JP5007664B2 - Optimal design calculation apparatus, optimal design calculation program and method - Google Patents
Optimal design calculation apparatus, optimal design calculation program and method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5007664B2 JP5007664B2 JP2007321430A JP2007321430A JP5007664B2 JP 5007664 B2 JP5007664 B2 JP 5007664B2 JP 2007321430 A JP2007321430 A JP 2007321430A JP 2007321430 A JP2007321430 A JP 2007321430A JP 5007664 B2 JP5007664 B2 JP 5007664B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- design
- value
- trials
- monte carlo
- carlo simulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、計算機シミュレーションによる最適設計技術に関する。 The present invention relates to an optimum design technique based on computer simulation.
近年、計算機の低価格化、高性能化と、シミュレーションソフトウェアの普及、高精度化を背景として、設計開発期間の短縮のために、計算機シミュレーションを用いた最適設計が盛んに行われている。 In recent years, optimal design using computer simulation has been actively performed in order to shorten the design and development period against the backdrop of low price and high performance of computers and the spread of simulation software and high accuracy.
計算機シミュレーションの中でも、モンテカルロシミュレーションは、通信機器の設計やビジネスリスクの解析等の幅広い用途に用いられており、特に重要なシミュレーション方法の一つと言うことができる。 Among computer simulations, Monte Carlo simulation is used in a wide range of applications such as communication device design and business risk analysis, and can be said to be one of the particularly important simulation methods.
モンテカルロシミュレーションでは、例えば、乱数を用いて装置の様々な動作環境を設定し、それぞれの動作条件下において装置が期待した動作をするか否かを検証し、異常動作率等の装置性能を計算することができる。 In Monte Carlo simulation, for example, various operating environments of a device are set using random numbers, whether or not the device performs an expected operation under each operating condition, and device performance such as an abnormal operation rate is calculated. be able to.
最適設計では、装置の設計パラメータの様々な値に相当する設計例について、装置性能を計算し、より良い装置性能に対応する設計パラメータの値が探索される。モンテカルロシミュレーションを用いて最適設計を行う場合、様々な設計例をモンテカルロシミュレーションで設定し、それぞれの設計例について装置性能の計算を行い、装置性能の値を比較評価する処理が行われる。 In the optimum design, device performance is calculated for design examples corresponding to various values of device design parameters, and design parameter values corresponding to better device performance are searched. When optimal design is performed using Monte Carlo simulation, various design examples are set by Monte Carlo simulation, device performance is calculated for each design example, and processing for comparing and evaluating device performance values is performed.
ところで、モンテカルロシミュレーションの計算精度と計算量の関係については、計算精度を10倍にするためには、乱数の試行による計算量を100倍にする必要がある。このため、モンテカルロシミュレーションは、計算負荷が比較的高くなる。 By the way, regarding the relationship between the calculation accuracy and the calculation amount of Monte Carlo simulation, in order to increase the calculation accuracy by 10 times, it is necessary to increase the calculation amount by trial of random numbers by 100 times. For this reason, the Monte Carlo simulation has a relatively high calculation load.
最適設計技術に関しては、例えば、移動通信における設備の設計に関する複数種のパラメータに対応するしきい値を格納しておき、取得したパラメータに対する設計値としきい値とを比較してパラメータごとの評価指標を判定する技術が提供されている(例えば、特許文献1)。 With regard to optimal design technology, for example, threshold values corresponding to a plurality of types of parameters related to equipment design in mobile communications are stored, and the evaluation values for each parameter are compared by comparing the obtained design values with the threshold values. There is provided a technique for determining the above (for example, Patent Document 1).
あるいは、最適設計における解析技術として、複数の部品や構成部材ごとに測定した組付け位置データ(説明変数)と最終完成品または中間完成品の組み付け精度を表す基準組付け位置データ(目的変数)とに基づいて回帰分析を行い、組付け精度に対して寄与率の高い部品を特定する技術について提供されている(例えば、特許文献2)。 Alternatively, as an analysis technique in the optimum design, assembly position data (explanatory variable) measured for each of a plurality of parts and components, and reference assembly position data (object variable) indicating the assembly accuracy of the final finished product or intermediate finished product A technique for performing regression analysis based on the above and identifying a component having a high contribution rate with respect to assembly accuracy is provided (for example, Patent Document 2).
解析技術として、PID制御パラメータの応答波形の評価指標を計算し、計算した評価指標に基づいてファジー推論を行い、ファジー推論した結果に基づいてPIDパラメータを調節する技術について提供されている(例えば、特許文献3)。 As an analysis technique, there is provided a technique for calculating an evaluation index of a response waveform of a PID control parameter, performing fuzzy inference based on the calculated evaluation index, and adjusting a PID parameter based on the fuzzy inference result (for example, Patent Document 3).
最適設計において探索精度を向上させる技術として、設計パラメータと応答特性を表すパラメータの複数の組合せに対応する複数の応答曲面をそれぞれ生成し、所定の応答特性を満たす設計パラメータを探索する技術について提供されている(例えば、特許文献4)。 As a technique for improving search accuracy in optimal design, a technique for generating a plurality of response surfaces corresponding to a plurality of combinations of design parameters and parameters representing response characteristics and searching for design parameters satisfying predetermined response characteristics is provided. (For example, Patent Document 4).
一方で、大量のデータを解析し、相関関係や類似関係を検索する手法の一つとして、データマイニングが挙げられる(例えば、非特許文献1、2及び3)。
従来においては、設計者は、各自の経験に基づいて、計算精度と計算量を調節し、最適設計を行ってきた。このため、最適設計の結果が設計者の経験に依存することとなる、という問題があった。また、設計者が不在の時間帯には最適化の作業ができない、等の問題があった。 In the past, designers have performed optimal design by adjusting calculation accuracy and calculation amount based on their own experience. For this reason, there has been a problem that the result of optimum design depends on the experience of the designer. In addition, there is a problem that optimization work cannot be performed in a time zone when the designer is absent.
更には、従来の最適設計計算システムにおいては、モンテカルロシミュレーションと最適設計の計算は、別々のソフトウェアを用いて行われていた。このため、従来は、モンテカルロシミュレーションの計算時間の調節は、最適設計の計算において得られる装置性能の値を参照することなく行われていた。 Further, in the conventional optimum design calculation system, the Monte Carlo simulation and the calculation of the optimum design are performed using different software. For this reason, conventionally, adjustment of the calculation time of the Monte Carlo simulation has been performed without referring to the value of the apparatus performance obtained in the calculation of the optimum design.
本発明は、最適設計の計算の高速化を可能とし、また、利用者の熟練度によらずに最適設計を行うことを可能とすることにより、計算機資源を有効に活用することのできる技術を提供することを目的とする。 The present invention provides a technology that can make efficient use of computer resources by enabling high-speed calculation of optimal design and enabling optimal design regardless of the skill level of the user. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、設計パラメータの組み合わせである設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行うことにより最適設計計算を行うコンピュータを、複数の設計例についてモンテカルロシミュレーションを行って、それぞれ装置の動作が正常であると判定された真試行数と装置の動作が異常であると判定された偽試行数とを得て、該真試行数と該偽試行数から装置性能値を算出する装置性能値算出手段、前記装置性能算出手段により前記複数の設計例のi番目の設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値がi−1番目までの設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た最良の装置性能値より良くなる確率値を、i−1番目までの設計例の最良の装置性能値とi番目の設計例についての真試行数と偽試行数とをもとに二項分布を用いて計算する確率値計算手段、前記確率値計算手段で計算された確率値が所定のしきい値未満の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを中断し、該確率値が所定のしきい値以上の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを続行する判定手段、として機能させる最適設計計算プログラムが提供される。 In order to solve the above problems, a computer that performs an optimal design calculation by performing a Monte Carlo simulation for a design example that is a combination of design parameters, and a Monte Carlo simulation for a plurality of design examples are performed, and the operation of each device is normal. in it and to give a false trial number operation is determined to be abnormal in the determined true number of attempts and the device, device performance value calculating means for calculating an equipment performance values from said vacuum number of trials and該偽number of trials The device performance value obtained by performing the Monte Carlo simulation on the i-th design example of the plurality of design examples by the device performance calculation means is obtained by performing the Monte Carlo simulation on the design example up to the i−1th design example. Probability values that are better than the best device performance values are assigned to the best device performance values and i-th design examples of the i-1th design examples. If the probability value calculation means calculated using the original binomial distribution and the true number of trials and false trial number, the calculated probability values in the probability value calculating means is smaller than the predetermined threshold, the device performance When the Monte Carlo simulation by the value calculation means is interrupted and the probability value is equal to or greater than a predetermined threshold value, an optimum design calculation program that functions as a determination means for continuing the Monte Carlo simulation by the apparatus performance value calculation means is provided.
ある設計例に対してi番目にモンテカルロシミュレーションを行って計算した装置性能値が、i−1番目までに計算した装置性能値のうち最良の装置性能値よりも良い値をとる確率値を求める。求めた確率値が所定のしきい値未満のときは、その設計例についてのモンテカルロシミュレーションを中断する。モンテカルロシミュレーションの結果を最適設計の計算に用いることで、最適設計計算の高速化を図ることができる。また、ある設計例について求めた確率値について、予め見込まれるしきい値未満の確率値が得られた場合にはその設計例についてのモンテカルロシミュレーションを中断することで、利用者の熟練度によらずに最適設計を行うことが可能となり、更には、計算機資源を有効に活用することが可能となる。 A probability value is obtained that the device performance value calculated by performing the i-th Monte Carlo simulation for a design example is better than the best device performance value among the device performance values calculated up to the (i-1) th. When the obtained probability value is less than the predetermined threshold value, the Monte Carlo simulation for the design example is interrupted. By using the result of the Monte Carlo simulation for the calculation of the optimum design, the speed of the optimum design calculation can be increased. In addition, if a probability value obtained for a design example is less than the expected threshold value, the Monte Carlo simulation for that design example is interrupted, regardless of the skill level of the user. In addition, it is possible to perform optimal design, and it is possible to effectively use computer resources.
