数値解析を複合した3次元複雑形状型鍛造品の工程・型設計エキスパートシステム

• Project/Area Number: 08750155
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 機械工作・生産工学
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 大橋 隆弘 早稲田大学, 理工学部, 助手 (80277821)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 鍛造 / 工程設計 / エキスパートシステム / コンピュータ援用設計(CAD) / 知識工学 / 型性加工 / 数値解析 / 上界接近法(UBET)

Research Abstract

熱間型鍛造品の工程設計について,工程・型(キャビティ形状)設計を行うエキスパートシステムを構築した.本研究では鍛造品の形態表現を,(1)図形プリミティブによる概形表現と(2)図形プリミティブの断面(2次元自由曲線による閉図形)の集合による実体表現のそれぞれに2分化した.このうち,まず概形表現について図形プリミティブによる形状表現を用いて俯瞰的な推論を行う工程設計エキスパートシステムを構築した.当該システムは事例ベース型推論と制約黒板アルゴリズムを用いて実現した.次に,鍛造品の断面の実体である断面の集合一つ一つに対して,工程設計を材料成形の逆解析であるとみなし,順方向数値解析とAIによる逆行推論を複合した工程設計システムを構築した.逆行推論には特徴解消アルゴリズムを,順方向解析には上界接近法を用いた.最初はプロトタイプシステムとして軸対称鍛造品を対象とした独立システムを開発し,次に,俯瞰推論システムと協調動作する平面問題を対象としたシステムへ改造した.具体的な詳細断面推論システムのアルゴリズムは次の通り.(1)目標製品形状を設定.(2)特徴解消アルゴリズムによって一工程前の鍛造品断面形状を仮に創出.(3)上界接近法による解析システムによって(2)で選られた形状から(1)の形状を目標として成形シミュレーションを実行.(4)解析結果と目標を比較.経験的知識から予め設定したルールによって,中間形状を修正.(5)解析結果と目標の差の評価関数がある一定値以下になるまで,(3)〜(4)を繰り返し.(6)俯瞰推論システムからの要求に従い,断面形状から俯瞰推論システムで用いる図形プリミティブを修正.(7)ステップ(2)〜(7)を繰り返すことにより製品形状から素材形状にいたる工程ならびに型のキャビティ形状を獲得.
上記により,従来にない複雑な3次元形状への対応力を持つ鍛造工程設計アルゴリズムを用いた工程設計エキスパートシステムを構築することができた.