JP7397767B2 - 製造工程設計システム、製造工程設計方法、及び製造工程設計プログラム - Google Patents

Description

本発明は、目標形状を製造する製造工程の設計を行う技術に関する。

例えば、機械装置を構成する個々の部品は、鍛造・板金プレス、樹脂成形、切削加工などの種々の製造工程により製造される。これらの部品を製造するためには、製造工程における金型や工具の形状、プレス速度や樹脂の流動速度、工具の送り速度などの加工条件などの設計が必要になるが、製造工程設計は熟練技術やノウハウが必要なため容易ではない。そのため、ユーザが専門的な知識を要していなくても所望の部品を製造するために、設計を支援する設計支援システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－６２４０３号公報

特許文献１に記載された技術は、ユーザが送信した形状データを取り込み、前記形状データを認識し、認識された形状に基づいて材質や表面処理・公差レベルの製造条件を取得し、製造条件及び対応する価格・納期を表示し、製造条件の変更に応じて表示される価格・納期を更新することで、ユーザが部品の外注作業を容易に実施できるものである。しかし、ユーザが加工に関する専門知識を有していない場合、送信された形状の成形が困難である可能性があるものの、特許文献１の技術では、製造工程の成立可否を判定できない問題があった。また、特許文献１に記載された技術は、ユーザからの外注を受け付けるシステムであり、ユーザ側で部品を製造するために利用することができなかった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、所望する目標形状を製造工程で生成可能か否かの情報や、目標形状を生成するための製造工程での工程案の情報を適切に提供することのできる技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、一観点に係る製造工程設計システムは、プロセッサを備え、目標形状に製造する所定の製造工程の工程案の設計を行うための製造工程設計システムであって、前記プロセッサは、前記目標形状の製造に関わる１以上の特徴量を取得し、前記取得した特徴量に基づいて、前記目標形状を前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定を行い、又は前記取得した特徴量に基づいて、前記目標形状の前記製造工程の工程案を設計し、前記生成可否、又は前記製造工程の工程案を設計した場合における設計した前記工程案の情報の少なくとも一方を提供する。

本発明によれば、所望する目標形状を製造工程で生成可能か否かの情報や、目標形状を生成するための製造工程での工程案の情報を適切に提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る計算機システムの全体構成図である。 図２は、目標形状例１と、鍛造工程を経て得られる部品形状とを説明する図である。 図３は、目標形状例２と、鍛造工程を経て得られる部品形状とを説明する図である。 図４は、第１実施形態に係る目標形状の製造工程の成立可否に関わる特徴量を説明する図である。 図５は、第１実施形態に係る製造工程情報提供処理のフローチャートである。 図６は、第１実施形態に係る製造工程成立可否判定処理のフローチャートである。 図７は、第２実施形態に係る計算機システムの全体構成図である。 図８は、第２実施形態に係る製造工程情報提供処理のフローチャートである。 図９は、第２実施形態に係る製造工程成立可否判定処理のフローチャートであ 図１０は、第２実施形態に係る候補目標形状例を説明する図である。 図１１は、第１及び第２実施形態に係る製造工程設計サービス画面を説明する図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る計算機システムについて説明する。

＜システム構成＞
まず、第１実施形態に係る計算機システムの構成について説明する。

図１は、第１実施形態に係る計算機システムの全体構成図である。

計算機システムＦ１は、製造工程設計システムの一例としての製造工程設計計算機Ｆ４０と、管理計算機Ｆ２０と、１以上のユーザ端末Ｆ３０とを備える。製造工程設計計算機Ｆ４０と管理計算機Ｆ２０とは、ネットワークＦ１１を介して接続されている。また、製造工程設計計算機Ｆ４０とユーザ端末Ｆ３０とは、ネットワークＦ１１を介して接続されている。ネットワークＦ１１は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であっても、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ ＮＥｔｗｏｒｋ）であってもよい。

管理計算機Ｆ２０は、製造工程設計計算機Ｆ４０のシステム管理者によって使用される計算機である。システム管理者は、管理計算機Ｆ２０を利用することにより、製造工程設計計算機Ｆ４０の記憶媒体容量や、ユーザごとの利用率などを監視してサービス運用を行う。

