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技術 設計支援装置、制御方法、及びプログラム

出願人 日本電気株式会社
発明者 北野芳直古瀬修
出願日 2011年3月28日 (9年7ヶ月経過) 出願番号 2011-069062
公開日 2012年10月22日 (8年1ヶ月経過) 公開番号 2012-203753
状態 特許登録済
技術分野 CAD
主要キーワード 連寸法 設計品 製造工法 小平面 労務費 電子情報処理装置 短リード 組立費
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

CADシステムによる部品の設計を支援すること。

解決手段

CADシステム200によって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を示すデータを、CADシステムへ出力する設計変更案データ出力部130を備える。

概要

背景

物品が作り易い構造であるか否かを評価する方法として、第1の方法は、設計時にデザインレビューと称して設計製作熟練者が経験に基づいて作り易さを判定し、要改良部を指摘する方法が一般に行われている。また、第2の方法は、設計図を基に工程計画を行い、加工推定費や組立推定比等を算出して、この値の合計値により物品の作り易さを判定する一般的な方法がある。また、第3の方法は、組立性評価法により加工のし易さを定量的に評価し、また、加工性評価法により加工のし易さを定量的に評価して、両者の結果から作り易さ、即ち製造し易さを評価する方法がある。

上記の第1の方法は、評価が定性的であって定量的でないため、評価対象品の構造の良し悪しの程度や改良した場合の効果を客観的、定量的に表現することが難しく、更に、設計や生産技術に経験豊富な者でなければ評価できない。また、第2の方法は、物品全体部品毎や部品の一部の加工費組立費等が推定できても、加工コスト組立コスト等だけでは設計構造の良し悪しや改良の必要か否かを判定し難く、また、評価に経験、知識とかなりの計算時間とが必要であり、更に、設計が完了するか終わりに近づかなければ評価が難しいため、設計改良が必要と分かっても、一旦設計が完了すれば変更には多大の時間を要することから、判定後の設計改良が行い難く設計改良を行わずに不十分な設計品生産に移され、生産性向上とコスト低減が実現されないことが多い。また、第3の方法は、経験があまりなくても評価が可能であって評価の時間も短くて済むが、加工性評価と組立性評価等の2種類以上の評価指標からそれらの総合値である製造し易さについての設計の良し悪し、即ち、最適性を容易に判定することが難しく、例えば、ある設計構造案によれば組立性評価法中心によって改良すると組立性が良くなるが加工性が悪くなるような構造案A、あるいは加工性評価法中心によって改良すると逆に加工性が良くなるが組立性が悪くなるような構造案Bを提案されたときに、設計者がどの構造案を採用すべきか否か簡単に判断できない。

特許文献1に記載の技術は、上述したような問題点をなくすために、設計部品を製造する難易度経験値に基づいた係数に基づいて算出し、抽象的点数として評価する技術である。これを、プリンタCAD画面上に結果の出力を行うことによって、具体的な修正について、方針を立てることは可能である(例えば、特許文献2参照。)。

概要

CADシステムによる部品の設計を支援すること。CADシステム200によって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を示すデータを、CADシステムへ出力する設計変更案データ出力部130を備える。

目的

CD−ROMドライブ809は、CD−ROM892からプログラム又はデータを読み取り、RAM803を介してハードディスクドライブ808、及び通信インターフェース807に提供する

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

CADシステムによる部品の設計を支援する設計支援装置であって、前記CADシステムによって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を示すデータを、前記CADシステムへ出力する設計変更案データ出力部を備える設計支援装置。

請求項2

CADシステムによって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を生成する設計変更案生成部を更に備え、前記設計変更案データ出力部は、前記設計変更案決定部が生成した設計変更案を示すデータを、前記CADシステムへ出力する請求項1に記載の設計支援装置。

請求項3

前記設計変更案生成部は、前記設計変更案を生成するにあたり、現仕様の部品を製造し得る現設備よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような他仕様の部品を製造し得る他設備を特定して、当該特定した他設備によって製造し得る他仕様の部品への設計変更案を生成する請求項2に記載の設計支援装置。

請求項4

前記設計変更案生成部は、前記他設備を特定するにあたり、現仕様の部品を製造し得る現設備による製造コスト及び製造リードタイムと、現設備以外の各設備による製造コスト及び製造リードタイムとを比較して、前記現設備以外の各設備のうち、前記現設備による製造コスト及び製造リードタイムよりも有利な設備を前記他設備として特定する請求項3に記載の設計支援装置。

