JP2020129267A - data structure - Google Patents
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Abstract
Description
本開示はデータ構造、特に車両の設計を支援する設計支援装置に用いられるデータ構造に関する。 The present disclosure relates to a data structure, particularly a data structure used in a design support device that supports vehicle design.
数多くの要素からなるシステム、例えば車両などにおいては、フレーム(メンバ)、エンジン、車輪等の各要素が互いに相関し、協働することによって駆動する。よって、要素の一つを設計変更すると他の要素に影響が及び、システムの設計変更が容易ではない。そこで、車両の設計を行うための設計支援システムであって、一つの要素の設計変更に伴って入力された入力諸元値に基づいて、他の関連する要素の諸元値を自動的に変更するものが開発されている(例えば、特許文献1)。 In a system including a large number of elements, such as a vehicle, each element such as a frame (member), an engine, a wheel, etc. is driven by being correlated with each other and cooperating with each other. Therefore, if the design of one of the elements is changed, the other elements are affected, and it is not easy to change the design of the system. Therefore, it is a design support system for designing a vehicle, and automatically changes the specifications of other related elements based on the input specifications input along with the design change of one element. What has been developed has been developed (for example, Patent Document 1).
車両を構成する部材は互いに相関しあっているため、車両を構成する部材の大きさや重量などパラメータは部材間の関係や部材に対する制約によって決定される。よって、ユーザにとっては、設計時に数多くのデータの中から必要となるデータを抽出することが大きな負担となっている。 Since the members forming the vehicle are correlated with each other, parameters such as the size and weight of the members forming the vehicle are determined by the relation between the members and the restrictions on the members. Therefore, it is a heavy burden for the user to extract necessary data from a large number of data at the time of designing.
ユーザの設計時の負担を低減するため、設計支援装置に、ユーザからの質問(クエリ)を受け付けて、回答を通知する機能を持たせることが考えられる。設計支援装置によって通知される回答は広範囲な部材間の関係や部材に対する制約等の関係性に基づいて決定されることが好ましい。よって、設計支援装置に用いられるデータには、これらの関係性に基づいて回答の通知に必要なデータを容易に抽出可能となる構造を備えることが求められる。 In order to reduce the burden on the user when designing, it is conceivable that the design support device has a function of accepting a question (query) from the user and notifying the answer. It is preferable that the answer notified by the design support device is determined based on a relationship between members in a wide range and a relationship such as restrictions on members. Therefore, the data used in the design support device is required to have a structure that allows the data necessary for notification of the reply to be easily extracted based on these relationships.
本発明は、以上の背景を鑑み、ユーザからのクエリを受け付けて、クエリに対する回答を通知することによって車両の設計を支援する設計支援装置に用いられるデータ構造において、部材間の関係及び制約等の関係性に基づいて回答に対応するデータを容易に抽出可能とすることを課題とする。 In view of the above background, the present invention, in a data structure used in a design support device that supports a vehicle design by accepting a query from a user and notifying an answer to the query, includes relationships between members and constraints. The problem is to be able to easily extract the data corresponding to the answer based on the relationship.
上記課題を解決するために本発明のある態様は、ユーザからのクエリをテキスト形式で受け付けて、前記クエリに対する回答をテキスト形式で通知することにより、前記ユーザの車両の設計を支援する設計支援装置(1)のデータ構造(X)であって、既存の前記車両を構成する部材の構造に関するパラメータ又は前記構造に対する制約に関連付けられたブロック(G11〜G42)を含む第1のグラフ(31)と、前記車両の開発時に設定されたゴール又は前記ゴールへの戦略に関連付けられた要素(S11〜S41)を含む第2のグラフ(33)と、前記第1のグラフ及び前記第2のグラフの関係を示すナレッジグラフ(35)とを含み、前記ナレッジグラフは、前記ブロック及び前記要素のそれぞれに対応するノード(g11〜g42、s11〜s41)と、互いに関係する2つの前記ブロックに対応する前記ノードを接続するエッジ(e1)と、互いに関係する2つの前記要素に対応する前記ノードを接続するエッジ(e2)と、前記ブロック及び前記ブロックに関係する前記要素それぞれに対応する前記ノードを接続する少なくとも1つのエッジ(e3)とを含み、前記設計支援装置は、前記クエリに対して自然言語処理を行って質問の意図を抽出する会話エンジン(9)と、前記会話エンジンによって抽出された前記質問の意図に基づいて、前記クエリに対応する前記ノードを開始ノードとして抽出するナレッジエンジン(11)と、前記開始ノードに前記エッジを介して接続された前記ノードの中から、前記回答に対応する前記ノードを回答ノードとして抽出する抽出処理を行うエキスパートフレーム(13)とを備え、前記ナレッジグラフが前記エキスパートフレームによる前記抽出処理に用いられることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an aspect of the present invention is to provide a design support device that supports a user's vehicle design by receiving a query from a user in a text format and notifying an answer to the query in a text format. A first graph (31), which is the data structure (X) of (1), including blocks (G11 to G42) associated with parameters related to the structure of existing members constituting the vehicle or constraints on the structure. , A relationship between a second graph (33) including elements (S11 to S41) associated with a goal set during the development of the vehicle or a strategy for the goal, and the first graph and the second graph And a knowledge graph (35) for indicating the nodes, the knowledge graph including nodes (g11 to g42, s11 to s41) corresponding to the blocks and the elements, and the nodes corresponding to the two blocks related to each other. An edge (e1) that connects the nodes, an edge (e2) that connects the nodes corresponding to the two elements related to each other, and an edge (e2) that connects the nodes corresponding to the block and the elements related to the block, respectively. And an edge (e3), the design support device performs a natural language process on the query to extract the intention of the question, and a conversation engine (9); and the question engine extracted by the conversation engine. A knowledge engine (11) that extracts the node corresponding to the query as a start node based on the intention, and the node corresponding to the answer from the nodes connected to the start node via the edge. And an expert frame (13) for performing extraction processing for extracting as an answer node, and the knowledge graph is used for the extraction processing by the expert frame.
この構成によれば、データ構造はナレッジグラフを含み、ナレッジグラフには部材間の関係、及び部材とその部材に対する制約の関係がエッジによって記載されている。これにより、設計支援装置がナレッジグラフを参照することで、部材間の関係及び制約に基づいて回答に対応するデータを容易に抽出することができる。 According to this configuration, the data structure includes a knowledge graph, and the knowledge graph describes relationships between members and relationships between members and constraints on the members by edges. Thereby, the design support device can easily extract the data corresponding to the answer based on the relationship and the constraint between the members by referring to the knowledge graph.
更に、ナレッジグラフには第2のグラフに対応するノード及びエッジが含まれているため、設計支援装置がゴールと戦略との関係を含むより広い関係性に基づいて回答に対応するデータを抽出することができる。 Further, since the knowledge graph includes the nodes and edges corresponding to the second graph, the design support device extracts the data corresponding to the answer based on the wider relationship including the relationship between the goal and the strategy. be able to.
上記の態様において、前記パラメータ、前記制約、前記ゴール、及び前記戦略はそれぞれ複数の抽象レベル(21、23、25、27)に分類されているとよい。 In the above aspect, each of the parameter, the constraint, the goal, and the strategy may be classified into a plurality of abstract levels (21, 23, 25, 27).
この構成によれば、設計支援装置がユーザに適した抽象レベルの回答を通知することができる。 With this configuration, the design support apparatus can notify the abstract level answer suitable for the user.
上記の態様において、前記抽象レベルは前記車両がどのように機能すべきかの要求、前記車両の性質を記載する物理法則、及び設計のプロセスのいずれか1つを含む第1の階層(21)と、既存の前記車両に含まれる前記部材の前記パラメータ、及び、前記部材に要求される前記制約を含む第2の階層(23)と、計算機によるシミュレーションによって得られたデータを含む第3の階層(25)と、実物による実験によって得られたデータを含む第4の階層(27)とを含み、前記抽出処理において、前記エキスパートフレームは前記開始ノードに前記エッジを介して接続された前記ノードの中から、前記回答ノードとして前記第1の階層又は前記第2の階層に属する前記制約に関連付けられた前記ノードを抽出可能であるとよい。 In the above aspect, the abstraction level includes a first hierarchy (21) including any one of requirements of how the vehicle should function, physics describing the nature of the vehicle, and a design process. , A second hierarchy (23) including the parameters of the members included in the existing vehicle and the constraints required for the members, and a third hierarchy (3) including data obtained by computer simulation. 25) and a fourth hierarchy (27) containing data obtained by experiments with real objects, wherein in the extraction process, the expert frame is in the node connected to the start node via the edge. Therefore, it is preferable that the node associated with the constraint belonging to the first layer or the second layer can be extracted as the answer node.
