JPH05249882A - モジュール結合型シミュレーション方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シミュレーションの対象の一部数式モデルの
変更のために、一部模擬過程を新たな模擬過程に置き換
えても、置き換えられない他の模擬過程には変更が生じ
ず、それにより変更にともなう検証作業を不要とするシ
ミュレーション方式を得る。 【構成】 シミュレーション対象の挙動を模擬する模擬
演算手段、シミュレーション対象を特徴づける初期デー
タおよび模擬モジュールシステムの状態データを保持す
るデータベースから構成される模擬モジュールシステム
を複数備え、さらに模擬モジュールシステムのデータベ
ース間のデータ交換をおこなう１つ以上の結合システム
を備えたことによりシミュレーションをおこなうもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子力発電プラントなど
の設計評価や運転訓練用のシミュレーションの方式に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のシミュレーション方式を、原子力
プラントの一部である配管とポンプからなる系のシミュ
レーションを例に説明する。図１３はシミュレーション
対象の系を示す図である。１２０１はポンプ、１２０２
は配管で、流体が１２０２中を流動する。図１１は従来
方式によるシミュレーションシステムの全体構成図であ
る。１００１は対象の系の数式モデルに従い演算するこ
とで系を模擬する模擬演算手段、１００２は系を特徴づ
ける初期データ、１００３は１００１内部に設けられた
データ格納領域である。

【０００３】従来方式によるシミュレーションシステム
の動作の流れを図１２に従って説明する。図１２は従来
方式によるシミュレーションシステムの動作プログラム
を示すフローチャートで、最初に初期過程１１０１がお
こなわれ、模擬演算手段１００１によって初期データ１
００２がデータ格納領域１００３に格納される。１１０
１が終了すると、配管１２０２中の流体の流動模擬過程
１１０２がおこなわれる。１００３に格納されたデータ
を用い、１００１によって流動の模擬演算がおこなわ
れ、その結果は１００３に格納される。１１０２が終了
すると、ポンプ模擬過程１１０３がおこなわれる。１０
０３に格納されたデータを用い、１００１によってポン
プの模擬演算がおこなわれ、その結果は１００３に格納
される。１１０２が終了すると１１０３から繰り返され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のシミュレーショ
ン方式では、シミュレーションの各過程が組み合わさ
れ、ひとつの動作プログラムを構成している。例えば図
１２の例では流動模擬過程１１０２とポンプ模擬過程１
１０３が組み合わされ全体の動作プログラムを構成す
る。また、各模擬過程でデータ格納領域１００３とデー
タの授受をおこなっている。これより、各模擬過程は１
００３を介してデータ的に結合されている。よって、各
模擬過程は１００３とのデータの授受の過程の部分を持
ち、その部分は１００３の仕様に依存している。一方、
１００３の仕様は動作プログラムを構成する各模擬過程
に依存する。そのため、シミュレーションの対象を変更
するため対象の数式モデルを一部変更するときには、全
体の動作プログラムの対応する模擬過程を新たな模擬過
程に置き換える必要がある。置き換えられた模擬過程
は、以前の模擬過程と異なるので１００３の仕様に変更
が発生し、従って置き換えられなかった他のすべての模
擬過程も、１００３とデータの授受の過程の部分に変更
が必要となる。すなわち、数式モデルの変更は全体の動
作プログラムを構成するすべての模擬過程の変更をとも
なう。加えて、変更後にシミュレーション各模擬過程が
正しく動作し、全体としても正しく動作することを検証
する必要がある。全体の動作プログラムが数万ステップ
にもおよぶことは珍しくなく、変更および検証には多く
の労力を必要とするという問題があった。

【０００５】本発明は以上のような問題点を解消するた
めになされたもので、シミュレーションの対象の一部数
式モデルの変更のために、一部模擬過程を新たな模擬過
程に置き換えても、置き換えられない他の模擬過程には
変更が生じず、それにより変更にともなう検証作業を不
要とするシミュレーション方式を得ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るモジュール
結合型シミュレーション方式は、シミュレーション対象
の挙動を模擬する模擬演算手段、シミュレーション対象
を特徴づける初期データおよび模擬モジュールシステム
の状態データを保持するデータベースから構成される模
擬モジュールシステムを複数備え、さらに模擬モジュー
ルシステムのデータベース間のデータ交換をおこなう１
つ以上の結合システムを備えたことによりシミュレーシ
ョンをおこなうものである。

【０００７】また、結合システムは、模擬モジュールシ
ステムのデータベースからデータの属性情報を取得する
情報取得手段、情報取得手段によって取得された属性情
報を比較し解釈しデータ交換の手順を作成する結合手順
作成手段、結合手順作成手段によって作成された手順に
従って模擬モジュールシステムのデータベース間のデー
タを交換する結合媒介手段および結合手順作成手段と情
報データ授受する知識ベースから構成されるものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明におけるモジュール結合型シミュレーシ
ョン方式は、模擬モジュールシステムによってシミュレ
ーションの各模擬過程をおこない、結合システムによっ
て模擬モジュールシステム間のデータ交換によって模擬
モジュールシステム間のデータ的な結合を実現しシミュ
レーションをおこなう。