請求項5

前記設計変更案生成部は、現仕様を製造し得る現設備による製造コスト及び製造リードタイムと、現設備以外の各設備による製造コスト及び製造リードタイムとを比較するにあたり、前記現設備及び前記現設備以外の各設備による製造コスト及び製造リードタイムをそれぞれ算出して、当該算出された現設備による製造コスト及び製造リードタイムと、当該算出された現設備以外の各設備による製造コスト及び製造リードタイムとを比較する請求項4に記載の設計支援装置。

請求項6

前記設計変更案生成部は、前記現設備及び前記現設備以外の各設備による製造コスト及び製造リードタイムをそれぞれ算出するにあたり、前記現仕様の部品を製造し得る現設備を選定して、当該特定された現設備の製造コスト及び製造リードタイムを算出する請求項5に記載の設計支援装置。

請求項7

前記設計変更案生成部は、前記現仕様の部品を製造し得る現設備を選定するにあたり、前記部品の形状の情報と、加工精度の情報とに基づいて、当該部品の加工方法を判定して、当該判定された加工方法の設備の中から前記現仕様の部品を製造し得る現設備を選定する請求項6に記載の設計支援装置。

請求項8

前記CADシステムによって設計された部品の情報から当該部品の各種パラメータを抽出するパラメータ抽出部を更に備え、前記設計変更案生成部は、前記パラメータ抽出部が抽出した前記部品の各種パラメータに基づいて、当該部品の加工方法を判定する請求項7に記載の設計支援装置。

請求項9

CADシステムによる部品の設計を支援する設計支援装置を制御する制御方法であって、前記CADシステムによって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を示すデータを、前記CADシステムへ出力する設計変更案データ出力段階を備える制御方法。

請求項10

CADシステムによる部品の設計を支援する設計支援装置用のプログラムであって、前記設計支援装置を、前記CADシステムによって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を示すデータを、前記CADシステムへ出力する設計変更案データ出力部として機能させるプログラム。

技術分野

0001

本発明は、設計支援装置制御方法、及びプログラムに関する。特に、本発明は、CADシステムによる部品の設計を支援する設計支援装置、当該設計支援装置を制御する制御方法、並びに当該設計支援装置用のプログラムに関する。

背景技術

0002

物品が作り易い構造であるか否かを評価する方法として、第1の方法は、設計時にデザインレビューと称して設計製作熟練者が経験に基づいて作り易さを判定し、要改良部を指摘する方法が一般に行われている。また、第2の方法は、設計図を基に工程計画を行い、加工推定費や組立推定比等を算出して、この値の合計値により物品の作り易さを判定する一般的な方法がある。また、第3の方法は、組立性評価法により加工のし易さを定量的に評価し、また、加工性評価法により加工のし易さを定量的に評価して、両者の結果から作り易さ、即ち製造し易さを評価する方法がある。

0003

上記の第1の方法は、評価が定性的であって定量的でないため、評価対象品の構造の良し悪しの程度や改良した場合の効果を客観的、定量的に表現することが難しく、更に、設計や生産技術に経験豊富な者でなければ評価できない。また、第2の方法は、物品全体や部品毎や部品の一部の加工費組立費等が推定できても、加工コスト組立コスト等だけでは設計構造の良し悪しや改良の必要か否かを判定し難く、また、評価に経験、知識とかなりの計算時間とが必要であり、更に、設計が完了するか終わりに近づかなければ評価が難しいため、設計改良が必要と分かっても、一旦設計が完了すれば変更には多大の時間を要することから、判定後の設計改良が行い難く設計改良を行わずに不十分な設計品生産に移され、生産性向上とコスト低減が実現されないことが多い。また、第3の方法は、経験があまりなくても評価が可能であって評価の時間も短くて済むが、加工性評価と組立性評価等の2種類以上の評価指標からそれらの総合値である製造し易さについての設計の良し悪し、即ち、最適性を容易に判定することが難しく、例えば、ある設計構造案によれば組立性評価法中心によって改良すると組立性が良くなるが加工性が悪くなるような構造案A、あるいは加工性評価法中心によって改良すると逆に加工性が良くなるが組立性が悪くなるような構造案Bを提案されたときに、設計者がどの構造案を採用すべきか否か簡単に判断できない。

