≦k≦N)のマテリアルがあり、その各々がMk個の部品候補ならなるとすると、M-BOMを決定するには、
なお、部品選択に関する従来技術として以下のようなものが知られている。
まず、特開2007−140678号公報は、汎用部品の選択作業を容易なものとして、製品の開発期間の短縮及び製品のコストを低減できる汎用部品選択支援装置を提供することを目的とするものであって、汎用部品であるボルトごとに、ボルトを識別する情報と当該ボルトの形状情報とを対応付けて記憶しておき、ボルトを一覧表示させるコマンドが発生した場合に、情報と形状情報とを一覧で表示させる表示データを作成して、ボルトの情報の一覧と、当該各ボルトの形状情報との一覧とを一画面内で表示させることを開示する。
In addition, the following is known as a prior art regarding component selection.
First, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-140678 is intended to provide a general-purpose component selection support device that makes it easy to select a general-purpose component, shortens the product development period, and reduces the cost of the product. For each bolt that is a general-purpose part, information for identifying the bolt and shape information of the bolt are stored in association with each other, and when a command for displaying a list of bolts is generated, the information and the shape information are stored. It is disclosed that display data to be displayed in a list is created, and a list of bolt information and a list of shape information of each bolt are displayed in one screen.
特開2008−2907号公報は、車両が備える所定部品に関する情報を取得する所定部品情報取得手段と、所定部品に置換可能な代替部品に関する情報を作成する代替部品情報作成手段と、入力された情報に基づいて車両性能を算出する車両性能算出手段と、を備え、所定部品情報取得手段により取得された所定部品に関する情報を入力した場合に、車両性能算出手段により算出される現状の車両性能と、所定部品情報取得手段により取得された所定部品に関する情報の少なくとも一部に代えて代替部品情報作成手段により作成された代替部品に関する情報を入力した場合に、車両性能算出手段により算出される置換後の車両性能と、の対比に基づきユーザーに情報提供することを開示する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-2907 discloses a predetermined part information acquisition unit that acquires information about a predetermined part included in a vehicle, an alternative part information generation unit that generates information about an alternative part that can be replaced with the predetermined part, and input information Vehicle performance calculation means for calculating vehicle performance based on the current vehicle performance calculated by the vehicle performance calculation means when the information regarding the predetermined part acquired by the predetermined part information acquisition means is input, When the information on the substitute part created by the substitute part information creating unit is input instead of at least a part of the information on the prescribed part acquired by the predetermined part information obtaining unit, the post-replacement calculated by the vehicle performance calculating unit Disclosing providing information to a user based on a comparison with vehicle performance.
しかし、これらの従来技術は、T-BOMから、M-BOMを決定する際の部品の組み合わせの多さの問題を解決するものではない。 However, these conventional technologies do not solve the problem of the large number of component combinations when determining the M-BOM from the T-BOM.
この発明の目的は、プロトタイプから簡易プラントモデルを作成し、マテリアル候補になっている部品装着時の影響を予測し、少ない部品交換回数で、適切なT-BOM選択を可能ならしめることにある。 An object of the present invention is to create a simple plant model from a prototype, predict the influence when a component that is a material candidate is mounted, and enable appropriate T-BOM selection with a small number of component replacements.