上記の確率値は、i番目にモンテカルロシミュレーションを行った設計例以外の設計例についての真試行数及び偽試行数をも用いて計算する構成としてもよい。例えば、回帰木解析を用いて同じ領域に含まれる設計例を取り出して確率値の計算に利用してもよい。クラスタ解析により同じグループに含まれる設計例を取り出して確率値の計算に利用してもよい。記憶に基づく推論解析により類似する設計例を取り出して確率値の計算に利用してもよい。 The probability value may be calculated using the number of true trials and the number of false trials for design examples other than the design example in which the i th Monte Carlo simulation is performed. For example, design examples included in the same region may be taken out using regression tree analysis and used for calculation of probability values. Design examples included in the same group may be taken out by cluster analysis and used to calculate probability values. A similar design example may be taken out by inference analysis based on memory and used for calculation of probability values.
更には、前記コンピュータを、ある設計例に対して所定の試行数のモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値に基づいて、所定の値以下の装置性能値に対応する設計パラメータ範囲をデータマイニングにより算出する設計パラメータ範囲計算手段、前記設計パラメータ範囲計算手段により算出された設計パラメータ範囲に対応する装置性能値の変化幅を求め、該求めた変化幅から、他の設計例に対して行うモンテカルロシミュレーションの試行数を設定する試行数設定手段、予め定められた設計例数に対してモンテカルロシミュレーションを行ったか否かを判定し、該予め定められた設計例数に対してモンテカルロシミュレーションを行っている場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを終了する第2の判定手段、として更に機能させる構成としてもよい。 Furthermore, based on the device performance value obtained by performing the Monte Carlo simulation with a predetermined number of trials on a certain design example, the computer can obtain a design parameter range corresponding to the device performance value below the predetermined value by data mining. Design parameter range calculation means to be calculated, a change width of the device performance value corresponding to the design parameter range calculated by the design parameter range calculation means, and a Monte Carlo simulation to be performed on another design example from the calculated change width A trial number setting means for setting the number of trials, whether or not a Monte Carlo simulation has been performed for a predetermined number of design examples, and a Monte Carlo simulation is performed for the predetermined number of design examples Ending the Monte Carlo simulation by the device performance value calculating means Determining means may be configured to further function as a.
良好な装置性能値が得られる設計パラメータ範囲を求め、求めた設計パラメータ範囲についてモンテカルロシミュレーションを行った場合に、装置性能値の計算を高精度に行えるように試行数を設定する。計算の初期段階においては、設計パラメータ範囲は広く設定されている分、試行数は少なく設定されているため、計算処理の高速化を図ることができる。計算の終わりの段階においては、設計パラメータ範囲は狭められているが、試行数は大きい値が設定されているため、高精度の装置性能値を求めることができる。これにより、全体として計算処理を高速化し、求める装置性能値の信頼性を向上させることができる。 A design parameter range in which a good device performance value can be obtained is obtained, and when a Monte Carlo simulation is performed for the obtained design parameter range, the number of trials is set so that the device performance value can be calculated with high accuracy. In the initial stage of calculation, since the design parameter range is set to be wide, the number of trials is set to be small, so that the calculation process can be speeded up. At the end of the calculation, the design parameter range is narrowed, but since the number of trials is set to a large value, a highly accurate apparatus performance value can be obtained. Thereby, it is possible to speed up the calculation processing as a whole and improve the reliability of the required device performance value.
上記の開示の最適設計計算プログラムによれば、モンテカルロシミュレーションと最適設計とを一体化させて行い、最適設計の計算を高速化することができる。更には、利用者の熟練度によらずに最適設計を行うことが可能となり、これにより、計算機資源を有効活用することができる。 According to the optimal design calculation program disclosed above, the Monte Carlo simulation and the optimal design can be integrated to speed up the calculation of the optimal design. Furthermore, optimal design can be performed regardless of the level of proficiency of the user, thereby making it possible to effectively use computer resources.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る最適設計計算システムの構成図である。図1に示す最適設計計算システム1は、管理用コンピュータ2と計算用コンピュータ3から構成され、各コンピュータはネットワークを介して互いに接続されている。管理用コンピュータ及び計算用コンピュータは、本実施形態においてはパーソナルコンピュータ(PC)から構成されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a configuration diagram of an optimum design calculation system according to the first embodiment. An optimum design calculation system 1 shown in FIG. 1 includes a
計算用パーソナルコンピュータ(以下計算用PCと表記)3は、本実施形態においては複数台備えられ、各計算用PC3(図1においては計算用PC3A、3B、3C)は、メモリからモンテカルロシミュレーションプログラムを読み出して、モンテカルロシミュレーションを実行する。モンテカルロシミュレーションによる最適設計については後述する。
In this embodiment, a plurality of calculation personal computers (hereinafter referred to as calculation PCs) 3 are provided, and each calculation PC 3 (
管理用パーソナルコンピュータ(以下管理用PCと表記)2は、メモリから最適化・統計解析計算プログラムを読み出して、計算用PC3から受け取ったシミュレーションの結果から装置性能値を計算し、計算した装置性能値を用いて最適化を行う。
The management personal computer (hereinafter referred to as management PC) 2 reads the optimization / statistical analysis calculation program from the memory, calculates the device performance value from the result of the simulation received from the
図2は、本実施形態に係る最適設計計算システム1のブロック図である。上記のとおり、最適設計計算システム1においては、計算用PC3は複数台備えられるが、各計算用PC3の構成はいずれも同様であるため、図2においては1台の計算用PC3のみを記載している。以下に、本実施形態に係る最適設計計算システム1における最適設計処理の概要を説明する。
FIG. 2 is a block diagram of the optimum design calculation system 1 according to the present embodiment. As described above, in the optimum design calculation system 1, a plurality of
まず、管理用PC2は、利用者から入力された情報にしたがって、計算用PC3に対してモンテカルロシミュレーションを開始するよう実行開始指示を出すとともに、最適化プログラムにより求めた設計パラメータを計算用PC3に与える。設計パラメータの詳細については、図4を参照して説明する。 First, the management PC 2 gives an execution start instruction to start the Monte Carlo simulation to the calculation PC 3 according to the information input from the user, and gives the design parameters obtained by the optimization program to the calculation PC 3. . Details of the design parameters will be described with reference to FIG.
計算用PC3は、管理用PC2から入力されたシミュレーション実行開始指示にしたがって、与えられた設計パラメータを用いてモンテカルロシミュレーションプログラムを実行する。具体的には、シミュレーションの実行により得られた真試行数及び偽試行数から装置性能値を計算する。真試行数、偽試行数及び装置性能値は、計算用PC3から管理用PC2に渡される。
The calculation PC 3 executes the Monte Carlo simulation program using the given design parameters in accordance with the simulation execution start instruction input from the
管理用PC2は、統計解析プログラムにより解析を行い、十分に良好な装置性能値が得られていると判定した場合には、計算用PC3にモンテカルロシミュレーションの実行を中断するよう指示する。ここでの装置性能値の判定については、後述する。所定の値以下の装置性能値が得られていないと判定した場合には、与えられた設計パラメータを用いてモンテカルロシミュレーションを続行するが、シミュレーションの試行回数が所定の回数になると、その設計パラメータについてのシミュレーションを終了する。シミュレーションが中断あるいは終了すると、管理用PC2は、シミュレーション結果をデータファイルに出力する。
The
上記の処理を設計パラメータの値を変えて繰り返す。管理用PC2は、設計パラメータごとの真試行数、偽試行数及び装置性能値を、データファイルに記録していく。データファイルについては、図5を参照して説明する。
The above processing is repeated while changing the design parameter value. The
図3は、モンテカルロシミュレーションによる最適設計について説明する図である。
モンテカルロシミュレーションによる最適設計によれば、例えばある装置について最適設計を行って様々な動作条件における装置の動作を検証する場合に、乱数を用いて生成した動作条件に対して正常に動作するか否かをシミュレーションする。異常動作率を最小化できるような動作条件を探索し、装置の信頼性を向上させる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the optimum design by Monte Carlo simulation.
According to the optimal design by Monte Carlo simulation, for example, when performing optimal design for a certain device and verifying the operation of the device under various operating conditions, whether or not the device operates normally with respect to the operating conditions generated using random numbers. To simulate. Search for operating conditions that can minimize the abnormal operating rate and improve the reliability of the device.
図3に例示するように、乱数値が生成されると、モンテカルロシミュレーションを行って、乱数値に対応するデータ量やノイズ等の動作条件の下での装置の動作の正常/異常を判定する。そして、異常動作率を装置性能値として求める。図3の例では、モンテカルロシミュレーションを4回行った結果、正常動作が3回であり、異常動作が1回である。この場合、異常動作率すなわち装置性能値は1/4=25%と求められる。 As illustrated in FIG. 3, when a random number value is generated, a Monte Carlo simulation is performed to determine normality / abnormality of the operation of the apparatus under operation conditions such as a data amount corresponding to the random value and noise. Then, the abnormal operation rate is obtained as a device performance value. In the example of FIG. 3, as a result of performing the Monte Carlo simulation four times, the normal operation is three times and the abnormal operation is one time. In this case, the abnormal operation rate, that is, the device performance value is obtained as 1/4 = 25%.
図4(a)は、設計パラメータの探索範囲の例を示す図であり、図4(b)は、図4(a)の探索範囲にしたがって設定された設計パラメータの例を示す図である。ここでは、3つの設計パラメータX、Y及びZから設計例が構成される場合を例に挙げている。 4A is a diagram illustrating an example of a design parameter search range, and FIG. 4B is a diagram illustrating an example of the design parameter set in accordance with the search range of FIG. 4A. Here, the case where a design example is comprised from three design parameters X, Y, and Z is mentioned as an example.
図4(a)に示すように、設計パラメータの探索範囲は、設定パラメータごとに下限値及び上限値が設定される。実施例では、設計パラメータXについては下限値「10」及び上限値「40」が設定されている。設計パラメータYについては下限値「20」及び上限
値「50」が、設計パラメータZについては下限値「30」及び上限値「60」が設定されている。
As shown in FIG. 4A, a lower limit value and an upper limit value are set for each set parameter in the design parameter search range. In the embodiment, the lower limit “10” and the upper limit “40” are set for the design parameter X. For the design parameter Y, the lower limit value “20” and the upper limit value “50” are set, and for the design parameter Z, the lower limit value “30” and the upper limit value “60” are set.
