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計算事例

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Property Prediction from Formulation Data

概要

配合条件から物性を予測するワークフロー

配合条件から物性を予測する材料開発支援 の概要図

概要図

配合条件、原料属性、試験結果をつなぎ、次に試すべき候補を絞り込む事例です。

塗料、樹脂、接着剤、インキなどの材料開発では、原料比率や添加剤条件、混練条件、乾燥条件などの多くの要因が粘度、硬度、密着性、耐久性といった特性値に影響します。実験だけで全条件を網羅するのは難しく、既存データの活用が重要になります。
本事例では、BIOVIA Pipeline Pilot を用いて Excel や CSV に散在した配合データと評価データを整理し、学習用テーブルへ変換した上で物性予測モデルを構築します。ローコードでデータ整形から学習、検証、レポート出力までを一つのフローにまとめられる点が特徴です。
想定する利用コレクションは Data Access and Reporting Collection、Data Modeling Collection、Machine Learning Collection、Reporting Collection です。表形式データの読込、特徴量整形、モデル比較、予測結果の可視化を一連化しやすい構成です。

構成

想定ワークフローの要点

配合条件から物性を予測する材料開発支援 の詳細図

詳細図

前処理から予測活用まで、現場導入時に重要になる観点を整理します。

  • 配合・試験データの整形 原料名の表記揺れ、単位の違い、欠損値、試験条件の列構成を揃え、学習に使えるデータセットへ変換します。
  • 特徴量と目的変数の分離 配合率、原料属性、工程条件を説明変数として整理し、粘度や硬度などの特性値を目的変数として切り出します。
  • モデル比較と検証 複数アルゴリズムを比較し、再現性の高い評価指標でモデル精度と過学習傾向を確認します。
  • 候補条件の優先順位付け 予測結果を使って次に試すべき配合を絞り込み、試作回数や評価工数の削減へつなげます。

活用

導入効果と展開先

配合条件から物性を予測する材料開発支援 の活用イメージ

活用イメージ

このような予測フローを構築すると、実験担当者は過去データを再利用しながら有望条件を優先的に評価できるようになります。特に探索範囲が広いテーマでは、全件試作の前に候補を絞るだけでも効果が大きくなります。
また、Pipeline Pilot のワークフローとして前処理条件やモデル条件を明示できるため、担当者変更時にも再利用しやすく、別の物性値や別配合テーマへ横展開しやすい点も利点です。材料開発部門の PoC として始めやすい代表的な事例です。

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