JPH0477871A - アイディアプロセッサ装置 - 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〉 本発明のアイディアプロセッザ装置は、設計行為者のア
イディアを必要とするような上流設計工程における作業
を支援するようないくつかの操作を用意された設計対象
物の機能表現を基に計算機上でシミュレートするもので
あり、設計用の知識ベースシステムあるいは発想支援シ
ステムの範賭に属するものである。

利用分野としては設計分野全般、価値工学（ＶＥ−Ｖａ
ｌｕｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）の分野・特許°実用
新案作成支援の分野等をあげることができる。

〈従来の技術〉 設計型のエキスパートシステムあるいは知識ベースシス
テムの範啼においては現在のところ、パラメトリンク設
計等、数値の決定を対象とした、設計の下流過程を支援
するシステムが多く、設計方針、設計方式あるいは新規
設計といった設計仕様のフェイズ、すなわち設計の上流
過程を支援するシステムは未だに研究段階である。

一方、計算機による発想の支援という概念が最近よく使
われるように々ってきておシ、実際に計算機を用いた支
援装置もいくつか開発されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、発想過程そのものをシミュレ−１−した
シ、アイディアの合成自体を扱ったシする作業は非常に
輪間的であシ、計算機が代行できるようになるためには
、かなりの年月を要するものと考えられている。実際、
アイディアプロセッザと名のつく商品の処理は文章のア
ウトラインプロセッシングの域を出ないものであり、文
章のアウトラインプロセッシングにしても、文章ｔｘａ
化の表現道具を用意しているだけで、実際に文章を作成
するとき、内容に沿ってどのように構造化すれば良いか
について計算機側からは何の指針も与えないものが多い
。また、ＫＪ法やプレーンストーミングの支援ツールと
名のつぐ商品も、その処理内容は、従来手作業で行って
きた作業をキーボード、マウス、ＣＲＴを用いて行うよ
うにしたものに過ぎず、作業自体を高速に支援したＶ自
動化しているものではない。

本発明は、上記問題点に鑑み、以下の機能を有するアイ
ディアプロセッザ装置を提供することを目的としている
。

■　計算機化が困矯であるとされる設計上流過程の問題
解決を支援すること。

具体的には、設計者が、部品の選定や設計方法全決定す
るだめの判断材料を的確に呈示すること。

■　設計に関するアイディアを刺激すること。

具体的には、アイディアを刺激するための数個のオペレ
ータを用意して、それらを一定の表現形式により表現さ
れた対象設計物に適用し機ｆＪｇ　的なシミュレーショ
ンを行うこと。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上記目的を達成するために、式の各種属性・
機能データと該部品に対して行う選択・分解・合成等の
作業情報を入力する手段と、上記入力されたデータ及び
作業情報に基づいて前記記憶されているデータを参照し
て作業を行う実行手段と、上記実行手段による結果を出
力する出力手段と全備えている。

く作　用〉 本発明によれば、まず入力手段によフ問題情報即ち設計
対象物の部品の所定の形式で表現された各種属性・機能
データと該部品に対して行う選択・分解・合成等の作業
情報を入力する。

一方、予め所定の形式で表現された多くの設計対象物の
部品に関する各種属性・機能データが記憶されており、
上記入力を受けてこの記憶データを参照しながら作業を
行い、その結果を出力する。

〈実施例〉 以下、図面を用Ａて本発明の一実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明装置の溝底を示す機能ブロック図である
。

入力手段Ｉは、キーボードやマウスなどの入力機器に相
当し、問題情報、設計対象物に関する情報、編集による
修正項目を入力する。記憶手段２は、メモリに相当し、
知識ベークの情報を保持し必要に応じて呼び出す。表示
手段３は、ＣＲＴ等の表示装置に相当し、解や途中の過
程を表示する。