管理用PCは、図4(a)に示す設計パラメータ探索範囲を参照して、かかる範囲に含まれる設計パラメータを計算し、求めた値を計算用PCに渡す。計算用PCは、図4(b)に示すような設計パラメータの組合せを受け取ると、その設計パラメータの組合せ、すなわち設計例についてのシミュレーションを実行する。 The management PC refers to the design parameter search range shown in FIG. 4A, calculates design parameters included in the range, and passes the obtained values to the calculation PC. When the calculation PC receives a combination of design parameters as shown in FIG. 4B, the calculation PC executes a simulation of the combination of design parameters, that is, a design example.
図5は、データファイルの例を示す図である。設計例ごと、すなわち設計パラメータの組合せごとに、装置性能値、真試行数及び偽試行数が記録されている。
データファイルに記録されているデータのうち、真試行数は、シミュレーションを行った結果、装置の動作が正常であると判定された試行数であり、偽試行数は、装置の動作が異常であると判定された試行数である。装置性能値は、真試行数と偽試行数とから算出される値であり、以下の式で定義される。
(装置性能値)=(偽試行数)/(真試行数+偽試行数) (1)
ある設計例についてi番目(iは自然数)にモンテカルロシミュレーションを行って得られた結果を上記の(1)式に代入することにより計算する。そして、i番目に計算された装置性能値が、その設計例についてi−1番目までに計算された装置性能値のうち最良の値よりも良い値をとる確率を、二項分布を用いて計算する。具体的には、以下の(2)式から求める。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a data file. The device performance value, the number of true trials, and the number of false trials are recorded for each design example, that is, for each combination of design parameters.
Of the data recorded in the data file, the number of true trials is the number of trials determined as a result of the simulation that the operation of the device is normal, and the number of false trials is the abnormal operation of the device The number of trials determined as. The device performance value is a value calculated from the number of true trials and the number of false trials, and is defined by the following equation.
(Device performance value) = (Number of false trials) / (Number of true trials + Number of false trials) (1)
Calculation is performed by substituting the result obtained by performing the Monte Carlo simulation for the i-th (i is a natural number) for a certain design example into the above equation (1). Then, using the binomial distribution, the probability that the i-th calculated device performance value is better than the best value among the device performance values calculated up to the (i−1) -th for the design example is calculated. To do. Specifically, it is obtained from the following equation (2).
(2)式中のNTは真試行数、NFは偽試行数、Pbestはi−1番目までに計算した装置性能値の中で最良、すなわち最小の装置性能値を表す。
本実施形態においては、上記(2)式により求められる確率値と、予め設定しておいた確率についてのしきい値とを比較して、上記(2)式から計算した確率値がしきい値未満である場合は、モンテカルロシミュレーションを中断する。上記(2)式から計算した確率値がしきい値以上である場合は、モンテカルロシミュレーションを続行するが、シミュレーションを行っている設計例についての試行数が予め設定された上限値となった場合には、処理を終了する。
In the equation (2), NT represents the number of true trials, NF represents the number of false trials, and P best represents the best, that is, the smallest apparatus performance value among the apparatus performance values calculated up to the (i-1) th.
In this embodiment, the probability value calculated by the above equation (2) is compared with the threshold value for the probability set in advance, and the probability value calculated from the above equation (2) is the threshold value. If it is less than that, the Monte Carlo simulation is interrupted. When the probability value calculated from the above equation (2) is equal to or greater than the threshold value, the Monte Carlo simulation is continued, but the number of trials for the design example performing the simulation reaches a preset upper limit value. Ends the process.
1つの設計例についてモンテカルロシミュレーションを中断あるいは終了すると、結果をデータファイルに記録する。データファイルに記録されたデータを元に最適化プログラムを実行して、次にシミュレーションを行うべき設計例を求める。以降は、所定の設計例数分上記の処理を繰り返す。 When the Monte Carlo simulation is interrupted or terminated for one design example, the result is recorded in a data file. An optimization program is executed based on the data recorded in the data file, and a design example to be simulated next is obtained. Thereafter, the above process is repeated for a predetermined number of design examples.
図6は、第1の実施形態に係る最適設計計算処理を示したフローチャートである。
まず、ステップS1で、利用者により繰り返し計算回数の上限値、設計パラメータの探索範囲、試行数の上限値及び中断の確率のしきい値が最適設計計算システム1に入力されると、ステップS2で、管理用PC2においてデータファイルを新規に作成し、ある設計例に対するシミュレーションの試行数i(iは自然数)についてのカウンタと、シミュレーションを行う設計例数を示す繰り返し計算回数jについてのカウンタとを初期化する。そして、ステップS3で、管理用PC2において、最適化プログラムを実行し、入力された設計パラメータの探索範囲とデータファイルとに基づいて、最適と推定される設計パラ
メータ値を計算し、出力する。
FIG. 6 is a flowchart showing the optimum design calculation process according to the first embodiment.
First, in step S1, when the user inputs the upper limit value of the number of iterations, the search range of design parameters, the upper limit value of the number of trials, and the threshold value of the probability of interruption into the optimum design calculation system 1, in step S2, A new data file is created in the
なお、繰り返し計算回数の上限値としては、計算すべき設計例の数が設定される。試行数の上限値としては、ある設計例についてモンテカルロシミュレーションを行う回数の上限値が設定される。中断の確率のしきい値としては、最適設計の対象とされている装置の装置性能値として十分に良好と見込まれる値が得られる場合における、(2)式で表される確率値が設定される。 Note that the number of design examples to be calculated is set as the upper limit value of the number of repeated calculations. As the upper limit value of the number of trials, an upper limit value of the number of times the Monte Carlo simulation is performed for a certain design example is set. As the threshold value of the probability of interruption, the probability value represented by equation (2) when a value that is expected to be sufficiently good is obtained as the device performance value of the device that is the target of the optimum design is set. The
ステップS4で、計算用PC3において、真試行数と偽試行数の値として「0」を設定して初期化する。ステップS5で、計算用PC3は、乱数を用いて装置の動作条件を設定し、装置の動作についてモンテカルロシミュレーションを行う。そして、動作が正常であるか異常であるかを判定する。ステップS6で、動作が正常と判定された場合は真試行数に1を加算し、動作が異常と判定された場合は偽試行数に1を加算する。
In step S4, the
ステップS7で、計算用PC3において、今回シミュレーションを行った設計例についての装置性能値が、前回までにシミュレーションにより求めた装置性能値のうち、最良の値をとる装置性能値よりも良くなる確率値を、真試行数及び偽試行数に基づいて計算する。確率値は、上記の(2)式により求める。そして、求めた確率値及びシミュレーションの試行数が所定の条件を充足するか否かを判定する。
In step S7, the probability value that the device performance value for the design example that has been simulated this time in the
すなわち、(i)確率値が上記の中断の確率のしきい値未満の場合、あるいは(ii)真試行数と偽試行数の合計が上記の試行数の上限値と等しくなっている場合には、モンテカルロシミュレーションを終了して、ステップS8に進む。上記の(i)及び(ii)のいずれの条件も充足しない場合には、試行数iのカウンタを1加算してステップS5に戻り、同じ設計例について、ステップS5からステップS7までのモンテカルロシミュレーションを行って真試行数/偽試行数を計算し、確率値を求める処理を繰り返す。 That is, when (i) the probability value is less than the above threshold value of the probability of interruption, or (ii) the sum of the number of true trials and the number of false trials is equal to the upper limit of the number of trials Then, the Monte Carlo simulation is terminated, and the process proceeds to step S8. If neither of the above conditions (i) and (ii) is satisfied, the counter for the number of trials i is incremented by 1 and the process returns to step S5. For the same design example, the Monte Carlo simulation from step S5 to step S7 is performed. Go to calculate the number of true trials / number of false trials and repeat the process of finding the probability value.
ステップS8で、計算用PC3において、装置性能値を上述の(1)式より計算し、ステップS9で、管理用PC2において、今回モンテカルロシミュレーションを行った設計例について計算用PC3から受け取ったデータ、すなわち、設計パラメータ、装置性能値、真試行数及び偽試行数をデータファイルに追加出力する。ステップS10で、管理用PC2において、繰り返し計算回数について、上記の繰り返し計算回数の上限値と等しいか否かを判定し、繰り返し計算回数が上限値未満の場合は、繰り返し計算回数jのカウンタを1加算してステップS3に戻る。そして、データファイルを参照して、最適化プログラムにより最適と推定される設計パラメータを設定し、設定された設計例について同様の処理を実行していく。ステップS10で、繰り返し計算回数が上限値と等しくなった場合は、処理を終了する。
In step S8, the performance value of the apparatus is calculated from the above-described equation (1) in the calculation PC3. In step S9, the data received from the calculation PC3 for the design example in which the current Monte Carlo simulation is performed in the management PC2, that is, The design parameter, the device performance value, the number of true trials and the number of false trials are additionally output to the data file. In step S10, the
以上説明したように、本実施形態に係る最適設計計算システムによれば、予め設定される中断の確率のしきい値を設定しておき、ある設計例についてi番目に計算した装置性能値がi−1番目までに計算した装置性能値のうち最良の値よりも良くなる確率値を、二項分布を用いて計算し、中断の確率のしきい値と比較する。得られた確率値が中断の確率のしきい値よりも小さい場合は、i番目にモンテカルロシミュレーションを行った設計例で十分に良好な装置性能値が得られるとして、最適設計計算処理を中断する。 As described above, according to the optimum design calculation system according to the present embodiment, a preset interruption probability threshold value is set, and an i-th apparatus performance value calculated for a design example is i. The probability value that is better than the best value among the device performance values calculated up to −1 is calculated using a binomial distribution and compared with a threshold value of interruption probability. When the obtained probability value is smaller than the interruption probability threshold value, the optimal design calculation process is interrupted because a sufficiently good apparatus performance value can be obtained in the design example in which the i th Monte Carlo simulation is performed.
得られた確率値が中断の確率のしきい値以上の値をとるときは、確率値が中断の確率のしきい値未満になるまで、モンテカルロシミュレーションを続行する。ただし、ある設計例についてのモンテカルロシミュレーションを行う回数については、予め上限値が設定されており、シミュレーションの試行回数が上限値に到達した場合は、その設計例については処理を終了する。 When the obtained probability value is equal to or greater than the threshold value of the probability of interruption, the Monte Carlo simulation is continued until the probability value becomes less than the threshold value of the probability of interruption. However, an upper limit is set in advance for the number of times the Monte Carlo simulation is performed for a certain design example, and when the number of simulation trials reaches the upper limit, the process ends for that design example.
