JPH0452223A - 鉄鋼製品の靭性特性製造可否判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鉄鋼製品の製造可否判定に関し、特に靭性特
性の製造可否判定に関する。

［従来の技術］ 鉄鋼製品は従来より最も広く利用されている素材であり
、その利用形態に応じて様々な必要機能条件が利用者か
ら製造業者に対して要求仕様の形で提示される。製造業
者はこのような要求仕様に対して、製造可否判定を実施
し、製造可能、確性試験を行なった上でないと回答不可
能、又は製造不可能、という判定結果をユーザに回答す
る必要がある。

また、この種の製造可否判定の中でも、靭性特性に関す
る製造可否判定については、寒冷地でのパイプライン敷
設や大形船舶の建造等の増加に伴なう鉄鋼製品への要求
靭性特性の高度化により、その重要度が増しているのが
実情である。

この種の製造可否判定を支援する装置としては、過去の
製造実績あるいは製造可否検討実績のデータを蓄積した
データベースとそれの検索システムが従来より存在し、
使用されている。しかしながら、このシステムは、あく
までも参考データの獲得を支援するものであり、判定す
べき要求仕様と全く同一の仕様に関する過去の実績が存
在する場合を除き、大きな助けにはならない。要求仕様
が過去の実績と完全に一致することは希であり、通常は
一致しないので、このような場合、専門家が上記システ
ムを利用して要求仕様に類似した過去の実績データを抽
出し、要求仕様と実績とを対比し、これに専門家の技術
的知識や経験的知識を駆使して、靭性特性の製造可否を
判定しているのが実情である。

［発明が解決しようとする課題］ このような従来の判定方法では、常に経験の豊富な専門
家を必要とし、しかも判定に長時間を要し、更に判定結
果に個人差によるばらつきも生じうる。

従って本発明は、上述のような靭性特性の製造可否判定
を自動化するとともに１判定の信頼性を高めることを課
題とする。

［１１ＩＩ題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明においては、判定対象
の要求仕様に関する少なくとも温度と吸収エネルギーの
情報、ならびに当該要求仕様と一致もしくは類似した仕
様の過去の実績に関する少なくとも破面遷移温度と吸収
エネルギーの情報を入力する入力手段；前記入力手段に
よって入力される要求仕様の情報と実績の情報とを対比
する判定要素を１つ以上含む条件部と、該条件部の結果
と製造可否判定結果との関連を示す帰結部とを備える判
定規則が保持された判定規則保持手段；前記判定要素の
比較結果に関する程度を示す判定要素メンバーシップ関
数と、前記帰結部に関する程度を示す帰結部メンバーシ
ップ関数とを含み、かつ、前記要求仕様の数値及びそれ
の製造上のばらつき値の少なくとも一方の違いに対応し
て、少なくとも前記判定要素メンバーシップ関数を複数
組保持する、メンバーシップ関数保持手段；及び前記要
求仕様の数値及びそれの製造上のばらつき値の少なくと
も一方の内容に応じて、前記メンバーシップ関数保持手
段上の１組の判定要素メンバーシップ関数を選択し、選
択された判定要素メンバーシップ関数を利用して、入力
される要求仕様の情報と実績の情報とを対比して条件部
の程度を示す値を求め、得られた値に応じて帰結部メン
バーシップ関数を修正し、修正された帰結部メンバーシ
ップ関数に基づいて、製造可否を判定する、製造可否判
定手段；を設ける。

［作用コ 靭性特性の製造可否判定は、例えば、「要求温度が実績
破面遷移温度より若干大きく、かつ、要求平均吸収エネ
ルギが実績吸収エネルギより小さい、場合には、おそら
く製造可能である」のように、境界のあいまいな言語情
報を用いた判定規則に基づいて行なわれる。また、その
あいまいな境界自体が、要求仕様の内容（要求□温度の
高、低等）や実績靭性特性の製造上のばらつきに従って
変化する。そこで本発明においては、ファジィ推論の考
え方を応用して、靭性特性製造可否判定装置を構成して
いる。また、境界の変化に対応するため、あいまいな程
度を示すメンバーシップ関数を複数組設けておき、要求
仕様の内容や実績靭性特性の製造上のばらつきに従って
、最も検討対象の仕様に適したメンバーシップ関数を選
択し、選択したメンバーシップ関数に基づいて判定を実
施している。