ユーザ端末Ｆ３０は、製造工程設計計算機Ｆ４０を利用するユーザによって使用される計算機である。ユーザ端末Ｆ３０は、プロセッサ、メモリ、ユーザに対する入出力用のインターフェース（ＩＦ）を有している。ユーザ端末Ｆ３０は、製造工程設計計算機Ｆ４０にアクセスして、例えば製造工程設計サービス画面１００（図１１参照）を介して製造工程の設計に関する各種情報（設計条件）、例えば、要求精度、鍛造工程における鍛造荷重の最大値などといったテキスト形式のデータや、目標形状やワーク形状といったＣＡＤデータ等の入力データの送信を行う。これにより、ユーザにより入力された条件は製造工程設計計算機Ｆ４０の記憶資源Ｆ４４に保存され、保存されたデータに基づいて製造工程設計計算機Ｆ４０が目標形状の製造工程での生成可否や、製造工程を設計するための価格をユーザ端末Ｆ３０に送信する。ユーザ端末Ｆ３０は、製造工程の生成可否の判定結果や設計するための価格を受信し、製造工程設計サービス画面１００により、ユーザ端末Ｆ３０の表示装置に表示する。これにより、目標形状の製造工程での生成可否や、製造工程を設計するための価格の情報をユーザが閲覧することができる。

また、ユーザ端末Ｆ３０は、ユーザからの製造工程の設計指示を送信する。これにより、製造工程設計計算機Ｆ４０は入力された条件に基づいて、製造工程の工程設計を行い、工程設計で得られた工程案に関する情報を、ユーザ端末Ｆ３０に送信する。ユーザ端末Ｆ３０は、工程案に関する情報を受信し、製造工程設計サービス画面１００によりユーザ端末Ｆ３０の表示装置に表示する。これにより、工程案の情報をユーザが閲覧することができる。

製造工程設計計算機Ｆ４０は、一例としては、パーソナルコンピュータ、汎用計算機である。製造工程設計計算機Ｆ４０は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ Ｆ４１、ネットワークインターフェースＦ４２（図ではＮｅｔ Ｉ／Ｆと省略)、ユーザインターフェースＦ４３(図ではＵｓｅｒ Ｉ／Ｆ)、記憶部の一例としての記憶資源Ｆ４４、及びこれら構成物を接続する内部ネットワークを含む。

ＣＰＵ Ｆ４１は、記憶資源Ｆ４４に格納されたプログラムを実行することができる。記憶資源Ｆ４４は、ＣＰＵ Ｆ４１で実行対象となるプログラムや、このプログラムで使用する各種情報、ＣＡＤデータ等を格納する。本実施形態では、記憶資源Ｆ４４は、製造工程設計プログラムＦ４４２を格納する。記憶資源Ｆ４４としては、例えば、半導体メモリ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等であってよく、揮発タイプのメモリでも、不揮発タイプのメモリでもよい。

また、記憶資源Ｆ４４は、特徴量・製造工程成立可否相関情報Ｆ４４１を格納する。特徴量・製造工程成立可否相関情報Ｆ４４１は、目標形状を製造工程で製造することが成立するか否か（成立可否）、すなわち、目標形状を製造工程で生成することができるか否か（生成可否）を判定するための目標形状の製造工程に関する１以上の特徴量と、その特徴量の場合における生成可否との対応関係を複数格納する。なお、特徴量については、後述して説明する。

更に、記憶資源Ｆ４４には、製造工程設計プログラムＦ４４２の入力データであるワーク形状や目標形状を示すＣＡＤデータや計算実行条件、工程案を解析する際の有限要素解析の解析結果ファイルなどが保存されている。

ネットワークインターフェースＦ４２は、ネットワークＦ１１を介して外部の装置（例えば、管理計算機Ｆ２０、ユーザ端末Ｆ３０等）と通信するためのインターフェースである。

ユーザインターフェースＦ４３は、例えば、タッチパネル、ディスプレイ、キーボード、マウス等であるが、作業者（ユーザ）からの操作を受け付け、情報表示ができるのであれば、他のデバイスであってもよい。ユーザインターフェースＦ４３は、これら複数のデバイスで構成されてもよい。

＜＜＜製造工程設計計算機で動作するプログラム＞＞＞
＜製造工程設計プログラム＞
製造工程設計プログラムＦ４４２は、製造工程判定モジュールＦ４４３と、製造工程設計モジュールＦ４４４とを含む。

製造工程判定モジュールＦ４４３は、ＣＰＵ Ｆ４１に実行されることにより、設計条件の入力処理と、目標形状の製造工程の成立可否の判定処理と、成立可否の判定結果を提示（提供）する提示処理と、特徴量から製造工程の成立可否を判定するための予測モデルを生成、更新等する予測モデル管理処理とを行う。