編集手段４は、計算機に用意された一般的なテギス１−
エディタに相当し、記憶手段２の記憶内容を修正・変更
する。実行手段５は、主と彦るソフトウェア・モジュー
ルであり、アイディア・オペレータによる機能シミュレ
ーション処理を行う。制御手段６は、１〜５の各手段を
プログラム的に結合し、一連の動作を可能とするもので
あり、実行プログラムＯ３（オペレーティングシステム
）、あるいは装置の制御を司るハードの部分に相当する
。

第２図乃至第６図において、本発明のアイディアプロセ
ッサ装置において必要となる知識表現の一例を示す。

第２図に、設計対象物の記述の一例を示す。本発明にお
ける設計対象記述の特徴は機能表現にある。機能は、対
象物が外部から受ける「受動機能」と、対象物が外部に
対して、あるいは、自分自身に対して働きかける「能動
機能」のベア表現により定義される。ここでは、以降、
能動機能をａｆ、受動機能をｐｆという名前の述語でそ
れぞれ表現する。各述語の第１引数は表現対象とする部
品のオブジェクトを、第２引数は機能の名称を表す。

第２図には、第３図に示すようなプラスチック容器（オ
ブジェクト名ｐｃｌ）を「ふた（ｃｌ）Ｊ「本体（ｖｌ
）Ｊ　　ｒ取手（ｇｌ）　Ｊから構成される設計対象で
あると見なした場合の、それぞれのコンポネントの機能
表現例が記述されている（第２図のＡＣＴＩＶＥ　ＦＵ
ＮＣＴＩＯＮ及びＰＡＳＳＩＶＥ　ＦＵＮＣＴ　Ｉ　Ｏ
Ｎの欄）。また、この例では、機能表現の他に、設計対
象物の表現として、対象物の各種属性（材料、形状、寸
法など）に対する制限を記述した「制約−１（Ｃという
名前の述語で表す）、及び、対象物がどのような部品の
クラスに属するかを記述した「コンボーネン１−・ライ
ブラリ」（ｃｌという述語名で表す）という記述要素を
用意している。

第４１図は、コンポーネント・ライブラリの内容の一例
である。コンボーネン１−・ライブラリにはある程度の
種類の部品に関する情報があらかじめ入っておシフアイ
ルとして記憶手段２に記憶されているものとする。第４
図４１は部品のクラスを示しており、「ふた（ＣＡＰ）
Ｊという部品クラスの下位に「Ｐｌａｓｔｉｃ　　ｃａ
ｐＪ、「Ｍｅｔａｌ　　ｃａｐ−Ｊ、ｒＦｉｂｅｒ　　
ｃａｐＪ等の部品クラスがメモリ上に記憶されているこ
とを表している。また第４図４２はＰｌａｓｔｉｃ　　
ｃａｐという部品クラスの内容を示しており、クラスの
中には、ｃａｐ　Ｏ１、ｃａｐ　０２・・・という名称
の部品があり、それぞれの部品の属性・機能がどのよう
々値となっているかが記憶されていることを表している
。

第５図は、属性や機能の間に成り立つ因果関係を表す。

例えば、第５図５２では、ふた１の受動機能「開、４’
ｌＪが成立するためには、ふた１の半径と本体の口１の
半径が一致することが必要であるという因果関係を表し
ている。

第６図は、機能表現に関する内部知識表現の一例を表し
ている。図では、「力」という能動機能表現は、「力を
受ける」、「力を加える」などの表現を代表したもので
あり、かつ、「圧力」、「応力」、「張力」々どの表現
は、「力」のより詳卸■な表現であることを表している
。

第２図乃至第吃図に示したような表現枠組に沿った形で
、入力手段１により設計対象物の情報を入力し、記憶手
段２によりそれらをメモリ内に記憶しておく。入力情報
に修正がある場合は編集手段で修正する。

次に、第７図乃至第１１［］において、本発明に係るア
イディアプロセッサ装置の実行手段５の具体的動作につ
いて説明する。

ここでは、アイディアを刺激するための５個の設計用オ
ペレータ；選択、代用、合成、分解、体止全実現する処
理を一例として示す。

第７図に、選択オペレータの入出力例（ａ）、　（ｂ）
と実現のためのアルゴリズム（ｃ）ｋ　示ｔ。

（ａ）の入力例は、［Ｐｌａｓｔｉｃ−ｃａｐのコンボ
ーネン１−・ライブラリクラスにある部品集合から、開
／閉能動機能をもち、半径５、深さ５の部品Ｘを選択せ
よ」という要求入力を示して驕る。