このように、求めた確率値と中断の確率のしきい値との比較によりモンテカルロシミュレーションを中断し、試行数が上限値に到達した場合にシミュレーションを終了する構成とすることにより、モンテカルロシミュレーションの計算精度を高精度に保ちつつ、装置性能値の算出処理に要する時間が長期化することを防ぐ。これにより、非熟練の利用者であっても、容易にかつ高速に最適設計を行うことが可能となる。また、利用者の熟練度によらずに最適設計を行えるようになることで、計算機資源の有効活用を図ることも可能となる。 In this way, the Monte Carlo simulation is interrupted by comparing the obtained probability value with the threshold value of the interruption probability, and the simulation is terminated when the number of trials reaches the upper limit value, thereby calculating the Monte Carlo simulation. This prevents the time required for the device performance value calculation process from being prolonged while maintaining high accuracy. Thereby, even an unskilled user can easily and optimally design. In addition, by making it possible to perform optimal design regardless of the skill level of the user, it becomes possible to effectively use computer resources.
更には、ある設計例についてのモンテカルロシミュレーションによる装置性能値の計算が中断あるいは終了すると、シミュレーション結果を記録したデータファイルを参照して最適化を行い、次にシミュレーションすべき設計パラメータ(設計例)を計算する。モンテカルロシミュレーションにより得られた装置性能値を最適化に利用する構成とすることで、従来は装置性能値の計算と最適化とを別個に行っていたのに対し、処理を高速化することが可能となる。 Furthermore, when the calculation of the device performance value by Monte Carlo simulation for a design example is interrupted or terminated, optimization is performed with reference to the data file that records the simulation results, and the design parameters (design examples) to be simulated next are determined. calculate. By adopting a configuration that uses device performance values obtained by Monte Carlo simulation for optimization, it is possible to speed up the processing compared to the conventional calculation and optimization of device performance values. It becomes.
<第2の実施形態>
第2の実施形態に係る最適設計計算システム1について説明する。上記の第1の実施形態においては設計例ごとに確率値を求めるのに対し、第2の実施形態に係る最適設計計算システムにおいては、回帰木解析によりモンテカルロシミュレーションを行った設計例と同じ領域に属する設計例を抜粋し、同一の領域内の設計例についての真試行数及び偽試行数も用いて上記確率値を計算する点で異なる。
<Second Embodiment>
An optimum design calculation system 1 according to the second embodiment will be described. In the first embodiment, the probability value is obtained for each design example, whereas in the optimal design calculation system according to the second embodiment, the same area as the design example in which the Monte Carlo simulation is performed by regression tree analysis is used. The design example to which the design belongs is extracted and the probability value is calculated using the number of true trials and the number of false trials for the design examples in the same region.
なお、本実施形態に係る最適設計計算システム1の構成図及びブロック図については、第1の実施形態に係るそれと同様であるため、ここでは説明を省略する。
図7は、回帰木解析を説明する図である。回帰木解析によれば、入力値(入力パラメータ)と出力値(出力評価指標)との対応関係について解析を行い、出力評価指標の代表値に応じて入力パラメータが区分されるよう、しきい値となる入力パラメータ値が計算される。なお、回帰木解析については、例えば上記の非特許文献1、2に記載されている公知の技術を用いている。
The configuration diagram and the block diagram of the optimum design calculation system 1 according to the present embodiment are the same as those according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
FIG. 7 is a diagram for explaining regression tree analysis. According to regression tree analysis, the correspondence between input values (input parameters) and output values (output evaluation indicators) is analyzed, and threshold values are set so that input parameters are classified according to representative values of output evaluation indicators. The input parameter value is calculated. For regression tree analysis, for example, known techniques described in
領域を分割した場合の入力パラメータと出力評価指標の代表値との関係をグラフ40に示す。グラフ40では、変数Aの値「10」をしきい値として出力評価指標が2つの領域に分割され、更に2つに分割された領域のそれぞれについて、変数Bの値「5」及び「10」をしきい値として2つの領域に分割されている。グラフ40に示す入力パラメータ(変数A(VarA)及び変数B(VarB))と出力評価指標の代表値との関係は、ルール50で表される。
A
すなわち、出力評価指標の代表値と、変数A及び変数Bとの関係については、変数Aが10未満且つ変数Bが5未満の領域については、出力評価指標の代表値が0.2であり、変数Aが10未満且つ変数Bが5以上の領域については、出力評価指標の代表値が0.5であり、変数Aが10以上且つ変数Bが15未満の領域については、出力評価指標の代表値が0.7であり、変数Aが10以上且つ変数Bが15以上については、出力評価指標の代表値が0.9である。 That is, regarding the relationship between the representative value of the output evaluation index and the variables A and B, the representative value of the output evaluation index is 0.2 for the region where the variable A is less than 10 and the variable B is less than 5. For the region where the variable A is less than 10 and the variable B is 5 or more, the representative value of the output evaluation index is 0.5, and for the region where the variable A is 10 or more and the variable B is less than 15, the representative of the output evaluation index When the value is 0.7, the variable A is 10 or more, and the variable B is 15 or more, the representative value of the output evaluation index is 0.9.
ルール50にしたがって木を生成すると、図7に示す回帰木30が得られる。回帰木30においては、まず変数Aの値が10未満であるか否かにより分岐させている。変数Aが10未満の場合は更に変数Bの値が5未満であるかにより分岐させ、変数Aが10以上の場合は変数Bが15未満であるかによりそれぞれ分岐させている。
When a tree is generated according to the
このように、入力パラメータのしきい値に応じて分岐させた回帰木30を生成することと、ルール50を求めて入力パラメータの値に応じて領域を分割することとは同義である。本実施形態においては、回帰木解析により、入力パラメータに相当する設計パラメータと出力評価指標に相当する装置性能値との関係を表すルールを求めている。
Thus, generating the
図8は、回帰木解析により求めた設計パラメータと装置性能値との関係を示す図である。図8(a)のグラフに示す点のそれぞれが設計例を表しており、設計例を示す点の座標は、それぞれ2つの設計パラメータX、Yの値を表す。 FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between design parameters obtained by regression tree analysis and apparatus performance values. Each of the points shown in the graph of FIG. 8A represents a design example, and the coordinates of the points indicating the design example represent the values of two design parameters X and Y, respectively.
図8(a)に示す例では、設計例と装置性能値との関係から、装置性能値として良好な値が得られる領域、中程度の装置性能値が得られる領域及び低い装置性能値が得られる領域に分割するためのしきい値を探索した結果、4つの領域すなわち領域A、B、C及びCに分割されている。4つの領域のうち、領域Aが、良好な装置性能値が得られる設計例を含む領域(最適領域)である。 In the example shown in FIG. 8A, from the relationship between the design example and the apparatus performance value, an area where a good apparatus performance value can be obtained, an area where an intermediate apparatus performance value can be obtained, and a low apparatus performance value can be obtained. As a result of searching for a threshold value to divide into regions, the region is divided into four regions, that is, regions A, B, C, and C. Of the four areas, the area A is an area (optimum area) including a design example in which a good apparatus performance value can be obtained.
図8(b)は、回帰木解析の結果得られる回帰木解析ルールの一例を示す図である。設計パラメータXについてのしきい値「20」により、領域は、領域A、Bと領域C、Dとに分割される。領域AとBとは、設計パラメータYについてのしきい値「30」により2つに分割され、領域CとDとは、設計パラメータYについてのしきい値「40」により2つに分割される。 FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a regression tree analysis rule obtained as a result of the regression tree analysis. The region is divided into regions A and B and regions C and D by the threshold value “20” for the design parameter X. Regions A and B are divided into two by the threshold value “30” for the design parameter Y, and regions C and D are divided into two by the threshold value “40” for the design parameter Y. .
本実施形態においては、上記のとおり回帰木解析により設計例を領域ごとに区分して、モンテカルロシミュレーションを行った設計例の属する領域についての真試行数及び偽試行数を、シミュレーションを行った設計例についての真試行数及び偽試行数にそれぞれ加算し、得られた真試行数及び偽試行数の合計を元に上記の確率値を計算する。 In the present embodiment, as described above, the design example is divided into regions by regression tree analysis, and the number of true trials and the number of false trials for the region to which the design example to which the Monte Carlo simulation is performed belongs is simulated. Are added to the number of true trials and the number of false trials, respectively, and the probability value is calculated based on the total number of true trials and false trials obtained.
図9は、第2の実施形態に係る最適設計計算処理を示したフローチャートである。図6に示す第1の実施形態に係る最適設計計算処理と比較して異なる点を中心に説明する。
ステップS21からステップS26については、それぞれ図6のステップS1からステップS6に対応する。ステップS26で、モンテカルロシミュレーションを行った設計例についての真試行数及び偽試行数を求めると、ステップS27に進む。
FIG. 9 is a flowchart showing the optimum design calculation process according to the second embodiment. A description will be given centering on differences from the optimum design calculation processing according to the first embodiment shown in FIG.
Steps S21 to S26 correspond to steps S1 to S6 in FIG. 6, respectively. When the number of true trials and the number of false trials for the design example for which the Monte Carlo simulation has been performed is obtained in step S26, the process proceeds to step S27.
ステップS27で、データファイルに記録されている設計例データが1件以上存在する場合は、データファイルを対象として回帰木解析を行う。回帰木解析については、図8を参照して説明したとおりである。そして、今回ステップS25においてシミュレーションを行った設計例と同じ領域に属する他の設計例をデータファイルから抜粋し、抜粋した設計例について、真試行数及び偽試行数を求める。ステップS27における真試行数及び偽試行数を求める式は、以下の(3)式及び(4)式に示すとおりである。
(真試行数)=(ステップS26で求めた真試行数)+(抜粋した設計例についての真試行数の合計) (3)
(偽試行数)=(ステップS26で求めた偽試行数)+(抜粋した設計例についての偽試行数の合計) (4)
ステップS28以降の処理については、図6のステップ7以降の処理と同様である。
If there is one or more design example data recorded in the data file in step S27, regression tree analysis is performed on the data file. The regression tree analysis is as described with reference to FIG. Then, another design example belonging to the same area as the design example that has been simulated in step S25 is extracted from the data file, and the number of true trials and the number of false trials are obtained for the extracted design example. The formulas for obtaining the number of true trials and the number of false trials in step S27 are as shown in the following formulas (3) and (4).