製造工程判定モジュールＦ４４３は、設計条件の入力画面（例えば、製造工程設計サービス画面１００）を表示させて、以下の情報の入力を受け付ける。なお、各情報又は各情報の一部の項目の入力を受け付けなくてもよい。
＊製造工程での工法の選択。例えば、工法としては、鍛造、板金プレス、圧延等。
＊ワーク（被加工材）形状。ワーク形状の入力は、ワーク形状のＣＡＤデータの指定であってもよい。
＊ワークの材料の物性データ。
＊目標形状。目標形状は、この製造工程での工程案の設計における目標の形状であり、例えば、製造工程を鍛造工程とする場合には、最終製品の形状であってもよく、鍛造処理における中間の目標形状（中間目標形状）であってもよい。目標形状の入力は、目標形状のＣＡＤデータの指定であってもよい。
＊要求精度。
＊制約条件。制約条件としては、例えば、使用するプレス機構の鍛造荷重の制約、金型の摩耗等を含んでもよい。

また、製造工程判定モジュールＦ４４３は、ＣＰＵ Ｆ４１に実行されることにより、製造工程の成立可否の判定結果画面（例えば、製造工程設計サービス画面１００）を提示する。判定結果画面は、以下の情報を含んでもよい。
＊製造工程の成立可否。目標形状の製造工程での生成可否。
＊製造工程の工程案を設計する場合の見積り金額（設計価格）。
＊工程案を設計する場合の納期。

また、製造工程判定モジュールＦ４４３は、ＣＰＵ Ｆ４１に実行されることにより、特徴量・製造工程成立可否相関情報Ｆ４４１に格納されている、特徴量と製造工程の成立可否とについての複数の対応関係に基づいて、１以上の特徴量を入力として、成立可否を示す判定値（例えば、成立可であれば「１」、成立否であれば「０」）を出力する予測モデルを、例えば、回帰分析によって生成する。ここで、予測モデルは、例えば、ｙ＝ｆ（ｘ）と表せる。ここで、ｘは、１以上の特徴量を含む特徴量データであり、ｘ＝（ｘ１，ｘ２，・・・）である。ｘ１，ｘ２，・・・は、それぞれ特徴量を示す。また、ｆ（ｘ）は、ｘを入力として、判定値ｙを算出する関数である。また、製造工程判定モジュールＦ４４３は、新たな特徴量と製造工程成立可否との対応関係を取得して、特徴量・製造工程成立可否相関情報Ｆ４４１に格納し、予測モデルを更新してもよい。これによると、予測モデルの予測精度をより向上することができる。

また、製造工程判定モジュールＦ４４３は、ＣＰＵ Ｆ４１に実行されることにより、設計条件として入力された情報に基づいて、製造工程の成立可否を判定する予測モデルに入力するための１以上の特徴量を決定し、その特徴量に基づいて製造工程の成立可否を判定する。本実施形態では、製造工程判定モジュールＦ４４３は、特徴量を予測モデルに入力することにより、出力される判定値を取得することにより、成立可否を判定している。このように、予測モデルを用いて製造工程の成立可否を判定するようにしているので、実際に製造工程の生成を行わずに済むので、計算機への処理負荷を掛けずに、迅速に製造工程の成立可否を判定することができる。

製造工程設計モジュールＦ４４４は、ＣＰＵ Ｆ４１に実行されることにより、入力された条件等に基づいて、条件を満たす、又は条件に最も近い工程案を探索する製造工程設計処理を実行する。工程案を探索する方法としては、例えば、鍛造工程の場合においては、含まれる工程の数や、使用する金型のパターンを複数想定してシミュレーションを実行し、その中から実行結果が条件を満たす又は条件に近いものを探索するようにすればよい。なお、工程案を探索する方法としては、これに限られず、任意の方法を用いてもよい。なお、製造工程設計モジュールＦ４４４は、ＣＰＵ Ｆ４１に実行されることにより、探索した工程案により得られると想定される想定形状によって目標形状が達成できているか否か（製造工程の成立可否）を判定し、条件に関する特徴値と、成立可否との対応関係を特徴量・製造工程成立可否相関情報Ｆ４４１に格納するようにしてもよい。

＜＜特徴量について＞＞
次に、第１実施形態に係る目標形状の製造工程の生成可否に関わる特徴量を説明する。まず、特徴量を説明する前に、目標形状例と、製造工程の一例である鍛造工程で得られる部品形状とを説明する。

図２は、目標形状例１と、鍛造工程を経て得られる部品形状とを説明する図である。図３は、目標形状例２と、鍛造工程を経て得られる部品形状とを説明する図である。

例えば、図２（Ａ）に示す目標形状例１の目標形状１０を鍛造工程で製造する場合について検討する。図２（Ａ）は、目標形状１０の中心軸を含む面での断面図であり、目標形状１０は、中心軸に対して対称の形状となっている。

