JPH0253825B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、設計者に対し、レイアウトを改善す
るための定量的情報を提供することによつて設計
の処理効率を向上させるようにしたレイアウト設
計支援装置に関するものである。

〔発明の背景〕

これまでレイアウト計画の計算機支援設計手法
としては、LSI分野でのチツプの配置に対する技
術があり、山田他３名による「VLSIコンピユー
タのCAD」（産業図書（1983年）月72〜86頁）に
て論じられている。LSI分野でのレイアウトの対
象は、単純に配線量だけに注目すればよいため、
上記文献にあるようなアルゴンリズムにより有効
な処理手順を実現することが可能である。

しかしながら、例えば、プラントの機器の配置
の場合には、レイアウトの対象である機器は相互
に配管や配線といつた可視可された形の関連ばか
りではなく、高温や振動、放射能などといつた環
境面、更には機器の操作や保守の運用面といつた
可視可され得ない形の関連を有していることか
ら、機器相互の位置関係の良否は、複雑多様な要
求を反映して評価する必要がある。したがつて、
アルゴリズムによりバツチ処理手順よりも対話処
理による手順の方が実際的であると云える。

対話処理手順によるレイアウト計画は、レイア
ウト対象の相互の位置関係に対する要求仕様を柔
軟に反映できる点で優れている。しかしながら、
設計者の試行錯誤による最適化であるため、系統
的な最適設計が困難となるばかりでなく、処理効
率が低いものとなることは否めないものとなつて
いる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、対話処理によるレイアウト計
画の過程において、レイアウトの評価に関する情
報を求め、表示することによつてレイアウト設計
処理効率の向上が計れる。レイアウト設計支援装
置を供するにある。

〔発明の概要〕

この目的のため本発明は、レイアウトの評価値
としてコストを導入し、レイアウトの変更の上で
単位となる処理操作とその処理操作によるコスト
の変化を組合せの形で求め、表示すべくなしたも
のである。この場合コストはレイアウトの対象相
互の位置関係に関する良否を定量化したコストデ
ータにもとづいて算出されるが、コスト・データ
は、対象相互の組合せに対し定義し得るので、対
象間の位置関係の良否に関する複雑多様な要求を
反映することが可能となつている。

レイアウトの変更上単位となる処理操作として
は例えば、２つの対象の位置の入れ替えや１つの
対象の平行移動が挙げられるが、このようなレイ
アウト変更とその変更によつて期待されるコスト
の変化を組合せの形で表示するようにすれば、表
示情報を指針としてレイアウト設計者はレイアウ
ト設計を効率的に行なうことが可能となるもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図から第１２図により説明
する。

先ず本発明によるレイアウト設計支援装置の全
体構成について説明する。第１図はコンピユータ
利用のその一例での構成を示したものである。こ
れによると、入力装置１、コンピユータ本体２お
よび出力装置３より構成されるものとなつてい
る。この場合コンピユータ本体２には、レイアウ
ト計画で取り扱う対象の位置座標データからなる
位置データ５、レイアウトの対象の間の位置関係
に関する良否を定量化した、コスト関数として表
現されたコストデータ６、レイアウトの対象の形
状・寸法のデータからなる対象データ７の他、こ
れらのデータ５〜７にもとづいてレイアウトに対
する全体的な評価値であるコストを算出し、レイ
アウトの変更の単位となる処理操作とその処理操
作を採用した場合のコストの変化を定量的に表示
するためのプログラム８が格納されるようになつ
ている。プログラム８の手順にしたがつて中央演
算装置４は入力装置１よりデータを取り込んだう
え表示すべき量を演算し、出力装置３にその演算
結果を出力するようになつているものである。