この構成によれば、設計支援装置は第1の階層又は第2の階層に含まれるデータに基づいて回答を出力することができる。これにより、設計支援装置は第1の階層又は第2の階層に含まれる制約に基づいて、回答を出力することができる。これにより、設計支援装置がシミュレーションの結果や実物による実験結果のみではなく、設計のプロセスや機能を含む設計により有用な情報をユーザに通知することが可能となる。 With this configuration, the design support apparatus can output an answer based on the data included in the first layer or the second layer. Thereby, the design support device can output the answer based on the constraint included in the first layer or the second layer. As a result, the design support apparatus can notify the user of useful information not only in the result of the simulation and the result of the experiment using the actual product but also in the design including the design process and function.
上記の態様において、前記エキスパートフレームは、前記開始ノードに前記エッジを介して接続された前記ノードの中から、前記会話エンジンによって抽出された前記質問の意図に最も関係の深い前記制約に対応する前記ノードを前記回答ノードとして抽出するとよい。 In the above aspect, the expert frame corresponds to the constraint most relevant to the intent of the question extracted by the conversation engine from the nodes connected to the start node via the edge. A node may be extracted as the answer node.
この構成によれば、エッジを辿ることによって回答を取得することができるため、回答を取得する処理が簡素になる。 According to this configuration, since the answer can be acquired by tracing the edge, the process of acquiring the answer is simplified.
上記の態様において、前記設計支援装置は前記ユーザからの前記クエリを音声により受け付け、前記回答を音声によって出力可能なユーザインタフェース(7)を備えるとよい。 In the above aspect, the design support device may include a user interface (7) capable of receiving the query from the user by voice and outputting the answer by voice.
この構成によれば、ユーザは音声によりクエリを入力することができ、音声により回答を受け取ることができるため、設計支援装置の利便性が向上する。 According to this configuration, the user can input a query by voice and receive an answer by voice, so that the convenience of the design support apparatus is improved.
上記の態様において、前記ナレッジグラフは前記エッジそれぞれに対して、前記エッジによって接続された2つの前記ノードの関係性の強弱を示す重みが付与され、前記重みが前記会話エンジンによって抽出された前記質問の意図と前記制約との関係性の強弱の判定に用いられるとよい。 In the above aspect, the knowledge graph is provided with a weight for each of the edges, the weight indicating the strength of the relationship between the two nodes connected by the edge, and the question in which the weight is extracted by the conversation engine. Is preferably used for determining the strength of the relationship between the intention and the constraint.
この構成によれば、重みを用いることで、会話エンジンによって抽出された質問の意図に関係性の深い制約を容易に取得することができる。 According to this configuration, by using the weight, it is possible to easily acquire the constraint deeply related to the intention of the question extracted by the conversation engine.
以上の構成によれば、ユーザからのクエリを受け付けて、クエリに対する回答を通知することによって車両の設計を支援する設計支援装置に用いられるデータ構造において、部材間の関係及び制約等の関係性に基づいて回答に対応するデータが容易に抽出可能となる。 According to the above configuration, in the data structure used in the design support device that supports the design of the vehicle by receiving the query from the user and notifying the answer to the query, the relation between the members and the relation such as the constraint are Based on this, the data corresponding to the answer can be easily extracted.
以下、図面を参照して、本発明に係るデータ構造の実施形態について説明する。 An embodiment of a data structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
データ構造Xは車両の設計支援を行う設計支援装置1に用いられる。ここでいう設計支援とは、設計に携わるユーザから質問(クエリ)を受け付けて、既存の製品(既存車両)及びその部品についてのデータや、既存の製品の設計過程において作られた目標及び戦略等のデータ等に基づいて回答を導出し、ユーザに通知することである。 The data structure X is used in the design support device 1 that supports the design of the vehicle. Design support here means data about existing products (existing vehicles) and their parts, goals and strategies created in the design process of existing products, by accepting questions from users involved in design. The answer is to be derived based on the data and the like and to notify the user.
設計支援装置1は、中央演算処理装置(CPU)と、メモリと、ハードディスク2とを備えたコンピュータによって構成されている。図1に示すように、設計支援装置1は、データ格納部3と、情報ブロック5と、ユーザインタフェース7と、ナレッジエンジン11と、エキスパートフレーム13とを備えている。
The design support device 1 is composed of a computer including a central processing unit (CPU), a memory, and a
データ格納部3はハードディスク2に既存の製品の構造、及び当該製品の開発時の目標及び過程を含む設計に関するデータを異なる複数の抽象レベルに分類して保存している。より具体的には、データ格納部3は抽象レベルの高い順に第1〜第4の4つの階層に分けてデータを保存している。第1の階層のデータ21は概念を定義するものであり、設計対象となるシステム(本実施形態では車両)のパラメータ、システムがどのように機能すべきかの要求、それらを記載する物理法則、方程式、及び設計のプロセスに関するデータの少なくともいずれか1つを含む。第2の階層のデータ23は第1の階層の情報に記載された要求や物理法則に基づいて設計されたシステムを構成する部材のパラメータ、及びその部材に要求される機能に関するデータが含まれる。第3の階層のデータ25には、計算機によるシミュレーションによって得られたデータが含まれる。第4の階層のデータ27は、実際の材料、試験サンプルの物理的空間を表し、実物による実験によって得られたデータ、デッサン、写真、レポート及び他の物理的な証拠が含まれる。
The
情報ブロック5はデータの関係を規定するグラフをメモリに保存している。情報ブロック5が保存するグラフは、データ格納部3内の既存の製品の構造に関するデータに関連付けられた第1のグラフ31と、データ格納部3内の当該製品の開発時の目標及び過程に関するデータに関連付けられた第2のグラフ33と、第1のグラフ31及び第2のグラフ33の関係を規定するナレッジグラフ35とを含む。
The
換言すれば、設計支援装置1の情報ブロック5に保持されるデータは、第1のグラフ31と、第2のグラフ33と、2つのグラフ31、33の関係を規定するナレッジグラフ35とを含むデータ構造Xを有している。第1のグラフ31、第2のグラフ33、及びナレッジグラフ35はそれぞれ頂点と、頂点を関連性に基づいて結ぶ有向な線(矢印)とを含むグラフ構造を備えたデータベースであり、いわゆるグラフデータベースである。
