JP2003242184A - 解析モデル最適化装置および最適化方法 - Google Patents

解析モデル最適化装置および最適化方法

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JP2003242184A
JP2003242184A JP2002043862A JP2002043862A JP2003242184A JP 2003242184 A JP2003242184 A JP 2003242184A JP 2002043862 A JP2002043862 A JP 2002043862A JP 2002043862 A JP2002043862 A JP 2002043862A JP 2003242184 A JP2003242184 A JP 2003242184A
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Jiro Yoshizawa
二郎 吉沢
Takayuki Inoue
孝之 井上
Yasushi Nakajima
靖 中島
Hiroyuki Nishimura
浩之 西村
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 解析モデルの精度向上のためには、解析結果
と製品の実測データの比較を行い、誤差を最小にするよ
うな解析モデルに修正する必要あるが、時間とコストを
要する人員をかけることなく測定値と解析結果の誤差を
最小とすること。 【解決手段】 計測システムM、解析システムAおよび
最適化システムOを統合することで、自動的に解析結果
と計測結果の誤差を目的値の範囲内に置くように変数を
探索し、応答曲面法および遺伝的アルゴリズム等の最適
化プログラムを用いて解析用入力データあるいは解析結
果を最適化し誤差が最小となる解析モデルを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、計測器による測
定データと解析データとを照合して解析モデルを最適化
する最適化装置および最適化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、製品構造の構造解析では、設計
変数や制約条件を加味した上で3次元シミュレーション
によって解析モデルを得ているが、この場合得られた解
析モデルの精度が従来から問題となっている。
【0003】従来、解析モデルの精度を検証する一手法
として、例えば特開平3−189517号公報に開示さ
れるような実測による測定値と構造解析による解析結果
との双方を表示するという技術がある。すなわち、図3
に示すように、例えば変位・歪ゲージなどの計測装置8
により測定された測定値は、CPU10を介して計測結
果記憶装置9に入力され、一方この測定値を入力データ
として解析プログラム記憶装置6内の解析プログラムを
用いてCPU10で演算された解析結果は、解析結果記
憶装置7に入力される。そして、計測結果記憶装置9に
入力された測定値と解析結果記憶装置7の解析結果は、
表示制御装置20を介して表示装置21に入力される。
表示装置21では、この測定値と解析結果とを同時に表
示して比較することができる。
【0004】このような、測定値と解析結果言い換えれ
ば計測システムと解析システム、を統合した従来の比較
装置おいては、表示装置21にて測定値と解析結果との
比較結果を図表で視覚的に確認することができ、しかも
測定値と解析結果との比較結果が、予め設定した許容範
囲内にないときには再び測定装置8により実測を行うこ
とで計測の信頼性を上げることができるという長所があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな従来の比較装置では、解析結果と測定値の誤差が生
じたとしても、その誤差は表示装置21に表示されるだ
けに過ぎず、誤差を解析モデルに反映することができな
い。つまり、上記先行技術においては、解析結果と測定
値の誤差が最小となるように解析モデルを修正すること
は行われていない。
【0006】また、解析結果すなわち解析モデルの精度
が、入力データあるいは作成アルゴリズムによって異な
ってくるということについては、一般に知られるところ
である。そして、仮にこの解析モデルの精度向上を図ろ
うとした場合、入力データや作成アルゴリズムの修正に
人員を費やし、多くの時間とコストがかかるということ
が問題視されている。
【0007】この発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、解析モデルの精度を向上させるために時間とコスト
を要する人員をかけることなく、解析システム、計測シ
ステム、最適化システムを一つに統合することで、測定
値と解析結果の誤差を最小とする解析モデル最適化装置
および最適化方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかる解析モデル最適化装置は、測定値
を得る測定システムと、解析用入力データを踏まえて解
析結果を得る解析システムと、目的値に照らし測定値と
解析結果との誤差を最小とする変数の探索をする最適化
システムとを有し、かつこれら各システムを統合する制
御プログラムを実行する中央処理装置を有することを特
徴とする。
【0009】この発明によれば、測定システムおよび解
析システムに最適化システムを統合して、測定値と解析
結果との誤差を最小とするように最適化システムにて解
析用入力データ更には解析結果を最適化できることによ
り、時間とコストを要する人員をかけることなく解析モ
デルの精度を向上することができる。
【0010】つぎの発明にかかる解析モデル最適化装置
は、上記の発明において、中央処理装置は、測定値と解
