VisualDOC

様々な最適化問題に適用可能な最適化支援ソフトウェア

VisualDOCは最適化パッケージとして著名なDOT(1987年リリース開始)をベースに開発され、1998年に製品として初めてリリースされました。その為、最適化計算の演算プロセスは確立されており信頼性の高い最適化計算を行うことができます。

グラフィカルユーザーインターフェースを通して、3rd Partyの解析プログラムとのリンク、最適化、問題の設定、最適化結果の評価が容易に行えます。
機械、建築、土木、ケミカル、経営工学、金融工学など、様々な最適化問題に適用できます。

開発元:米国VR&D社
国内総代理店:株式会社ディアイスクエア

特長

  • ソルバー(実行プログラム)さえ用意すればほとんどの問題で最適化可能。
  • VisualDOCではAPIが提供されている為、既存のデータベースや自社開発のアプリケーションの中にVisualDOCを組み込むことが可能。
  • 複数の問題を組み合わせることができる(熱伝導解析⇒熱応力解析 等)
  • シンプルで分かりやすいグラフィカルユーザーインターフェース
  • 多目的最適化が可能
  • 様々な問題において最適化を適用する為に各種機能を装備。

VisualDOC 画面イメージ

機能概要

自動化

「設計→解析→結果の評価」という繰り返し作業をVisualDOCが自動的に行い、ユーザーは最適解を得ることができます。

詳細

最適化機能
  • 入力値と応答値の関係を導出する実験計画法・応答曲面近似機能
  • 最適解を導出する為の解の探索機能
  • 感度ベースの最適化(数理的最適化アルゴリズム)
    非感度ベースの最適化(探索的最適化アルゴリズム)
    応答曲面近似最適化

詳細

結果処理機能
  • レポート機能
    設計変数、目的関数、制約条件について各設計変更毎と最適化結果をレポートとして表示可能。
  • プロット機能
    入力値・応答値の各パラメータについて、横軸を設計変更回数としてプロットすることが可能。
  • 応答局面表示
    入力値と応答値の近似式を各応答値ごとに応答曲面としてグラフィカルに表示することが可能。

詳細

カスタマイズ機能
  • VisualDOC APIプログラムインターフェースでVisualDOCのカスタマイズが可能

詳細

VisualDOC 6.2の新機能
  • 最適化機能の追加
    多目的最適化アルゴリズムMulti-Objective Evolutionary Algorithm(MOEA)の追加
    パレートフロントの生成が可能
  • ポスト処理機能の追加
    2D・3Dスキャッタープロット
    平衡軸プロット
    応答曲面の視覚化

詳細

機能一覧

最適化機能 実験計画法 Factorial
Composite
Box-Behnken
Koshal
Latin Hypercube
Taguchi
Simplex
Random
感度ベースの最適化 Sequential Linear Programming (SLP)線形計画法
Sequential Quadratic Programming (SQP)逐次2次計画法
Modified Method of Feasible Directions (MMFD)修正可能方向法
Broydon-Flecher-Goldfarb-Shanno
Fletcher-Reeves
Sequential Unconstrained Minimization Techique (SUMIT)
非感度ベースの最適化 Particle Swarm Optimization (PSO)粒子群最適化
Genetic Algorithm (GA)遺伝的アルゴリズム
Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II(NSGA-II)
応答曲面近似最適化
Starting Strategy
Koshal
Simplex
Taylor Series
結果処理機能 レポート機能 概要レポート
タスク情報レポート
詳細結果レポート
プロット機能 目的関数プロット
設計変数プロット
応答値プロット
2Dスキャッタープロット
3Dスキャッタープロット
平行座標プロット
実験計画法プロット 応答曲面近似表示
応答曲面係数プロット
Actual vs. Predicted Responsesプロット
Main Effect and Interactionプロット

システム構成

Visual DOC システム構成
VisualDOC システム構成

接続可能なソフトウェア

VisualDOCの実行プログラムとして接続実績のあるソフトウェアです。

  • GENESIS
  • ABAQUS
  • NASTRAN
  • FLUENT
  • FLUENT/PolyFlow
  • CFDRC
  • MAGSOFT/FLUX2D
  • MOLDFLOW
  • ZAERO/FLUTTER
  • LS-DYNA
  • AFT Mercury – Piping system design
  • XFoil
  • Advisor
  • CFX Turbo Platinum
  • MATLAB
  • Excel
  • Visual Optimizer

動作環境

VisualDOC、VisualScriptを実行する為にJRE(Java Runtime Environment)のインストールが必要です。
サポートされているOS、JREのバージョンは下記の通りです。

サポートOS

  • Solaris 9 and higher
  • Windows 98/NT/2000/XP
  • Linux Kernel 2.6 and higher
  • その他、UNIX

JRE Version:JRE 1.6.0_07

メモリ:必須512MB(1GB以上推奨)

HD:100MB(プログラムのみ、解析モデルに依存)