(Number of true trials) = (Number of true trials obtained in step S26) + (Total number of true trials for extracted design examples) (3)
(Number of false trials) = (Number of false trials obtained in step S26) + (Total number of false trials for extracted design examples) (4)
The processing after step S28 is the same as the processing after step 7 in FIG.
以上説明したように、本実施形態に係る最適設計計算システムによれば、回帰木解析を用いてi番目に装置性能値を計算した設計例と同じ領域に属する設計例を抜粋する。抜粋した設計例についての真試行数及び偽試行数と、シミュレーションを行った設計例についての真試行数及び偽試行数とを用いて、i番目に計算した装置性能値が、i―1番目までに計算した装置性能値のうち最良の値よりも良い値が得られる確率を計算する。回帰木解析により同じ領域に属する設計例についての真試行数及び偽試行数を含めて確率値を求め
ることで、最適設計処理を高速化させることができるだけでなく、確率値の精度を向上させてより適切に装置性能値を計算することが可能となる。
As described above, according to the optimum design calculation system according to this embodiment, design examples belonging to the same region as the design example in which the i-th apparatus performance value is calculated using regression tree analysis are extracted. Using the number of true trials and false trials for the extracted design example and the number of true trials and false trials for the design example for which the simulation was performed, the i-th calculated device performance value is up to i-1 The probability of obtaining a value better than the best value among the device performance values calculated in (1) is calculated. By finding the probability value including the number of true trials and the number of false trials for design examples belonging to the same area by regression tree analysis, not only can the optimal design process be accelerated, but also the accuracy of the probability value can be improved. It becomes possible to calculate the apparatus performance value more appropriately.
<第3の実施形態>
第3の実施形態に係る最適設計計算システム1について説明する。第2の実施形態においては、回帰木解析により領域を分割したのに対し、本実施形態においては、クラスタ解析により設計例をグループ化する点で異なる。
<Third Embodiment>
An optimum design calculation system 1 according to the third embodiment will be described. In the second embodiment, the region is divided by regression tree analysis, whereas in the present embodiment, the design example is grouped by cluster analysis.
なお、本実施形態に係る最適設計計算システム1の構成図及びブロック図については、第1の実施形態に係るそれと同様であるため、ここでは説明を省略する。
図10は、クラスタ解析について説明する図である。図8(a)と同様に、図10のグラフに示す点のそれぞれは設計例を表し、設計例を示す点の座標は、設計パラメータX及びYの値を表す。なお、クラスタ解析については、例えば非特許文献2に記載されている公知の技術を用いている。
The configuration diagram and the block diagram of the optimum design calculation system 1 according to the present embodiment are the same as those according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
FIG. 10 is a diagram for explaining cluster analysis. As in FIG. 8A, each of the points shown in the graph of FIG. 10 represents a design example, and the coordinates of the points indicating the design example represent the values of the design parameters X and Y. For the cluster analysis, for example, a known technique described in
本実施形態においては、クラスタ解析を用いて、互いに類似する関係、すなわち設計パラメータの値が互いに近い関係にある設計例(設計パラメータ)を1つのグループに分類する。図10に示す例では、グループA、B、C及びDの4つのグループに分類している。 In the present embodiment, cluster analysis is used to classify design examples (design parameters) that are similar to each other, that is, in which design parameter values are close to each other, into one group. In the example shown in FIG. 10, it is classified into four groups of groups A, B, C, and D.
本実施形態では、クラスタ解析により設計例をグループ化して、モンテカルロシミュレーションを行った設計例と同じグループに含まれる設計例についての真試行数及び偽試行数を、シミュレーションを行った設計例についての真試行数及び偽試行数にそれぞれ加算し、得られた真試行数及び偽試行数の合計を元に上記の確率値を計算する。 In this embodiment, design examples are grouped by cluster analysis, and the number of true trials and the number of false trials for the design examples included in the same group as the design example for which the Monte Carlo simulation was performed are calculated. The above probability value is calculated based on the total number of true trials and false trials obtained by adding to the number of trials and false trials.
図11は、第3の実施形態に係る最適設計計算処理を示したフローチャートである。回帰木解析を用いる最適設計計算処理、すなわち図9に示す第2の実施形態に係る最適設計計算処理と比較して異なる点を中心に説明する。 FIG. 11 is a flowchart showing the optimum design calculation process according to the third embodiment. Description will be made mainly on differences from the optimum design calculation process using regression tree analysis, that is, the optimum design calculation process according to the second embodiment shown in FIG.
ステップS41からステップS46については、それぞれ図9のステップS21からステップS26に対応する。ステップS46で、モンテカルロシミュレーションを行った設計例についての真試行数及び偽試行数を求めると、ステップS47に進む。 Steps S41 to S46 correspond to steps S21 to S26 in FIG. 9, respectively. When the number of true trials and the number of false trials for the design example for which the Monte Carlo simulation has been performed are obtained in step S46, the process proceeds to step S47.
ステップS47で、データファイルに記録されている設計例データが1件以上存在する場合は、データファイルを対象としてクラスタ解析を行う。クラスタ解析については、図10を参照して説明したとおりである。そして、今回ステップS45においてシミュレーションを行った設計例と同じグループに属する他の設計例データをデータファイルから抜粋し、抜粋した設計例について、真試行数及び偽試行数を求める。真試行数及び偽試行数は、上記の(3)式及び(4)式から求める。 If there is one or more design example data recorded in the data file in step S47, cluster analysis is performed on the data file. The cluster analysis is as described with reference to FIG. Then, other design example data belonging to the same group as the design example that has been simulated in step S45 is extracted from the data file, and the number of true trials and the number of false trials are obtained for the extracted design examples. The number of true trials and the number of false trials are obtained from the above formulas (3) and (4).
ステップS48以降の処理については、図9のステップS28以降の処理と同様である。
以上説明したように、本実施形態に係る最適設計計算システムによれば、クラスタ解析を用いてi番目に装置性能値を計算した設計例と同じグループ内の設計例を抜粋する。抜粋した設計例についての真試行数及び偽試行数と、シミュレーションを行った設計例についての真試行数及び偽試行数とを用いて、i番目に計算した装置性能値が、i−1番目までに計算した装置性能値のうち最良の値よりも良い値が得られる確率を計算する。クラスタ解析により同じグループの設計例についての真試行数及び偽試行数を含めて確率値を計算することで、最適設計処理を高速化させることができるだけでなく、更に、確率値の精度を向上させてより適切に装置性能値を計算することが可能となる。
The processing after step S48 is the same as the processing after step S28 in FIG.
As described above, according to the optimum design calculation system according to the present embodiment, design examples in the same group as the design example in which the i-th apparatus performance value is calculated using cluster analysis are extracted. Using the number of true trials and false trials for the extracted design example and the number of true trials and false trials for the design example for which the simulation was performed, the i-th calculated device performance value is up to the (i-1) th. The probability of obtaining a value better than the best value among the device performance values calculated in (1) is calculated. By calculating the probability value including the number of true trials and false trials for the design example of the same group by cluster analysis, not only can the optimal design process be accelerated, but the accuracy of the probability value is further improved. Therefore, it is possible to calculate the apparatus performance value more appropriately.
<第4の実施形態>
第4の実施形態に係る最適設計計算システム1について説明する。上記の第2及び第3の実施形態においては、それぞれ回帰木解析及びクラスタ解析を用いて設計例を抜粋しているのに対し、本実施形態においては、記憶に基づく推論解析により、シミュレーションを行った設計例と類似する設計例を検索し、検索により得られた設計例を用いる点で異なっている。
<Fourth Embodiment>
An optimum design calculation system 1 according to the fourth embodiment will be described. In the second and third embodiments described above, design examples are extracted using regression tree analysis and cluster analysis, respectively, whereas in this embodiment, simulation is performed by inference analysis based on memory. The difference is that a design example similar to the above-described design example is searched and the design example obtained by the search is used.
なお、本実施形態に係る最適設計計算システムの構成図及びブロック図については、第1の実施形態に係るそれと同様であるため、ここでは説明を省略する。
図12は、記憶に基づく推論解析について説明する図である。図8(a)や図10と同様に、図中のグラフ上の点のそれぞれは設計例を表し、設計例を示す点の座標は、設計パラメータX及びYの値を表す。なお、記憶に基づく推論解析については、例えば上記の非特許文献2に記載されている公知の技術を用いている。
The configuration diagram and the block diagram of the optimum design calculation system according to the present embodiment are the same as those according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
FIG. 12 is a diagram for explaining inference analysis based on memory. Similarly to FIG. 8A and FIG. 10, each point on the graph in the figure represents a design example, and the coordinates of the points indicating the design example represent the values of the design parameters X and Y. For the reasoning analysis based on memory, for example, a known technique described in
i番目に装置性能値を計算した設計例と類似する設計例を検索して抽出する。抽出した設計例についての真試行数及び偽試行数を、シミュレーションを行ってi番目に装置性能値を計算した設計例についての真試行数及び偽試行数にそれぞれ加算し、得られた真試行数及び偽試行数の合計を元に上記の確率値を求める。 A design example similar to the design example for which the i-th apparatus performance value is calculated is retrieved and extracted. The number of true trials and the number of false trials for the extracted design example are added to the number of true trials and the number of false trials for the design example for which the i-th apparatus performance value was calculated by simulation, respectively, and the number of true trials obtained And the above probability value based on the total number of false trials.
図13は、第4の実施形態に係る最適設計計算処理を示したフローチャートである。上記の回帰木解析及びクラスタ解析を用いる最適設計計算処理、すなわち図9及び図11に示す第2及び第3に係る最適設計計算処理と比較して異なる点を中心に説明する。 FIG. 13 is a flowchart showing the optimum design calculation process according to the fourth embodiment. Description will be made mainly on differences from the above-described optimal design calculation processing using regression tree analysis and cluster analysis, that is, the optimal design calculation processing according to the second and third shown in FIGS.