In other words, the data held in the
第1のグラフ31は図2(A)に示すようにSysMLによって記載された既存の製品のシステム構造を示すグラフデータベースであり、頂点としてのブロックを複数含む。ブロックはそれぞれデータ格納部3に保存されたデータの目次や要約、ファイル名等を含み、データ格納部3に保存されたデータに関連づけられている。第1のグラフ31はブロックとして、General Constractor(以下、一般ブロック37)と、Constraint block(以下、制約ブロック39)とを含む。一般ブロック37は既存の製品(すなわち、過去の設計対象)全体に関するパラメータ(耐荷重、寸法、及び重量など)を含むデータ、又は過去の設計対象を構成する部材に関するパラメータを含むデータに関連付けられたブロックである。制約ブロック39は既存の製品全体(過去の設計対象全体)に対する制約に関するデータ、又は既存の製品(過去の設計対象)を構成する部材に対する制約に関するデータに関連付けられたブロックである。
The
図2(A)には本実施形態に係る第1のグラフ31の一部が示されている。第1のグラフ31はS11、S21〜S27、S31、及びS41(以下、S11〜S41と記載)のブロックを含む。S11は車両全体の寸法や重量、耐荷重等のパラメータに関するデータに関連付けられた一般ブロック37である。S21は車両の骨格を構成するメンバの寸法、重量などのパラメータに関するデータに関連付けられた一般ブロック37である。S22はエンジンルームの寸法などのパラメータに関するデータに関連付けられた一般ブロック37である。S23はメンバを構成するサイドメンバの寸法等のパラメータに関するデータに関連付けられた一般ブロック37であり、S24はメンバを構成するクロスメンバの寸法等のパラメータに関するデータに関連付けられた一般ブロック37であり、S25はエンジンルームを構成するサイドメンバの寸法等のパラメータに関するデータに関連付けられた一般ブロック37である。S23とS25とは同じデータに関連づけられるように構成されていてもよい。S26はサイドメンバ及びクロスメンバを含むメンバに一般的に要求される機能が記載されたデータに関連付けられた制約ブロック39である。S27はエンジンルームを構成するサイドメンバに要求される機能が記載されたデータに関連づけられた制約ブロック39である。S31はサイドメンバ単体に対する耐荷重のシミュレーションのデータに関連付けられた一般ブロック37であり、S41はサイドメンバに対する耐荷重試験のデータに関連付けられた一般ブロック37である。
FIG. 2A shows a part of the
一般ブロック37は対応する部材の包含関係に基づいて、実線の矢印によって互いに接続されている。但し、矢印の向きは包含される部材に対応する一般ブロック37から包含する部材に対応する一般ブロック37に向くように設定されている。より具体的には、S21及びS22はそれぞれS11に向かう実線の矢印によって接続されている。これは、車両(S11)に、メンバ(S21)及びエンジンルーム(S22)が含有されていることを意味する。S23及びS24はそれぞれS21に向かう実線の矢印によって接続されている。これは、メンバ(S21)にサイドメンバ(S23)及びクロスメンバ(S24)が含まれていることを意味する。S25はS22に向かう実線の矢印によって接続されている。これは、エンジンルーム(S22)にサイドメンバ(S25)が含まれていることを意味する。S31はS23に向かう実線の矢印によって接続されている。これは、サイドメンバ(S23)に関する情報として、耐荷重のシミュレーションのデータ(S31)が包含されることを意味する。S41はS23に接続されている。これは、サイドメンバに対する耐荷重試験(実験)のデータ(S41)がサイドメンバ(S23)に関する情報に含まれることを意味する。
The general blocks 37 are connected to each other by solid arrows based on the inclusion relation of corresponding members. However, the direction of the arrow is set to face from the
制約ブロック39は、制約を加える部材に対応する一般ブロック37に矢印によって接続されている。但し、矢印は制約から制約を加える部材に対応する一般ブロック37に向くように構成されている。より具体的には、S26はS23、S24、及びS25に向かう破線の矢印によって接続されている。これは、S26に記載された要求が、サイドメンバ(S23、S25)及びクロスメンバ(S24)への制約となっていることを意味する。同様に、S27はS25に向かう破線の矢印によって接続されている。これは、S27に記載された要求がエンジンルーム(S22)を構成するサイドメンバ(S25)への制約となっていることを意味する。但し、図2(A)では、包含関係及び制約関係を便宜的に矢印によって示したがこの態様には限定されず、例えば、図2(A)の矢印の矢先が菱形等の図形に置き換えられていてもよい。
The
第1のグラフ31は、第1の階層のデータ21に関連付けられたブロックと、第2の階層のデータ23に関連付けられたブロックと、第3の階層のデータ25に関連付けられたブロックと、第4の階層のデータ27に関連付けられたブロックとを含んでいる。より具体的には、図2(A)に示すように、S11が第1の階層のデータ21に関連付けられたブロックであり、S21〜S25がそれぞれ第2の階層のデータ23に関連付けられたブロックであり、S31が第3の階層のデータ25に関連付けられたブロックであり、S41が第4の階層のデータ27に関連づけられたブロックである。
The
第2のグラフ33は図2(B)に示すようにGSNによって記載された開発時の目標構造を示すグラフデータベースであり、頂点としての要素を複数含む。要素はそれぞれデータ格納部3によって格納されたデータに関連付けられており、各要素には関連付けられたデータの目次や要約が記載されている。要素は関連付けられたデータの種類によって、ゴール、戦略、証拠の3つの種類に分類されている。ゴールに分類される要素は過去の設計対象、すなわち既存の製品の開発時に設定されたゴールを示すデータに関連付けられている。戦略に分類される要素は、既存の製品の開発時に設定されたゴールを実現するための戦略を示すデータに関連付けられている。証拠に分類される要素は、過去の設計対象の開発過程において、実験やコンピュータ(計算機)によるシミュレーションなどによって取得されたデータに関連付けられている。以下では、簡略化のため、第2のグラフ33における各要素を必要に応じて、その種類の名称(ゴール、戦略、証拠)を用いて記載する。
The
図2(B)には、本実施形態の第2のグラフ33の一部が示されている。第2のグラフ33はG11、G21、G22、G31〜G33、及びG41〜G43(以下、G11〜G43と記載)の要素を含む。図2(B)では、ゴールは長方形によって、戦略は平行四辺形によって、証拠は楕円によってそれぞれ示されている。第2のグラフ33は、車両の安全性能の向上と記載されたゴール(G11)と、ゴール(G11)に対する車体の耐荷重向上という戦略(G21)と、戦略(G21)に対するサイドメンバの設計というゴール(G22)と、サイドメンバの設計というゴール(G22)に対するシミュレーションという戦略(G31)、戦略(G31)に対するサイドメンバの耐荷重計算というゴール(G32)と、ゴール(G32)に対する耐荷重計算結果である証拠(G33)とを含む。本実施形態では、第2のグラフ33は更に、サイドメンバの設計というゴール(G22)に対する耐荷重試験という戦略(G41)と、戦略(G41)に対する実物試験の実行というゴール(G42)と、ゴール(G42)に対する実物試験結果である証拠(G43)とを含んでいる。
FIG. 2B shows a part of the
図2(B)に示すように、ゴールとゴールを実現するための戦略とはゴールから戦略に向く実線の矢印によって互いに接続されている。戦略とその戦略を実現するためのゴールとは戦略からゴールに向く実線の矢印によって互いに接続されている。より具体的には、G11はG21に向く実線の矢印によってG21に接続され、G21はG22に向く実線の矢印によってG22に接続され、G22はG31に向く実線の矢印によってG31に、G41に向く実線の矢印によってG41にそれぞれ接続されている。G31はG32に向く実線の矢印によってG32に接続され、G32はG33に向く矢印によってG33に接続されている。G41はG42に向く実線の矢印によってG42に接続され、G42はG43に向く矢印によってG43に接続されている。これらの矢印は設計のプロセスに対応している。 As shown in FIG. 2B, the goal and the strategy for realizing the goal are connected to each other by a solid arrow pointing from the goal to the strategy. A strategy and a goal for realizing the strategy are connected to each other by a solid arrow pointing from the strategy to the goal. More specifically, G11 is connected to G21 by a solid arrow pointing to G21, G21 is connected to G22 by a solid arrow pointing to G22, and G22 is a solid line pointing to G31 and G41 by a solid arrow pointing to G31. Are respectively connected to G41. G31 is connected to G32 by a solid arrow pointing to G32, and G32 is connected to G33 by an arrow pointing to G33. G41 is connected to G42 by a solid arrow pointing to G42, and G42 is connected to G43 by an arrow pointing to G43. These arrows correspond to the design process.