ワーク１１に対して、目標形状１０の製造を目指して生成された工程案（例えば、製造工程設計モジュールＦ４４４により探索された工程案）の鍛造工程を実行した場合には、図２（Ｂ）に示すような部品形状１２が得られる。この部品形状１２は、目標形状１０と同じ又はほぼ同じ形状である。したがって、目標形状例１の目標形状１０については、適切な工程案が生成できる、すなわち、目標形状に対して製造工程が成立することとなる。

一方、図３（Ａ）に示す目標形状例２の目標形状１５を鍛造工程で製造する場合について検討する。図３（Ａ）は、目標形状１５の中心軸を含む面での断面図であり、目標形状１５は、中心軸に対して対称の形状となっており、周縁部分は、直立した壁状となっている。

ワーク１１に対して、目標形状１５の製造を目指して生成された製造工程の工程案（例えば、製造工程設計モジュールＦ４４４により探索された工程案）の鍛造工程１を実行した場合には、図３（Ｂ）に示すような部品形状１６が得られる。この部品形状１６は、目標形状１５に対して、欠け（欠肉）が生じてしまっている。

また、ワーク１１に対して、目標形状１５の製造を目指して生成された製造工程の他の工程案（例えば、製造工程設計モジュールＦ４４４により探索された工程案）の鍛造工程２を実行した場合には、図３（Ｃ）に示すような部品形状１７が得られる。この部品形状１７は、目標形状１５に対して、欠け（欠肉）が生じてしまっている。

このように、目標形状例２の目標形状１５については、適切な工程案が生成できない、すなわち、目標形状に対して製造工程が成立しないこととなる。

ここで、図２及び図３に示す、目標形状例と鍛造工程の工程例による部品形状とから、目標形状の製造工程の成立可否に関わる特徴量を説明する。

図４は、第１実施形態に係る目標形状の製造工程の成立可否に関わる特徴量を説明する図である。

図２及び図３の目標形状例を参照すると、製造工程の成立可否に対しては、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すテーパー角θと、溝高さｄＨとが関わっていることが推測できる。ここで、テーパー角θは、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、水平面（プレス面）に対する目標形状の表面の角度である。溝高さｄＨは、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、目標形状の最も低い面から最も高い面までの高さである。

テーパー角θについては、目標形状１０よりも目標形状１５の方が大きく、溝高さｄＨについては、目標形状１０よりも目標形状１５の方が大きい。

テーパー角θについては、図２及び図３に示す目標形状１０及び目標形状１５に対する製造工程による製造後の部品形状からわかるように、テーパー角θが小さい目標形状の方が、製造工程が成立可となる傾向がある。また、溝高さｄＨについては、図２及び図３に示す目標形状１０及び目標形状１５に対する製造工程による製造後の部品形状からわかるように、溝高さｄＨが小さい目標形状の方が、製造工程が成立可となる傾向がある。

したがって、例えば、評価モデルｙ＝ｆ（ｘ）における特徴量データｘとしては、（θ、ｄＨ）とすることができる。

なお、鍛造工程における特徴量としては、これに限られず、例えば、目標形状の形状に関する特徴量としては、目標形状の直径や、目標形状の角Ｒ（角のまるみ）等がある。また、鍛造工程における特徴量としては、目標形状の形状に関する特徴量以外であってもよく、例えば、ワークの直径や高さとしてもよい。

また、鍛造工程を例として特徴量を説明していたが、他の方法による製造工程であれば、次のような特徴量であってもよい。例えば、プレス工程の場合には、目標形状の最小のＲや、代表寸法（幅、高さ等）、穴の位置、表面の曲率の少なくともいずれか１つを特徴量としてもよい。切削工程では、表面の曲率、表面粗さ、代表寸法（幅、高さ等）、角Ｒの少なくとも１つを特徴量としてもよい。また、樹脂成型工程の場合には、角Ｒ、代表寸法（幅、高さ等）、最も細かい箇所の幅ｄＬの少なくとも１つを特徴量としてもよい。

次に、第１実施形態に係る製造工程設計計算機Ｆ４０における処理動作について説明する。

＜＜製造工程情報提供処理＞＞

図５は、第１実施形態に係る製造工程情報提供処理のフローチャートである。

製造工程設計計算機Ｆ４０の製造工程判定モジュールＦ４４３（正確には、製造工程判定モジュールＦ４４３を実行するＣＰＵ Ｆ４１）は、製造工程での工法の選択、ワーク形状、ワークの材料の物性データ、目標形状等の設計条件についてのユーザ端末Ｆ３０からの入力を受け付ける（ステップＳ１１）。