この発明は、以上の課題を解決するために、以下のステップを実行する。
(1) T-BOMにおいて、複数の部品候補を含む1種の部品(以下、マテリアルとも呼ぶ)についてパラメータのバリエーション幅について簡略検査する場合、その他のマテリアルについては初期部品のまま、E−BOM設計時のモデルや過去の設計データに基づき簡略的にシミュレーションを行い、マテリアルの部品候補について性能限界を保証するように取捨選択する。これを全マテリアルに関して検査する。ただし、過去の設計データからT−BOMとして与えられるべきパラメータの幅が明らかな場合は、この検査を省略する。
(2) それぞれのマテリアルについて、最大と最小の性質を示す部品候補を選んで、その他は初期部品のまま簡易プラントモデルを推定し、それを状態空間モデルで表した時の係数ノルムの和をN+1次元空間上にプロットする。N+1次元目が係数ノルムの和の数値である。このため、2N通りのシミュレーション結果と初期設定状態の簡易プラントモデルの結果を利用する。そして、微分可能な補間で性能予測超曲面を構成する。
(3) 設計時に選んだ部品組合わせを実テストで試す。
(4) 全体系の性能を示すものとして選んだ観測量に対して、実テストの観測出力結果と、設計目標がほぼ一致すれば終了。
(5) ずれがあれば、実装点において、性能への影響度、例えば、各マテリアル軸方向(Max, Minの2方向)と二つのマテリアル軸に対し、好適には45度クロスする方向(Max,Minの組合せ4方向)の勾配、を上記性能予測超曲面上で計算し、最も影響度絶対値が大きい方向に関与するマテリアルを選択(ただし、既に選んだ方向は除く)。
(6) 選んだマテリアルの中から、各候補位置で補間した係数ノルムの和が、初期設定モデルの係数ノルムの和に最も近い候補部品を選んで、それを実テストで試す。
(7) ステップ(4)へ戻る。
In order to solve the above problems, the present invention executes the following steps.
(1) In T-BOM, when a simple inspection is performed for the parameter variation width of one type of part (hereinafter also referred to as material) including a plurality of part candidates, the E-BOM design is performed with the other parts remaining as initial parts. A simple simulation is performed based on the model of the time and past design data, and the material part candidates are selected so as to guarantee the performance limit. This is inspected for all materials. However, this inspection is omitted when the range of parameters to be given as T-BOM is clear from past design data.
(2) For each material, select the candidate parts that show the maximum and minimum properties, and for other materials, estimate the simple plant model with the initial parts, and express the sum of the coefficient norms as N Plot on + 1D space. The (N + 1) th dimension is the numerical value of the sum of the coefficient norms. For this reason, 2N simulation results and the results of the simple plant model in the initial setting state are used. Then, the performance prediction hypersurface is constructed by differentiable interpolation.
(3) Test the combination of parts selected at the time of design in the actual test.
(4) For the observation amount selected to show the performance of the entire system, the observation output result of the actual test and the design target are almost the same.
(5) If there is a deviation, the degree of influence on performance at the mounting point, for example, each material axis direction (two directions of Max and Min) and two material axes, preferably crossing 45 degrees (Max. , Min (combined 4 directions)) is calculated on the performance prediction hypersurface, and the material related to the direction with the largest absolute value of influence is selected (however, the direction already selected is excluded).
(6) From the selected materials, select the candidate part whose sum of the coefficient norms interpolated at each candidate position is closest to the sum of the coefficient norms of the initial setting model, and test it with an actual test.
(7) Return to step (4).
この発明によれば、パラメータ変更による影響を、超曲面の勾配で計算して、変更すべきマテリアルを選ぶことにより、従来の組み合わせ試行回数の増加の際にかかるコストを大幅に削減することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to greatly reduce the cost required for increasing the number of conventional combination trials by calculating the influence of parameter change with the gradient of the hypersurface and selecting the material to be changed. It becomes.
以下、図面に従って、本発明の実施例を説明する。これらの実施例は、本発明の好適な態様を説明するためのものであり、発明の範囲をここで示すものに限定する意図はないことを理解されたい。また、以下の図を通して、特に断わらない限り、同一符号は、同一の対象を指すものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be understood that these examples are for the purpose of illustrating preferred embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the invention to what is shown here. Further, throughout the following drawings, the same reference numerals denote the same objects unless otherwise specified.