第２図は、そのプログラムによ処理のフローを
概略的に示したものである。これにより処理の概
要について説明すれば、先ず処理ステツプ１１で
は位置データ５、コストデータ６および対象デー
タ７が入力装置１より初期データとして取り込ま
れるようになつている。この後の処理ステツプ１
２ではレイアウトの対象のうち、１つあるいは２
つの対象に注目し他を固定した条件下で、注目し
た対象の移動に対するレイアウト評価値としての
コストが計算され、対象の移動とコストの変化量
とが組として求められるようになつている。これ
を必要な全てのレイアウト対象について繰り返す
ものである。この後処理ステツプ１３では、処理
ステツプ１２での結果がレイアウトの対象の局所
的な移動とそれに対するレイアウトの評価値の変
動とが組として出力装置３に出力表示されるよう
になつている。この出力情報はレイアウト計画に
おいて局所的なレイアウトの修正とそれに伴う期
待効果を表わしていることから、レイアウト設計
者を支援するための有効な指針となり得るわけで
ある。さて、処理ステツプ１４ではレイアウト設
計者によつて必要に応じ対象の位置がより好まし
いそれとなるべく位置データの更新が行なわれる
ものとなつている。この後は処理ステツプ１５で
処理終了の可否がレイアウト設計者によつて判定
されるが、もしも否と判定された場合、即ち、ま
だ改善の余地があるとして処理が続行される場合
には、処理ステツプ１２に戻されるものである。
この結果、対話処理によるレイアウト計画の設計
サイクルは基本的には処理ステツプ１２〜１４に
より形成されることになる。なお、処理ステツプ
１４での位置データの更新では位置データが２つ
の対象間で相互に交換される場合（対象の位置交
換）と、１つの位置データが何れか一方の方向に
Ｘ方向、Ｙ方向の少なくとも単に更新される場合
対象の平行移動とがある。

プログラムによる処理のフローは以上のようで
あるが、ここで更に処理ステツプ１２について第
３図ａ，ｂ，ｃにより、また、処理ステツプ１３
について第３図ｄにより更に詳細に説明すれば以
下のようである。但し、以下の説明は対象の位置
交換、即ち、対象の入れ替えのみが考慮されたも
のとなつている。

先ず処理ステツプ１２については、第３図ａに
示す如く処理ステツプ１２−１で表示レイアウト
状態での（コスト）評価値が求められCoとして
設定された後、処理ステツプ１２−２で対象Ｉが
１つ選択されるようになつている。この後処理ス
テツプ１２−３が実行されるが、処理ステツプ１
２−３の詳細は第３図ｂに示すようである。先ず
処理ステツプ１２−３−１で非常に大きな（コス
ト）評価値C′が任意に設定された後、処理ステツ
プ１２−３−２では他の対象Ｊ（Ｉ）が１つ選択
されるようになつている。この後処理ステツプ１
２−３−３で対象Ｉ，Ｊの位置を入れ替えた場合
での（コスト）評価値C_IJが計算されるが、処理
ステツプ１２−３−３の詳細は第３図ｃに示すよ
うである。第３図ｃによれば、処理ステツプ１２
−３−３−１では初期値C″として０が設定され、
処理ステツプ１２−３−３−２ではコスト関数が
定義されている対象の組のうちより１つが選択さ
れるようになつている。この後処理ステツプ１２
−３−３−３では選択された組対応のコスト関数
より（コスト）評価値が求められたうえ初期値
C″に加えられるものとなつている。コスト関数
が定義されている対象の組を順次選択したうえ上
記処理を繰り返すことによつて、対象Ｉ，Ｊの位
置を入れ替えた場合での全体的な（コスト）評価
値C_IJが、最終的に得られるC″の値として求めら
れるものである。

第３図ｃに示す処理をより具体的に説明すれ
ば、対象が仮に５つ存在しその番号を〜と
し、また、，間、，間、，間および
，間にはコスト関数F₃₅，F₁₅，F₁₅，F₂₄がそ
れぞれ定義されている場合、例えばとの位置
を入れ替えた場合でのコスト関数F₃₅，F₁₃，F₁₅，
F₂₄の値の和が求められるようになつているもの
である。との入れ替えによつて一般にF₃₅，
F₂₄の値は変化しなくF₁₃，F₁₅の値は変化するが、
処理ステツプ１２−３−３−５では評価値C₃₅が
F₃₅＋F₁₃＋F₁₅＋F₂₄（＝C″）として求められるわ
けである。