第2のグラフ33は、第1のグラフ31と同様に、第1〜第4の4つの階層に相当するデータに関連付けられた要素を含んでいる。本実施形態では、G11が第1の階層のデータ21に関連付けられ、G21、及びG22が第2の階層のデータ23に関連付けられ、G31〜G33が第3の階層に関連付けられ、G41〜G43が第4の階層のデータ27に関連付けられている。
Like the
図3に示すように、ナレッジグラフ35は第1のグラフ31及び第2のグラフ33を、頂点としてのノード(S11〜S41、G11〜G43)及びノードを接続する矢印(以下、エッジ)を有するグラフデータベースに変換することによって得られたものである。
As shown in FIG. 3, the
より具体的には、ナレッジグラフ35は次のようにして得られる。まず、第1のグラフ31のブロックS11〜S41をそれぞれノードs11〜s41に変換し、図2(A)と同様に、包含及び制約を示すエッジ(第1エッジe1)によって接続する。次に、第2のグラフ33の要素G11〜G43をそれぞれノードg11〜g43に変換し、図2(B)と同様に、ノードg11〜g43をエッジ(第2エッジe2)によって接続する。但し、第1のグラフ31のブロックS11〜S41に対応するノードs11〜s41をそれぞれ、第1のグラフ31の場合とは逆向きの矢印によって接続する。
More specifically, the
更に、第1のグラフ31の各ブロックS11〜S41と、第2のグラフ33の要素G11〜G43との間の共通性が高いものをそれぞれ、第2のグラフ33のブロックに対応するノードから第1のグラフ31の要素に対応するノードに向かうエッジ(第3エッジe3)によって接続する。本実施形態では、第2のグラフ33の要素G32(耐荷重計算)に対応するノードg32と、第1のグラフ31のブロックS31(サイドメンバの耐荷重シミュレーションのデータ)に対応するノードs31とが、ノードg32からノードs31に向かうエッジによって接続されている。ブロックと要素との共通性はそれぞれの内容に含まれる単語や画像の共通性によって判定するとよい。このように構成することで、ノードがそれぞれ、設計開発プロセスや設計上の考慮事項に基づいてエッジによって接続される。これにより、ナレッジグラフ35にはデータ格納部3に保存されたデータの関係性が保持されている。
Further, the blocks having high commonality between the blocks S11 to S41 of the
第1エッジe1、第2エッジe2、及び第3エッジe3の各エッジには、エッジが接続する2つのノードの関係性の強弱を示す数値である重みが付与されている。重みは経験豊富な設計開発者(専門家、エキスパート)の過去の経験やこれまでにユーザが行った質問などに基づいて決定されている。例えば、重みは専門家が設計支援装置1に質問を入力し、自らの経験に基づいて導出された回答に対する評価を行う教師ありの機械学習を行うことによって決定されるとよい。本実施形態では、エッジによって接続された2つのノードの関係性が強くなるほど重みが大きくなるように設定されている。図3に示すように、重みは0〜1の間の数値で表されている。 Each of the first edge e1, the second edge e2, and the third edge e3 is given a weight that is a numerical value indicating the strength of the relationship between the two nodes connected to the edge. The weight is determined based on the past experience of an experienced design developer (expert, expert) and the questions asked by the user so far. For example, the weight may be determined by an expert who inputs a question into the design support apparatus 1 and performs supervised machine learning for evaluating an answer derived based on his own experience. In the present embodiment, the weight is set to increase as the relationship between the two nodes connected by the edge increases. As shown in FIG. 3, the weight is represented by a numerical value between 0 and 1.
ユーザインタフェース7はユーザからの質問(クエリ)を受け付けてテキスト形式で出力するとともに、ユーザに回答を通知するための装置である。ここでいうテキスト形式とは、ユーザが理解することのできる文字のみで構成されたデータを意味する。 The user interface 7 is a device for receiving a question (query) from the user, outputting it in a text format, and notifying the user of the answer. The text format here means data composed only of characters that the user can understand.
本実施形態では、ユーザインタフェース7はユーザからの音声が入力されるマイクロホン41を含む。ユーザインタフェース7は、ユーザからのマイクロホン41への音声入力があると、その音声をテキスト形式に変換することによってクエリとして受け付ける。その後、ユーザインタフェース7はクエリを会話エンジン9にテキスト形式で出力する。ユーザインタフェース7は更にキーボード43や、ハードディスク2に図面、写真、シミュレーションの結果のような数値データなどを格納するための出入力ポート45(USBポートやLANポート)を含んでいてもよい。
In the present embodiment, the user interface 7 includes the
ユーザインタフェース7はユーザに会話エンジン9からのテキスト形式のデータを受け付けて音声として出力するスピーカ47を含む。ユーザインタフェース7は、会話エンジン9からのテキスト形式のデータを音声に変換し、テキスト形式のデータを音声によってユーザに通知する。本実施形態では、ユーザインタフェース7は図面、実験データ、写真、画像、及びテキスト形式のデータを表示するモニタ49を含んでいる。
The user interface 7 includes a
会話エンジン9はCPUによって実行されるソフトウエアによって構成されている。会話エンジン9はテキスト形式のデータを構文解析するための辞書51と、意図理解モデル52とを保持している。本実施形態では、辞書51及び意図理解モデル52はそれぞれメモリに保存されている。
The
辞書51には、類語辞書51aが含まれている。類語辞書51aは意味に基づいて単語を分類したものであり、図5に示すように、意義素と意義素に対応する類語と複数保持している。意義素とは単語に結び付けられた意義を示すものであり、類語には同じ意義を持つ複数の単語が含まれる。
The
意図理解モデル52は、図5に示すように、質問の意図52aと、質問の意図52aに対応するクエリであって、ユーザが発すると想定されるもの(以下、想定テキスト52b)とを対応付けたデータベースである。意図理解モデル52には、例えば、「耐荷重の増加」という質問の意図52aに対応する想定テキスト52bとして「サイドフレームの耐荷重を増加させたい」、「サイドフレームの耐荷重を上げたい」等が含まれている。更に、意図理解モデル52には、「仕様構築」という質問の意図52aと、それに対応する「性能を満足する仕様を構築したい」という想定テキスト52bが含まれていてもよい。また、意図理解モデル52には、「要因解析」という質問の意図52aと、それに対応する「失敗要因を解析したい」という想定テキスト52bがそれぞれ含まれていてもよい。図5に示すように、質問の意図52aにはそれぞれIDとなる意図識別子52cが付与されている。
As shown in FIG. 5, the
会話エンジン9はユーザインタフェース7から入力されたクエリに対して自然言語処理を実行し、クエリからキーワードを抽出して、ナレッジエンジン11に出力する。ここでいうキーワードとはデータ格納部3及び情報ブロック5が保持するデータに基づいて回答を出力するための索引語である。会話エンジン9が抽出するキーワードは、第1のグラフ31のブロックや第2のグラフ33の要素に記載された目次や要約に基づいて設定されているとよい。
The
その後、会話エンジン9は意図理解モデル52を参照して、クエリが示す質問の意図を理解し、ナレッジエンジン11に出力する。より具体的には、会話エンジン9は意図理解モデル52の想定テキスト52bの中から、クエリに該当するものがあるかを検索する。クエリに該当するものがある場合には、対応する質問の意図52aをナレッジエンジン11に出力し、ない場合には、類語辞書51aを参照して、クエリに含まれる単語を類語に置換する。例えば、「サイドフレームの耐荷重を上昇させたい」というクエリを受け取ると、会話エンジン9は類語辞書51aを参照して「上昇」を「増加」に置換することによって、「サイドフレームの耐荷重を増加させたい」(以下、変換クエリ)に変換する。次に、会話エンジン9は、意図理解モデル52の想定テキスト52bの中から、変換クエリと同じものがあるかを検索する。同じものがある場合には対応する質問の意図52aをナレッジエンジン11に出力し、ない場合には、再度、類語辞書51aを参照してクエリを置換し、意図理解モデル52の想定テキスト52bを検索する。このように、クエリに含まれる単語を類語に置換することによって、クエリが曖昧である場合や、想定テキスト52bにクエリと一致するものがない場合であっても、ユーザの質問意図を適切に出力することができる。
After that, the