次に、製造工程判定モジュールＦ４４３は、入力された目標形状の製造工程の成立可否（すなわち、目標形状についての製造工程での生成可否）を判定する製造工程成立可否判定処理（図６参照）を実行する（ステップＳ１２）。この製造工程成立可否判定処理によると、目標形状の製造工程の成立可否と、成立可の場合における工程案の設計の価格とが得られることとなる。

次に、製造工程判定モジュールＦ４４３は、得られた製造工程の成立可否の判定結果（可否判定結果）と、価格が得られた場合の価格とを、ユーザ端末Ｆ３０に送信する（ステップＳ１３）。この結果、ユーザ端末Ｆ３０には、目標形状の可否判定結果が表示され、場合によっては、その価格が表示されることとなる。これにより、目標形状を製造工程で生成できるのか否かを把握することができ、成立否の場合には、目標形状の見直しを検討ができ、成立可の場合には、価格を確認して製造工程の設計を希望するか否かを決定することができる。

次に、製造工程判定モジュールＦ４４３は、製造工程の工程案を生成する指示を行うコマンド（生成指示コマンド）についてのユーザ端末Ｆ３０からの入力を受け付ける（ステップＳ１４）。

次に、製造工程判定モジュールＦ４４３は、ユーザ端末Ｆ３０から生成指示コマンドを受領したか否かを判定する（ステップＳ１５）。この結果、ユーザ端末Ｆ３０から生成指示コマンドを受領しなかった場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）には、製造工程判定モジュールＦ４４３は、処理を終了する一方、ユーザ端末Ｆ３０から生成指示コマンドを受領した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）には、ユーザが製造工程の工程案の生成を希望していることを意味しているので、製造工程判定モジュールＦ４４３は、製造工程設計モジュールＦ４４４に製造工程の工程案の設計を依頼し、製造工程設計モジュールＦ４４４から工程案を受け取る（ステップＳ１６）。

次に、製造工程判定モジュールＦ４４３は、受け取った工程案に関する情報（製造工程情報）をユーザ端末Ｆ３０に送信し（ステップＳ１７）、処理を終了する。この後、ユーザは、受け取った工程案に従って、製造工程を実行することにより、目標形状の部品を製造することができる。

次に、製造工程成立可否判定処理（Ｓ１２）について詳細に説明する。

図６は、第１実施形態に係る製造工程成立可否判定処理のフローチャートである。

製造工程成立可否判定処理においては、製造工程判定モジュールＦ４４３は、設計条件に基づいて、特徴量データｘを取得する（ステップＳ２１）。ここで、特徴量データｘに含まれる目標形状の形状に関する特徴量については、例えば、目標形状のＣＡＤデータを解析することにより抽出して取得することができる。このように、目標形状のＣＡＤデータから特徴量を抽出するので、ユーザが特徴量を自身で計測等する必要がない。また、設計条件に含まれている特徴量については、その設計条件から取得することができる。なお、目標形状の形状に関する特徴量については、ＣＡＤデータから取得せずに、設計条件として入力させておくようにしてもよい。

次いで、製造工程判定モジュールＦ４４３は、取得した特徴量データｘを予測モデルｙ＝ｆ（ｘ）に代入することにより、判定値ｙを計算し、更に、工程案の設計の価格を決定する（ステップＳ２２）。なお、製造工程判定モジュールＦ４４３は、例えば、依頼しているユーザによって工程案の設計の価格を決定してもよいし、目標形状の複雑度等に応じて、設計の価格を決定してもよい。

このように、製造工程成立可否判定処理によると、予測モデルを用いて、製造工程の成立可否を示す判定値ｙを計算するようにしているので、製造工程設計計算機Ｆ４０に対する処理負荷を抑えつつ、迅速に製造工程の成立可否を判定することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る計算機システムについて説明する。

＜システム構成＞
まず、第２実施形態に係る計算機システムＦ２の構成について説明する。

図７は、第２実施形態に係る計算機システムの全体構成図である。なお、第２実施形態に係る計算機システムＦ２においては、第１実施形態に係る計算機システムＦ１と同様な構成部分については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。

計算機システムＦ２においては、製造工程設計計算機Ｆ４０において、製造工程設計プログラムＦ４４２に代えて、設計工程設計プログラムＦ４５１を備えるようにしている。設計工程設計プログラムＦ４５１は、製造工程判定モジュールＦ４５２と、製造工程設計モジュールＦ４４４とを備える。

製造工程判定モジュールＦ４５２は、製造工程判定モジュールＦ４４３に対して、目標形状の製造工程の成立可否の判定結果が成立否である場合に、製造工程が成立可となるような目標形状に代わる候補形状を算出して提示する提示処理を更に行う。これにより、ユーザは、製造工程が成立可能となる候補形状を容易に把握することができる。