VisualDOCに関するお問い合わせ

機能概要

  • 自動化
  • 最適化
  • 結果処理
  • カスタマイズ
  • VisualDOC 6.2の新機能

自動化

「設計→解析→結果の評価」の繰り返しに時間をとられている方のお悩みを解決致します。

「設計→解析→結果の評価」という繰り返し作業をVisualDOCが自動的に行い、ユーザーは最適解を得ることができます。

Visual DOC 機能自動化

自動化をサポートする各種インターフェイス

Simple Text Fileインターフェースでユーザーが作成した実行プログラムと接続可能。

VisualDOCによって入出力ファイル(テキストファイル)dvar.vefファイル、resp.vefファイルを作成。
入出力ファイルを読み込み、書き込み可能な実行プログラムとの接続が可能です。

dvar.vef ファイル形式:すべての設計変数を含む
resp.vef ファイル形式:すべての応答を含む

Visual Doc インターフェース


VisualScriptインターフェースで既存の実行プログラムと接続可能

VisualScriptによって、既存の実行プログラムの入出力ファイル(テキストファイル)から入力値と応答値の行を指定。入出力ファイルを読み込み、書き込みすることで既存の実行プログラムとの接続を行います。
プログラミングの必要はなく、GUIでスクリプトを組むことによって、複数の実行プログラムを接続することも可能です。

Visual DOC VisualScriptインターフェース


ExcelダイレクトインターフェースでEXCELとの接続が可能

VisualDOCでは入力値・応答値がEXCELシートのどこに位置するかを認識させるために、Excelダイレクトインターフェースを備えています。
解析にExcelを用いているユーザーはExcelダイレクトインターフェースを用いることでスムーズにVisualDOCと接続することが可能となります。

Visual Doc Excelダイレクトインターフェース


MATLABダイレクトインターフェースでMATLABとの接続が可能

VisualDOCではMATLABエンジンをスタートし、MATLAB matrix objectとして入力値・応答値を直接読み書き、MATLABへのアクセスに役立ちます。実行プログラムをMファイルとして供給します。
解析にMATLABを用いているユーザーはMATLABダイレクトインターフェースを用いることでスムーズにVisualDOCと接続することが可能となります。

Visual DOC MATLABダイレクトインターフェース

最適化

入力値と応答値の関係を導出する実験計画法・応答曲面近似機能

解析1回あたりに費やす時間が大きい、解析回数を減らしたい方のお悩みを解決致します。
設計変数と解析結果の関係をVisualDOCが近似します。

Visual DOC 実験計画法・応答曲面近似機能

評価ポイントの抽出をサポートする実験計画法

実験計画法は設計範囲における評価ポイントを抽出し、入力値と応答値の近似を行う為のデータを提供します。
評価ポイントの抽出法も多数用意されていて、代表点を何点抽出するか、どのような組み合わせで抽出するかを選択するが可能です。
評価ポイントを抽出することにより効率よく解析を行うことが可能です。

VisualDOC 評価ポイントの抽出サポート

入力値と応答値との関係を明確にする応答局面近似

応答曲面近似機能では応答値それぞれについて近似式を当てはめ、近似曲面を作成します。この近似曲面を使用することで最適化を行います。
この方法は、入力値と応答値の関係が明確でないときや、複雑なとき(例:非線形解析など)に役立ちます。
作成された応答曲面は、滑らかな関数であるので、解析における数値ノイズを無視できるというメリットがあります。

VisualDOC 応答局面近似

最適解を導出するための解の探索機能

感度ベースの最適化(数理的最適化アルゴリズム)

応答値の勾配を必要とするアルゴリズムです。VisualDOCは勾配を差分法で計算します。
なお、高度なユーザーは応答の勾配計算をカスタマイズすることも可能です。

利点としては
定評のあるアルゴリズム。SQP, SLP, Feasible Directionsなど
多くの実問題に適用。様々な分野で採用されているアルゴリズム
もっとも多数の設計変数を扱えるアルゴリズム数百~数千の設計変数、制約条件

非感度ベースの最適化(探索的最適化アルゴリズム)

勾配情報を必要とせず、数値ノイズが含まれている問題を扱うのに非常に優れています。
大抵の最適化問題で収束してくれるコントロールパラメータがデフォルトでセットされています。
ユーザーは、探索的アルゴリズムに関するコントロールパラメータを意識する必要がありません。
一方、高度なユーザーは必要に応じてコントロールパラメータをカスタマイズすることも可能です。

応答曲面近似最適化

応答曲面近似後に実行プログラムで計算を行い、実際の応答を評価し、既に求められている応答郡の中に新たに追加し、全ての応答に対しての応答曲面を更新します。
上記の作業を指定した終了条件に達するまで、VisualDOCが自動的に繰り返します。