これにより、靭性特性の製造可否判定を自動化でき、判
定の信頼性も高めることができる。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の、図面を参照した
実施例説明により明らかになろう。

［実施例］ 第１図に、本発明を実施する装置の一例を示す。

第１図を参照すると、この装置は計算機本体１００とそ
れに接続された入力装置（キーボード等）１０１及び出
力装置！（プリンタ等）１０２で構成されている。計算
機本体１００の記憶装置上には、ユーザインターフェー
ス１０３．推論エンジン１０４゜知識ベース１０５．メ
ンバーシップ関数データベース１０６及び製造実績デー
タベース１０７が、ソフトウェアとして配置されている
。

入力装置１０１及び出力装置１０２と推論エンジン１０
４との間では、ユーザインターフェース１０３を介して
データのやりとりが行なわれる。

検討対象となる要求仕様の情報は、入力装置１０１から
入力され、ユーザインターフェース１０３を介して推論
エンジン１０４に渡される。推論エンジン１０４は、知
識ベース１０５上に予め登録された各種のルールに基づ
いて推論を実行し、最終的な推論の結果、つまり製造可
否判定結果を、ユーザインターフェース１０３を介して
出力装置１０２に出力する。

第２図に製造実績データベース１０７上のデータ例を示
し、第３図に入力装置１０１から入力される要求仕様の
一例を示す。

製造実績データベース１０７は、過去の製造実績のデー
タを整理して蓄積したものであり、第２図に示すように
、製品仕様を定める品名、型サイズ、規格名称等と、そ
の製品の衝撃試験データを含んでいる。またこの衝撃試
験データには、当該製品の靭性特性を定めるものとして
、破面遷移温度、平均吸収エネルギ及び最小吸収エネル
ギが含まれている。更にこの実施例においては、破面遷
移温度、平均吸収エネルギ及び最小吸収エネルギの各々
として、それの値とそれの製造上のばらつき値が含まれ
ている。例えば第２図の例では、破面遷移温度が一５４
℃でそのばらつき値が１０℃であり、平均吸収エネルギ
が１５Ｋｇｆ−ｍでそのばらつきが５Ｋｇｆ１である。

これらは、いずれも製造された製品を試験して得られた
実績データであり、規格名称毎に区分され登録されてい
る。

一方、要求仕様には、例えば第３図に示すように、品名
、型サイズ、規格名称、衝撃方向（Ｌ方向、Ｃ方向等）
、衝撃温度、平均吸収エネルギ。

及び最小吸収エネルギが含まれる。但し、平均吸収エネ
ルギと最小吸収エネルギについては、いずれか一方だけ
が指定されることもある。また、衝撃方向、衝撃温度、
平均吸収エネルギ、及び最小吸収エネルギについては、
規格によって定められている場合もあり、要求仕様の中
で指定されない特性については、規格名称で特定される
それらの情報を所定の規格データベース（図示せず）か
ら取得して、それを要求仕様として採用する。

製造可否判定を行なう場合、要求仕様のデータを入力装
［１０１から入力した後、推論エンジン１０４は、まず
最初に、要求仕様に類似した仕様の実績データを、製造
実績データベース１０７から取得する。具体的には、製
造実績データベース１０７を探索し、型サイズ及び規格
名称が要求仕様と同一もしくは最も類似した実績データ
を捜し出す。

実際の製造可否判定で使用する実績情報は、破面遷移温
度、平均吸収エネルギ及び最小吸収エネルギの３つであ
る。但し、要求仕様において平均吸収エネルギが指定さ
れない場合には、実績データの平均吸収エネルギは判定
に使用せず、要求仕様で最小吸収エネルギが指定されな
い場合には、実績データの最小吸収エネルギは判定に使
用しない。つまり、平均吸収エネルギ及び最ｔＪｓ吸収
エネルギの少なくとも一方と、破面遷移温度とが判定に
利用される。