次に、第２実施形態に係る製造工程設計計算機Ｆ４０における処理動作について説明する。

＜＜製造工程情報提供処理＞＞

図８は、第２実施形態に係る製造工程情報提供処理のフローチャートである。なお、図８において、図５に示す製造工程情報提供処理と同様なステップには、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

ステップＳ１１の次に、製造工程判定モジュールＦ４５２は、入力された目標形状の製造工程の成立可否（すなわち、目標形状についての製造工程での生成可否）を判定する製造工程成立可否判定処理（図９参照）を実行する（ステップＳ１８）。この製造工程成立可否判定処理によると、目標形状の製造工程の成立可否と、成立可の場合における工程案の設計の価格と、成立否の場合における候補形状及び工程案の設計の価格とが得られることとなる。

次に、製造工程判定モジュールＦ４５２は、得られた製造工程の成立可否の判定結果（可否判定結果）と、工程案の設計の価格と、製造工程の成立否の場合における候補形状の情報とを、ユーザ端末Ｆ３０に送信する（ステップＳ１９）。この結果、ユーザ端末Ｆ３０には、目標形状の製造工程の成立可否結果と、工程案の設計の価格と、製造工程の成立否の場合における候補形状とが表示されることとなる。これにより、目標形状を製造工程で生産できるのか否かを把握することができ、成立否の場合には、目標形状の見直しや、候補形状の採用を検討でき、また、価格を確認して製造工程の設計を希望するか否かを決定することができる。

なお、ステップＳ１４においては、ステップＳ１９で候補形状を提示している場合には、製造工程生成指示コマンドは、候補形状に対する製造工程生成指示コマンドとなり、ステップＳ１６では、目標形状に代えて候補形状に対する設計工程の設計が行われ、ステップＳ１７では、候補形状に対する設計工程の情報が送信されることとなる。これにより、ユーザは、候補形状に対する設計工程の情報を容易に把握することができる。

次に、製造工程成立可否判定処理（Ｓ１８）について詳細に説明する。

図９は、第２実施形態に係る製造工程成立可否判定処理のフローチャートである。なお、図９において、図６に示す製造工程成立可否判定処理と同様なステップには、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図１０は、第２実施形態に係る候補部品形状例を説明する図である。

ステップＳ２２の次に、製造工程判定モジュールＦ４５２は、製造工程が成立したか否か、すなわち、判定値ｙが成立可を示す値（本例では、「１」）であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。

この結果、製造工程が成立していないと判定した場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）には、製造工程判定モジュールＦ４５２は、予測値ｙが１となるように、特徴量データｘを変更し、その特徴量データｘとなるように目標形状を修正した修正後形状を特定し（ステップＳ３２）、修正後形状に対してステップＳ２２以降の処理を実行する。

ここで、特徴量データｘの変更としては、鍛造工程においては、例えば、目標形状のテーパー角θが小さくなるように変更することとしてもよい。例えば、目標形状が図１０（Ａ）に示す目標形状例２である場合には、ステップＳ３２で、図１０（Ｂ）に示すように、テーパー角θを小さくした目標形状例２’に変更し、再度、ステップＳ３２が実行される場合には、図１０（Ｃ）に示すように、テーパー角θを更に小さくした目標形状例２’’に変更するように、ステップＳ３２が実行されるたびに、テーパー角θを徐々に小さくしていく。

また、修正後形状は、目標形状を包含する形状とするようにしてもよい。このように、修正後形状を目標形状を包含する形状とすると、例えば、他の加工等により修正後形状を当初の目標形状に加工することができる。

また、鍛造加工における修正後形状としては、溝高さｄＨとなる部分の幅を大きくしてもよい。また、特徴量データｘの変更としては、プレス工程においては、例えば、割れを起こりにくくするために、最小Ｒを大きくしたり、曲率を緩やかにしたりしてもよい。また、特徴量データｘの変更としては、樹脂成型工程においては、樹脂の流動をしやすくするために、角Ｒの値を大きくしてもよく、また、樹脂の流動性を改善するために最も細い箇所の幅ｄＬを大きくしてもよい。

一方、製造工程が成立した判定した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）には、製造工程判定モジュールＦ４５２は、処理を終了する。ここで、ステップＳ３１において、ステップＳ３２で変更した特徴量データｘに対して製造工程が成立した場合には、その特徴量データｘに応じて特定された修正後形状が候補形状となる。

