JPH04130955A - シミュレーションモデル管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、計算機を利用した離散事象システムのシミ５
レーシヨンモデルを管理するためのｉｔに関する。

〔従来の技術〕

生産システムにおける製品の流れ、機械などのリソース
の状況の変化、制御信号の流れは、時間経過を伴う離散
事象として捉えることができる。

また、オフィスにおける人や物の流れも同様な離散事象
システムと考えることができる。

これらシステムの性能評価を行う場合、従来はＦＯＲＴ
ＲＡＮ等のコンパイラ言語もしくはそれを元に開発され
たＧ　Ｐ　Ｓ　Ｓ　（ｇｅｎｅｒａｌ　ｐｕｒｐｏｓｅ
　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）　　等のシミ
ニレ−ジョン言語を用いてプログラミングを行い、シス
テムのモデル化を行っていた。そして、シミニレ−ジョ
ンの際には、プログラムコードの中にシミュレーション
実験に必要なパラメータや実験結果を収集解析するモジ
ュールを埋め込んでコンパイルした後、シミニレ−ジョ
ン実験を行っていた。このため、利用者がプログラミン
グに精通している必要があり、利用者が制限されるとい
う問題がある。また、この方法では、シミニレ−ジョン
実験の度にコンパイルし直す必要があり、モデルの再利
用が困難である。

コレに対して、最近、上述のシミュレーション言語のフ
ロントエンドプロセッサを開発し、それを用いてモデル
化及び実験を行いシステムを性能評価する方法が提案さ
れている。この方法は、シミュレーション言語における
コマンドをアイコンとしてネットワーク図を記述するこ
とによりモデル化を行うものであり、計算機上で対話的
にシミュレーションモデルを言己述すること１こよりシ
ステムの性能解析を行う例も出てきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の方法では以下の問題点が存在している。

（１）　　シミニレ−ジョン実験に必要なパラメータ及
び結果の収集には、別個のプログラムコードを書く必要
がある。このため、プログラミング及びシミニレ−ジョ
ンに精通している必要があり、般の人が利用するために
は、利用する前に習得期間が必要であるため、シミュレ
ーションの有効性を十分に活用できない。

（２）　　いくつのモデルを組合わせて大規模なシミュ
レーションを行う場合、モデル間の整合がとりにくい。

このたｔ１大規模なシミュレーションモデルを開発する
のに時間がかかる。

（３）　　シミュレーション結果を既存データベースか
ら利用するためには、使用するデータベースのフォーマ
ットにしたがいプログラミングする必要がある。

（４）モデルは、単純に計算機上にファイルとして保存
させるだけであり、複数のモデルがひとつの計算機上に
ある場合、モデル相互間の関係を把握できない。

本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するために
、グラフ構造で表されたシミュレーションモデルをモデ
ル要素と要素間の関係に分離して、属性及び手続きを一
括して管理するとともに、同一システムで複数のシミュ
レーションモデルを管理することにより、利用者に使い
やすいシミュレーション環境を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のシミュレーションモデル管理装置は、前記目的
を達成するため、グラフ構造で表現されたシミュレーシ
ョンモデルを作成する手段と、前記シミュレーションモ
デルのモデル要素を機能ごとに分類してその要素の属性
及び固有の手続きを一括して管理する手段と、モデル要
素間の関係を管理する手段と、モデル全体に共通な属性
及び手続きを一括して管理する手段と、外部データベー
スとの間でモデルデータの授受を行うためのインタフェ
ース手段とを有することを特徴とする。

〔作用〕

第１１！［は、本発明の概略の構成を示すブロック図で
ある。シミュレーションの対象となるモデルは、モデル
エディタ１０２で入力され、制御部１０１に情報を渡す
。制御部１０１　は、この情報をモデルデータベース１
０３　に格納する。シミュレーション実験を行うコマン
ドがコマンド入力部１０５　より入力されると、モデル
データベース１０３、必要に応じて既存データベース１
０４を参照し、シミュレーション実験を行う。シミニレ
−ジョン実験は、制御部１０１　が司り、実験結果を表
示部１０６　に表示する。

本発明においては、シミュレーションモデルの再利用を
可能とするために、オブジェクト指向言語やフレーム理
論におけるクラスという概念を用いて、グラフ内の要素
を機能毎に分類し、そのクラスに属性及び手続きを一括
して持たせる。このクラスは、階層構造を持つことがで
き、下位クラスは上位クラスの性質（属性及び手続き）
を継承可能である。たとえば、ｓｍａｌｌｔａｌｋ−ｇ
Ｑ等のオブジェクト指向言語においては、階層関係を指
定するだけで性質の継承が行われる。このクラスを表現
可能ナデータベースで、シミュレーションモデルの管理
を行う。