ステップS61からステップS66については、それぞれ図9のステップS21からステップS26及び図11のステップS41からステップS46に対応する。ステップS66で、モンテカルロシミュレーションを行った設計例についての真試行数及び偽試行数を求めると、ステップS67に進む。 Steps S61 to S66 correspond to steps S21 to S26 in FIG. 9 and steps S41 to S46 in FIG. 11, respectively. When the number of true trials and the number of false trials for the design example for which the Monte Carlo simulation has been performed are obtained in step S66, the process proceeds to step S67.
ステップS67で、データファイルに記録されている設計例データが1件以上存在する場合は、データファイルを対象として記憶に基づく推論解析を行う。記憶に基づく推論解析については、図12を参照して説明したとおりである。そして、今回ステップS65においてシミュレーションを行った設計例と類似する設計例データをデータファイルから抜粋し、抜粋した設計例について、真試行数及び偽試行数を求める。真試行数及び偽試行数は、第2及び第3の実施形態と同様に、上記の(3)式及び(4)式から求める。 If there is one or more design example data recorded in the data file in step S67, inference analysis based on storage is performed for the data file. The inference analysis based on the memory is as described with reference to FIG. Then, design example data similar to the design example simulated in step S65 this time is extracted from the data file, and the number of true trials and the number of false trials are obtained for the extracted design examples. The number of true trials and the number of false trials are obtained from the above formulas (3) and (4), as in the second and third embodiments.
ステップS68以降の処理については、それぞれ図9のステップS28及び図11のステップS48以降の処理と同様である。
以上説明したように、本実施形態に係る最適設計計算システムによれば、記憶に基づく推論解析を用いてi番目に装置性能値を計算した設計例と類似する設計例を取り出す。取り出した設計例についての真試行数及び偽試行数と、シミュレーションを行った設計例についての真試行数及び偽試行数とを用いて、i番目に計算した装置性能値が、i−1番目までに計算した装置性能値のうち最良の値よりも良い値が得られる確率を計算する。記憶に基づく推論解析により類似する設計例についての真試行数及び偽試行数を含めて確率値を計算することで、最適設計処理を高速化させることができるだけでなく、確率値の精度を向上させてより適切に装置性能値を計算することが可能となる。
The processes after step S68 are the same as the processes after step S28 in FIG. 9 and step S48 in FIG.
As described above, according to the optimum design calculation system according to the present embodiment, a design example similar to the design example in which the device performance value is calculated using the inference analysis based on the memory is taken out. Using the number of true trials and false trials for the extracted design example and the number of true trials and false trials for the design example for which the simulation was performed, the i-th calculated device performance value is up to i−1. The probability of obtaining a value better than the best value among the device performance values calculated in (1) is calculated. By calculating the probability value including the number of true trials and false trials for similar design examples by inference analysis based on memory, not only can the optimal design process be accelerated, but also the accuracy of the probability value can be improved. Therefore, it is possible to calculate the apparatus performance value more appropriately.
<第5の実施形態>
図14は、本実施形態に係る最適設計計算システム10のブロック図である。システム構成については、図1に示す第1の実施形態に係る構成と同様であるので、ここでは説明
を省略し、図14を参照して、本実施形態に係る最適設計計算システム10における最適設計処理の概要を説明する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 14 is a block diagram of the optimum
管理用PC2は、利用者から入力された情報にしたがって、計算用PC3に対してモンテカルロシミュレーションを開始するよう実行開始指示を出すとともに、最適化プログラムにより求めた設計パラメータを計算用PC3に与える。
The
計算用PC3は、管理用PC2から入力されたシミュレーション実行開始指示にしたがって、与えられた設計パラメータを用いてモンテカルロシミュレーションプログラムを実行し、上記の実施形態と同様に、真試行数及び偽試行数から装置性能値を計算する。真試行数、偽試行数及び装置性能値は、計算用PC3から管理用PC2に渡される。
The
管理用PC2は、統計解析プログラムにより解析を行い、設計パラメータと装置性能値との関係から、設計パラメータの範囲を変更して良好な装置性能値が得られる範囲に限定する。そして、次の設計例(設計パラメータ)に対してモンテカルロシミュレーションを行うときの試行数を設定する。そして、シミュレーション結果をデータファイルに出力する。
The
このように、上記の第1から第4の実施形態とは異なり、本実施形態に係る最適設計計算システムによれば、ある設計例について所定の試行数のモンテカルロシミュレーションを行い、良好な装置性能値を得ることのできる設計パラメータ範囲を計算する。そして、計算して求めた設計パラメータ範囲に基づいて、これに対応する試行数を計算し、次の設計例については、計算により得られた試行数分の回数だけシミュレーションを行う。以降同様の処理を繰り返すにしたがって、設定パラメータの範囲は狭められてゆき、試行数は増加してゆく。 As described above, unlike the first to fourth embodiments, the optimum design calculation system according to the present embodiment performs a Monte Carlo simulation with a predetermined number of trials on a certain design example, and achieves a good apparatus performance value. The design parameter range that can be obtained is calculated. Then, the number of trials corresponding to the calculated design parameter range is calculated, and the next design example is simulated for the number of trials obtained by the calculation. Thereafter, as the same processing is repeated, the setting parameter range is narrowed and the number of trials is increased.
最適化処理の初期の段階では、試行数を小さく抑えて低精度の装置性能値の計算を行うことにより計算時間の短縮化を図り、最適化処理の終わりの段階では、試行数を増加させる代わりに設計パラメータの範囲を限定することにより計算の高速化を図るとともに高精度の装置性能値を確保している。 At the initial stage of the optimization process, the number of trials is kept small, and the calculation time is reduced by calculating the low-accuracy device performance value.In the final stage of the optimization process, instead of increasing the number of trials By limiting the range of design parameters, the calculation speed is increased and a highly accurate apparatus performance value is secured.
図15は、第5の実施形態に係る最適設計計算処理を示したフローチャートである。
まず、ステップS81で、利用者により繰り返し計算回数の上限値、設計パラメータの最大探索範囲、試行数の最小値及び最大値が最適設計計算システム10に入力される。ここで、繰り返し計算回数の上限値とは、上記の実施形態と同様に、計算すべき設計例の数が設定される。設計パラメータの最大探索範囲は、例えば図4に示す範囲のうち、最も広い探索範囲からなる。試行数の最小値及び最大値は、それぞれある設計例についてモンテカルロシミュレーションを実行する回数の最小値及び最大値である。
FIG. 15 is a flowchart showing an optimum design calculation process according to the fifth embodiment.
First, in step S81, the upper limit value of the number of repeated calculations, the maximum search range of design parameters, the minimum value and the maximum value of the number of trials are input to the optimal
ステップS82で、管理用PC2において、探索範囲として、利用者により入力された最大探索範囲を設定し、ステップS83で、試行数として、利用者により入力された最小値を設定する。そして、ステップS84で、管理用PC2は、データファイルを新規に作成するとともに、繰り返し計算回数のカウンタを初期化する。そして、ステップS85で、管理用PC2は、最適化プログラムを実行して、シミュレーションすべき設計パラメータ値を計算し、出力する。
In step S82, the
ステップS86で、計算用PC3において、管理用PC2から与えられた設計パラメータ値を用いて、モンテカルロシミュレーションを実行し、装置の正常/異常を判定する。装置の正常/異常の判定結果に基づいて、真試行数、偽試行数及び装置性能値を計算する。ステップS86におけるシミュレーションの実行、装置の正常/異常の判定及び装置性
能値等の計算は、先のステップにおいて設定した試行数が示す回数だけ繰り返される。
In step S86, the
ステップS87で、管理用PC2において、モンテカルロシミュレーションを行った設計例について計算用PC3から受け取ったデータ、すなわち、設計パラメータ、装置性能値、真試行数及び偽試行数をデータファイルに追加出力する。ステップS88で、管理用PC2において、データファイルを元に回帰木解析を行い、最適領域と、最適領域における装置性能値の変化幅を計算する。
In step S87, the
なお、ステップS88の解析処理については、実施例においては回帰木解析を行っているが、これには限らず、他の各種のデータマイニング手法を用いる構成としてもよい。
ステップS89で、管理用PC2において、探索範囲を最適領域に対応するように変更し、ステップS90で、最適領域における装置性能値の変化幅に基づいて、十分によい計算精度を得られる試行数を、上記の試行数の最大値以下の範囲で設定する。ステップS91で、繰り返し計算回数について、上記の繰り返し計算回数の上限値と等しいか否かを判定し、繰り返し計算回数が上限値未満の場合は、繰り返し計算回数のカウンタを1加算してステップS85に戻る。そして、データファイルを参照して、ステップS89において変更された設計パラメータの範囲の中から最適化プログラムにより最適と推定される設計パラメータを設定し、設定された設計例について同様の処理を実行していく。ステップS91で、繰り返し計算回数が上限値と等しくなった場合は、処理を終了する。
In addition, about the analysis process of step S88, although the regression tree analysis is performed in the Example, it is not restricted to this, It is good also as a structure using other various data mining methods.
In step S89, the
以上説明したように、本実施形態に係る最適設計計算システムによれば、ある設計例についてモンテカルロシミュレーションを行って装置性能値を求め、回帰木解析等を行って設計パラメータと装置性能値の関係を求める。そして、良好な装置性能値が得られる設計パラメータの範囲で、次のシミュレーションを行う。次にシミュレーションを行うときには、設計パラメータの範囲を狭める一方で、計算精度を確保することができるよう、試行数を増加させる。これにより、最適化の初期段階においては、設計パラメータの範囲を広くとる代わりに試行数を小さく抑えることで、計算処理の高速化を図ることができる。最適化の終わりの段階においては、設計パラメータの範囲は狭められているが、試行数として大きい値が設定されているので、装置性能値の計算精度を確保することができ、これにより、装置性能値の信頼性を向上させることが可能となる。 As described above, according to the optimal design calculation system according to the present embodiment, a Monte Carlo simulation is performed for a design example to obtain a device performance value, a regression tree analysis or the like is performed to determine the relationship between the design parameter and the device performance value. Ask. Then, the following simulation is performed within a range of design parameters that can provide a good apparatus performance value. Next, when the simulation is performed, the number of trials is increased so as to ensure calculation accuracy while narrowing the range of design parameters. As a result, at the initial stage of optimization, the calculation process can be speeded up by keeping the number of trials small instead of widening the range of design parameters. At the final stage of optimization, the range of design parameters is narrowed, but since a large value is set as the number of trials, it is possible to ensure the accuracy of calculation of device performance values, thereby improving device performance. It becomes possible to improve the reliability of the value.