0004

特許文献1に記載の技術は、上述したような問題点をなくすために、設計部品を製造する難易度経験値に基づいた係数に基づいて算出し、抽象的点数として評価する技術である。これを、プリンタCAD画面上に結果の出力を行うことによって、具体的な修正について、方針を立てることは可能である(例えば、特許文献2参照。)。

先行技術

0005

特許第3230813号公報
特許第3024350号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1、及び特許文献2に記載の技術は、設計された部品の仕様を変更するにあたり、変更すべき詳細な寸法や公差加工精度等について知ることができない。また、特許文献1、及び特許文献2に記載の技術は、定められた仕様や制約を越えた具体的な修正案について提案することができない。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によると、CADシステムによる部品の設計を支援する設計支援装置であって、CADシステムによって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を示すデータを、CADシステムへ出力する設計変更案データ出力部を備える。

0008

本発明の第2の形態によると、CADシステムによる部品の設計を支援する設計支援装置を制御する制御方法であって、CADシステムによって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を示すデータを、CADシステムへ出力する設計変更案データ出力段階を備える。

0009

本発明の第3の形態によると、CADシステムによる部品の設計を支援する設計支援装置用のプログラムであって、設計支援装置を、CADシステムによって設計された部品の仕様について、現仕様よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような、現仕様に対し、緩和させた仕様とそれに基づく設計変更案を示すデータを、CADシステムへ出力する設計変更案データ出力部として機能させる。

0010

なおまた、上記のように発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群サブコンビネーションもまた、発明となり得る。

発明の効果

0011

以上の説明から明らかなように、この発明は、設計者によって設計された部品よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短い部品を製造させることができる。

図面の簡単な説明

0012

一実施形態に係る設計支援装置100のブロック構成の一例を示す図である。
パラメータ抽出部110が抽出するパラメータの一例を示す図である。
パラメータ抽出部110が抽出したパラメータの一例を示す図である。
製造設備工法データ格納部140に格納されているデータの一例をテーブル形式で示す図である。
設計変更案データ出力部130が出力するデータの一例を示す図である。
設計支援装置100の動作フローの一例を示す図である。
設計支援装置100をコンピュータ等の電子情報処理装置で構成した場合のハードウェア構成の一例を示す図である。

実施例

0013

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

0014

図1は、一実施形態に係る設計支援装置100のブロック構成の一例を示す。設計支援装置100は、CADシステム200による部品の設計を支援する装置である。CADシステム200は、部品の設計に用いられるシステムである。

0015

設計支援装置100は、パラメータ抽出部110、設計変更案生成部120、設計変更案データ出力部130、及び製造設備工法データ格納部140を備える。以下に、各構成要素の機能及び動作を説明する。

0016

図2は、パラメータ抽出部110が抽出するパラメータの一例を示す。図3は、パラメータ抽出部110が抽出したパラメータの一例を示す。図4は、製造設備工法データ格納部140に格納されているデータの一例をテーブル形式で示す。図5は、設計変更案データ出力部130が出力するデータの一例を示す。図6は、設計支援装置100の動作フローの一例を示す。この動作フローの説明においては、図1から図5を共に参照する。

0017

先ず、パラメータ抽出部110は、CADシステム200から設計データを読み取り、製造設備を決定する要因となるパラメータを抽出する(S101)。具体的には、パラメータ抽出部110は、材料名、寸法値・公差値・表面粗さ、加工精度等のパラメータを抽出する(図2、3参照。)。

0018

そして、設計変更案生成部120は、これらの抽出されたパラメータを利用し、部品の加工方法を判定する(S102)。そして、設計変更案生成部120は、判定された加工方法と部材の形状から製造設備の候補を選定する(S103)。その際利用する製造設備工法データ格納部140には図4の通り、対象材料最大対応サイズ、最小平面度、最小加工精度等の情報が格納されており、設計変更案生成部120は、すべての抽出された寸法について製造可能となる範囲を製造可能設備として決定する。例えば、部品が角材の場合、設計変更案生成部120は、平面切削装置を製造設備の候補として選定する。

0019

そして、部品が角材の場合、設計変更案生成部120は、各6面を下面にした場合の、加工断面における面積が最も大きくなる面を下面とし、XYZ方向を決定する(S104)。そして、設計変更案生成部120は、製造設備工法データ格納部140からXYZ方向の加工精度を抽出する(S105)。