実際には、知識ベース１０５上に、次に示すような判定
規則が記述されている。

（１）もし、 要求温度は実績破面遷移温度より大きい、かつ、 要求平均吸収エネルギは実績平均吸収エネルギより小さ
い、ならば、 製造可能 である。

（２）もし、 要求温度番刻幻噴破面遷移温度より若干大きい。

かつ。

要求平均吸収エネルギは実績平均吸収エネルギより小浜
）、ならば、 おそらく製造可能 である。

（３）もし、 要求温度は実［！移温度より小さい。

かつ、 要求平均吸収エネルギは実績平均吸収エネルギより若干
大きし１、ならば、 製造不可 である。

上記の例から分かるように、この実施例では判定規則に
あいまいな要素が含まれている。そこで、これらの要素
の程度を示すメンバーシップ関数が、メンバーシップ関
数データベース１０６上に多数用意されている。この例
では、メンバーシップ関数としては、大きく分けて１判
定要素メンバーシップ関数と帰結部メンバーシップ関数
の２種類が備わっている。これらの詳細については後で
説明する。

知識ベース１０５上の各種規則に基づいた判定処理の手
順を第４図に示す、第４図を参照して各処理ステップの
内容を順次説明する。

４０１　： まず最初に、要求仕様の特性項目の内容の実績データの
特性項目の内容に対する偏差量を求める。

つまり、温度、平均吸収エネルギ、及び最／Ｊ％吸収エ
ネルギの各々について、 偏差量＝要求仕様値−実績値 として計算により偏差量を求める。なお、平均吸収エネ
ルギ又は最小吸収エネルギについては、それが要求仕様
に存在しない場合には、処理は省略される。

４０２： ４０１で求めた偏差量の各々を、対応する判定要素メン
バーシップ関数にあてはめて、各々の判定要素の大きさ
の程度（大きい、はぼ等しい、小さい等）を示す値を求
める。例えば、温度に関し第６ａ図に示す判定要素メン
バーシップ関数−１を用いる場合に、要求温度の実績破
面遷移温度に対する偏差量が１４℃であるとすれば、要
求温度が実績破面遷移温度に対して大きいといえる程度
は０．４、若干大きいといえる程度は０．６であり、そ
の他の程度（小さい、若干小さい、はぼ等しい）は全て
０である。

ここで使用する判定要素メンバーシップ関数は、複数の
中から選択されたものである。この選択に関しては後で
詳細に説明する。

４０３： ここでは、判定規則の条件部の値を求める。条件部が単
一の判定要素から構成される場合には、その判定要素の
程度の値（４０２で求めた値）自身を条件部の値として
採用し、二つ以上の判定要素で構成される場合には、そ
れらの判定要素の程度の値のうちの最小値を条件部の値
として採用する。

例えば、前記判定規則の（１）に示す、［要求温度は実
績破面遷移温度より大きい」といえる程度が０．４、「
要求平均吸収エネルギは実績平均吸収エネルギより小さ
い」といえる程度が１．０、である場合、この判定規則
の条件部の値は、両者のうち小さい方の０．４になる。

４０４： ここでは、まず、各判定規則の帰結部に対応する帰結部
メンバーシップ関数をメンバーシップ関数データベース
１０６から求め、それを原型帰結部メンバーシップ関数
とする。次にこの原型帰結部メンバーシップ関数を、そ
の条件部の値に応じて縦方向に縮小修正し、それをその
判定規則の帰結部メンバーシップ関数とする。

例えば第６ｂ図の（１）においては、判定規則の「製造
可能」に相当する原型帰結部メンバーシップ関数が点線
で示されており、判定規則の条件部「もし・・・・なら
ば」の値が０．４であると、実線のように修正されたも
のが帰結部メンバーシップ関数になる。

４０５，４０６： ここでは、各判定規則の帰結部メンバーシップ関数を全
て重ね合わせ、それらの合成結果の横軸に関する重心位
置を求める。

例えば第６ｂ図の（３）では、「製造可能」の帰結部メ
ンバーシップ関数と「おそらく可能」の帰結部メンバー
シップ関数とを合成し、それらの重心位置を求めている
。なおこの重心位置の求め方については公知であるので
説明を省略する。

４０７： ここでは、４０６で求めた重心位置において、値が最大
となる原型帰結部メンバーシップ関数を求め、それによ
って判定する。例えば第６ａ図の（３）では、「製造可
能」、「おそらく可能」、「どちらともいえない」、「
おそらく不可」、及び「不可」の５つの関数のうち、重
心位Ｗ（同図中Δ）では「製造可能」の関数の値が大き
いので、「製造可能」を判定結果として採用する。