析結果とを比較してその誤差を検出する手段と、この誤
差が目的値の範囲内にあるか否かを判定する手段と、誤
差が目的値の範囲内にない場合最適化プログラムを用い
て解析用入力データに関する変数を探索して最適化する
手段と、を有することを特徴とする。
【0011】この発明によれば、測定値と解析結果との
誤差を最小とするように中央処理装置にて最適化プログ
ラムを用いて解析用入力データを最適化したことによ
り、時間とコストを要する人員をかけることなく解析モ
デルの精度を向上することができる。
【0012】つぎの発明にかかる解析モデル最適化方法
は、測定システムにて測定値を求め、解析システムにて
解析用入力データを踏まえて解析結果を求め、最適化シ
ステムにて目的値に照らし測定値と解析結果との誤差を
最小とする変数の探索をして最適化し、かつこれら各シ
ステムを統合する制御プログラムを実行することを特徴
とする。
【0013】この発明によれば、測定システムおよび解
析システムに最適化システムを統合して、測定値と解析
結果との誤差を最小とするように解析用入力データ更に
は解析結果を最適化できたことにより、時間とコストを
要する人員をかけることなく解析モデルの精度を向上す
ることができる。
【0014】つぎの発明にかかる解析モデル最適化方法
は、上記の発明において、制御プログラムは、測定値と
解析結果とを比較してその誤差を検出し、この誤差が目
的値の範囲内にあるか否かを判定し、誤差が目的値の範
囲内にない場合最適化プログラムを用いて解析用入力デ
ータに関する変数を探索して最適化する、ことを実行す
ることを特徴とする。
【0015】この発明によれば、制御プログラムの実行
をすることで測定値と解析結果との誤差を最小とするよ
うに最適化プログラムにて解析用入力データを最適化し
たことにより、時間とコストを要する人員をかけること
なく解析モデルの精度を向上することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に添付図面の図1および図2
を参照して、この発明にかかる好適な実施の形態を詳細
に説明する。
【0017】図1は、この発明の実施の形態である最適
化装置の構成を示すブロック図、図2は、処理手順を示
すフローチャートである。なお、図1にて、図3に示さ
れる同一部分には同符号を付す。
【0018】図1に示す最適化装置においては、中央処
理装置10を中心として、計測システムM、解析システ
ムA、および最適化システムOを有し、この各システム
M、A、Oを統合する統合システム制御プログラムの記
憶装置11、最適化済み解析用入力データ記憶装置12
および最適化済み解析結果記憶装置13を有する。
【0019】このうち、計測システムMでは、3次元測
定器(ディジタイザ)、歪ゲージ、熱電対等にて構造
物、機械部品の変位、応力、温度等の物理量を測定する
測定装置8と、この測定装置8にて測定された測定値を
記憶する計測結果記憶装置9とを有する。この場合、測
定装置8の測定値は、中央処理装置(CPU)10を介
して三次元モデルとして計測結果記憶装置9に入力され
る。
【0020】また、解析システムAでは、自動メッシュ
作成プログラム等の解析用入力データ作成プログラムが
内蔵された解析用入力データ作成プログラム記憶装置4
と、この解析用入力データ作成プログラムを用いて作成
された解析用入力データを記憶する解析用入力データ記
憶装置5とを有し、解析用入力データは中央処理装置
(CPU)10を介して解析用入力データ記憶装置5に
入力される。更に、解析システムAでは、有限要素法
(FEMと称する)、差分法(FDMと称する)等の解
析プログラムを記憶した解析プログラム記憶装置6と、
この解析プログラムを用いて得られた解析結果を記憶す
る解析結果記憶装置7とを有し、解析結果は中央処理装
置(CPU)10にて解析用入力データを解析プログラ
ムで演算処理することにより解析モデルである三次元デ
ータとして解析結果記憶装置7に入力される。
【0021】また、統合システム制御プログラム記憶装
置11に内蔵された統合システム制御プログラムによっ
て、中央処理装置(CPU)10では、計測結果記憶装
置9の測定値と解析結果記憶装置7の解析結果との比較
演算が実行され、この測定値と解析結果の誤差を得る。
【0022】最適化システムOでは、例えば前述の測定
値と解析結果との比較演算による誤差における許容範囲
あるいは最小範囲を目的値あるいは目的関数として記憶
する目的値記憶装置1と、メッシュ分割サイズ、境界条
件等の値や関数を変数として記憶する変数記憶装置3
と、応答曲面法、遺伝的アルゴリズム(GA)、もしく
はこれら双方等を用いた最適化プログラムを内蔵する最
適化プログラム記憶装置2とを有する。最適化にあたっ
ては、解析用入力データ記憶装置5内の解析用入力デー
タ、および解析プログラム記憶装置6内の解析プログラ
ムを用い、最適化プログラム記憶装置2内の最適化プロ
グラムによって目的値記憶装置1内の目的値である誤差
が最小となる変数記憶装置3内の変数を探索する。解析
用入力データの最適化演算は、中央処理装置(CPU)
10によって実行され、誤差を最小とする最適化済み解
析用入力データと最適化済み解析結果をそれぞれ最適化
済み解析用入力データ記憶装置12と最適化済み解析結
果記憶装置13とに出力する。統合システム制御プログ
ラム記憶装置11内の統合システム制御プログラムは、
前述した誤差の検出、最適化演算等を統合して制御する
プログラムとなっており、中央処理装置(CPU)10
によって実行される。
【0023】このようにして、計測システムM、解析シ
ステムA、最適化システムOをひとつに統合することに
より測定値と解析結果の誤差を最小にする最適化が行わ
れ、解析モデルの精度を向上することができる。
【0024】次に、図2に従って処理手順を説明する。