先ず、図1の模式図を参照して、本発明の処理の前提について説明する。図1において、初期試作機102は、過去の設計データに基づき製作されたものであり、全体として安定系を構成している。
First, the premise of the processing of the present invention will be described with reference to the schematic diagram of FIG. In FIG. 1, an
簡易プラント104は、初期試作機102での計測結果や、そのプラント動作を表現する代表的な物理法則から求められたものである。上述のように、初期試作機102は、全体として安定系を構成しているので、そこから求められた簡易プラント104の挙動から、部品調整の影響を、ある程度予測できる。
The
このようにして得られた簡易プラント104に対し、ここでの情報に基づいて調整される全体系は、プラント106と、制御器108とともに構成される。構成された全体系を動作させ、その結果として得られた、観測対象として選んだ出力値を設計値と比較し、ずれがある場合、全体系での実装・調整ステップ120でプラント106における部品をT-BOMの範囲で交換し、全体系からの出力値を設計値に近づけようとする。
The entire system adjusted based on the information here with respect to the
次に、図2のブロック図を参照して、本発明の処理を実現するためのコンピュータ・ハードウェアの構成について説明する。図2において、システム・バス202には、CPU204と、主記憶(RAM)206と、ハードディスク・ドライブ(HDD)208と、キーボード210と、マウス212と、ディスプレイ214が接続されている。CPU204は、好適には、32ビットまたは64ビットのアーキテクチャに基づくものであり、例えば、インテル社のCore(商標) i3、Core(商標) i5、Core(商標) i7、Xeon(R)、AMD社のAthlon(商標)、Phenom(商標)、Sempron(商標)などを使用することができる。主記憶206は、好適には、8GB以上の容量、より好ましくは、16GB以上の容量をもつものである
Next, the configuration of computer hardware for realizing the processing of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. In FIG. 2, a
ハードディスク・ドライブ208には、オペレーティング・システムが格納されている。オペレーティング・システムは、Linux(商標)、マイクロソフト社のWindows(商標) 7、Windows(商標)8などの、CPU204に適合する任意のものでよい。
The
キーボード210及びマウス212は、オペレーティング・システムが提供するグラフィック・ユーザ・インターフェースに従い、ディスプレイ214に表示されたアイコン、タスクバー、テキストボックスなどのグラフィック・オブジェクトを操作するために使用される。
The
システム・バス202には更に、PCIまたはUSBなどの既知のインターフェース・ボード216が接続され、インターフェース・ボード216には更に、全体系218が接続されている。インターフェース・ボード216は、全体系218から、係数ノルムなどの制御データを入力するために使用される。
Further, a known
ハードディスク・ドライブ208にはさらに、図3に関連して後述するメイン・プログラム302、T−BOMのデータ304、ノミナル・モデル設定ルーチン306、マテリアルの信頼性チェック・ルーチン308、係数ノルム計算ルーチン310、マテリアル選択ルーチン312、及びマテリアル表示ルーチン314が保存されている。
と#d
メイン・プログラム302、ノミナル・モデル設定ルーチン306、マテリアルの信頼性チェック・ルーチン308、係数ノルム計算ルーチン310、マテリアル選択ルーチン312、及びマテリアル表示ルーチン314は、C、C++、C#、Java(R)などの既存の任意のプログラム言語で書くことができる。
The
And #d
次に図3を参照して、本発明の機能構成について説明する。図3において、メイン・プログラム302は、キーボード210やマウス212等を使用したオペレータの操作に応答して、処理を開始したり、停止したり、その他の制御を行う。
Next, the functional configuration of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a
T-BOM304は、使用し得るマテリアル毎の複数のバリエーションを保存する。
The T-
ノミナル・モデル設定ルーチン306は、初期試作機102のモデルであるノミナル・モデルを設定するためのルーチンである。観測入出力を設定し、それに対するシステム同定または過去の設計データから、初期試作機を状態空間モデルで表現する。
The nominal model setting routine 306 is a routine for setting a nominal model that is a model of the