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
コンピュータを、
モンテカルロシミュレーションを行って真試行数と偽試行数を得て、該真試行数と該偽試行数から装置性能値を算出する装置性能値算出手段、
前記装置性能算出手段によりi番目の設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値が、i−1番目までの設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た最良の装置性能値より良くなる確率値を、i番目の真試行数と偽試行数をもとに二項分布を用いて計算する確率値計算手段、
前記確率値計算手段で計算された確率値が所定のしきい値未満の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを中断し、該確率値が所定のしきい値以上の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを続行する判定手段、
として機能させる最適設計計算プログラム。
(付記2)
前記確率値計算手段は、回帰木解析により、i−1番目までの設計例のうちi番目の設計例についての設計パラメータの属する領域内の設計例を取り出し、取り出した設計例についての前記真試行数及び偽試行数をそれぞれ合計した値をもとに前記確率値を計算する
ことを特徴とする付記1記載の最適設計計算プログラム。
(付記3)
前記確率値計算手段は、クラスタ解析により、i−1番目までの設計例のうちi番目の設計例についての設計パラメータの属するグループ内の設計例を取り出し、取り出した設計例についての前記真試行数及び偽試行数をそれぞれ合計した値をもとに前記確率値を計算する
ことを特徴とする付記1記載の最適設計計算プログラム。
(付記4)
前記確率値計算手段は、記憶に基づく推論解析により、i−1番目までの設計例のうちi番目の設計例と類似する設計例を取り出し、取り出した設計例についての前記真試行数及び偽試行数をそれぞれ合計した値をもとに前記確率値を計算する
ことを特徴とする付記1記載の最適設計計算プログラム。
(付記5)
前記コンピュータを、
ある設計例に対して所定の試行数のモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値に基づいて、所定の値以下の装置性能値に対応する設計パラメータ範囲をデータマイニングにより算出する設計パラメータ範囲計算手段、
前記設計パラメータ範囲計算手段により算出された設計パラメータ範囲に対応する装置性能値の変化幅を求め、該求めた変化幅に基づいて、次にモンテカルロシミュレーションを行う設計例についての試行数を設定する試行数設定手段、
予め定められた設計例数に対してモンテカルロシミュレーションを行ったか否かを判定し、該予め定められた設計例数に対してモンテカルロシミュレーションを行っている場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを終了する第2の判定手段、
として更に機能させることを特徴とする付記1記載の最適設計計算プログラム。
(付記6)
前記判定手段は、前記設計例に対するモンテカルロシミュレーションの試行数が予め定められた上限値に到達した場合は、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを中断する
ことを特徴とする付記1記載の最適設計計算プログラム。
(付記7)
モンテカルロシミュレーションにより最適設計計算を行う最適設計計算方法であって、
モンテカルロシミュレーションを行って真試行数と偽試行数を得て、該真試行数と該偽試行数から装置性能値を算出し、
前記i番目の設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値が、i−1番目までの設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た最良の装置性能値より良くなる確率値を、i番目の真試行数と偽試行数をもとに二項分布を用いて計算し、
前記計算された確率値が所定のしきい値未満の場合、前記モンテカルロシミュレーションを中断し、該確率値が所定のしきい値以上の場合、前記モンテカルロシミュレーションを続行する、
処理を含むことを特徴とする最適設計計算方法。
(付記8)
モンテカルロシミュレーションにより最適設計計算を行う最適設計計算装置であって、
モンテカルロシミュレーションを行って真試行数と偽試行数を得て、該真試行数と該偽試行数から装置性能値を算出する装置性能値算出手段、
前記装置性能算出手段によりi番目の設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値が、i−1番目までの設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た最良の装置性能値より良くなる確率値を、i番目の真試行数と偽試行数をもとに二項分布を用いて計算する確率値計算手段、
前記確率値計算手段で計算された確率値が所定のしきい値未満の場合、前記装置性能値
算出手段によるモンテカルロシミュレーションを中断し、該確率値が所定のしきい値以上の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを続行する判定手段、
を備えたことを特徴とする最適設計計算装置。
Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
Computer
A device performance value calculating means for performing a Monte Carlo simulation to obtain the number of true trials and the number of false trials, and calculating a device performance value from the number of true trials and the number of false trials,
The device performance value obtained by performing Monte Carlo simulation on the i-th design example by the device performance calculation means is more than the best device performance value obtained by performing Monte Carlo simulation on the i-1th design example. A probability value calculating means for calculating a probability value to be improved using a binomial distribution based on the number of i-th true trials and false trials;
When the probability value calculated by the probability value calculation means is less than a predetermined threshold, the Monte Carlo simulation by the apparatus performance value calculation means is interrupted, and when the probability value is greater than or equal to a predetermined threshold, the apparatus performance Determination means for continuing the Monte Carlo simulation by the value calculation means,
Optimal design calculation program to function as.
(Appendix 2)
The probability value calculating means takes out a design example in a region to which a design parameter belongs to the i-th design example among the i-th design examples up to the (i−1) th design example by regression tree analysis, and the true trial for the extracted design example The optimal design calculation program according to supplementary note 1, wherein the probability value is calculated based on a value obtained by totaling the number and the number of false trials.
(Appendix 3)
The probability value calculation means takes out a design example in a group to which a design parameter for the i-th design example belongs out of the i-1th design examples by cluster analysis, and the number of true trials for the extracted design example The optimal design calculation program according to appendix 1, wherein the probability value is calculated based on a total value of the number of false trials.
(Appendix 4)
The probability value calculation means extracts a design example similar to the i-th design example from the i-1th design examples by inference analysis based on the memory, and the number of true trials and false trials for the extracted design examples The optimal design calculation program according to appendix 1, wherein the probability value is calculated based on a value obtained by summing the numbers.
(Appendix 5)
The computer,
Design parameter range calculation means for calculating, by data mining, a design parameter range corresponding to a device performance value equal to or less than a predetermined value based on a device performance value obtained by performing a Monte Carlo simulation with a predetermined number of trials on a design example ,
An attempt is made to obtain the change width of the device performance value corresponding to the design parameter range calculated by the design parameter range calculation means, and to set the number of trials for a design example to be subjected to the next Monte Carlo simulation based on the obtained change width Number setting means,
It is determined whether or not a Monte Carlo simulation has been performed for a predetermined number of design examples, and when the Monte Carlo simulation is performed for the predetermined number of design examples, the Monte Carlo simulation by the device performance value calculation unit is performed. A second determination means for ending,
The optimum design calculation program according to appendix 1, wherein the program is further functioned as:
(Appendix 6)
The optimum design according to claim 1, wherein the determination means interrupts the Monte Carlo simulation by the apparatus performance value calculation means when the number of trials of the Monte Carlo simulation for the design example reaches a predetermined upper limit value. Calculation program.
(Appendix 7)
An optimal design calculation method for performing an optimal design calculation by Monte Carlo simulation,
Monte Carlo simulation is performed to obtain the number of true trials and the number of false trials, and the device performance value is calculated from the number of true trials and the number of false trials.
A probability value that the device performance value obtained by performing the Monte Carlo simulation on the i-th design example is better than the best device performance value obtained by performing the Monte Carlo simulation on the i-th design example. , Using a binomial distribution based on the number of i-th true and false trials,
Suspending the Monte Carlo simulation if the calculated probability value is less than a predetermined threshold, and continuing the Monte Carlo simulation if the probability value is greater than or equal to a predetermined threshold;
An optimal design calculation method characterized by including processing.
(Appendix 8)
An optimal design calculation device that performs optimal design calculation by Monte Carlo simulation,
A device performance value calculating means for performing a Monte Carlo simulation to obtain the number of true trials and the number of false trials, and calculating a device performance value from the number of true trials and the number of false trials,
The device performance value obtained by performing Monte Carlo simulation on the i-th design example by the device performance calculation means is more than the best device performance value obtained by performing Monte Carlo simulation on the i-1th design example. A probability value calculating means for calculating a probability value to be improved using a binomial distribution based on the number of i-th true trials and false trials;
When the probability value calculated by the probability value calculation means is less than a predetermined threshold, the Monte Carlo simulation by the apparatus performance value calculation means is interrupted, and when the probability value is greater than or equal to a predetermined threshold, the apparatus performance Determination means for continuing the Monte Carlo simulation by the value calculation means,
An optimum design calculation device characterized by comprising:
1 最適設計計算プログラム
2 管理用コンピュータ(管理用PC)
3 計算用コンピュータ(計算用PC)
1 Optimal
3. Computer for calculation (PC for calculation)
Claims (7)
複数の設計例についてモンテカルロシミュレーションを行って、それぞれ装置の動作が正常であると判定された真試行数と装置の動作が異常であると判定された偽試行数とを得て、該真試行数と該偽試行数から装置性能値を算出する装置性能値算出手段、
前記装置性能算出手段により前記複数の設計例のi番目の設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値がi−1番目までの設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た最良の装置性能値より良くなる確率値を、i−1番目までの設計例の最良の装置性能値とi番目の設計例についての真試行数と偽試行数とをもとに二項分布を用いて計算する確率値計算手段、
前記確率値計算手段で計算された確率値が所定のしきい値未満の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを中断し、該確率値が所定のしきい値以上の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを続行する判定手段、
として機能させる最適設計計算プログラム。 A computer that performs optimal design calculation by performing Monte Carlo simulation on a design example that is a combination of design parameters ,
Performing Monte Carlo simulations for a plurality of design examples, the operation of each apparatus to obtain a false trial number operation is determined to be abnormal and the determined true number of attempts the system is normal, said vacuum Tries And a device performance value calculating means for calculating a device performance value from the number of false trials,
The best obtained by performing the Monte Carlo simulation on the design example whose device performance value is up to the (i-1) th, obtained by performing Monte Carlo simulation on the i-th design example of the plurality of design examples by the device performance calculating means. the well consists probability value from device performance value, the original binomial distribution and the true number of trials and false number of attempts for best device performance value and the i-th design example of the design example to i-1 th using the A probability value calculation means for calculating
When the probability value calculated by the probability value calculation means is less than a predetermined threshold, the Monte Carlo simulation by the apparatus performance value calculation means is interrupted, and when the probability value is greater than or equal to a predetermined threshold, the apparatus performance Determination means for continuing the Monte Carlo simulation by the value calculation means,
Optimal design calculation program to function as.