モデルエディタ１０２　により入力されたネットワーク
図は、自動的に要素毎に分割され、クラス表現に変換さ
れる。また、リレーショナルデータベースなど既存のデ
ータベースからのグラフデータを読み込む場合にも、こ
れらのデータは制御部１０１においてクラス表現に変換
される。

〔実施例〕

以下に図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明を実施するためのワークステーション
の全体構成図である。この図において、２０１　は制御
装置、２０２　は主記憶装置、２０３　はビットマツプ
デイスプレィのような表示装置、２０４　はキーボード
のようなデータ入力装置、２０５　はマウスのようなポ
インティング入力装置、２０６　は磁気ディスクのよう
な補助記憶装置である。

ここで第１図との対応関係を示す。制御部１０１は、制
御装置２０１　と主記憶装置２０２からなる中央処理装
置２００　に対応する。モデルエディタ１０２　とコマ
ンド入力部１０５　は、データ入力装置２０４及びポイ
ンティング入力装置２０５　に対応する。データベース
１０３．１０４は補助記憶装置２０６　に対応し、表示
部１０６　は表示装置２０３　に対応する。

第３図は本実施例における制御の流れを示したものであ
る。利用者は、表示装置２０３を見ながらデータ入力装
置２０４　とポインティング入力装置２０５を利用しモ
デルエディタ１０２（第１図参照）でモデルを編集作成
する。制御装置２０１　は、各操作が終了後、モデル構
成要素を表すノードとノード間の関係を示すアークを種
類毎に分類し識別符号を付ける。その後、ノード及びア
ークに付加した情報を、データをファイルに納める構造
を規定したものである内部スキーマに変換し、補助記憶
装置２０６に設けられたモデルデータベース１０３（第
１図参照）に格納する。また、ノードとアークの関係を
表すグラフ構造等、モデル全体に共通な属性及び手続き
をモデルデータベース１０３　に格納する。

利用者が入力装置２０４．２０５からシミュレーション
実行のコマンド人力を行うと、制御装置２０１　が関連
するモデルのデータをモデルデータベース１０３より読
み込み、モデルを構築し、シミニレ−ジョンを実行し、
結果を表示装置２０３　に表示する。また、必要に応じ
てシミニレ−ジョン実行結果を既存データベース１０４
　に格納する。

モデルデータベース１０３　は、関係データベース等の
既存のデータベース中のデータをスキーマ変換すること
により利用可能であり、生産管理データなどをモデル構
成要素の属性として利用できる。

各モデルは、属性及び手続きを一括して表し、そこに属
する要素を持つクラスを利用して表現される。また、ク
ラスは階層構造をとることができ、下位クラスは上位ク
ラスの属性及び手続きを継承できる。属性及び手続きの
意味については後述する。

第４図は、本発明を利用して記述した生産ラインのシミ
ュレーションモデル例を示したものである。このモデル
においては、生産ライン内のプロセス、このプロセスを
実行するために必要となる作業者、バッファなどのリソ
ース、及び部品を、ノード４０１〜４１０で表現し、そ
の相互関係をアーク４１１〜４１９で表現し、シミュレ
ーションモデルのグラフ表現４２０を生成している。

すなわち、４０１　は部品（ロール６本）を表すノード
、４０２　は所要時間がロール１本当たり３分の加工機
械ＭＣ−＾における段付き加工を表すノード、４０３　
はバッファＢを表すノード、４０４　は作業者Ａを表す
ノード、４０５　は部品（フレーム）を表すノード、４
０６　は所要時間１分のロール組み付は作業を表すノー
ド、４０７　は作業者Ｂを表すノード、４０８は部品（
ねじ２個）を表すノード、４０９　はバッファＣを表す
ノード、４１０　は所要時間５分の搬送作業を表すノー
ド、４１１〜４１９　は各ノード４０１〜４１０間の関
係を示すアークである。

第４図で表される生産ラインにおける処理は、以下のフ
ローであると仮定する。

ロールを６本投入し、それを１本づつ加工機械ＭＣ−＾
で段つき加工を行い、バッファ已に入れる。

バッファＢにロールがあれば、作業者Ｂはねじ２個を用
いてフレームにロールを組みつけ、バッファＣに入れる
。バッファＣにフレームが３個貯蔵されたら搬送を５分
かけて行う。

このグラフは、利用者が、表示装置２０３　に表示され
たメニユーの中から所望のノードを示すアイコンをポイ
ンティング入力装置２０５　で選択して目的個所に移動
させた後に位置決めを行って各ノードを表示し、各ノー
ド間をポインティング入力装置２０５使用してアークで
結ぶことにより作成することができる。