結果処理

レポート機能

設計変数、目的関数、制約条件について各設計変更毎と最適化結果をレポートとして表示可能です。

VisualDOC レポート機能

プロット機能

入力値・応答値の各パラメータについて、横軸を設計変更回数としてプロットすることが可能です。

VisualDOC プロット機能

応答局面表示

入力値と応答値の近似式を各応答値ごとに応答曲面としてグラフィカルに表示することが可能です
*応答局面近似を使用した場合に表示可能

VisualDOC 応答局面表示

カスタマイズ

VisualDOC APIプログラムインターフェースでVisualDOCのカスタマイズが可能。

自身の実行プログラムへVisualDOCを直接組み込みたい方にオススメです。
C/C++を用いることで他のプログラムにVisualDOCを組み込むことが可能です。
以下のようなことをVisualDOC APIを用いてプログラムに組み込むことが可能です。

  • データベースアクセス
    最適化問題の定義
    実行状況のモニター
    最適化結果のポスト処理
  • 最適化機能へのアクセス
    VisualDOCの最適化ルーチンを直接コール
  • ユーザのシステムにプリポスト処理のためのGUIを統合

VisualDOC カスタマイズ

VisualDOC 6.2の新機能

VisualDOC 6.2、VisualScript 6.2が2009年9月にリリースされました。
主な新機能としては以下の通りです。

最適化機能の追加

多目的最適化アルゴリズム
Multi-Objective Evolutionary Algorithm(MOEA)の追加
  • 単一目的最適化に置き換える必要なし
  • 設計変数に連続数・不連続数・整数を扱うことが可能
パレートフロントの生成が可能
  • パレートフロントを生成することで、目的関数間にトレードオフ関係がある場合でも最適解集合を探索することが可能
  • 感度ベース最適化だけでなく、応答曲面近似でもパレートフロント生成が可能

VisualDOC パレートフロントの生成

ポスト処理機能の追加

2D・3Dスキャッタープロット
  • 多目的最適化でのパレートフロントを視覚化
  • 2D表示、3D表示が可能

VisualDOC 2D・3Dスキャッタープロット

平衡軸プロット
  • 設計変数・制約条件・目的関数を平行座標上にプロット
  • 設計変数の組み合わせと応答値との関係のデータ解析を行うのに有効
  • 任意の範囲を選択し、ハイライトすることが可能

VisualDOC 平衡軸プロット

応答曲面の視覚化
  • 応答曲面近似で作成された応答曲面の視覚化
  • スライダーバーを操作することで、設計空間の探索が可能
  • 目的関数と制約条件を同時に表示することも可能

VisualDOC 応答曲面の視覚化

VisualDOCに関するお問い合わせ

事例紹介

事例1:回転ディスク

このディスクの素材は外部がアルミ、内部が鉄。12Hzの回転による遠心力が発生。 Y軸に対象な回転ディスクの形状(3設計変数:Vector1,Vector2,Vector3)を変更することにより、剛性、強度を保ちながら質量を最小化します。形状最適化解析による最適化の結果は、以下のとおりです。

  • 質量削減率は26%
  • 最低固有振動数が増加
  • 最大応力が軽減

VisualDOC 事例 回転ディスク

事例2:翼形状の設計

飛行機翼部の形状を変更することにより、全体の質量を最小化しつつ、飛行距離を最大化します。
この形状解析は、航空力学と構造解析の複合領域の最適化となります。

システムレベル (VisualDOC)

  • 翼形状の定義
  • 目的関数: 飛行距離の最大化 (抗力の最小化)
  • 設計変数: aspect and depth to chord ratios

個別の領域(CFDor構造解析)レベル

空力解析 (パネル法)
・圧力分布の計算

構造解析および構造最適化解析 (GENESIS)
・目的関数: 重量最小化
・設計変数: 30個(サイジング)
・制約条件: 応力

最適化の結果は以下のとおりであり、25%の飛行距離の増加を実現しました。

評価パラメター 初期値 直接最適 近似最適
飛行距離 5000 6342 6403
Depth to Chord ratio 0.12 0.14 0.14
アスペクト比 6.86 5.92 5.88

VisualDOC 事例 翼形状の設計

事例3:流路形状の設計

VisualDOC 事例 流路形状の設計汎用熱流体解析ソフトウェアFLUENTに適用した事例。エンジン冷却系路内の平均流速を最大化するホール形状・位置の最適化を実施。メッシャーはGAMBITを使用し、形状が変更されるホール付近のみをリメッシュしている。

その他の事例

  • ジェットエンジン
  • 車体
  • ハイブリッド自動車
  • 熱交換機器
  • ロボット機構
  • 材料設計
  • プロセスエンジニアリング
VisualDOCに関するお問い合わせ

2ヶ月間製品無料貸出

VR&D最適化ソフトウェアに関する体験版ソフトウェアを無料にて貸し出しいたします。体験期間は2ヶ月です。製品評価に、どうぞご活用ください。

本WEBにてお申し込み後、担当者よりお貸出しのお手続きに関してご連絡差し上げます。

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