マテリアルの信頼性チェック・ルーチン308は、各々のマテリアルに対して複数の候補を与えられたT-BOMにおいて、各マテリアルの候補部品仕様(パラメータ)の最大(Max)・最小(Min)の値を選び、それぞれの場合における簡易プラントモデル推定を行った結果あるいは、E−BOM設計時に用いた過去のデータに基づく情報から、ノミナル・モデルに対しての状態空間方程式における係数の振れを設定し、その分布から確率アルゴリズムを用いて、所与の信頼度における性能限界値を求める。ここで振れを表現する確率測度はノミナル・モデルを中心として、マテリアルのパラメータ・バリエーションが最大・最小の場合を両端とする一様分布でもよいし、過去の実験データから振れ幅特性が分かっている場合は、その特性分布を用いてもよい。そうして、例えば、G.Calafiore, F.Dabbene, R.Tempo, “A survey of randomized algorithms for control synthesis and performance verification,” Journal of Complexity, Vol.23, pp.301-316, 2007で定義されている評価関数に確率レベルと信頼度を与え、これに従いマテリアルのバリエーションを選ぶことにより、所望の信頼度を与えることができるようになる。この初期チェックは部品群が性能許容範囲に収まるまで、絞込みを行う。ここでの保証が出来ない場合は、部品感度が高すぎるものが候補部品になっていることになり、選定の再検討が必要となる。ただし、ノミナル・モデルとの差分比較を行う場合に、観測量を直接比較すると、部品仕様による立上がり特性によっては分布比較が難しい場合があるため、状態空間方程式の係数ノルムの和としてマッピングすることで比較基準を作ることとする。
The material
係数ノルム計算ルーチン310は、次のようにして係数ノルムの和を計算する。すなわち、y(t)が観測出力、u(t)が観測入力、x(t)が内部パラメータとして、状態空間モデルが以下の式であらわされるとして、
係数ノルムの和は、
で与えられる。ここで、Aは行列であり、BとCはベクトルである。ベクトルのノルムの定義は自明であるが、行列のノルムには、誘導されたノルム、フロベニウスノルム、トレースノルムなどがあり、どれを用いてもいいが、ここでは、AとAの転置行列を掛けた行列の固有値のうちの最大値の平方根で定義される行列のノルムを用いる。
The coefficient
The sum of the coefficient norms is
Given in. Here, A is a matrix, and B and C are vectors. The definition of the vector norm is self-explanatory, but the matrix norm includes the derived norm, the Frobenius norm, and the trace norm, which can be used, but here we multiply the transposed matrix of A and A. The norm of the matrix defined by the square root of the maximum value among the eigenvalues of the matrix is used.
マテリアル選択ルーチン312は、ノミナルの値と、ノミナルのうちの一つのマテリアルについてパラメータを最大値に置き換えた点そしてそのパラメータを最小値に置き換えた点、それぞれで得られた簡易プラントモデルを状態空間モデルで表現した時の係数ノルムの和をスプライン補間することで超平面を構成し、そこでの勾配をもちいて、選ぶべきマテリアルを選択する処理を行うものであり、より詳細な処理は、図4のフローチャートを参照して説明する。
The
マテリアル表示ルーチン314は、マテリアル選択ルーチン312によって選択されたマテリアルを、T-BOM304の情報を参照して、ディスプレイ214に表示する。オペレータは、ディスプレイ214に表示されたマテリアルをみて、全体系218におけるマテリアルを、表示されているマテリアルと交換して、次のテストを行う。
The
パラメータ群316は、ノミナルのマテリアルのデータ、各マテリアルにおける最大・最小のマテリアル、その各々における簡易プラントモデルから導出された状態空間モデルの係数ノルムの和の値などの、マテリアル選択ルーチン312が必要とするデータを含む。パラメータ群316のデータは、好適にはハードディスク・ドライブ208に保存される。
The
次に、図4のフローチャートを使用して、図3の機能ブロック図で示す論理構成の動作、主としてマテリアル選択ルーチン312の処理について説明する。
Next, the operation of the logical configuration shown in the functional block diagram of FIG. 3, mainly the processing of the
以下の説明の前提として、想定するプラントがN個(Nは所定の自然数)のマテリアルからなり、i番目(1≦i≦N)のマテリアルは、Mi個の部品候補からなるとする。 Given the following description, plants Assumed N (N is a predetermined natural number) a Material, Materials of i-th (1 ≦ i ≦ N) is to consist of M i number of components candidate.