アルゴリズム（Ｃ）においては、要求入力で指定された
コンポーネント・ライブラリクラス内において、まず、
要求入力に記述された能動機能名と名前の一致する登録
部品があるか否か、コンポーネント・ライブラリファイ
ルの内容を検索する（ステップ７１）。一致する部品が
あれば要求入力に記述された「制約」記述の中の属性項
目と名前の一致する登録部品があるか否かコンポーネン
ト・ファイル内を検索する（ステップ７２）。ここで一
致項目がない場合は、「ナシ」と出力して処理を終える
。一致項目がある場合は、制約内容の一致する部品を検
索ステップ７３し、一致するもののない場合は「ナシ」
を出力して処理を終える。一致部品がある場合は、さら
に受動機能名の一致するものを検索する（ステップ７４
）。受動機能まですべて一致する登録部品があれば、そ
れらの部品を出力して処理全路え、なければ「ナシ」を
出力する。

（ｂ）の出力例では、要求入力を満たす部品として、ｐ
ｌａｓｔｉｃ　　ｃａｐ’？　ラヌ内ＶＣクラス内Ｋ、
ｃａｐｏｌ及びｃａ、ｐ０２という登録部品が見りださ
れたことを示している。

このオペレータは、部品全決定する際に、設計者が、要
求に合った、最適な部品を漏れなく考慮することを支援
するものである。このオペレータを動作させるには、以
上のアルゴリズムにそった実行プログラムルーチン全作
成り、、「要求入力を渡せばよい。

（２）代用オペレータ 第８図に、代用オペレータの入出力例（ａＭｂ）と実現
のためのアルゴリズム（ｃ）ｋ　示ｔ。

（ａ）の入力例は、甲開／閉」という名称の能・助機能
と「張力」という名称の受動機能をもち、「半径」とい
う属性が５であるような部品で、第２四に示されたよう
なプラスチック’Ｒ−’ｌ’ｉ；　（ｐｃｌ　）のふた
１（ｃｌ）を代用したい」という要求入力を示している
。

（Ｃ）のアルゴリズムにおいては、要求入力で指定され
た能動機能と同一の能動機能を持つ部品ヲ全コンポーネ
ンＩ−・ライブラリクラス内の登録部品に対して検索す
る（ステップ８１）。検索失敗ならば「代用部品ナシ」
を返す。検索成功ならば同様の検索を受動機能名、制約
項目名（属性名）に関して繰９返す（ステップ８２゜８
３）。制約項目名が一致する部品集合に対して更に制約
内容の評価を行う（ステップ８４）。

これは、要求入力に記述された制約の値を検索部品が実
際に満たすか否か計算するものであり、制約式の部分を
解釈実行するインタプリタを用意しておけばよい。以」
−ステップ８１乃至８４では能動機能が一致する部品集
合に対する絞り込みを行っている。そして、絞り込みが
成功しても失敗しても、受動機能も含めた非マツチング
属性の計算を行い（ステップ８５）、代用によって生じ
る他への影響ヲレポ−１〜するだめの処理を行ったうえ
で、「代用７詰果」として、検索した部品の集合と代用
の影響を出力する。

非マツチング属性の計算は、代用される部品（例ではｃ
ｍ）と、検索部品の差分を計算し、第２図の機能表現、
及び第５図の因果関係表現を基にその影響を計算する。

このアルゴリズムを第８図（ｄ）に示す。まず、代用さ
れる部品に定義されていて横笛部品には定義されていな
いような受動機能を算出する（ステップ８１１）。算出
した受動機能全代用品に対する不足機能とすル（ステツ
ー７’８１．２）。不足機能に関して、入力された設計
対象部品の中の、代用対象部品以外の部品で同種の名称
の能動機能を持つものを求める（ステップ８１３；これ
を以降、「機能のリンク先を求める」という謹い方をす
る）。