この製造工程成立可否判定処理によると、第１実施形態と同様な効果の他に、製造工程が成立しない場合において、製造工程が成立する候補形状を特定することができる。

＜製造工程設計サービス画面＞
次に、ユーザ端末Ｆ３０で表示される製造工程設計サービス画面１００について説明する。

図１１は、第１及び第２実施形態に係る製造工程設計サービス画面を説明する図である。

製造工程設計サービス画面１００は、設計情報入力領域１１０と、製造工程成立可否判定表示領域１２０と、製造工程設計結果表示領域１３０とを含む。

設計情報入力領域１１０は、ユーザによる設計条件の入力を受け付ける領域であり、以下の各種情報の入力を受け付ける。
＊工法選択。製造工程での工法の選択。例えば、鍛造、板金プレス、圧延を選択できる。
＊被加工材形状（ワーク形状）。ワーク形状の入力は、ワーク形状のＣＡＤデータの指定であってもよい。
＊部品形状（目標形状）。部品形状は、この製造工程での工程案の設計における目標の形状である。
＊要求精度。例えば、単位は、ｍｍであってもよい。
＊材料物性データ。
＊加重制約。プレス機構の鍛造荷重の制約。
＊詳細設定。上記以外の他の情報の設定。

また、設計情報入力領域１１０は、入力された設計条件での見積りの開始を受け付ける見積り開始ボタンが表示される。この見積り開始ボタンが押下されると、設計条件が製造工程設計計算機Ｆ４０に送信されて、製造工程成立可否判定処理が実行されることとなる。

製造工程成立可否判定表示領域１２０は、製造工程成立可否判定処理の処理結果が表示される領域であり、以下の情報が表示される。
＊判定結果。設計情報入力領域１１０に入力された設計条件での製造工程の成立可否。
＊見積り金額。設計条件での製造工程の工程案を設計するために要する価格。
＊納期。製造工程の工程案が納品されるまでの期間。
＊修正部品形状。判定結果が成立否である場合において、提供される目標形状に代わる候補形状。

また、製造工程成立可否判定表示領域１２０は、判定結果に示された内容で設計工程の設計の開始を受け付ける製造工程設計開始ボタンが表示される。この設計工程開始ボタンが押下されると、設計指示が製造工程設計計算機Ｆ４０に送信されて、製造工程設計処理が実行されることとなる。なお、修正部品形状がある場合には、この修正部品形状に対する製造工程設計処理が行われる。

製造工程設計結果表示領域１３０は、製造工程設計処理によって得られた工程案の各種情報が表示される領域であり、例えば、以下の情報が表示される。
＊メッセージ。製造工程設計処理の実行中の経過情報が表示される。経過情報としては、例えば、製造工程設計処理における計算回数や、設計された工程案での製造による目標形状との形状誤差や、プレス機構での荷重等が含まれる。
＊最適製造工程概略。設計された工程案の中で最適な工程案の概略。工程案の概略としては、各工程における加工対象の部品の形状情報や、各工程で使用する金型情報や、加工工程におけるひずみや、荷重履歴のシミュレーションでの解析結果等がある。

製造工程設計結果表示領域１３０に、解析結果の詳細を表示させるための解析結果詳細表示ボタンや、製造工程情報をエクスポートするための製造工程情報エクスポートボタンや、最適とされた工程案以外の結果を表示させるための画面に移動させるための結果表示画面に移動ボタン等を表示させてもよい。

なお、設計工程設計結果表示領域１３０は、例えば、プレス加工についての工程案であれば、例えば、プレス、曲げ、トリミングなどの工程レイアウトと、スプリングバックなどを抑制した各工程の適正金型形状等を表示してもよく、また、切削工程についての工程案であれば、使用する工具の種類、加工パス（ＮＣデータ）等を表示してもよく、また、樹脂成型についての工程案であれば、金型形状や、温度等の加工条件を表示してもよい。

＜バリエーション＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また，ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また，各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

上記実施形態では、製造工程設計システムを、１つの製造工程設計計算機Ｆ４０により構成する例を示していたが、本発明はこれに限られず、製造工程設計システムを複数の計算機により構成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、製造工程設計計算機Ｆ４０は、ユーザ端末Ｆ３０からユーザによる各種入力を受け付けるようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、ＵｓｅｒＩ／Ｆ Ｆ４３から同様な入力を受け付けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、プロセッサの一例としてＣＰＵ Ｆ４１としていたが、本発明はこれに限られず、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよく、また、所定の処理を実行可能な他の半導体デバイスでもよい。

また、上記実施形態において、ＣＰＵ Ｆ４１が行っていた処理の一部又は全部を、ハードウェア回路で行うようにしてもよい。また、上記実施形態におけるプログラムは、プログラムソースからインストールされてよい。プログラムソースは、プログラム配布サーバ又は不揮発性の記憶メディア（例えば可搬型の記憶メディア）であってもよい。