ここで、{Mi} = {1,2,...,Mi}と定義する。そして、ノミナル・モデルにおける部品の集合を、
(m1,m2,...,mN), mi ∈ {Mi} for 1≦i≦Nとする。このようなノミナル・モデルにおける部品の集合は、マテリアルの信頼性チェックルーチン308により、確率アルゴリズムを用いて、信頼度が設定されたものである。
Here, {M i } = {1,2, ..., M i } is defined. And the set of parts in the nominal model,
(m 1 , m 2 , ..., m N ), m i ∈ {M i } for 1 ≦ i ≦ N. A set of parts in such a nominal model has a reliability set using a probability algorithm by a material
ステップ402では、i = 1からi = Nまで、i番目のマテリアルのMi個の部品候補について、i番目以外はノミナル・モデルのままでシミュレーションを行い、性能限界を保証する部品候補だけを残し、それに改めて順番をつけて、{M'i} = {1,2,...,M'i}とする。{M'i}⊂{Mi}である。このとき、{M'i}のうち、パラメータが最大の部品候補のインデックスをmmax i、パラメータが最小の部品候補のインデックスをmmin iとする。このようにして得たM'i、パラメータが最大の部品候補のインデックスをmmax i、パラメータが最小の部品候補のインデックスをmmin i、そのときの係数ノルムの和の値などの値は、メイン・プログラム302によって、パラメータ群316として保存される。
In
この結果、以下のような2N個の、N+1次元の点が得られる。なお、下記で、Z1,Z2,...,Z2N+1は、対応する係数ノルムの和の値である。
(mmax 1,m2,...,mN,Z1),mmax 1 ∈ {M'1}
(mmin 1,m2,...,mN,Z2),mmin 1 ∈ {M'1}
.....
(m1,m2,...,mmax 1N,Z2N-1),mmax N ∈ {M'N}
(m1,m2,...,mmin 1N,Z2N),mmin N ∈ {M'N}
As a result, the following 2N N + 1-dimensional points are obtained. In the following, Z 1 , Z 2 ,..., Z 2N + 1 are values of the sum of the corresponding coefficient norms.
(m max 1 , m 2 , ..., m N , Z 1 ), m max 1 ∈ {M ' 1 }
(m min 1 , m 2 , ..., m N , Z 2 ), m min 1 ∈ {M ' 1 }
.....
(m 1 , m 2 , ..., m max 1N , Z 2N-1 ), m max N ∈ {M ' N }
(m 1 , m 2 , ..., m min 1N , Z 2N ), m min N ∈ {M ' N }
マテリアル選択ルーチン312は、ステップ404で、上記2N個の点をN+1次元にプロットし、1≦i≦Nについて、
(m1,...,mi,...,mN,Z0)
(m1,...,mmax i,...,mN,Z2i-1)
(m1,...,mmin i,...,mN,Z2i)
の3点を三次関数のスプライン補間する。ここで、Z0はノミナルの高さである。このようにして形成された超曲面の例を図5の参照番号502で示す。図5は、マテリアル1とマテリアル2のパラメータをノミナル値で規格化した座標において係数ノルムの和を高さとしたグラフを示す。
In
(m 1 , ..., m i , ..., m N , Z 0 )
(m 1 , ..., m max i , ..., m N , Z 2i-1 )
(m 1 , ..., m min i , ..., m N , Z 2i )
These three points are interpolated with a cubic function spline. Here, Z 0 is the nominal height. An example of the hypersurface formed in this way is indicated by
ステップ406では、オペレータが設計時に選んだノミナルの部品組み合わせを実テストで試す。
In
その結果をもってマテリアル選択ルーチン312は、ステップ408で、実テストの結果、すなわち全体系の性能を示すものとして選んだ観測量に対して、実テストの観測出力結果と、設計目標を比較して、ほぼ一致、すなわち、差が所定の差の範囲であるなら終了。そうでなければ、マテリアル選択ルーチン312はステップ410で、実装点において各マテリアル軸方向と、2つのマテリアル軸に45度クロスする方向の6つの方向の勾配を超曲面上で計算し、最も勾配絶対値が大きい方向に関与するマテリアルを選択する。図6には、そのような6つの方向が示されている。
Based on the result, the
マテリアルがN種類なので、上記した勾配は、軸方向の2N個と、クロス方向のN(N-1)/2個得られる。このどれかの軸方向に最大の勾配があらわれるなら、その方向のマテリアルが選ばれる。クロス方向に最大の勾配があらわれるなら、その方向に対応する2つのマテリアルが同時に調整対象として選ばれる。 Since there are N types of materials, the above-mentioned gradients are obtained in 2N in the axial direction and N (N-1) / 2 in the cross direction. If the maximum gradient appears in any of these axial directions, the material in that direction is selected. If the maximum gradient appears in the cross direction, the two materials corresponding to that direction are simultaneously selected for adjustment.