【０００９】また、結合システムは、模擬モジュールシ
ステムのデータベースからデータの情報を取得し、それ
らを知識ベースをもちいて模擬モジュールシステム間の
データ交換の手順を作成し、作成された手順に従ってデ
ータを交換する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の方式によるシミュレーション
システムの図１３であらわされる系を対象とした実施例
を示す図である。１１０は流動模擬モジュールシステ
ム、１２０はポンプ模擬モジュールシステム、１３０は
結合システムである。１１０、１２０は模擬対象の系の
数式モデルに従い演算することで模擬対象の挙動を模擬
する模擬演算手段１１１、１２１、模擬対象の特性を示
す初期データ１１２、１２２、および模擬演算に用いる
系の状態データとデータの情報を格納するデータベース
１１３、１２３をそれぞれ有している。１３０は１１
３、１２３と接続してそれぞれのデータベースのデータ
の情報を取得する情報取得手段１３１、１３１で取得さ
れた情報から１１３と１２３間のデータ交換手順を作成
する結合手順作成手段１３２、１３２によって知識情報
データを参照される知識ベース１３３、１３２で作成さ
れた手順に従って１１３と１２３間のデータ交換をおこ
なう結合媒介手段１３４から構成される。

【００１１】図２は実施例の電気接続を示す図である。
コンピュータ装置２００はＣＰＵ２０１、メモリ２０
２、補助記憶装置２０３、入出力回路２０４、２０４と
接続しているキーボード２０５とブラウン管２０６を有
する。１１０、１２０、１３０の各システムは別々の計
算プロセスとして構成される。この実現は例えばＵＮＩ
ＸのようなＴＳＳ機能をもったＯＳによって２００を制
御すればよい。

【００１２】実施例の動作の流れを図３、４に従って説
明する。図３は流動模擬モジュールシステム１１０の動
作プログラムを示すフローチャートである。キーボード
２０５からの動作開始入力によって、最初に初期過程３
０１がおこなわれ、ＣＰＵ２０１によって補助記憶装置
２０３に格納された初期データ１１２がメモリ２０２内
のデータベース１１３にその属性情報（後述）と一緒に
格納される。３０１が終了すると模擬演算過程３０２が
おこなわれ、２０１は１１３に格納されたデータをもち
いて模擬演算をおこない、その結果を１１３に格納す
る。３０２は繰り返しおこなわれる。ポンプ模擬モジュ
ールシミュレーション１２０についても、初期データ１
２２、データベース１２３に対し同様の動作がおこなわ
れる。

【００１３】図４は結合システム１３０の動作プログラ
ムを示すフローチャートである。キーボード２０５から
の動作開始入力によって、最初に情報取得過程４０１が
おこなわれ、ＣＰＵ２０１によって１１３、１２３から
データの属性情報が取り出され、メモリ２０２に格納さ
れる。４０１が終了すると、結合手順作成過程４０２が
おこなわれ、取得された属性情報と知識ベース１３３に
格納された知識をもちいて２０１によって結合手順を作
成する。作成された手順は２０２または補助記憶装置２
０３に格納される。４０２が終了すると結合媒介過程４
０３がおこなわれ、２０１が４０３で作成された手順に
従って１１３と１２３の間でデータを交換する。４０３
は繰り返しおこなわれる。

【００１４】図５は各システムの各過程の時間推移にお
ける対応関係である。流動模擬モジュールシステム１１
０およびポンプ模擬モジュールシステム１２０の初期過
程３０１と結合システム１３０の初期過程４０１は同時
刻に開始される。１３０は４０１終了後、結合手順作成
手段４０２をおこなう。１１０、１２０および１３０
は、１１０および１２０の３０１と１３０の４０２のす
べて終了するまで待機する。次に１３０の結合媒介過程
４０３の１回目がおこなわれる。１３０の４０３が終了
した後、１１０および１２０の模擬演算過程３０２の１
回目が同時におこなわれる。１１０および１２０の３０
２がともに終了した後、１３０の４０３の２回目がおこ
なわれ、終了した後、１１０および１２０の３０２の２
回目がおこなわれ、以下繰り返しおこなわれる。

【００１５】データベース１１３、１２３のデータの属
性情報について説明する。図６は流動模擬モジュールシ
ステム１１０のデータベース１１３のデータの属性情
報、およびポンプ模擬モジュールシステム１２０のデー
タベース１２３のデータの属性情報の例を示す図であ
る。５０１〜５０３は１１３のデータの属性情報例、５
０４は１２３のデータの属性情報例である。属性情報は
キーワード、アドレスと称する２部分から構成する。キ
ーワードはさらに物理量名、入出力方向、単位の３部
分、アドレスはデータの格納されるメモリ２０２での番
地とデータの格納される形式の２部分から構成される。
物理量名はデータの示す物理量の名称、入出力方向はデ
ータが模擬モジュールシステム外部から与えられるもの
ならば「入力」、模擬演算手段によって演算し、外部に
提供するものならば「出力」、単位はデータの単位であ
る。５０１の例では、データの物理量名は「質量流
量」、模擬モジュールシステムから外部に提供する「出
力」のもので、単位は「Ｋｇ・ｓ^-1」、メモリの「５０
００」番地に、「Ｒ８」形式でデータが格納されている
ことを示している。