0020

そして、設計変更案生成部120は、部品最小公差よりも小さい加工精度、最小R形状等を持つ設備を、設計された現仕様の部品を製造し得る現設備(例えば、設備A)として選定する(S106)。そして、設計変更案生成部120は、部品の形状情報及び選定した設備の加工速度情報償却費等から、製造コスト、及び製造リードタイムを算出する(S107)。なおまた、製造コストとは、材料費、加工コスト等の労務費、設備償却管理費用等の経費を含む。したがって、材料費、管理費を算出してもよい。また、製造リードタイムとは、設備準備時間、材料の段取り時間、加工時間、仕上げ時間等を含む。

0021

そして、設計変更案生成部120は、ステップS103において選定された設備(設備A)のうち、ステップS106において選定された現設備(設備A)以外の設備による、製造コスト、製造リードタイムを算出する(S108)。

0022

そして、設計変更案生成部120は、現仕様の部品を製造し得る現設備(設備A)よりも製造コストが低く、製造リードタイムが短くなるような他仕様の部品を製造し得る他設備(例えば、設備B)を特定して、その特定した他設備(設備B)によって製造し得る他仕様の部品への設計変更案を生成する(S109)。その際、現設備(設備A)を選定する理由となったデータを関連寸法として記憶し、さらに選定設備よりも安価な他設備(設備B)とその仕様値について、設計変更案データ出力部130に転送する。

0023

設計変更案データ出力部130は、CADシステム200に対し、設計変更案データをCADデータと関連付けることで、CADシステム200の形状情報に警告を与える。同時に選定設備Aの情報と安価な選定設備Bの情報、及び安価に製造可能とする修正すべき関連寸法への、自動変更を促すことで、警告理由について設計者へ伝達するとともに、容易に安価かつ製造リードタイム短縮を実現する設計変更を行うことが可能となる。

0024

本発明により、設計変更を行った場合の具体的な効果について情報を知ることが可能となり、設計情報の中から実際に変更を行うべき公差、精度、寸法等の数値表面処理方法、形状について知ることが可能となり、設計変更への具体的な基準とその履歴を残すことが可能となり、設計時の明確な指針を得るとともに、不具合発生時、その設計理由について過去にさかのぼって知ることが可能となる。また、設計者の意図に対し、近接的に越えた設計変更案を提示できることから、より安価、短リードタイムかつ適正な製造が可能となる。

0025

なおまた、製造設備工法データ格納部140に製造設備のメーカ、型式、加工速度、保有工具工具長さ、磨耗量、可能な製造工法等の情報を格納しておき、CADシステム200が保有する製品形状情報や付帯情報から、加工量・深さ・径・曲げ・めっき種類等を判定し適切な製造設備を選択して、加工速度や加工量から、製造リードタイムや製造コスト、製造可否を算出するようにしてもよい。

0026

また、製造設備工法データ格納部140に製造設備の関連情報として、工具破損等の作業者が経験したミスによりリスクがある加工方法や、従来は不能とされていたが開発により可能となった形状加工についてのノウハウを格納しておき、設備仕様を下回るあるいは上回る加工条件の設計に対し、最新の情報をフィードバックした製造コスト、製造リードタイムを算出するようにしてもよい。

0027

また、製造設備工法データ格納部140に、製造後の検査における測定不能部位や測定精度の情報等の不具合情報や参考となる情報を格納しておき、設計による公差や形状の設定が検査可能かどうか、判定を行うようにしてもよい。

0028

また、製造設備工法データ格納部140に、検査後組立におけるはめあい不良や割れ等の不具合情報や参考となる情報を格納しておき、設計におけるこれらの組立可否やリスク情報を判定するようにしてもよい。

0029

また、製造設備工法データ格納部140に、量産時の形状ばらつき時間経過による劣化等の不具合情報や参考となる情報を格納しておき、設計時におけるこれらの事前判定を行うようにしてもよい。

0030

また、製造設備工法データ格納部140に、市場展開時の劣化や客先不具合情報や参考となる情報を格納しておき、設計時におけるこれらの事前判定を行うようにしてもよい。

0031

また、製造設備工法データ格納部140に、市場展開後の保守修理時の不具合情報や参考となる情報を格納しておき、設計時におけるこれらの事前判定を行うようにしてもよい。

0032

また、製造設備工法データ格納部140に、設計に要求される仕様や製造コスト、製造リードタイム、形状、操作性、色、操作環境、強度等の情報が優先度付帯させ格納しておき、設計に対しそれぞれのパラメータが設計によってどのように推移するか定量化グラフ化させて表示させるようにしてもよい。また、優先順位が高いものにしたがって自動的に設計者へ警告を与える頻度や圧力を相違させるようにしてもよい。