機能のリンク先があればリンク先の機能と部品名称を記
′１意する（ステップ８１４）。サラニ、算出し／ヒリ
ツク先の機能を再び不足機能とし、リンク先を求める同
様の処理をすべての不足機能に関してリンク先がなくな
るまで紛り返す。

リンク先がなくなった時点で制約に関する影響計算ルー
チンに進む（ステップ８１３→８１５）。

このルーチンではまず、代用される部品（ｃｌ）にはあ
って、検索部品のにはないような制約項目を計算し、制
約の不足項目として抽出し、そのような項目名を記憶す
る（ステップ８１５）。

不足項目があれば、不足項目が原因となって生ずる状彌
記述（第５Ｍでいえば、因果関係の行き先）に含まれる
他の制約項目を、与えられた因果関係の記述をたどるこ
とにより求め、追加記憶する（ステップ８１６）。この
処理を、以降、因果リンク先の抽出・記憶と呼ぶ。因果
リンク先の抽出・記憶は、受動機１泪のリンク先の算出
過程で示したように、リンク先がなくなるまで繰９返し
計算する。次に、代用される部品と検索部品間で一致し
た制約項目はあるが、検索部品の制約項目が代用される
部品の制約を満たさない場合を検出する（ステップ８１
７）。

この処理は、第８図（Ｃ）のアルゴリズムのステップ８
５の制約の評価の処理と同様である。その結果制約非充
足項目があれば、不足制約項目で行った因果リンク先の
抽出・記憶処理と同様の処理を、非充足項目に対して適
用する（ステップ８Ｉ８）。以上、このようにして代用
の影響を算出・記憶する。

出力としては、第８図（ｂ）の出力例に示すように検索
した代用部品名称と代用の影響計算ルチンにおいて記′
障した情報を画面」二に呈示する。

この出力例は、プラスチック容１ｆｆ（ｐｃｔ）のふた
（ｃｌ）の代用部品として、ゴムコルクｃｏｒｋｏ１と
ウィンドウシャッター（クラスの全部品）という部品が
算出され、ｃｏｒｋｏｌの代用は影響々いが、ウィンド
ウシャッターの代用では、ふたｃｌにあった半径、深さ
、・・・等の、属性がなくなり影響を受けることを示し
ている。

このオペレータを動作させるには、以上のア／１／　コ
！Ｊ　ｙ、”ムにそった実行プログラムルーチンを作成
し、要求入力を渡せばよい。

第９図に、合成オペレータの入出力例（ａ、）、　（１
））と実現のためのアルゴリズム（ｃ）を示す。合成シ
たい幾つかの部品に対する能動機能と受動機能の記述を
入力し、各部品の機能を合成した合成部品の能動機能と
受動機能を求め、表示する。

第９図（ａ）の入力例のように第２図のｃｌ、ｖｌ。

ｇｌに対してａｆとｐｆの記述が入力されると、合成部
品のｍｔｔ’ｅとして、第９図（ｂ）の出力例のように
第２図のｐｃｉに苅するａｆ、ｐｆが算出され表示され
る。

第９図（Ｃ）のアルゴリズムは、ある部品の能動機能と
受動機能に対して、同種の機能名をもつ、入力された残
りの部品の機能（能動機能に対しては受動機能を、受動
機能に対しては能動機能）を見いだし、もし存在すれば
特定した残−りの部品と対象とする部品の双方から、そ
れらの機能の記述を抹消する（能動機能と受動機能の相
殺）。

この処理をすべての部品に対して順に行う（ステップ９
１）。この処理の結果、最後まで残った機能を記憶する
（ステップ９２）。記憶した内容を表示（ステップ９３
）したもの出力結果となる。