図5を例にとって説明すると、実装点504を基準に(0,0)とすると、この点の係数ノルム方向と曲面が交わる点506での勾配を考えることになる。図5で、横軸マイナス軸である領域508での勾配が一番大きいなら、横軸に相当するマテリアルが選択される。
Referring to FIG. 5 as an example, assuming that the mounting
こうして例えば、マテリアル1が一旦候補として選ばれると、マテリアル選択ルーチン312は、ステップ412で、マテリアル1の方向を切り出し、マテリアル1の部品候補a,b,c,d,...のうち、各候補の位置で補間した係数ノルムの和がノミナルに一番近い部品候補を選び、マテリアル表示ルーチン314でディスプレイに表示する。それをディスプレイ214で見たオペレータは、それを全体系に装備して実テストで試し、ステップ408に戻って、実テストの結果を設計目標と比較する。
Thus, for example, once the material 1 is selected as a candidate, the
なお、上記実施例では、2つのマテリアル軸に45度クロスする方向の6つの方向の勾配を超曲面上で計算したが、クロスする角度には45度に限らず自由度があり、例えば、30度と60度の方向にクロスする方向でみるようにしてもよい。用途に応じて、これ以外の角度も使用し得る。 In the above-described embodiment, the gradient in the six directions in the direction crossing the two material axes by 45 degrees is calculated on the hypersurface. However, the crossing angle is not limited to 45 degrees, and there is a degree of freedom, for example, 30 You may make it look in the direction which crosses the direction of 60 degree | times and 60 degree | times. Other angles may be used depending on the application.
また、超曲面を形成するための補間方法は、微分可能な曲線を生成するならスプライン補間以外の任意の補間方法が使用可能であり、スプライン補間においても、3次スプライン法が一般的であるが、それ以外のBスプライン、非一様有理Bスプライン(NURBS)なども使用可能である。 As the interpolation method for forming the hypersurface, any interpolation method other than spline interpolation can be used if a differentiable curve is generated. In spline interpolation, the cubic spline method is generally used. Other B splines, non-uniform rational B splines (NURBS), etc. can also be used.
さらに、上記実施例は、自動車の部品選択に関するものであったが、この発明の適用範囲は自動車に限定されず、安定したノミナル・モデルをもち、多数の部品からなる任意の機械製品の設計に適用可能である。 Further, the above embodiment relates to the selection of parts for automobiles. However, the scope of application of the present invention is not limited to automobiles, and it has a stable nominal model and can be used for designing arbitrary mechanical products composed of a large number of parts. Applicable.
218・・・全体系
304・・・T-BOM
306・・・ノミナル・モデル設定ルーチン
308・・・マテリアルの信頼性チェック・ルーチン
310・・・係数ノルム計算ルーチン
312・・・マテリアル選択ルーチン
218 ...