第７図に、１組の判定要素メンバーシップ関数（要求温
度−実績破面遷移温度の例）の形状とそれに対応するメ
モリ上のテーブルの内容を示す。

第７図から分かるように、この例では、小さい。

若干小さい、はぼ等しい、若干大きい、及び大きいの５
つが、１組のメンバーシップ関数を構成している。

実際の関数の値は、テーブルの内容に基づいて計算によ
って求めることができる。例えば、偏差量Ｘが偏差量Ａ
とＢの間にある場合、「若干小さいｊ程度の値は、 若干小さイ＝　　ｔ　ｘ　（ｘ−Ａ／　（Ｂ　　Ａ）　
）により求められる。

第７図の例では、メンバーシップ関数のテーブルに、要
求温度（Ｔ）と実績破面遷移温度の製造ばらつき値（ｄ
　Ｔ）の情報が含まれている。この実施例では、メンバ
ーシップ関数が複数組設けられており、各々のメンバー
シップ関数は、例えば要求温度（Ｔ）と実績破面遷移温
度の製造ばらつき値（ｄ　Ｔ）の区分に対応している。

実際には、要求温度−実績破面遷移温度に関するメンバ
ーシップ関数として、要求温度については５種類、ばら
つきについては３種類について各々独立したものを合計
で１５組（５×３種類）用意しである。また、要求平均
吸収エネルギー実績平均吸収エネルギに関するメンバー
シップ関数として、要求値については３種類、ばらつき
については３種類について各々独立したものを合計で９
組（３Ｘ３種類）用意しである。更に要求最小吸収エネ
ルギー実績最小吸収エネルギに関するメンバーシップ関
数についても、９組が用意されている。なお、帰結部メ
ンバーシップ関数については、第８図に示す１組だけが
用意されている。

従って１判定要素メンバーシップ関数を使用する場合に
は、その時の条件、つまり要求値とばらつき値の区分に
応じて、多数の中から適当なメンバーシップ関数を選択
する。要求温度−実績破面遷移温度のメンバーシップ関
数を使用する場合、実際には、第５図に示す処理が実行
される。各ステップの内容を次に説明する。

５０１： その時の入力情報、つまり要求温度と実績破面遷移温度
を探索キーとして、それと対応する条件に割り当てられ
たメンバーシップ関数を、データベース１０６上で探索
する。つまり、データベース１０６上に登録された多数
のメンバーシップ関数の各々を示すテーブル（第７図の
（２））について、それに示されたＴとｄＴを調べ、そ
れらが入力情報と一致するテーブルを探索する。

５０２： ５０１の探索の結果、探索キーと一致するテーブルが存
在する場合には、５０３に進み、なければ５０４に進む
。

５０３： 探索の結果みつかった１つのメンバーシップ関数を示す
テーブルの内容を取得し、そのデータに基づいてメンバ
ーシップ関数を復元する。つまり、第７図に示すように
各テーブルには、小さい、若干小さい、はぼ等しい、若
干大きい、大きい、の各々の要素について、偏差量Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ、０の位置での値（１又は０）が示されてお
り、また、Ａ−Ｂ、Ｂ−０，Ｏ−Ｃ，Ｃ−Ｄの各範囲内
で関数の傾きは一定になっているので、その条件に基づ
いて、計算により任意の偏差量における関数の値を求め
ることができる。

５０４： 探索キーと一致する条件のテーブルが存在しない場合に
は、この処理を実行する。ここでは、探索キーの値と条
件の値（Ｔ、ｄＴ）との距離が最も近い順に１番目と２
番目の２組のテーブルを類似したメンバーシップ関数と
して選択する。

５０５： ５０４で選択した２つのテーブルに基づいて、各テーブ
ルの条件と探索キーの値との距離に応じて加重平均を求
める。

５０６： ５０５で求めた値に基づいて、５０３と同様にしてメン
バーシップ関数を復元する。

つまりこの実施例では、要求温度−実績破面遷移温度に
関し１５組のメンバーシップ関数を示すテーブルを備え
ているが、各テーブルの条件（Ｔ。

ｄＴ）と一致しない条件に対しても、計算によってそれ
に適した正確なメンバーシップ関数を得ることができる
。

第９図に、データベース１０６上のメンバーシップ関数
を示すテーブルの具体的な内容の例を示すので参照され
たい。

なお上記実施例においては、要求仕様と実績のばらつき
値の両方に関して、それらの違いに応じた複数のメンバ
ーシップ関数を用意したが、いずれか一方の違いに対応
してメンバーシップ関数を切り換えるだけでも、正確な
製造可否判定を行なううえで充分な効果が期待できる。