このオペレータを動作させるには、以上のアルコリズム
にそった実行プログラムルーチンを作成し、合成したい
部品記述入力を渡せばよい。

（４）分解オペレータ 第１０図に、分解オペレータの入出力例（ａ）、（ｂ）
と実現のだめのアルゴリズム（Ｃ）を示す。分解シたい
１つの部品に対する能動機能と受動機能の記述を入力し
、各部品の機能を分解した複数の分解部品の能動機能と
受動機能を求め、表示する。

例えば、入力例（ａ）の第２図のｐｃｌ、に対してａｆ
、　ｐｆ、　ｃｌの記述が入力されると、分解部品とそ
の機能として、出力例（１））の第２図のｃｌ。

ｖｌ、ｇｌに対するａｆ、ｐｆが算出され表示される。

次にアルゴリズム（ｃ）を説明する。まず、予め記憶内
容全クリアしておく。そして、入力部品のすべての能動
機能をカバーする複数の部品を、コンポーネント・ライ
ブラリ内のすべてのＷ６１部品の中から検索する（ステ
ップ１０１）。ただし、検索条件は検索部品単体では入
力部品の能動機能をすべてはカバーしないことである。

検索された部品を記憶内容に追加する（ステップ１．０
２　）。記憶された部品に対して合成オペレータ全適用
しくステップ１０３）、合成部品の受動機能と入力部品
の受動機能との一致を調べる（ステップ１０４）。一致
すれば、記憶内容を出力して処理を終える（ステップ１
ｏ５）。

合成部品の受動機能のほうが多ければ、ステップ１０１
に戻り、処理をやり直し、能動機能をカバーする部品構
成の別辞を求めて処理を繰り返す。合成部品の受動機能
のほうが不足すれば、不足分の受動機能をカバーする複
数の部品を、コンポーネント・ライブラリ内のすべての
１部品の中から検索する（ステップ１０６）。そして、
検索部品を記憶内容に加え（ステップ１０２　）、再び
合成・受動機能一致確認の処理を繰ｐ返す。

このオペレータを動作させるには、以上のア／Ｖ　：Ｉ
”　Ｉ）　スムにそった実行プログラムル−チンを作成
し、分解したい部品記述入力を渡せばよい。

（５）一体化オペレータ 第１１図に、一体化オペレータの入出力例（ａ）。

（ｂ）、　（ｅ）、　（ｆ）、　（ｈ）と実現のための
アルゴリズム（Ｃ）。

（ｄ）、　（ｇ）ｅ示す。一体化したい２つの部品の対
象記述とどの部品（一体化対象部品）をどの部品（一体
化主部品）に一体化させたいがという−体止の方向全入
力する（入力例（ａ））。出力は拐料面から見た一体化
可能性（出力例（ｅ）　）　、一体止した場合の構成物
の表現（出力例（ｆ）　）　、及び類似の一体化４１例
（出力ｔｏ（ｈ）　）である。

一体化可能性を求めるアルゴリズム’（＜　（Ｃ）に示
す。入力された２つの部品の制約記述における材料（ま
たは材質）の鎖が一致すれば（ステップ１１１．）、そ
の値全記憶しくステップ１１５）、表示する（ステップ
１１７八一致しなければ、一体止主部品の材料で一体化
対象部品の記述を置き換えた記述に対して、選択オペレ
ーク、代用オペレータを順次適用する（ステップ１１２
゜１１３．１１４）。他の選択部品や代用部品があれば
、材料的には一体止用能であると判断して、一体止主部
品の材料名を記憶しくステップ１１６）、表示する（ス
テップ１１７）。一体化表現を求めるアルゴリズム（ｄ
）は、入力部品ベアに対する合成オペレータの適用と同
内容である。

一体化類似例を求めるためのアルゴリズム（ｇ）全説明
する。このアルゴリズムは今までのオペレータを適宜組
み合わせることにより実現されている。入力部品ペアに
対して、合成オペレータを適用しくステップ１１９）合
成表現を求めた後、実際にそのような機能仕様をもつ部
品がないか、選択オペレータと代用オペレータ全適用す
ることによりコンポーネント・ライブラリ内の部品を検
索する（ステップ１２０，１２１）。

各オペレータの適用が成功すれば検索部品をそれぞれ記
憶（ステップ１２２，１２８）Ｌ記憶内容を表示する（
ステップ１２４）。

（１１）はふたを本体に一体化した類似例として図に示
すようなチューブ（ｔｕｂｅ　０１　）の例が検索され
たこと表している。

本アイディアプロセッサ装置の機能を実現するには以上
のような内容の知識ベークと処理ソフトウェアプログラ
ムを作成し、チップ化すれば良い。

このように、各オペレークによフ定められた表現形式よ
る問題情報を入力すると、これを受けて、入力情報に対
して指定されたオペレータが処理を行い、処理結果全算
出する。処理結果は表示手段によシ表示される。処理結
果はまた、記憶手段により計算機の内部（Ｃ知識ベース
の形で記憶されるようにして、以後の入力問題に対して
よシ多くの判断材料を与えることができる。

更に、使用者は編集手段２全通して、処理結果の追加・
削除・修正金おこなうことができる。

本発明では、このようにして、使用者が、既に知識ベー
ス内にある情報を基にして、オペレションの適用実験全
行い、既存設計物の機能改良全たやすくイ１える。また
、知識ベースにはない、新たな情報を入力してオペレー
ションの適用実験を行い、新規設計をたやすく行なえる
。

これらの処理を通して、設計者の発想や視点の転換等の
もとになり得る判断材料を提供するとともに、設計時の
選択ミヌ〜や考慮漏れなどを防止するための判断材料を
提供できる。

〈発明の効果〉 以上、本発明のアイディアプロ七ツサ装置によれば、以
下のような効果がある。

■　設計者が上流設計工程において行う、部品の選定・
代用・合成・分解・一体止といった操作を計算機が代行
し、設計手段・方法を決定するだめの判断材料をもれな
く的確に呈示する。

■　用意された操作を実際に適用することにより、設計
者は視点の転換、発想の転換を図れる可能性があり、ひ
いては、設計者のアイディアが刺激される。

■　設計時の部品選択ミスや考慮漏れを防ぐのに役立つ
。

■　用意された操作を対象設計物に適用すれば、機能的
なシミュレーションが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成を示す機能ブロック図、第２
図は本発明装置における設計対象物の一表現例を示す図
、第３図は設計対象物の一例を示す図、第４図は本発明
装置に必要なメモリである部品のコンポーネント・ライ
ブラリの一構成例を示す図、第５図は本発明装置に必要
なメモリである部品属性間の因果関係の一表現例を示す
図、第６図は本発明装置に必要なメモリである機能知識
の一表現例を示す図、第７図は本発明装置に必要な操作
である選択オペレークの入出力例及びそのアルゴリズム
に示す図、　　　−・ 第８図は本発明装置に 必要な操作である代用オペレークの入出力例及びそのア
ルゴリズムを示す図、第９図は本発明装置に必要な操作
である合成オペレークの入出力例及びそのアルゴリズム
を示す同、第１０図は本発明装置に必要な操作である分
解オペレークの入出力例及びそのアルゴリズムを示す図
、第１１図は本発明装置に必要な操作である一体化オベ
レークの入尼力例及びそのアルゴリズムを示す図である
。 ■・・・入力手段、　２・・・記憶手段、　３・・・表
示手段、　４・・・編集手段、　５・・・実行手段、　
６・・・制御手段 代理人　弁理士　　梅　１）　勝（他２名）第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、部品毎に所定の形式で表現された各種属性・機能デ
   ータ等を記憶する手段と、 設計対象物の部品の上記所定の表現形式の各種属性・機
   能データと該部品に対して行う選択・分解・合成等の作
   業情報とを入力する手段と、上記入力されたデータ及び
   作業情報に基づいて前記記憶されているデータを参照し
   て作業を行う実行手段と、 上記実行手段による結果を出力する出力手段とを備えて
   なるアイディアプロセッサ装置。