さて、第３図ｂに戻り説明を続行すれば、処理
ステツプ１２−３−４ではC_IJとC′との大小関係
が判定されC_IJ＜C′である場合には、C′の値はC_IJ
の値に置換されるようになつている。処理ステツ
プ１２−３−５によつて対象Ｊを更新する度に
C_IJを求めたうえ、これらC_IJの中から最小値を求
めるようにすれば、その最小値に係る対象Ｉ，Ｊ
を入れ替えすることによつて最も経済的なレイア
ウトが実現されるというわけである。即ち、対象
Ｉと他の対象の何れを入れ替えしたらよいか知れ
るものである。処理ステツプ１２−３−４で得ら
れる最小値としてのC_IJはその後処理ステツプ１
２−３−６でC₀との間で偏差ΔC＝（Ｃ＝C′−C₀）
が求められるが、偏差ΔCは処理ステツプ１２−
４で処理操作および入れ替え対象識別番号ととも
に退避記憶されるものとなつている。この後は処
理ステツプ１２−５で対象Ｉを更新して上記動作
を繰り返すようにするものである。なお、偏差
ΔCは一般に正、負の値をとり得るが、本例では
その値が負の方向に大なる程に好ましいものとな
つている。

次に処理ステツプ１３について説明すれば、第
３図ｄに示すように処理ステツプ１３−１〜１３
−４によつて既述の処理ステツプ１２−４で退避
記憶されている偏差ΔC、処理操作および入れ替
え対象識別番号が組として順次選択されたうえ対
象Ｉ，Ｊ間を結ぶ矢印とその近傍にΔCの値が表
示されるものとなつている。

以上プログラム８について詳細に説明したが、
次に本発明を具体的なレイアウトに例を採つて説
明する。例としてここに取り挙げたものは第４図
に示すレイアウト状態を初期条件とする２次元の
レイアウト計画の問題である。対話処理によつて
レイアウト計画を進める場合、レイアウト計画の
評価値を高めるための局所的な方法として次の２
つのレイアウトの変更の単位となる処理操作が考
えられる。第１は、レイアウトの対象２つを単位
として位置の入れ替えを行なうものであり、第２
は、レイアウトの対象１つを単位とする平行移動
である。ここでは先ず第１の方法による適用につ
いて、次いで第２の方法による適用について説明
する。

第４図において、対象２３〜２７はそれぞれＸ
座標軸２１，２２からなるXY平面において位置
が予め定められるものとなつている。さて、既述
した第１の処理ステツプ１１では初期のデータと
して位置（レイアウト）データ５、コストデータ
６および対象データ７が入力されるが、第５図は
位置データの例を示したものである。この図のデ
ータは第４図に示すレイアウト状態に対応したも
のとなつている。位置データは基本的にはレイア
ウト計画の進展に伴い更新されるべき性質のもの
である。第６図はレイアウトの２つの対象の間の
位置関係に対する要求仕様を示したものである。
本例では対象２３，２４，２３，２６，２４，２
６，２４，２７，２５，２６間といつた具合に５
つの組合せについて位置関係に関し良否の関係が
存在することを示している。例えば対象２３，２
４は近づけて配置した方がよいという関係であ
る。その関係は第７図に示すようである。第７図
において、対象２３，２４の中心間距離は、横軸
３１に対する変数であり、両者の位置関係に対す
る評価値であるとろのコスト関数は、縦軸３２に
対応する変数となつている。対象２３，２４の組
に対する関係は曲線３３により示されているが、
両者の位置関係は中心間距離が大なる程に評価値
は高くなるものとなつている。ところで、両者の
距離が４未満では評価値は相当大きなものとして
設定されているが、これは、距離が４未満では重
なりが生じレイアウトとして好ましくないからで
あり、したがつて、高い評価値が設定されるもの
である。距離が４以上では距離とともに評価値が
増加することから、対象２３，２４は重ならない
範囲ではなるべく近づけて配置した方がよいとい
う関係がコスト関数より知れるものである。な
お、矢印３４は距離14に対する評価値が４である
ことを示している。