Ｆ１…計算機システム、Ｆ１１…ネットワーク、Ｆ２０…管理計算機、Ｆ３０…ユーザ端末、Ｆ４０…製造工程設計計算機、Ｆ４１…ＣＰＵ、Ｆ４２…ネットワークインターフェース、Ｆ４３…ユーザインターフェース、Ｆ４４…記憶資源

Claims (13)

1. プロセッサを備え、目標形状に製造する所定の製造工程の工程案の設計を行うための製造工程設計システムであって、
   前記プロセッサは、
   前記目標形状の製造に関わる１以上の特徴量を取得し、
   前記取得した特徴量に基づいて、前記目標形状を前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定を行い、又は前記取得した特徴量に基づいて、前記目標形状の前記製造工程の工程案を設計し、
   前記生成可否、又は前記製造工程の工程案を設計した場合における設計した前記工程案の情報の少なくとも一方を提供し、
   前記製造工程は、鍛造であり、
   前記特徴量は、前記目標形状の形状についての特徴量であって、プレス面に対する前記目標形状の表面の角度であるテーパー角と、前記目標形状の最も低い面から最も高い面までの高さである溝高さとを含む
   製造工程設計システム。
2. 請求項１に記載の製造工程設計システムにおいて、
   前記プロセッサは、
   前記目標形状を前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定を行った結果、生成否である場合に、前記製造工程での生成可能な前記目標形状に代わる候補形状を推定し、
   前記候補形状を提供する
   製造工程設計システム。
3. 請求項２に記載の製造工程設計システムにおいて、
   前記プロセッサは、
   前記候補形状の前記製造工程の工程案である候補工程案を設計し、
   前記候補工程案の情報を提供する
   製造工程設計システム。
4. 請求項１に記載の製造工程設計システムにおいて、
   前記プロセッサは、
   前記目標形状のデータを取得し、
   前記目標形状のデータに基づいて、前記特徴量を抽出する
   製造工程設計システム。
5. 請求項１に記載の製造工程設計システムにおいて、
   前記プロセッサは、
   前記特徴量を入力として、前記目標形状を前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定結果を出力する予測モデルを用いて、前記目標形状を前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定を行う
   製造工程設計システム。
6. 請求項５に記載の製造工程設計システムにおいて、
   前記プロセッサは、
   前記予測モデルによる判定結果が生成可となるように、前記目標形状についての前記特徴量を変更して得られる形状を、前記目標形状に代わる候補形状として特定する
   製造工程設計システム。
7. 請求項６に記載の製造工程設計システムにおいて、
   前記プロセッサは、
   前記候補形状が前記目標形状を包含するように変更する
   製造工程設計システム。
8. 請求項５に記載の製造工程設計システムにおいて、
   前記プロセッサは、
   前記特徴量と、前記特徴量における前記製造工程での生成可否との対応情報との蓄積情報に基づいて、前記予測モデルを生成又は修正する
   製造工程設計システム。
9. 目標形状に製造する所定の製造工程の工程案の設計を行うための製造工程設計システムによる製造工程設計方法であって、
   前記目標形状の製造に関わる１以上の特徴量を取得し、
   前記取得した特徴量に基づいて、前記目標形状を前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定を行い、又は前記取得した特徴量に基づいて、前記目標形状の前記製造工程の工程案を設計し、
   前記生成可否、又は前記製造工程の工程案を設計した場合における設計した前記工程案の情報の少なくとも一方を提供し、
   前記製造工程は、鍛造であり、
   前記特徴量は、前記目標形状の形状についての特徴量であって、プレス面に対する前記目標形状の表面の角度であるテーパー角と、前記目標形状の最も低い面から最も高い面までの高さである溝高さとを含む
   製造工程設計方法。
10. 請求項９に記載の製造工程設計方法において、
    前記目標形状を前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定を行った結果、生成否である場合に、前記製造工程での生成可能な前記目標形状に代わる候補形状を推定し、
    前記候補形状を提供する
    製造工程設計方法。
11. 請求項１０に記載の製造工程設計方法において、
    前記候補形状の前記製造工程の工程案である候補工程案を設計し、
    前記候補工程案を提供する
    製造工程設計方法。
12. 請求項９に記載の製造工程設計方法において、
    前記特徴量を入力として、前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定結果を出力する予測モデルを用いて、前記目標形状を前記製造工程で生成可能か否かを示す生成可否の判定を行う
    製造工程設計方法。
13. 請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法を計算機に実行させる製造工程設計プログラム。