これらのフローは、第４図のグラフ及び以下に説明する
ノードの属性及び手続きで表現される。

第５図は、第４図のモデルを管理するためにグラフ内の
各要素を機能別に分類したクラスの関係を表している。

ここで、オブジェクトクラス５０１は、全てのクラスに
共通な属性及び手続きを持つ抽出クラスであり、本実施
例では、第１表に示すように、識別符号ＩＯなどの属性
とそれに関連する手続きを持たせる。また、当該クラス
にグラフ要素が含まれている場合、この要素を持たせる
。

ノードクラス５０２以下は、モデル要素の属性及び手続
きを持つクラスであり、アーククラス５０３は、モデル
要素間の関係を表すクラスであり、グラフクラス５０４
　はモデル全体の属性及び手続きを持つクラスである。

ノード・クラス５０２．アーククラス５０３ 及びグラフクラス５０４ の構造例を、第２表 〜第４表に示す。

なお、 グラフクラス中のノード集合は、 グラ フ内にある各ノードを要素とする集合或いは列で表され
る。アーク集合も同様である。

また、ノードクラス５０２　の下位には、部品クラス５
０５　、リソースクラス５０６　、プロセスクラス５０
７があり、第５表〜第７表に示すように、それぞれ属性
及び手続きを持っている。

更に、リソースクラス５０６の下位には、第８表。

第９表に示すような作業者クラス５０８及びバッファク
ラス５０９　がある。

例として、作業者クラス５０８に属するノード４０４の
モデルデータを第６図（ａ）に示し、プロセスクラス５
０７　に属するノード４０２　のモデルデータを第６１
！Ｉ０に示す。これらのモデルデータに示されるように
、クラスの概念に従って、下位のクラスは識別符号ｌｄ
１人カアークなど上位クラスの属性を自動的に継承して
いることがわかる。

第５図に示すクラス階層及び−クラス内の要素は、補助
記憶装置２０６上のモデルデータベース１０３　に各シ
ミュレーションモデル毎に保存されるとともに、制御装
置２０１　により各クラスの管理が行われる。このとき
、各モデル要素及びグラフクラス５０４に結果収集用の
手続きや属性を準備しておけば、シミコレ−ジョン時に
結果を収集可能となる。

モデルデータベース１０３　は、各シミュレーションモ
デル毎にそのクラス階層を保存している。本実施例にお
いては、このモデルデータベース１０３に保存されてい
る複数のシミュレーションモデルを利用して、新たなシ
ミュレーションモデルを容易に作成できるようにしてい
る。すなわち、既存の独立した複数のシミュレーション
モデルを融合する機能を備えている。

以下、シミュレーションモデルの融合ａ能について説明
する。第７図は、ネットワーク図７０１　に示されたモ
デルＡと、ネットワーク図７０２　に示されたモデルＢ
を融合させる場合を示しており、この場合の処理の手順
を第８図の説明図に示す。なお、モデルＡ及びモデルＢ
は、それぞれ独立したシミュレーションモデルとしてモ
デルデータベース１０３　或いは既存データベース１０
４　に格納されており、このデータベース１０３或いは
１０４から読み出されて表示装置２０３　に表示される
。なお、読み出し直後には、ネットワーク図７０１　に
は、ノード７０６、７０７とアーク７１２　のみが示さ
れており、ネットワーク図７０２　には、ノード７０８
〜７１１　　とアーク７１５〜７１７のみが示されてい
る。

第７図に示す例の場合、まず、ポインティング入力装置
２０５　を使用して、モデルへのネットワーク図７０１
　に出力ツードア０３　を作成し、搬送ノード７．０７
　とアーク７１３で結ぶ（ステップ５１０１）。中央処
理装置２０００制御装置２０１　は、モデルＡの再構成
を行い、ノードクラス５０２　の下位クラスの出力ノー
ドクラスとアーククラス５０３　に要素を追加し、モデ
ルデータベース１０３　の変更を行う（ステップ５１０
２）　。次に、モデルＢのネットワーク図７０２　に入
力ツードア０４を作成し、ラックノード７０８　とアー
ク７１４で結ぶ（ステップ５１０３）　。モデル已につ
いても同様モデルデータベース１０３　の変更を行う（
ステップ５１０４）　　。その後、ポインティング入力
装置２０５　で接続アーク７０５　を両ネットワークの
ノード７０３．７０４間に結ぶ（ステップ５１０５）。

制御装置２０１　は、グラフクラス５０４　の再構成を
行い、新たに各クラス内の要素のコピーを作り、モデル
ＡとモデルＢの融合したモデルが作成される（ステップ
３１０６）。なお、モデルＡとモデルＢのシミュレーシ
ョン条件が異なっている場合には、両者を整合させる作
業を行った後に（ステップ８１０７〜５１０９）　　、
出力ツードア０３　と入力ツードア０４　は、第５図の
ノードクラス５０２　のサブクラスとして他のノード、
アーク、グラフの各クラスと同様にモデルデータベース
１０３に保管される（ステップ５１１０）。