第８図は対象２４，２７間の関係を第７図と同
様にしたものである。この場合は距離４未満では
第７図の場合と同様であるが、距離が４から18の
間では距離とともに評価値が減少し、距離18以上
では評価値は距離に無関係となつている。したが
つて、対象２４，２７は重ならない限りにおいて
はなるべく離して配置した方がよいという関係が
コスト関数より知られるものである。

第９図は対象２６と対象２３，２４，２５各々
との間に共通に適用される、位置関係と評価値と
の間の関係を示したものである。対象２６は、他
の対象２３，２４，２５全てに関してなるべく近
づけて配置した方がよいという関係にあることが
判る。

なお、第７図、第８図、第９図は第１の処理ス
テツプ１１で入力されるコストデータ６の例をそ
れぞれ示しているが、コストデータは通常レイア
ウト計画の進展とともに更新されることはない。

第１０図は対象データの例を示したものであ
る。対象データは対象の位置の変更とは無関係で
あつて、対象固有の性質を示すものとなつてい
る。図に示すレイアウト対象の形状・寸法は最も
簡単な例を示したものである。対象データは、通
常、レイアウト計画の進展とともに更新されるこ
とはない。

次いで、第２の処理ステツプ１２では上記デー
タにもとづき第３の処理ステツプ１３で表示すべ
き量が算出されることは既に述べたところであ
る。

この第２の処理ステツプ１２では、レイアウト
り局所的変更の方法として、対象の位置の入れ替
えによる単位操作を行ない入れ替える対象の組対
応に入れ替えに伴う評価値の変化量が計算される
ようになつている。例えば、対象２３，２４を互
いに入れ替えると評価値が10減少し、したがつ
て、これよりコストが10改善されるということが
知られるものである。これを全ての入れ替え可能
な対象の組合せについて実行するが、本例ではこ
のような組合せは10通りとなる。但し、対象の組
合せ対応にコスト関数が必ずしも用意されている
わけではなく、コスト関数が用意されていない対
象の組合せについては例えば処理上無視されるも
のとなつている。

さて、第３の処理ステツプ１３では処理ステツ
プ１２で求められた入れ替えの組合せ対応に評価
値の変化量が表示されるが、第１１図はその表示
例を示したものである。入れ替え可能な組合せ
は、対象の間を線分で結ぶことにより示し、それ
ぞれの入れ替えに対する評価値の変化量は数値で
線分近傍に示されるものとなつている。レイアウ
ト計画を対話処理により進める設計者にとつては
処理ステツプ１３で表示される情報はレイアウト
計画の最適化を図るうえで指針となるが、この情
報は対話処理によるレイアウト計画の設計サイク
ルにおいて現状のレイアウトに対し、レイアウト
の変更の単位となる処理操作を実行した場合、即
ち、一手先のレイアウト状態を評価値として示唆
するものである。したがつて、設計者はこれらの
局所的な情報を組合わせてレイアウト計画を効率
よく進めることが可能となるものである。この後
第４のステツプ１４では位置データの更新が行な
われるべく修正に係る位置データが入力装置１よ
り取り込まれるようになつている。

以上、レイアウト計画の方法として２つの対象
の位置の入り替えを単位操作とする場合について
説明したが、次に、１つの対象に着目しその平行
移動を単位操作とする場合について説明すれば、
この場合には第１の処理ステツプ、第４の処理ス
テツプはこれまでの場合と同様である。しかしな
がら、第２の処理ステツプでは１つの対象に注目
し、対象を回転させることなくＸ軸方向、Ｙ軸方
向の少なくとも何れか一方の方向に単位距離だけ
移動した場合での評価値が算出され、評価値の変
化量が移動の方法と組合せた形で求められるよう
になつている。この場合５つの対象各々について
は移動方向がＸ軸方向、Ｙ軸方向の２通りが考え
られるので、最大10通りの方向移動が考えられる
ものとなつている。なお、レイアウトの評価値で
あるコストの計算方法はこれまでの場合と同様で
ある。