ことを特徴とする請求項1記載の最適設計計算プログラム。 The probability value calculation means extracts a design example in a region to which a design parameter belongs to the i-th design example from the i-1th design examples by regression tree analysis, and takes out the design example and the i-th design. The optimal design calculation program according to claim 1, wherein the probability value is calculated based on a total value of the number of true trials and the number of false trials for an example.
ことを特徴とする請求項1記載の最適設計計算プログラム。 The probability value calculation means takes out a design example in a group to which a design parameter belongs to the i-th design example among the i-1th design examples by cluster analysis, and takes out the design example and the i-th design example. The optimal design calculation program according to claim 1, wherein the probability value is calculated based on a value obtained by totaling the number of true trials and the number of false trials.
ことを特徴とする請求項1記載の最適設計計算プログラム。 The probability value calculation means takes out a design example similar to the i-th design example from the i-1th design examples by inference analysis based on memory, and the extracted design examples and the i-th design example The optimal design calculation program according to claim 1, wherein the probability value is calculated based on a total value of the number of true trials and the number of false trials.
ある設計例に対して所定の試行数のモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値に基づいて、所定の値以下の装置性能値に対応する設計パラメータ範囲をデータマイニングにより算出する設計パラメータ範囲計算手段、
前記設計パラメータ範囲計算手段により算出された設計パラメータ範囲に対応する装置性能値の変化幅を求め、該求めた変化幅に基づいて、次にモンテカルロシミュレーションを行う設計例についての試行数を設定する試行数設定手段、
予め定められた設計例数に対してモンテカルロシミュレーションを行ったか否かを判定し、該予め定められた設計例数に対してモンテカルロシミュレーションを行っている場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを終了する第2の判定手段、
として更に機能させることを特徴とする請求項1記載の最適設計計算プログラム。 The computer,
Design parameter range calculation means for calculating, by data mining, a design parameter range corresponding to a device performance value equal to or less than a predetermined value based on a device performance value obtained by performing a Monte Carlo simulation with a predetermined number of trials on a design example ,
An attempt is made to obtain the change width of the device performance value corresponding to the design parameter range calculated by the design parameter range calculation means, and to set the number of trials for a design example to be subjected to the next Monte Carlo simulation based on the obtained change width Number setting means,
It is determined whether or not a Monte Carlo simulation has been performed for a predetermined number of design examples, and when the Monte Carlo simulation is performed for the predetermined number of design examples, the Monte Carlo simulation by the device performance value calculation unit is performed. A second determination means for ending,
The optimal design calculation program according to claim 1, further functioning as:
前記コンピュータが、
複数の設計例についてモンテカルロシミュレーションを行って、それぞれ装置の動作が正常であると判定された真試行数と装置の動作が異常であると判定された偽試行数とを得て、該真試行数と該偽試行数から装置性能値を算出し、
前記複数の設計例のi番目の設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値が、i−1番目までの設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た最良の装置性能値より良くなる確率値を、i−1番目までの設計例の最良の装置性能値とi番目の設計例についての真試行数と偽試行数とをもとに二項分布を用いて計算し、
前記計算された確率値が所定のしきい値未満の場合、前記モンテカルロシミュレーションを中断し、該確率値が所定のしきい値以上の場合、前記モンテカルロシミュレーションを続行する、
ことを特徴とする最適設計計算方法。 An optimal design calculation method in which a computer performs an optimal design calculation by performing a Monte Carlo simulation on a design example that is a combination of design parameters ,
The computer is
Performing Monte Carlo simulations for a plurality of design examples, the operation of each apparatus to obtain a false trial number operation is determined to be abnormal and the determined true number of attempts the system is normal, said vacuum Tries And the device performance value from the number of false trials,
The device performance value obtained by performing Monte Carlo simulation on the i-th design example of the plurality of design examples is greater than the best device performance value obtained by performing Monte Carlo simulation on the i-1th design example. the well consists probability value, calculated using the original binomial distribution and the true number of trials and false number of attempts for best device performance value and the i-th design example of the design example to (i-1) th,
Suspending the Monte Carlo simulation if the calculated probability value is less than a predetermined threshold, and continuing the Monte Carlo simulation if the probability value is greater than or equal to a predetermined threshold;
Optimal design calculations wherein a call.
複数の設計例についてモンテカルロシミュレーションを行って、それぞれ装置の動作が正常であると判定された真試行数と装置の動作が異常であると判定された偽試行数とを得て、該真試行数と該偽試行数から装置性能値を算出する装置性能値算出手段、
前記装置性能算出手段により前記複数の設計例のi番目の設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た装置性能値が、i−1番目までの設計例に対してモンテカルロシミュレーションを行って得た最良の装置性能値より良くなる確率値を、i−1番目までの設計例の最良の装置性能値とi番目の設計例についての真試行数と偽試行数とをもとに二項分布を用いて計算する確率値計算手段、
前記確率値計算手段で計算された確率値が所定のしきい値未満の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを中断し、該確率値が所定のしきい値以上の場合、前記装置性能値算出手段によるモンテカルロシミュレーションを続行する判定手段、
を備えたことを特徴とする最適設計計算装置。 An optimal design calculation device that performs an optimal design calculation by performing a Monte Carlo simulation on a design example that is a combination of design parameters ,
Performing Monte Carlo simulations for a plurality of design examples, the operation of each apparatus to obtain a false trial number operation is determined to be abnormal and the determined true number of attempts the system is normal, said vacuum Tries And a device performance value calculating means for calculating a device performance value from the number of false trials,
The device performance value obtained by performing the Monte Carlo simulation on the i-th design example of the plurality of design examples by the device performance calculating means is obtained by performing the Monte Carlo simulation on the i-1th design example. the probability value better than the best device performance value, the original binomial distribution and the true number of trials and false number of attempts for best device performance value and the i-th design example of the design example to i-1 th Probability value calculation means to calculate using,
When the probability value calculated by the probability value calculation means is less than a predetermined threshold, the Monte Carlo simulation by the apparatus performance value calculation means is interrupted, and when the probability value is greater than or equal to a predetermined threshold, the apparatus performance Determination means for continuing the Monte Carlo simulation by the value calculation means,
An optimum design calculation device characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007321430A JP5007664B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Optimal design calculation apparatus, optimal design calculation program and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007321430A JP5007664B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Optimal design calculation apparatus, optimal design calculation program and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009146072A JP2009146072A (en) | 2009-07-02 |
| JP5007664B2 true JP5007664B2 (en) | 2012-08-22 |
Family
ID=40916625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007321430A Expired - Fee Related JP5007664B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Optimal design calculation apparatus, optimal design calculation program and method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5007664B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230142132A1 (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-11 | Realtek Semiconductor Corp. | Method for establishing variation model related to circuit characteristics for performing circuit simulation, and associated circuit simulation system |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR112015031914B1 (en) * | 2013-06-19 | 2021-02-17 | Volvo Truck Corporation | method to identify faults in a vehicle |
| US11886537B2 (en) * | 2021-02-16 | 2024-01-30 | King Abdullah University Of Science And Technology | Fast probability measure module for engineering systems and method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3592826B2 (en) * | 1996-03-05 | 2004-11-24 | 株式会社東芝 | Film shape prediction method |
| JP4296160B2 (en) * | 2005-03-29 | 2009-07-15 | 株式会社東芝 | Circuit board quality analysis system and quality analysis method |
-
2007
- 2007-12-12 JP JP2007321430A patent/JP5007664B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230142132A1 (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-11 | Realtek Semiconductor Corp. | Method for establishing variation model related to circuit characteristics for performing circuit simulation, and associated circuit simulation system |
| US12260161B2 (en) * | 2021-11-10 | 2025-03-25 | Realtek Semiconductor Corp. | Method for establishing variation model related to circuit characteristics for performing circuit simulation, and associated circuit simulation system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009146072A (en) | 2009-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Giannetti et al. | Risk based uncertainty quantification to improve robustness of manufacturing operations | |
| JP4592325B2 (en) | IT system design support system and design support method | |
| CN120124149A (en) | A beam bridge structure optimization method based on BIM and finite element method | |
| CN113762730A (en) | A method for risk assessment of water resources carrying capacity and its electronic equipment | |
| JP5007664B2 (en) | Optimal design calculation apparatus, optimal design calculation program and method | |
| Kamalian et al. | Reducing human fatigue in interactive evolutionary computation through fuzzy systems and machine learning systems | |
| EP2940585A1 (en) | Response method creation program, response method creation method, and information processing device | |
| US20220374570A1 (en) | Gradient free design environment including adaptive design space | |
| JP6577515B2 (en) | Analysis apparatus, analysis method, and analysis program | |
| Dudas et al. | A synergy of multi-objective optimization and data mining for the analysis of a flexible flow shop | |
| Bardsiri et al. | Towards improvement of analogy-based software development effort estimation: A review | |
| Khoshgoftaar et al. | Attribute selection using rough sets in software quality classification | |
| Boltenhagen et al. | An A*-Algorithm for computing discounted anti-alignments in process mining | |
| KR20220097822A (en) | Company's growth potential prediction system using unstructured data | |
| CN119416714A (en) | A fast automatic temporal ECO method and system based on graph interpretability | |
| US20240013027A1 (en) | Model recommendation method and apparatus, and computer device | |
| CN119167730A (en) | A tunnel over-excavation risk assessment method and system based on machine learning | |
| Pijls et al. | Repairing non-monotone ordinal data sets by changing class labels | |
| JP4230890B2 (en) | Model identification device, model identification program, and method of operating model identification device | |
| JP2023183671A (en) | Design variable optimization device, design variable optimization method, and program | |
| KR102730133B1 (en) | Value chain generation method and apparatus | |
| Xie et al. | An efficient and generalizable symbolic regression method for time series analysis | |
| Hettab et al. | Automatic test cases generation from UML activity diagrams using graph transformation | |
| Sabharwal et al. | Analysis of feature ranking techniques for defect prediction in software systems | |
| JP7595622B2 (en) | Performance improvement plan presentation system and performance improvement plan presentation method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100715 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120124 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120326 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120501 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120514 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5007664 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150608 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |
