プラント機器の基本設計支援のための知識表現モデル

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タイトル別名
  • プラント キキ ノ キホン セッケイ シエン ノ タメ ノ チシキ ヒョウゲン モデル
  • Knowledge Representation Model for Basic Design of Power Plant Equipment
  • 工学等への応用

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抄録

プラント機器の設計部門では，設計業務の効率化のために問題向けCADシステムを導入し，運用している．しかし設計知識の取扱い方に問題があり，市場，材料，製品構成などの変化に追随できず，業務を硬直化させている．また，自動化したシステムに依存して，あるいは設計知識を隠蔽化したシステムに阻まれて新人設計者が育たず，技術の空洞化が深刻な問題となっている．このような問題を解決するには，設計者自らが設計知識を体系的に整理し，これを運用管理できる体制が不可欠である．本論文では，プラント機器の基本設計を対象に，設計知識を体系的に整理し，モデル化するための手法を提案する．本手法では，まず，設計者が想定した設計案の探索範囲や設計条件を記述した設計空間を用いて設計問題を表現する．次に，この設計空間の代表的な解法を用いて，得られる設計解の質を保ちながら設計解探索の計算量を削減する．最後に，複雑な設計問題の設計手順を小問題の設計空間の連鎖として表現する．本手法により，頑健性を保ちながら保守性や理解性に優れた形に設計知識を編成できる．本手法の有効性を確認するため，熱交換器の基本設計を対象にした設計知識のモデル化実験を行い，理解性や保守性が向上することを確認した．また，これを用いて設計実験を行った結果，設計解の分布全体を入手できることにより従来の設計実績より優れた設計解が存在することを確認した．

Design sections of power plant equipment have introducedproblem-oriented CAD systems for the sake of design productivity. Ithas, however, become difficult that design works follow the changes ofthe marketplace needs and evolution of technologies because of theirimproper handling of design knowledge. As a result, design works havebeen stiffened. The lack of technologies also becomes a seriousproblem since it is difficult for a new designer to learn designknowledge since the design tasks strongly depend on the CAD systemsand design knowledge is hidden in the systems. It is important toprovide a framework which enables designers to systematize and managedesign knowledge by themselves. This paper proposes a modelingtechnique of design knowledge about basic design of plant equipment.This technique represents a design problem at first as a design spacewhich describes a search scope of design plans and design conditions.Computational complexity of the search of the design solutions is thenreduced by using typical methods without reducing the quality of thesolutions. Design procedure of a large complex problem is finallyrepresented as a chain of small design spaces. This technique enablesdesigners to organize design knowledge not only in maintainable andunderstandable form but also in robust form. Experiments on modelingof design knowledge about basic design of heat-exchanger show thatboth understandability and maintainability of the knowledge areimproved. Design experiments also show that there exist bettersolutions than the past designs due to availability ofdistributions of all possible solutions.

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