第１０表は、モデルＡ１モデルＢ及び融合モデルにおけ
る各クラスの要素の関係を示す。

第１０表 上述のように、本実施例によれば、独立した複数のシミ
３レーシヨンモデルを融合して新たなシミュレーション
モデルを作成することができる。

すなわち、シミュレーションモデルの融合機構を利用し
て各モデルを再利用することが可能となり、新規にシミ
ュレーションモデルを作成する場合に比べて手数が大幅
に削減できる。

このようにして作成された融合シミュレーションモデル
のシミニレ−ジョンは、第９図に示スフローチャートに
従って実行される。なお、独立したシミュレーションモ
デルの場合でも同様である。

なお、上記実施例においては、離散事象システムを一般
的なグラフでモデル化したが、離散事象システムをペト
リネットでモデル化した場合には、クラスを、ペトリネ
ットクラス、プレースクラス、トランジションクラス、
トークンクラス、アーククラスの６種類に機能分類して
シミュレーションモデルを保管することができる。

また、シミュレーション実行時、各部品のリードタイム
やバッファ容量の変化などの結果をモデルデータベース
に保存することによりモデルと結果を一括して管理する
ことが可能となる。

更に、Ｘ　Ｎ　Ｓ　（Ｘｅｒｏｘ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｓ
ｙｓｔｅｍ）などのネットワークを利用した場合には、
第１図に示したモデルデータベース１０３　を複数分散
して持つことが可能となり、離れた場所で複数の人間で
モデルを開発することが可能となる。この場合、モデル
の再利用とネットワーク機能の利用により、大規模なシ
ミュレーションモデルを開発管理するのが容易となる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、離散事象システム
のモデルをグラフ内の要素の機能別に属性と手続きを一
括して保存可能となる。このため、複数のシミ５レーシ
ヨンモデルをそのグラフ構造ごと管理可能となり、モデ
ルの再利用が簡単となる。また、データベースによりモ
デルを管理するため、複数の人間でモデルを分割して開
発し、最後にそれらを複合可能である。このため、シミ
ュレーションモデル開発期間を短縮できる。更に、外部
データベースとのインターフェースを有するため、外部
データベースのスキーマをシミュレーションモデルに変
換したり、シミニレ−ジョン結果を外部データベースに
登録することが可能となる。そのため、利用者は外部デ
ータベースの形式を意識する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成図、第２図は本発明を実施す
るためのワークステーションの構成図、第３図は本実施
例における制御の流れを示す説明図、第４図は実施例に
おける離散事象シミュレーションモデルを示す説明図、
第５図は本実施例におけるモデル要素のクラス構造を示
す説明図、第６図は実施例におけるグラフ要素のモデル
データを表す説明図、第７図はモデルの融合を示す説明
図、第８図はモデル融合の際の手順を示す説明図、第９
図はシミニレ−ジョン時の処理を示すフローチャートで
ある。 １０１：制御部　　　　　　１０２：モデルエディタ１
０３：モデルデータベース １０４：既存データベース　１０５ニコマンド入力部１
０６：表示部 ２００：中央処理装置　　　２０１：制御製蓋２０２：
主記憶装置　　　　２０３：表示装置２０４：データ入
力装置 ２０５：ポインティング入力装置 ２０６：補助記憶装置　　　４０１〜４１０：ノード４
１１〜４１９：アーク ４２０ニジミニレ−ジョンモデルのグラフ表現５０１：
オブジェクトクラス ５０２：ノードクラス　　　５０３：アーククラス５０
４ニゲラフクラス　　　５０５：部品クラス、　５０６
：リソースクラス　　５０７：プロセスクラス５０８二
作業者クラス　　　５０９：バッファクラス６０１、６
０２：ノードのモデルデータ７０１、７０２：ネットワ
ーク図 ７０３：出力ノード　　　　７０４：人力ツードア０５
：接続アーク　　　　７０６〜７１１：ノード７１２〜
７１７：アーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．グラフ構造で表現されたシミュレーションモデルを
   作成する手段と、前記シミュレーションモデルのモデル
   要素を機能ごとに分類してその要素の属性及び固有の手
   続きを一括して管理する手段と、モデル要素間の関係を
   管理する手段と、モデル全体に共通な属性及び手続きを
   一括して管理する手段と、外部データベースとの間でモ
   デルデータの授受を行うためのインタフェース手段とを
   有することを特徴とするシミュレーションモデル管理装
   置。