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成果報告書詳細
管理番号20170000000514
タイトル平成26年度ー平成28年度成果報告書 SIP(戦略的イノベーション創造プログラム)/革新的設計生産技術 全体俯瞰設計と製品設計の着想を支援するワークスペースの研究開発
公開日2018/3/16
報告書年度2014 - 2016
委託先名国立研究開発法人理化学研究所 国立大学法人九州大学
プロジェクト番号P14030
部署名IoT推進部
和文要約 製品コンセプトや造形デザインなどを検討する超上流・上流工程においては、市場動向を迅速に把握し、直ちにコンセプト検討に反映することが重要である。また、コンセプト検討には、人の官能評価やコスト、性能、機能など多様なデータを統合的に扱う要請があり、上流工程においてはそれら検討項目を網羅的に評価し、全体を俯瞰して検討することができる設計支援ツールが切望されている。
 本研究テーマでは、上記のような背景のもとに、設計上流における全体設計・意思決定支援システムと革新的な製品コンセプトの鍵となる設計アイデアの着想を支援するワークスペースの研究開発を実施した。また、開発システムを具体的な製品開発事例に適用し、有効性の検証を行った。
・ソフトウェアシステムの研究開発
 複数のソフトウェアが協調して動作するためのインフラ機能を担う、連携協調動作フレームワークChOWDERを開発し、オープンソースとして公開した。その他にも汎用的マルチモーダル分析用ソフトウェアとして、並行座標系可視化ツールPACOE、解空間三次元可視化ツールPOISsONを開発した。また、小型風車開発向けに、運用コスト予測システム、風況予測システム、運用データ分析システムを開発した。ウェブマイニング・ラフ集合分析ツールとして、感性情報視覚化システムを開発し、焼酎醸造事例に適用した。平成28年度には、開発製品をとりまく研究動向、市場動向を俯瞰的に検索可視化するツールとして、JSTの論文・特許データベースを対象にJ-Globalデータ俯瞰分析システムを開発し、サイクロンセパレータ事例に適用した。
・実証事例による有効性検証と成果
 小型風車開発では、マルチモーダル分析ツールを活用し、弱風時の性能低下の要因と性能改善対策についての仮説をたてる場合に役立つ気づきを得ることができた。焼酎製造工程の品質管理においては、試験蒸留装置を使った試験蒸留を行い、圧力や温度など各種センサーデータの記録と蒸留品質との関連を探った。加えて、ガスクロマトグラフィーを用いた市販焼酎28製品の成分分析およびデータベース化により、温度管理、酵母、蒸留方法等の製造条件等を変更・組み合わせ、経験値を用いずに目的とする酒質が得られる可能性がでてきた。サイクロンセパレータ開発においては、流体シミュレーション技術を援用し、特徴的な形状の計算を幾つか行い、結果を分析することにより、捕集効率に優れた形状の提案が可能になった。また、ChOWDERは東京理科大学の宇宙教育プログラムにおいて学生演習を支援するソフトウェアとして採用され、本研究テーマが掲げるオープンソース戦略の具体的な成果となった。
英文要約In the early stage of a product design that examines product concepts and modeling designs, it is important to quickly grasp market trends and immediately reflect them into concept studies. In addition, it is required to integrate the examination of various senses such as sensory evaluation of a person, cost, performance, and functionality in the concept study, and in the upstream process, a design support tool that can exhaustively overlook and examine the items to be examined is strongly desired.
In this research theme, we conducted research and development of a workspace to support the idea that are key to the overall design / decision support system and innovative product concepts in the upstream process of the design. We also applied the development system to actual product development cases and validate its effectiveness.
* Research and development of software systems
We developed a cooperative framework ChOWDER, which is responsible for the infrastructure function for multiple software to operate in cooperation, and delivered it as open source products. In addition to this, PACOE, a parallel coordinate visualization tool, POISsON, a three-dimensional solution space visualization tool, has been developed as a general-purpose multimodal analysis software. We also developed an operational cost prediction system, wind condition prediction system, operational data analysis system for small wind turbine development. As a web mining rough set analysis tool, we developed kansei-information visualization system and applied it to shochu brewing case. In FY2016, we developed J-Global data analysis system for JST papers / patent databases as a tool for bird's eye view of research trends and market trends surrounding development products and applied it to the case of cyclone separator development.
* Validation of effectiveness by demonstration cases and its achievement
In the development of small wind turbines, we could obtain a useful aid in the case of making a hypothesis about factors of performance degradation under weak wind and performance improvement measures with use of a multimodal analysis tools.
In the quality control of the shochu distillation process, test distillation was carried out using a test apparatus, and the relationship between recording of various sensor data and distillation quality was investigated. In addition, by analyzing and cataloging 28 commercial products of shochu using gas chromatography, manufacturing conditions such as temperature control, yeast, distillation method, etc. are changed / combined, and the possibility has come to be obtained to distill the target alcoholic beverage with specific taste without using any experience. In developing the cyclone separator, it is possible to propose an optimal shape with excellent trapping efficiency by using fluid simulation technology, performing some characteristic shape calculation and analyzing the result. In addition, Chowder was adopted as a software to support student exercises at Tokyo University of Science's Space Education Program, and it was a first result of the open source strategy of our research theme.
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