会話エンジン9は、エキスパートフレーム13又はナレッジエンジン11から入力があると、入力されたデータに対して自然言語処理を行ってテキスト形式の回答を構築し、ユーザインタフェース7にテキスト形式のデータとして出力する。但し、会話エンジン9は、エキスパートフレーム13からの入力によって複数の回答が構築された場合には、回答を選択するための質問を構築して、ユーザインタフェース7にテキスト形式のデータとして出力する。また、会話エンジン9は必要に応じて、データ格納部3に格納された図面、実験データ、写真、及び画像をモニタ49に表示させる。
Upon receiving an input from the
ナレッジエンジン11はCPUによって実行されるソフトウエアとして構成されている。ナレッジエンジン11は、会話エンジン9の出力結果に基づき、回答を得るためのナレッジグラフ35のトレース方法を決定して、エキスパートフレーム13に出力する。
The
例えば、ナレッジエンジン11は、質問の意図が「仕様構築」である場合には、上位の階層のデータに関連付けられたノードから下位の階層のデータに関連付けられたノードへトレースするというトレース方法、質問の意図が「要因解析」であれば、「失敗したゴールから誤った設計方法を見つけるために遡る」というトレース方法を出力するとよい。
For example, when the intention of the question is “specification construction”, the
本実施形態では、ナレッジエンジン11は、方法選択モデル61を保持している。方法選択モデル61は、図4に示すように、質問の意図61aと、質問の意図61aに対応するトレース方法61bとを含むデータベースである。方法選択モデル61には、質問の意図それぞれに対応する意図識別子61cが含まれていてもよい。本実施形態では、方法選択モデル61はメモリに保存されている。
In this embodiment, the
質問の意図61aには「耐荷重の増加」が含まれる。「耐荷重の増加」にはトレース方法61bとして制約トレースが対応付けられている。制約トレースとは、ナレッジグラフ35を開始ノードからエッジを辿る(トレースする)ことによって、矢印の矢先の側のみが接続され、且つ第1の階層又は第2の階層に属するデータに関連付けられた制約に対応するノードを抽出する方法である。
The intent 61a of the question includes "increased load resistance". A constraint trace is associated with the “increase in withstand load” as a
質問の意図61aには「シミュレーション結果の表示」が含まれる。「シミュレーション結果の表示」にはトレース方法61bとして計算結果トレースが対応付けられている。計算結果トレースとは、開始ノードからエッジを辿ることによって第3の階層に属するデータに対応するノードを抽出するという方法である。
The
方法選択モデル61に含まれる質問の意図61aには「実験結果の表示」が含まれていてもよい。「実験結果の表示」に対しては、開始ノードからエッジを辿ることによって第4の階層に属するデータに対応するノードを抽出するというトレース方法が対応付けられているとよい。
The
本実施形態では、ナレッジエンジン11は、会話エンジン9の出力結果に基づき、トレースの開始地点となる開始ノード、及びトレース方法をエキスパートフレーム13に出力する。より具体的には、まず、会話エンジン9によって抽出されたキーワードに基づいて、第2のグラフ33の一つの要素を選択して、選択した要素に対応するノードを開始ノードとして抽出する。例えば、ナレッジエンジン11は、入力されたキーワード(例えば、耐荷重、サイドメンバなど)を最も多く含む要素に対応するノードを開始ノードとして抽出するように構成するとよい。
In the present embodiment, the
その後、ナレッジエンジン11は方法選択モデル61を参照して、会話エンジン9から入力された質問の意図に対応するトレース方法を出力する。より具体的には、ナレッジエンジン11は「耐荷重の増加」という質問の意図が入力されたときには、方法選択モデル61の質問の意図61aの中から会話エンジン9から入力された質問の意図と同じものを抽出する。このとき、ナレッジエンジン11は方法選択モデル61の意図識別子61cから、会話エンジン9から入力された質問の意図に対応する意図識別子と同じものを抽出してもよい。その後、ナレッジエンジン11は方法選択モデル61を参照して、抽出した質問の意図又は意図識別子に対応するトレース方法、すなわち制約トレースを取得する。その後、ナレッジエンジン11は抽出されたノードを開始ノードとした制約トレースの実行指示をエキスパートフレーム13に出力する。
After that, the
ナレッジエンジン11は「シミュレーション結果の表示」という質問の意図が入力されたときには、方法選択モデル61を参照して対応する計算結果トレースをトレース方法として取得する。その後、ナレッジエンジン11は抽出されたノードを開始ノードとした計算結果トレースの実行指示をエキスパートフレーム13に出力する。
When the intention of the question “display simulation result” is input, the
本実施形態では、ナレッジエンジン11は、会話エンジン9によって出力された質問の意図に基づいて推論を行う推論エンジン62を備えている。推論エンジン62は、データ格納部3に格納された既存の車両構造、過去のシミュレーションのデータ、過去の試験データ、過去の故障解析、すなわち第3の階層の情報及び第4の階層の情報を含むデータを参照して、公知のアルゴリズムを用いて推論を行い、適切な対処法を出力する。推論エンジン62は必要に応じて対処法を示すデータを会話エンジン9に出力する。
In this embodiment, the
エキスパートフレーム13はCPUによって実行されるソフトウエアとして構成されている。エキスパートフレーム13はナレッジエンジン11によって決定されたトレース方法に従って、情報ブロック5に格納されたナレッジグラフ35をトレースし、ユーザからのクエリに対する回答に対応するノードを回答ノードとして抽出する抽出処理を行う。
The
但し、エキスパートフレーム13は回答ノードとなり得る複数のノード(以下、回答ノード候補)を抽出したときには、回答ノード候補の中から会話エンジン9によって抽出されたキーワードに最も関係の深いノードを回答ノードとして抽出する。このとき、エキスパートフレーム13は関係性の強弱の判定に重みを用いるとよい。本実施形態では、エキスパートフレーム13は、回答ノード候補を複数抽出したときには、ナレッジグラフ35を用いて開始ノードから各ノードに至る最短ルートを抽出し、そのルートに設けられたノードの重みの平均値を算出して、開始ノードに最も関係の深いノードを回答ノードとして抽出する。その後、エキスパートフレーム13は回答ノードに関連付けられたデータをデータ格納部3から抽出し、クエリへの回答に対応するデータとして会話エンジン9に出力する。エキスパートフレーム13は、回答に対応するデータを会話エンジン9に出力した後、最短ルートの経路上のエッジの重みを増加させる。
However, when the
このとき、エキスパートフレーム13は回答ノードが戦略に対応するノードであるときには、推論エンジン62にその回答ノードを出力してもよい。推論エンジン62は回答ノードに対応する戦略に記された設計方法に従って推論を行い、適切な対処法(例えば、過去の設計ではサイドフレームは厚さ0.5mm以上の鋼材が用いられることが多い、等)を導出し、会話エンジン9に出力する。これにより、会話エンジン9は推論エンジン62が導出した対処法を、ユーザインタフェース7からユーザに通知する。
At this time, the
また、エキスパートフレーム13は回答ノードとなりえる複数のノードを抽出したときには、推論エンジン62に抽出された全てのノードの情報を出力してもよい。推論エンジン62はノードを回答として適する順に順位づけし、ノードに関連付けられたデータをその順位に沿って会話エンジン9に出力するとよい。推論エンジン62は順序付けを、開始ノードから各ノードまでの経路における重みの平均値を算出し、重みの平均値の大きいものから順にノードを並べることによって行うとよい。また、推論エンジン62は算出された重みの平均値をエッジの強さとして、データとともに会話エンジン9に出力してもよい。このとき、会話エンジン9は、推論エンジン62から受け取ったデータと、対応するエッジの強さとを、ユーザインタフェース7からユーザに通知するとよい。
Further, when the
本実施形態では、設計支援装置1は更に、分析プラットフォーム71と、知識入力システム73とを備えている。分析プラットフォーム71及び知識入力システム73はともにCPUによって実行されるソフトウエアとして構成されている。
In the present embodiment, the design support device 1 further includes an
分析プラットフォーム71は推論エンジン62によって推論を行う際に必要となる公知のアルゴリズムが実行可能な環境を提供する。本実施形態では、分析プラットフォーム71において、ベイジアンモデル、ニューラルネットワーク、決定木、画像認識などのアルゴリズムが実行可能である。分析プラットフォーム71は更に、会話エンジン9において行われる自然言語処理のアルゴリズムを実行するための環境を提供するように構成されていてもよい。
The
知識入力システム73は、ユーザインタフェース7からの入力を受け付けて自然言語処理のアルゴリズムを用いて、データ格納部3に格納されたデータと、情報ブロック5の保持する第1のグラフ31、第2のグラフ33、及びナレッジグラフ35とをそれぞれ更新する。より具体的には、知識入力システム73は、まず、ユーザインタフェース7がテキスト形式のデータに変換したデータを受け付けると、その文章構造を理解すべく、データに含まれる単語の関係を解析する。その後、知識入力システム73は、文章構造及び単語の関係に基づいて、データの抽象レベルを判定し、データ格納部3に格納する。更に、知識入力システム73は、文章構造及び単語の関係に基づいて、第1のグラフ31のブロック及び第2のグラフ33の要素を追加し、データ格納部3に格納したデータに関連付ける。更に、知識入力システム73は、追加した第1のグラフ31のブロック及び第2のグラフ33の要素に応じて、ナレッジグラフ35のノードとエッジとを追加する。また、知識入力システム73は、必要に応じて、出入力ポート45を介して入力された図面、写真、シミュレーションのデータのような数値データをデータ格納部3に保存するとともに、情報ブロック5に保存された第1のグラフ31のブロック、第2のグラフ33の要素、及びナレッジグラフ35に対応するノードを追加することができる。これにより、ユーザからの入力に応じてデータ格納部3が保存するデータと、情報ブロック5が保存するグラフが変更されるため、ユーザに的確に情報を提供することができる。