306 ... Nominal model setting routine 308 ... Material
Claims (12)
前記複数の部品について、前記初期試作機における制御対象部分の入出力計測に基づく簡易モデル上や過去の設計データに基づき、性能限界をみたすバリエーションを選択するステップと、
バリエーションを含む部品の数をNとし、各部品について、最大の性質を示すバリエーションと、最小の性質を示すバリエーションを選び、その2N通りについて上記簡易モデルによるシミュレーションを行い、前記ノミナル・バリエーションを用いた場合と併せて、前記簡易モデルから導出される状態空間モデルの係数ノルムをN+1次元空間にプロットするステップと、
前記プロットされた点に基づき、微分が不連続にならない補間法によって超曲面を構成するステップと、
上記初期試作機に該当する組み合わせについて、制御器も含む実装置でテストした結果を得るステップと、
前記実装置でのテストの結果と、上記設計目標の差が、所定閾値以内かどうか判断し、そうでないなら、前記超曲面上において、前記実装置を構成している部品に該当する点で各部品のバリエーションの軸に対して、バリエーションの軸方向の勾配と、その他のバリエーション軸との組み合わせで影響を受ける方向の勾配を計算し、最も勾配絶対値が大きい方向に関わる部品のバリエーションを選んで実装置でのテストを行うために部品のバリエーションを提示し、前記実装置でのテストの結果と、前記設計目標の差が、所定閾値以内になるまで繰り返すステップを有する、
方法。 This is a method that uses a computer to determine the desired combination of component variations to achieve the design target for a product that consists of multiple components, each of which can have multiple variations, including the nominal variations that make up the initial prototype. And
For the plurality of parts, on the basis of a simple model based on input / output measurement of the control target portion in the initial prototype and past design data, selecting a variation that meets a performance limit;
The number of parts including variations is assumed to be N. For each part, the variation showing the maximum property and the variation showing the minimum property are selected, and the simulation using the above simple model is performed for the 2N types, and the above-mentioned nominal variation is used. In conjunction with the case, plotting the coefficient norm of the state space model derived from the simplified model in an N + 1 dimensional space;
Configuring a hypersurface by an interpolation method based on the plotted points so that the derivative is not discontinuous;
Obtaining a test result on an actual device including a controller for a combination corresponding to the initial prototype; and
It is determined whether the difference between the result of the test in the real device and the design target is within a predetermined threshold value, and if not, each of the points corresponding to the parts constituting the real device on the hypersurface For the axis of the part variation, calculate the gradient in the direction affected by the combination of the variation axis direction and the other variation axis, and select the part variation related to the direction with the largest gradient absolute value. Presenting a variation of a part to perform a test in an actual device, and repeating the test until the difference between the test result in the actual device and the design target is within a predetermined threshold,
Method.
前記コンピュータに、
前記複数の部品について、前記初期試作機における制御対象部分の入出力計測に基づく簡易モデル上や過去の設計データに基づき、性能限界をみたすバリエーションを選択するステップと、
バリエーションを含む部品の数をNとし、各部品について、最大の性質を示すバリエーションと、最小の性質を示すバリエーションを選び、その2N通りについて上記簡易モデルによるシミュレーションを行い、前記ノミナル・バリエーションを用いた場合と併せて、前記簡易モデルから導出される状態空間モデルの係数ノルムをN+1次元空間にプロットするステップと、
前記プロットされた点に基づき、微分が不連続にならない補間法によって超曲面を構成するステップと、
上記初期試作機に該当する組み合わせについて、制御器も含む実装置でテストした結果を得るステップと、
前記実装置でのテストの結果と、上記設計目標の差が、所定閾値以内かどうか判断し、そうでないなら、前記超曲面上において、前記実装置を構成している部品に該当する点で各部品のバリエーションの軸に対して、バリエーションの軸方向の勾配と、その他のバリエーション軸との組み合わせで影響を受ける方向の勾配を計算し、最も勾配絶対値が大きい方向に関わる部品のバリエーションを選んで実装置でのテストを行うために部品のバリエーションを提示し、、前記実装置でのテストの結果と、前記設計目標の差が、所定閾値以内になるまで繰り返すステップを実行させる、
プログラム。 It is a program that uses a computer to determine the desired combination of component variations to achieve the design goal for a product that consists of multiple components, and each component can have multiple variations, including the nominal variations that make up the initial prototype. And
In the computer,
For the plurality of parts, on the basis of a simple model based on input / output measurement of the control target portion in the initial prototype and past design data, selecting a variation that meets a performance limit;
The number of parts including variations is assumed to be N. For each part, the variation showing the maximum property and the variation showing the minimum property are selected, and the simulation using the above simple model is performed for the 2N types, and the above-mentioned nominal variation is used. In conjunction with the case, plotting the coefficient norm of the state space model derived from the simplified model in an N + 1 dimensional space;
Configuring a hypersurface by an interpolation method based on the plotted points so that the derivative is not discontinuous;
Obtaining a test result on an actual device including a controller for a combination corresponding to the initial prototype; and
It is determined whether the difference between the result of the test in the real device and the design target is within a predetermined threshold value, and if not, each of the points corresponding to the parts constituting the real device on the hypersurface For the axis of the part variation, calculate the gradient in the direction affected by the combination of the variation axis direction and the other variation axis, and select the part variation related to the direction with the largest gradient absolute value. Presenting variations of parts to perform a test in an actual device, and executing a step of repeating until a difference between the result of the test in the actual device and the design target is within a predetermined threshold,
program.
前記複数の部品について、前記初期試作機における制御対象部分の入出力計測に基づく簡易モデル上や過去の設計データに基づき、性能限界をみたすバリエーションを選択する手段と、
バリエーションを含む部品の数をNとし、各部品について、最大の性質を示すバリエーションと、最小の性質を示すバリエーションを選び、その2N通りについて上記簡易モデルによるシミュレーションを行い、前記ノミナル・バリエーションを用いた場合と併せて、前記簡易モデルから導出される状態空間モデルの係数ノルムをN+1次元空間にプロットする手段と、
前記プロットされた点に基づき、微分が不連続にならない補間法によって超曲面を構成する手段と、
上記初期試作機に該当する組み合わせについて、制御器も含む実装置でテストした結果を得る手段と、
前記実装置でのテストの結果と、上記設計目標の差が、所定閾値以内かどうか判断し、そうでないなら、前記超曲面上において、前記実装置を構成している部品に該当する点で各部品のバリエーションの軸に対して、バリエーションの軸方向の勾配と、その他のバリエーション軸との組み合わせで影響を受ける方向の勾配を計算し、最も勾配絶対値が大きい方向に関わる部品のバリエーションを選んで実装置でのテストを行うために部品のバリエーションを提示し、、前記実装置でのテストの結果と、前記設計目標の差が、所定閾値以内になるまで繰り返す手段を有する、
システム。 This system consists of multiple parts, and each part uses a computer to determine the desired combination of part variations to achieve the design goals for a product that can have multiple variations, including the nominal variations that make up the initial prototype. And
For the plurality of parts, on the simple model based on the input / output measurement of the part to be controlled in the initial prototype, based on past design data, means for selecting a variation that meets the performance limit,
The number of parts including variations is assumed to be N. For each part, the variation showing the maximum property and the variation showing the minimum property are selected, and the simulation using the above simple model is performed for the 2N types, and the above-mentioned nominal variation is used. In addition to the case, means for plotting the coefficient norm of the state space model derived from the simplified model in an N + 1 dimensional space;
Based on the plotted points, means for constructing a hypersurface by an interpolation method in which differentiation is not discontinuous;
For a combination corresponding to the initial prototype, means for obtaining a test result with an actual device including a controller;
It is determined whether the difference between the result of the test in the real device and the design target is within a predetermined threshold value, and if not, each of the points corresponding to the parts constituting the real device on the hypersurface For the axis of the part variation, calculate the gradient in the direction affected by the combination of the variation axis direction and the other variation axis, and select the part variation related to the direction with the largest gradient absolute value. Presenting variations of parts to perform a test in an actual device, and having means for repeating until the difference between the result of the test in the actual device and the design target is within a predetermined threshold,
system.
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