【0025】ステップ14にて作業を開始した後、ステ
ップ16では、3次元測定器、歪ゲージ、熱電対等の計
測装置8により構造物、機械部品の変位、応力、温度等
の物理量を計測する。また、ステップ15にて、解析プ
ログラム記憶装置6内のFEM、FDM等の解析プログ
ラムを用いて、計測対象をモデル化した解析用入力デー
タの解析を実行する。この後、ステップ17にて測定値
と解析結果とを比較し、統合システム制御プログラムに
て誤差チェックをする。ついで、ステップ18にて、応
答曲面法、GA等の最適化プログラムを用いて誤差が最
小となるメッシュの分割サイズ、境界条件等の変数を探
索する。誤差によっては、このステップ15,17,1
8を繰り返す。誤差が最小となる最適化済み解析用入力
データと最適化済み解析結果は、統合システム制御プロ
グラム記憶装置11内の統合システム制御プログラムを
用い中央処理装置(CPU)10を介して最適化済み解
析用入力データ記憶装置12と最適化済み解析結果記憶
装置13に入力する。
【0026】上記により、変位、応力、温度等の測定値
と解析結果の誤差が最小となる解析用入力データを容易
に作成することができる。
【0027】なお、上述の説明では、構造解析に利用す
る場合について述べたが、本発明はその他多くの解析手
法にも利用できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、測定システムおよび解析システムに最適化システム
を統合して、測定値と解析結果との誤差を最小とするよ
うに最適化システムにて解析用入力データ更には解析結
果を最適化できることにより、時間とコストを要する人
員をかけることなく解析モデルの精度を向上することが
できる。
【0029】つぎの発明によれば、測定値と解析結果と
の誤差を最小とするように中央処理装置にて最適化プロ
グラムを用いて解析用入力データを最適化したことによ
り、時間とコストを要する人員をかけることなく解析モ
デルの精度を向上することができる。
【0030】つぎの方法の発明によれば、測定システム
および解析システムに最適化システムを統合して、測定
値と解析結果との誤差を最小とするように解析用入力デ
ータ更には解析結果を最適化できたことにより、時間と
コストを要する人員をかけることなく解析モデルの精度
を向上することができる。
【0031】つぎの方法の発明によれば、制御プログラ
ムの実行をすることで測定値と解析結果との誤差を最小
とするように最適化プログラムにて解析用入力データを
最適化したことにより、時間とコストを要する人員をか
けることなく解析モデルの精度を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態である解析モデル最適
化装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 図1に示した解析モデル最適化装置の処理手
順を示すフローチャートである。
【図3】 従来例のブロック図である。
【符号の説明】
1 目的値記憶装置、2 最適化プログラム記憶装置、
3 変数記憶装置、4解析用入力データ作成プログラム
記憶装置、5 解析用入力データ記憶装置、6 解析プ
ログラム記憶装置、7 解析結果記憶装置、8 測定装
置、9 計測結果記憶装置、10 中央処理装置(CP
U)、11 統合システム制御プログラム記憶装置、1
2 最適化済み解析用入力データ記憶装置、13 最適
化済み解析結果記憶装置、20 表示制御装置、21
表示装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 靖 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 西村 浩之 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5B046 JA07

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定値を得る測定システムと、解析用入
    力データを踏まえて解析結果を得る解析システムと、目
    的値に照らし測定値と解析結果との誤差を最小とする変
    数の探索をする最適化システムとを有し、かつこれら各
    システムを統合する制御プログラムを実行する中央処理
    装置を有することを特徴とする解析モデル最適化装置。
  2. 【請求項2】 中央処理装置は、測定値と解析結果とを
    比較してその誤差を検出する手段と、この誤差が目的値
    の範囲内にあるか否かを判定する手段と、誤差が目的値
    の範囲内にない場合最適化プログラムを用いて解析用入
    力データに関する変数を探索して最適化する手段と、を
    有することを特徴とする請求項1に記載の解析モデル最
    適化装置。
  3. 【請求項3】 測定システムにて測定値を求め、解析シ
    ステムにて解析用入力データを踏まえて解析結果を求
    め、最適化システムにて目的値に照らし測定値と解析結
    果との誤差を最小とする変数の探索をして最適化し、か
    つこれら各システムを統合する制御プログラムを実行す
    ることを特徴とする解析モデル最適化方法。
  4. 【請求項4】 制御プログラムは、測定値と解析結果と
    を比較してその誤差を検出し、この誤差が目的値の範囲
    内にあるか否かを判定し、誤差が目的値の範囲内にない
    場合最適化プログラムを用いて解析用入力データに関す
    る変数を探索して最適化する、ことを実行することを特
    徴とする請求項3に記載の解析モデル最適化方法。
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