AI-Arch ドキュメント

🏗️ プロジェクト概要

AI-Archは、FreeCADとCalculiXを活用した建築設計最適化システムです。パラメトリックモデリング、有限要素解析（FEM）、粒子群最適化（PSO）を組み合わせ、構造的に安全で経済的、環境に優しい建築設計を自動的に探索します。

📚 ドキュメント一覧

コアシステム

📊 FEM解析システム詳細

建物生成とFEM構造解析の中核となるエンジンの詳細説明。20個の設計変数、5つの評価指標、CalculiXを用いた解析プロセスについて解説しています。

🚀 PSO使用ガイド

粒子群最適化（PSO）による設計最適化の使用方法。pso_config.pyでの設定変更、目的関数のカスタマイズ、実行方法を説明しています。

🐟 PSO理論と基礎

粒子群最適化（PSO）アルゴリズムの理論的背景と基礎知識。群知能の概念、速度・位置更新式、パラメータの役割、応用分野について詳しく解説しています。

ツールとユーティリティ

🧪 テストツール使用ガイド

test_generate_building.pyを使った単体テストの実行方法。パラメータ調整、結果の確認、初学者向けの実験方法を解説しています。

🚀 クイックスタート

1. 単一建物の評価テスト

# Mac
/Applications/FreeCAD.app/Contents/Resources/bin/freecadcmd code/test_generate_building.py

# Windows
"C:\Program Files\FreeCAD 1.0\bin\freecadcmd.exe" code/test_generate_building.py

2. PSO最適化の実行

# 最適化開始
/Applications/FreeCAD.app/Contents/Resources/bin/freecadcmd code/pso_algorithm.py

# 別ターミナルで監視
python3 code/monitor_pso_mac.py

🔧 主要コンポーネント

設計変数（20個）

  • 形状パラメータ（14個）: 建物寸法、構造部材サイズ、建築的特徴
  • 材料パラメータ（6個）: 各部位の材料選択（コンクリート/木材）

評価指標（5つ）

  1. 安全性: 構造安全率（≥2.0必須）
  2. 経済性: 建設コスト（円/m²）
  3. 環境性: CO2排出量（kg-CO2/m²）
  4. 快適性: 空間品質スコア（0-10）
  5. 施工性: 施工難易度スコア（0-10）

📂 プロジェクト構造

ai-arch/
├── code/                    # ソースコード
│   ├── generate_building_fem_analyze.py
│   ├── pso_algorithm.py
│   ├── pso_config.py
│   └── test_generate_building.py
├── docs/                    # ドキュメント（このディレクトリ）
├── files/                   # 可視化ツール
└── pso_output/             # 最適化結果

🔗 関連リンク

📝 更新履歴

  • 2025年8月: PSO監視ツールの更新頻度調整、Windows互換性改善
  • 2025年8月: 離散値（材料選択）の最適化対応
  • 2025年8月: ドキュメントシステムの構築

このドキュメントは継続的に更新されています。最新情報はGitHubリポジトリをご確認ください。