The
次に本実施形態に係る設計支援装置1の動作を説明する。図6に示すように、ユーザによってマイクロホン41に「サイドフレームの耐荷重を上げたい」と音声が入力されると、ユーザインタフェース7は入力された音声をテキスト形式のクエリ(例えば、「さいどふれーむのたいかじゅうをあげたい」)に変換し、会話エンジン9に出力する。
Next, the operation of the design support device 1 according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 6, when the user inputs a voice "I want to increase the load resistance of the side frame" into the
会話エンジン9は、ユーザインタフェース7によって変換されたクエリに対して辞書51を用いて自然言語処理を行って、クエリを「サイドフレームの耐荷重を上げたい」という文章に変換する。次に、会話エンジン9はクエリから「サイドフレーム」、「耐荷重」、「上げ」、及び「たい」の4つのキーワードを抽出する。
The
更に、会話エンジン9は、意図理解モデル52を参照して、クエリに対応する質問の意図を抽出する。より具体的には、会話エンジン9は意図理解モデル52を参照して、クエリと同じものを含む想定テキストを抽出し、対応する質問の意図「耐荷重の増加」を取得する。その後、会話エンジン9はクエリに対応する4つのキーワード(「サイドフレーム」、「耐荷重」、「上げ」、及び「たい」)と、質問の意図(「耐荷重の増加」)とをナレッジエンジン11に出力する。
Further, the
ナレッジエンジン11は、第2のグラフ33から会話エンジン9から出力されたキーワードを最も多く含む要素に対応するノードを開始ノードとして抽出する。図2(B)の例では、ナレッジエンジン11は開始ノードとして「サイドメンバ」及び「耐荷重」を含むノードg32を抽出する。その後、ナレッジエンジン11は、方法選択モデル61を参照し、会話エンジン9から入力された質問の意図「耐荷重の増加」に対応する制約トレースをトレース方法として取得する。次に、ナレッジエンジン11は、開始ノードをノードg32とする制約トレースの実行指示をエキスパートフレーム13に出力する。
The
エキスパートフレーム13は開始ノードをg32とする制約トレースの実行指示が入力されると、図3に示すように、情報ブロック5に格納されたナレッジグラフ35をノードg32から制約トレースの方法に従ってトレースする。すなわち、エキスパートフレーム13はナレッジグラフ35を開始ノードg32からエッジを辿り、矢印の矢先のみが接続され、且つ第1の階層又は第2の階層に属するデータに関連付けられた制約に対応するノードs26、及びs27を回答ノード候補として選択する。
When the execution instruction of the constraint trace with the start node as g32 is input, the
次に、エキスパートフレーム13は重みを用いて、回答ノード候補s26、及びs27から、会話エンジン9によって抽出されたキーワードに最も関係の深い制約に対応するノードを回答ノードとして抽出する。より具体的には、エキスパートフレーム13は開始ノードg32からノードs26に至る最短ルートR1(図3の破線の矢印を参照)を抽出する。その後、エキスパートフレーム13はルートR1に記載されたノードの重みの和を取ってノードの数で割ることにより、重みの平均値(0.8+0.4+0.3)/3=0.50を算出する。次に、エキスパートフレーム13は開始ノードg32からノードs27に至る最短ルートR2(図3の二点鎖線の矢印を参照)を抽出し、ルートR1と同様に、ルートR2の重みの平均値(0.8+0.4+0.3+0.3+0.8)/5=0.52を算出する。エキスパートフレーム13は回答ノード候補s26、及びS27の中から重みの平均値の大きいs27を回答ノードとして抽出し、データ格納部3のデータから回答ノードs27に関連付けられた「前突時に車体の中で最も大きいエネルギー吸収」「相手車両への影響を与えないように変形する」という制約を示すデータを抽出して、会話エンジン9に出力する。このように、重みを用いることで、会話エンジン9によって抽出されたキーワードに最も関係の深い制約を簡便に抽出して取得することが可能となる。
Next, the
エキスパートフレーム13は、回答ノードs27に関連付けられたデータを会話エンジン9に出力した後、最短ルートR1の経路に位置するエッジの重みをそれぞれ0.01増加させる。
After outputting the data associated with the answer node s27 to the
図6に示すように、ナレッジエンジン11は更に、会話エンジン9から出力されたキーワードに基づいて、公知のアルゴリズムを用いて推論エンジン62が推論を行って、適切な対処法(例えば、サイドフレームの断面積の増加、など)を示すデータを会話エンジン9に出力する。
As shown in FIG. 6, the
推論エンジン62から対処法が入力されると、会話エンジン9は推論エンジン62から入力された対処法を適切なテキスト形式のデータ(例えば「サイドフレームの断面積を増加させてはいかがでしょうか」)に変換して、ユーザインタフェース7に出力する。ユーザインタフェース7は会話エンジン9から入力された対処法を示すテキスト形式のデータに従ってスピーカ47から音声を発生させて、対処法をユーザに通知する。
When the coping method is input from the
更に、会話エンジン9はナレッジエンジン11の「前突時に車体の中で最も大きいエネルギー吸収」「相手車両への影響を与えないように変形する」の2つの入力に対してユーザにそれぞれのデータに対応する2つの回答、より具体的には「前突時に車体の中で最も大きいエネルギー吸収となるようにしてください」「相手車両への影響を与えないように変形するようにしてください」という2つの回答を構築する。その後、ユーザに複数の回答の中から一つを同定するための質問(例えば、「サイドメンバは前突時に車体の中で最も大きいエネルギー吸収となっていますか?」)を構築し、ユーザインタフェース7にスピーカ47から音声として出力させる。その後、会話エンジン9はユーザインタフェース7から質問に対するユーザの回答(例えば、「はい」)を受け取り、複数の回答の中から適切な回答を同定してユーザインタフェース7に出力する。ユーザインタフェース7はスピーカ47から、例えば「相手車両への影響を与えないように変形するようにしてください」という音声を発生させることによって、会話エンジン9から入力された回答をユーザに通知する。
Further, the
ユーザがマイクロホン41を介して「サイドフレームのシミュレーション結果を表示してください」と音声により入力したときには、会話エンジン9はクエリから「サイドフレーム」、「シミュレーション」、及び「結果」の3つのキーワードを抽出する。また、会話エンジン9は、意図理解モデル52を参照して、クエリに対応する質問の意図として「シミュレーション結果の表示」を取得する。会話エンジン9はクエリに対応する3つのキーワード(「サイドフレーム」、「シミュレーション」、及び「結果」)及び、質問の意図(「シミュレーション結果の表示」)をナレッジエンジン11に出力する。
When the user utters "Please display the simulation result of the side frame" through the
ナレッジエンジン11はキーワードに基づいて開始ノードとしてg32を選択する。次に、ナレッジエンジン11は方法選択モデル61を参照し、会話エンジン9から入力された質問の意図「シミュレーション結果の表示」に対応する計算結果トレースをトレース方法として取得する。その後、ナレッジエンジン11はg32を開始ノードとする計算結果トレースの実行をエキスパートフレーム13に指示する。これにより、エキスパートフレーム13は、回答ノードとして第3の階層のデータ25に関連付けられたノードg33を抽出し、会話エンジン9はユーザインタフェース7のモニタ49にシミュレーション結果を表示させる。その後、エキスパートフレーム13はg32とg33とを接続するエッジの重みを0.01増加させる。
The
次に本実施形態に係るデータ構造Xの効果を説明する。新たな車両の設計開発においてはシミュレーションの実行や実物による実験が不可欠である。しかし、シミュレーションの実行や実物による実験には時間や資金を要することが多く、これまでの知識、経験、及び失敗に関するデータは、不要な実験やシミュレーションの実行や実験を省くことができるように保存されていることが好ましい。 Next, the effect of the data structure X according to this embodiment will be described. In designing and developing a new vehicle, execution of simulations and experiments with real objects are indispensable. However, it often takes time and money to perform simulations and experiments using real objects, and the data about knowledge, experience, and failures so far are saved so that unnecessary experiments and simulations can be performed and experiments can be omitted. Is preferably provided.
これまでの既存の製品の設計・開発プロセスにおける知識、経験、及び失敗などのデータは、第1のグラフ31、及び第2のグラフ33の2つのタイプで保存されることが多い。第1のグラフ31は主に開発終了後に作成され、既存の製品の寸法などのパラメータなどの知識が多く記載された仕様書などに該当する。一方、第2のグラフ33では主に製品の開発時に作成され、設計・開発プロセスにおける目標や、失敗を含む過程などが多く記載されている。設計支援装置1はユーザに対して、既存の製品の第1のグラフ31、及び第2のグラフ33に基づいて回答を構築することが望ましい。
Data such as knowledge, experience, and failures in existing product design/development processes up to now are often stored in two types: a
しかし、第1のグラフ31、及び第2のグラフ33に関連付けられたデータを単語レベルに分解してグラフデータベースを構成すると、要素や制約などのブロック間の関係やゴールや戦略などの要素間の関係が失われるため、ユーザに適切な回答を通知することが難しい。
However, when the data associated with the
第1のグラフ31、第2のグラフ33、及びナレッジグラフ35を含むデータ構造Xにはブロック及び要素の関係性が保存されている。そのため、設計支援装置1はナレッジグラフ35を辿る(トレースする)ことによって、要素や制約などのブロック間の関係やゴールや戦略などの要素間の関係に従って、ユーザに回答を通知することができる。これにより、これまでの知識、経験、及び失敗に関するデータに基づく、より適切な回答をユーザに通知することができ、不要な実験やシミュレーションの実行や実験を省くことができる。
A data structure X including a
また、回答の構築はナレッジグラフ35のトレースによって行われるため、推論などのアルゴリズムを用いて行う場合に比べて、回答を得るための処理が簡素である。
Further, since the construction of the answer is performed by tracing the
ナレッジグラフ35には第1〜第4の階層の4つの抽象レベルに属するデータに関連付けされている。これにより、一つの抽象レベルに関連づけられたナレッジグラフ35をトレースする場合に比べて、設計支援装置1は広範囲な抽象レベルのデータに基づいて回答を構築することができる。これによって、ユーザにより適切な情報を提供することが可能となる。
The
また、ナレッジグラフ35は第1のグラフ31及び第2のグラフ33に基づいて構成されている。これにより、ナレッジグラフ35が第1のグラフ31及び第2のグラフ33のいずれか一方のみに基づいて構成されている場合に比べて、設計支援装置1はより広範囲なデータに基づいて、回答を出力することができる。これによって、ユーザにより適切な情報を提供することができる。
Further, the
経験の浅い設計開発者はGSNによって記載された第2のグラフ33を参照して設計を進めることが多い。一方、専門家はSysMLによって記載された第1のグラフ31とGSNによって記載された第2のグラフ33とを参照して設計を進めることが多い。設計支援装置1はナレッジグラフ35を用いることで、より広範囲なデータに基づく回答を出力することができるため、経験の浅い設計開発者に特に有用である。
Inexperienced design developers often refer to the
設計支援装置1として、エキスパートシステムを用いることが考えられる。エキスパートシステムでは、専門家が「IF(もし)・・・THEN(ならば)・・・」という形式で知識ベースを構成し、そのデータに基づいて推論が行われる。よって、回答が1つだけではないというケースを実装するのに適さず、留意すべき点が複数ある場合に、複数の回答をユーザに通知するように構成することは困難である。 As the design support device 1, it is possible to use an expert system. In the expert system, an expert constructs a knowledge base in the form of "IF (if)... THEN (if...)", and inference is performed based on the data. Therefore, it is not suitable to implement the case where there is not only one answer, and when there are multiple points to be noted, it is difficult to configure to notify the user of multiple answers.
回答ノードに複数のデータが関連付けられている場合には、設計支援装置1は複数の回答(「サイドメンバは前突時に車体の中で最も大きいエネルギー吸収となるようにしてください」という回答と、「また、相手車両への影響を与えないように変形するように構成してください」という回答)と、ユーザに適切な回答を選択させる質問とを構築する。その後、設計支援装置1は質問に対するユーザの返答に応じて回答を選択する。このように、設計支援装置1は複数の回答を構築することができる。また、設計支援装置1は複数の回答の中からユーザに回答を選択させる質問を行うことで、ユーザにより迅速に適切な回答を通知することができる。 When a plurality of data are associated with the answer node, the design support device 1 makes a plurality of answers (“The side member has the largest energy absorption in the vehicle body at the time of a frontal collision.”) An answer "Please configure so that it does not affect the other vehicle" is provided) and a question that prompts the user to select an appropriate answer. Thereafter, the design support device 1 selects an answer according to the user's reply to the question. In this way, the design support device 1 can build a plurality of answers. Further, the design support device 1 can promptly notify the user of an appropriate answer by asking the user a question to select an answer from a plurality of answers.
クエリの質問の意図が設計変更や影響評価等の場合には、ユーザにシミュレーションの結果や実物による実験結果以外の回答を通知することが好ましい。設計支援装置1において、クエリの質問の意図が「耐荷重の増加」の場合には、第1の階層又は第2の階層のデータ23に関連付けられた制約を示すデータに基づいて回答が構築される。これにより、ユーザにはシミュレーションの結果や実物による実験結果以外の回答が通知される。このように、設計支援装置1では、データ格納部3にデータが複数の抽象レベルに分類されているため、適した抽象レベルのデータに基づいて回答を構築し、ユーザに回答を通知することができる。
When the intention of the query question is design change or impact evaluation, it is preferable to notify the user of an answer other than the simulation result or the experimental result by the actual product. In the design support device 1, when the intention of the query question is “increase in load bearing”, the answer is constructed based on the data indicating the constraint associated with the
設計支援装置1では、ユーザはクエリを音声によって入力することができ、回答を音声によって受け取ることができる。このように、設計支援装置1とユーザとの間のやり取りが音声に基づいて行われるため、ユーザはキーボード43を使ってクエリを入力する必要がない。
In the design support device 1, the user can input a query by voice and receive an answer by voice. In this way, since the interaction between the design support device 1 and the user is performed based on the voice, the user does not need to input the query using the
また、設計支援装置1とユーザとの間の音声によるやり取りによって、エキスパートフレーム13によってエッジに付与された重みが更新され、知識入力システム73によって、データ格納部3に保存されたデータ、第1のグラフ31、第2のグラフ33、及びナレッジグラフ35が更新される。エッジに付与された重みの更新によって、設計支援装置1が利用されるごとに、エキスパートフレーム13によってトレースされたルートに位置するノード間の重みが大きくなる。これにより、ノード間の関係性が変更されて、エキスパートフレーム13がユーザにとって重要性の高いデータをより効率よく抽出することができる。更に、キーボード43からの入力だけでなく、音声とのやり取りによって、重み、データ格納部3に保存されたデータ、第1のグラフ31、第2のグラフ33、及びナレッジグラフ35が更新されるため、キーボード43を使ってデータを入力する手間を省くことができる。これにより、設計支援装置1はユーザにとってより利用しやすくなり、ユーザからのデータをより迅速に、より効率よくデータ格納部3に蓄積することができる。
Further, the weight given to the edge by the
重みは専門家の評価に基づいて決定されている。これにより、ユーザに専門家の評価に基づいた回答を通知することができる。エキスパートフレーム13によって複数のノードが抽出され、複数の回答がエッジの強さとともに通知される場合には、ユーザはエッジの強さによって回答に対する専門家の評価を理解することができる。
Weights are determined based on expert evaluation. Thereby, the user can be notified of the answer based on the evaluation of the expert. If a plurality of nodes are extracted by the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記実施形態では、設計支援装置1は1つの既存の製品に対応するナレッジグラフ35をトレースすることによって回答を出力していたが、この態様には限定されない。設計支援装置1は複数のナレッジグラフ35を保持し、複数のナレッジグラフ35から適切なナレッジグラフ35を抽出し、抽出したナレッジグラフ35をトレースすることによって回答を出力するように構成してもよい。
Although the description of the specific embodiment is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified and implemented. In the above embodiment, the design support device 1 outputs the answer by tracing the
上記実施形態では、第1のグラフ31において第1の階層には設計対象となるシステムのパラメータのみが含まれていたが、この態様には限定されない。第1のグラフ31の第1の階層には、設計対象となるシステムの性質を記載する物理法則や設計開発のプロセスに対応するブロックが含まれていてもよい。
In the above embodiment, the first layer in the
上記実施形態では、第1のグラフ31はSysMLによって記載され、第2のグラフ33はGSNによって記載されていたが、この態様には限定されない。第1のグラフ31及び第2のグラフ33はそれぞれグラフデータベースであればよく、例えば、UMLによって記載されたグラフデータベースやGQM(Goal Question Metric)法によって得られたグラフデータベースであってもよい。但し、第1のグラフ31はパラメータや制約が記載されたグラフデータベースであることが好ましく、第2のグラフ33はゴールや戦略が記載されたグラフデータベースであることが好ましい。また、上記実施形態では、第2のグラフ33にはゴール、戦略及び証拠の要素が含まれていたが、さらに、コンテキストが含まれていても良い。
In the above embodiment, the
上記実施形態では辞書51はCPUによって実行されるソフトウエアに含まれるように構成されているが、この態様には限定されず、データ格納部3がハードディスク2に辞書51を保持し、会話エンジン9はデータ格納部3に保持された辞書51を適宜参照するように構成してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、エキスパートフレーム13によって複数のノードが抽出され、複数の回答がエッジの強さとともにユーザに通知される例が示されていたが、その態様には限定されない。例えば、エッジの強さそのものをユーザに通知するのではなく、エッジの強さに単調増加する数値や専門家が有用だと判定する割合に変換してユーザに通知してもよい。
In the above embodiment, an example in which a plurality of nodes are extracted by the
上記実施形態では、設計支援装置1は1つのコンピュータによって構成されていたが、この態様には限定されない。設計支援装置1はインターネット等のネットワークによって接続された複数のコンピュータが協働することによって構成されていてもよい。設計支援装置1はネットワーク上の複数のサーバを含むいわゆるクラウドコンピューティングシステムによって構成されていてもよい。 In the above embodiment, the design support device 1 is configured by one computer, but the present invention is not limited to this mode. The design support device 1 may be configured by cooperating a plurality of computers connected by a network such as the Internet. The design support device 1 may be configured by a so-called cloud computing system including a plurality of servers on the network.
上記実施形態では、設計支援装置1は車両の設計支援に用いられていたが、この態様には限定されない。設計支援装置1を例えば、船舶、航空機等の輸送機器や機械の設計支援に適用してもよい。 In the above embodiment, the design support device 1 is used for vehicle design support, but the present invention is not limited to this mode. The design support device 1 may be applied to, for example, design support for transportation equipment or machines such as ships and aircrafts.
1 :設計支援装置
3 :データ格納部
5 :情報ブロック
7 :ユーザインタフェース
9 :会話エンジン
11 :ナレッジエンジン
13 :エキスパートフレーム
21 :第1の階層のデータ
23 :第2の階層のデータ
25 :第3の階層のデータ
27 :第4の階層のデータ
31 :第1のグラフ
33 :第2のグラフ
35 :ナレッジグラフ
37 :一般ブロック
39 :制約ブロック
41 :マイクロホン
43 :キーボード
45 :出入力ポート
47 :スピーカ
49 :モニタ
51 :辞書
61 :推論エンジン
71 :分析プラットフォーム
73 :知識入力システム
S11〜S41:ブロック
G11〜G42:要素
s11〜s41、g11〜g42:ノード
e1、e2、e3:エッジ
X :データ構造
1: Design support device 3: Data storage unit 5: Information block 7: User interface 9: Conversation engine 11: Knowledge engine 13: Expert frame 21: First layer data 23: Second layer data 25: Third Layer data 27: fourth layer data 31: first graph 33: second graph 35: knowledge graph 37: general block 39: constraint block 41: microphone 43: keyboard 45: input/output port 47: speaker 49: Monitor 51: Dictionary 61: Inference engine 71: Analysis platform 73: Knowledge input system S11 to S41: Blocks G11 to G42: Elements s11 to s41, g11 to g42: Nodes e1, e2, e3: Edge X: Data structure
Claims (6)
既存の前記車両を構成する部材の構造に関するパラメータ又は前記構造に対する制約に関連付けられたブロックを含む第1のグラフと、
前記車両の開発時に設定されたゴール又は前記ゴールへの戦略に関連付けられた要素を含む第2のグラフと、
前記第1のグラフ及び前記第2のグラフの関係を示すナレッジグラフとを含み、
前記ナレッジグラフは、前記ブロック及び前記要素のそれぞれに対応するノードと、互いに関係する2つの前記ブロックに対応する前記ノードを接続するエッジと、互いに関係する2つの前記要素に対応する前記ノードを接続するエッジと、前記ブロック及び前記ブロックに関係する前記要素それぞれに対応する前記ノードを接続する少なくとも1つのエッジとを含み、
前記設計支援装置は、前記クエリに対して自然言語処理を行って質問の意図を抽出する会話エンジンと、前記会話エンジンによって抽出された前記質問の意図に基づいて、前記クエリに対応する前記ノードを開始ノードとして抽出するナレッジエンジンと、前記開始ノードに前記エッジを介して接続された前記ノードの中から、前記回答に対応する前記ノードを回答ノードとして抽出する抽出処理を行うエキスパートフレームとを備え、
前記ナレッジグラフが前記エキスパートフレームによる前記抽出処理に用いられることを特徴とするデータ構造。 A data structure of a design support device that supports a user's vehicle design by receiving a query from a user in a text format and notifying an answer to the query in a text format,
A first graph including a block associated with a parameter relating to a structure of an existing member constituting the vehicle or a constraint on the structure;
A second graph including elements associated with goals set during the development of the vehicle or strategies for reaching the goals;
A knowledge graph showing the relationship between the first graph and the second graph,
The knowledge graph connects the nodes corresponding to the blocks and the elements, the edges connecting the nodes corresponding to the two blocks related to each other, and the nodes corresponding to the two elements related to each other. And at least one edge connecting the nodes corresponding to the block and each of the elements related to the block,
The design support device performs a natural language process on the query to extract a question intent, and a node corresponding to the query based on the question intent extracted by the conversation engine. A knowledge engine for extracting as a start node, and an expert frame for performing an extraction process for extracting the node corresponding to the answer as an answer node from the nodes connected to the start node via the edge,
A data structure, wherein the knowledge graph is used in the extraction process by the expert frame.
前記抽出処理において、前記エキスパートフレームは前記開始ノードに前記エッジを介して接続された前記ノードの中から、前記回答ノードとして前記第1の階層又は前記第2の階層に属する前記制約に関連付けられた前記ノードを抽出可能であることを特徴とする請求項2に記載のデータ構造。 The abstraction level is included in an existing vehicle, with a first hierarchy that includes any one of requirements for how the vehicle should function, physics describing the nature of the vehicle, and the design process. Includes a second hierarchy including the parameters of the member and the constraints required for the member, a third hierarchy including data obtained by computer simulation, and data obtained by actual experiment Including the fourth hierarchy,
In the extraction processing, the expert frame is associated with the constraint belonging to the first layer or the second layer as the answer node from the nodes connected to the start node via the edge. The data structure according to claim 2, wherein the node can be extracted.
前記重みが前記会話エンジンによって抽出された前記質問の意図と前記制約との関係性の強弱の判定に用いられることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のデータ構造。 In the knowledge graph, a weight indicating the strength of the relationship between the two nodes connected by the edge is given to each of the edges,
The data structure according to claim 4 or 5, wherein the weight is used to determine the strength of the relationship between the intent of the question extracted by the conversation engine and the constraint.
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