［発明の効果コ 以上のとおり本発明によれば、ファジィ推論の考え方を
応用することによって、あいまいな判定規則を処理して
いるので、靭性特性に関する製造可否判定の自動化が実
現される。しかも、要求仕様の値やそれの製造上のばら
つき値に対応して複数のメンバーシップ関数を予め用意
しておき、その時の条件に適したメンバーシップ関数を
選択して判定に使用するので、様々な条件において精度
の高い判定結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例の装置の構成を示すブロック図である
。 第２図及び第３図は、それぞれ、製造実績データベース
のデータの内容及び要求仕様のデータの内容を示すメモ
リマツプである。 第４図は第１図の装置の製造可否判定処理の内容を示す
フローチャート、第５図はメンバーシップ関数の選択に
関する処理を示すフローチャートである。 第６ａ図及び第６ｂ図は、メンバーシップ関数の例を示
すグラフである。 第７図、第８図及び第９図は、データベース上のメンバ
ーシップ関数に対応するテーブルの内容を示すマツプで
ある。 １００：計算機本体　　１０１：入力装置１０２：出力
装置 １０３：ユーザインターフェース １０４：推論エンジン（製造可否判定手段）１ｏ５：知
識ベース（判定規則保持手段）１０６：メンバーシップ
関数データベース（メンバーシップ関数保持手段） １０７：製造実績データベース 第 図 東フ図 （１）メンうく゛−ンンブｒシラ敷っヲｔシ状（２）メ
ンバーシップ関数格納テーブル判定要素メンバーシップ
関数およびその計算機への格納例（要求温度　対　実績
破面遷移温度　の場合）声６ａ図 町え弔す判メカぐ゛−シ′ミプ関１９ミ（２）’ｌ”７
突Ｊ充メ〆く―ンｙｉ贋丁藝ξ　−２す？ｆｒ男へＹ郊
メンノぐ°−粉フ゛関敷声６ｂ図 （１）　判文力式要゛ｊの呵−意部メンに一ゾグ贋）較
９づ（２）刊交ノ屯ν″１の月りさｒｑメ”／ｌ　ｚ’
−シシグ５！給Ｊ−２手続補正書 （自発） 平成２年 ８月 ６日 ６、補正の内容 （１）明細書第６頁第５行の「実績吸収エネルギ」「実
績平均吸収エネルギ」に訂正する。 を

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 判定対象の要求仕様に関する少なくとも温度と吸収エネ
   ルギーの情報、ならびに当該要求仕様と一致もしくは類
   似した仕様の過去の実績に関する少なくとも破面遷移温
   度と吸収エネルギーの情報を入力する入力手段； 前記入力手段によって入力される要求仕様の情報と実績
   の情報とを対比する判定要素を１つ以上含む条件部と、
   該条件部の結果と製造可否判定結果との関連を示す帰結
   部とを備える判定規則が保持された判定規則保持手段； 前記判定要素の比較結果に関する程度を示す判定要素メ
   ンバーシップ関数と、前記帰結部に関する程度を示す帰
   結部メンバーシップ関数とを含み、かつ、前記要求仕様
   の数値及びそれの製造上のばらつき値の少なくとも一方
   の違いに対応して、少なくとも前記判定要素メンバーシ
   ップ関数を複数組保持する、メンバーシップ関数保持手
   段；及び前記要求仕様の数値及びそれの製造上のばらつ
   き値の少なくとも一方の内容に応じて、前記メンバーシ
   ップ関数保持手段上の１組の判定要素メンバーシップ関
   数を選択し、選択された判定要素メンバーシップ関数を
   利用して、入力される要求仕様の情報と実績の情報とを
   対比して条件部の程度を示す値を求め、得られた値に応
   じて帰結部メンバーシップ関数を修正し、修正された帰
   結部メンバーシップ関数に基づいて、製造可否を判定す
   る、製造可否判定手段； を備える鉄鋼製品の靭性特性製造可否判定装置。