さて、第３の処理ステツプでは、第２の処理ス
テツプで求められた対象の移動の方向と評価値の
変化量とが組にして表示されるが、第１２図は第
３の処理ステツプでの表示例を示したものであ
る。移動の方向については、コストの改善が可能
となる方向を矢印で示し、コストの改善程度は矢
印の長さで相対的に示されたものとなつている。

以上本発明を具体的に説明したが、レイアウト
の評価値であるコストを数値や矢印の長さで表わ
す代わりに線の太さや図形（表示用）の大きさ、
図形（表示用）の数、色などによつて表示するこ
とも考えられる。また、２つの対象間の位置関係
の良否を評価するコスト関数は説明の簡単化のた
めに中心間距離を独立変数としたが、この他にも
例えば、Ｘ軸座標あるいはＹ軸座標、方向等の位
置関係に対する良否を評価するコスト関数も適用
可能である。更に、コストデータなどは記憶装置
内にプログラムとは分離して格納されているが、
コストデータなどは処理手順であるプログラムに
直接組み込んでおくことも考えられる。更にまた
２次元のレイアウト計画について説明されている
が、本発明が対象とするものはレイアウト計画が
一般であり、したがつて３次元のレイアウト計画
にも適用可能なものとなつている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による場合は、対話
処理によるレイアウト計画において、レイアウト
の変更単位となる処理操作とそれによつて期待さ
れるレイアウトの評価値の変化とが組合せの形
で、レイアウト設計指針情報として提供されるの
で、設計の系統的な最適化が図れるばかりでな
く、レイアウト設計の処理効率が向上されるとい
つた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コンピユータ利用の本発明によるレ
イアウト設計支援装置の一例での全体構成を示す
図、第２図は、本発明に係る制御用プログラムに
よる一例での処理のフローを示す図、第３図ａ〜
ｄは、そのプログラムにおける部分処理を更に詳
細に示す図、第４図は、本発明を説明するための
一例でのレイアウト状態を示す図、第５図は、対
象対応の位置データを示す図、第６図は、２つの
対象間の位置関係に対する要求仕様の一例を示す
図、第７図、第８図、第９図は、それぞれコスト
データとしてのコスト関数の例を示す図、第１０
図は、形状・寸法について対象データの例を示す
図、第１１図は、対象の入れ替えに係る評価値変
化量の表示例を示す図、第１２図は、同じく対象
の並行移動に係る評価値変化量の表示例を示す図
である。 １……入力装置、２……コンピユータ本体、３
……出力装置、４……中央演算装置、５……位置
データ、６……コストデータ、７……対象デー
タ、８……プログラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 制御データとレイアウトの良否についての評
   価値算出のためのレイアウト対象に係る各種デー
   タとを入力するための入力手段と、該手段からの
   各種データと制御処理手順プログラムとが格納さ
   れる記憶手段と、上記制御データおよび制御処理
   手順プログラムによる制御下に上記各種データが
   含まれている複数のレイアウト対象対応の位置デ
   ータおよびレイアウト対象２つの組合せに係るコ
   ストデータにもとづき現レイアウト状態について
   の参照評価値を求める一方、レイアウト変更単位
   としての処理操作によつて上記位置データを仮想
   的に変更した場合に該変更に係るレイアウト状態
   の評価値を求めたうえ上記参照評価値との間で偏
   差を求める演算処理手段と、該手段からの偏差を
   該偏差に係る処理操作と組合せて現に表示されて
   いるレイアウト状態の対象近傍に表示する出力表
   示手段とからなる構成を特徴とするレイアウト設
   計支援装置。 ２ 演算処理手段においては、レイアウト状態の
   評価値は２つの対象の組合せにもとづく評価値
   を、組合せの全てについて加え合せることによつ
   て求められる特許請求の範囲第１項記載のレイア
   ウト設計支援装置。 ３ レイアウト変更単位としての処理操作は、二
   つの対象相互の位置の入れ替えとされる特許請求
   の範囲第１項または第２項記載のレイアウト設計
   支援装置。 ４ レイアウト変更単位としての処理操作は、１
   つの対象の平行移動とされる特許請求の範囲第１
   項または第２項記載のレイアウト設計支援装置。