0033

また、製造設備工法データ格納部140とCADシステム200情報から算出された結果から、加工困難と判断された場合、判断されるに至った形状への変更手続き操作を不能とするようにしてもよい。具体的には、R形状へのフィレット作成時、一定値以下あるいは以上の数値の入力が制限されることや、切断断面作成時に一定以下、あるいは以上の寸法測定入力を制限する。

0034

また、製造設備工法データ格納部140とCAD情報から算出された結果から、加工困難と判断された場合、判断されるに至った形状作成後、自動的に加工可能な形状に変更するようにしてもよい。その際、設定された優先順位に従って優先順位が低いパラメータや形状に対し変更を施す。

0035

図7は、設計支援装置100をコンピュータ等の電子情報処理装置で構成した場合のハードウェア構成の一例を示す。設計支援装置100は、CPU(Central Processing Unit)周辺部と、入出力部と、レガシー入出力部とを備える。CPU周辺部は、ホスト・コントローラ801により相互に接続されるCPU802、RAM(Random Access Memory)803、グラフィック・コントローラ804、及び表示装置805を有する。入出力部は、入出力コントローラ806によりホスト・コントローラ801に接続される通信インターフェース807、ハードディスクドライブ808、及びCD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)ドライブ809を有する。レガシー入出力部は、入出力コントローラ806に接続されるROM(Read Only Memory)810、フレキシブルディスク・ドライブ811、及び入出力チップ812を有する。

0036

ホスト・コントローラ801は、RAM803と、高い転送レートでRAM803をアクセスするCPU802、及びグラフィック・コントローラ804とを接続する。CPU802は、ROM810、及びRAM803に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部の制御をする。グラフィック・コントローラ804は、CPU802等がRAM803内に設けたフレームバッファ上に生成する画像データを取得して、表示装置805上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ804は、CPU802等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

0037

入出力コントローラ806は、ホスト・コントローラ801と、比較的高速入出力装置であるハードディスクドライブ808、通信インターフェース807、CD−ROMドライブ809を接続する。ハードディスクドライブ808は、CPU802が使用するプログラム、及びデータを格納する。通信インターフェース807は、ネットワーク通信装置891に接続してプログラム又はデータを送受信する。CD−ROMドライブ809は、CD−ROM892からプログラム又はデータを読み取り、RAM803を介してハードディスクドライブ808、及び通信インターフェース807に提供する。

0038

入出力コントローラ806には、ROM810と、フレキシブルディスク・ドライブ811、及び入出力チップ812の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM810は、設計支援装置100が起動時に実行するブート・プログラム、あるいは設計支援装置100のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ811は、フレキシブルディスク893からプログラム又はデータを読み取り、RAM803を介してハードディスクドライブ808、及び通信インターフェース807に提供する。入出力チップ812は、フレキシブルディスク・ドライブ811、あるいはパラレルポートシリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。

0039

CPU802が実行するプログラムは、フレキシブルディスク893、CD−ROM892、又はIC(IntegratedCircuit)カード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。記録媒体に格納されたプログラムは圧縮されていても非圧縮であってもよい。プログラムは、記録媒体からハードディスクドライブ808にインストールされ、RAM803に読み出されてCPU802により実行される。CPU802により実行されるプログラムは、設計支援装置100を、図1から図6に関連して説明したパラメータ抽出部110、設計変更案生成部120、設計変更案データ出力部130、及び製造設備工法データ格納部140として機能させる。

0040

以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク893、CD−ROM892の他に、DVD(Digital Versatile Disk)又はPD(Phase Disk)等の光学記録媒体、MD(MiniDisk)等の光磁気記録媒体テープ媒体ICカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークあるいはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はRAM等の記憶媒体を記録媒体として使用して、ネットワークを介したプログラムとして提供してもよい。

0041

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

0042

100設計支援装置
110パラメータ抽出部
120設計変更案生成部
130 設計変更案データ出力部
140製造設備工法データ格納部
200CADシステム
801 ホスト・コントローラ
802 CPU
803 RAM
804グラフィック・コントローラ
805表示装置
806入出力コントローラ
807通信インターフェース
808ハードディスクドライブ
809CD−ROMドライブ
810 ROM
811フレキシブルディスク・ドライブ
812入出力チップ
891ネットワーク通信装置
892 CD−ROM
893 フレキシブルディスク

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