【００１６】知識ベース１３３に格納されている知識に
ついて説明する。図７は知識ベース１３３に格納されて
いる知識の例を示す図である。６０１は前述のデータベ
ースのデータの属性情報のキーワードの物理量名につい
ての相関関係の知識を表現した式で、物理量名「質量流
量」を属性情報に持つデータを同じく「密度」を属性情
報に持つデータで割って得られるデータは、「体積流
量」を属性情報に持つことを示している。６０２はキー
ワードの単位の知識を表現した式で、単位ｇは１０^-3Ｋ
ｇに変換できることを示している。

【００１７】図４の結合手順作成過程４０２の詳しい動
作の流れを図８および９に従って説明する。図８は４０
２の動作プログラムを示す図である。図９は図８で示さ
れた動作によって作成される関係式を示した図である。
最初に物理量名による関係式作成過程７０１がおこなわ
れる。情報取得過程４０１でデータベース１１３、１２
３から取得されたデータの属性情報５０１〜５０４に対
してキーワードの入出力方向「入力」を持つ属性情報の
５０４が検索される。次に５０４のキーワードの物理量
名「体積流量」と一致する左辺を持つ物理量名の相関関
係が知識ベースの知識から検索され、６０１が得られ
る。次に６０１の右辺の物理量名「質量流量」、「密
度」に一致するキーワードの物理量名を持ち、かつ入出
力方向が「出力」を持つ属性情報が５０１〜５０４から
検索され、５０１と５０３が検索される。６０１の各物
理量名をおなじ物理量名を属性情報として持つ５０４、
５０１および５０３の属性情報のキーワードに置き換え
て図９の関係式８０１が作成される。７０１が終了する
と、単位の比較式作成過程７０２がおこなわれる。８０
１からキーワードの単位の部分を取り出し比較式８０２
を作成する。次に：（コロン）をはさんだ両辺で共通に
現れる単位を消去して比較式８０３を作成する。８０３
では、左辺は単位がすべて消去されたのに対し、右辺に
はＫｇとｇが残っている。次に８０３の右辺に現れてい
るＫｇとｇが両辺に現れる単位の相関関係が知識ベース
の知識から検索される。実施例では６０２が検索され
る。６０２を用い、８０３のｇを１０^-3Ｋｇに置き換え
て比較式８０４が作成される。８０４のＫｇとＫｇ^-1を
消去し、８０５が作成される。７０２が終了するとキー
ワード関係式作成過程７０３がおこなわれる。相関式８
０１の両辺と比較式８０５の両辺の数値をそれぞれ組み
合わせて相関式８０６を作成する。７０３が終了すると
アドレス関係式作成過程７０４がおこなわれる。相関式
８０６の両辺のキーワードを対になっているアドレスに
置き換え相関式８０７を作成する。７０４が終了すると
手順作成過程７０５がおこなわれる。相関式８０７を次
のように解釈して結合手順を作成する。右辺の値を左辺
のアドレスのデータへ格納する、右辺のアドレスはアド
レスで示されたデータの値、数値及び演算記号は値に対
する演算と解釈する。７０１〜７０５の動作は、４０１
で取得されたデータベースのデータの属性情報、実施例
では５０１〜５０４に入出力方向「入力」の属性情報を
持つすべてのデータについておこなわれ、手順が作成さ
れる。

【００１８】手順作成過程７０５で作成された結合手順
を図１０を用いて説明する。図１０は実施例で作成され
た結合手順の例で、手順の流れを示すフローチャートで
ある。最初にメモリ２０２の５０００番地にＲ８格納形
式で格納されたデータを取得、これをＸ１とする（９０
１）。２０２の５０１６番地にＲ４格納形式で格納され
たデータを取得、これをＸ２とする（９０２）。Ｘ１を
Ｘ２で除した結果をＸ３とする（９０３）。Ｘ３に１０
^-3を乗じた結果をＸ４とする（９０４）。Ｘ４を２０２
の２１０４番地にＲ８格納形式でデータとして格納す
る。

【００１９】上記実施例では、本発明を原子力プラント
の一部である配管と、ポンプから構成される系について
のコンピュータ装置によるシミュレーションシステムに
利用する場合について説明したが、多数の模擬モジュー
ルシステムと結合システムを用い、模擬演算手段の数式
モデルおよび初期データを変更することで、原子力プラ
ント全体、火力、水力発電、化学工業、鉄鋼、水処理な
どの各種プラントおよび電気回路、交通、経済などのシ
ミュレーションシステムにも利用できる。

【００２０】また、数式モデルを他の処理手順に置き換
えることで、シミュレーションシステムのコンピュータ
装置を用いるすべてのシステムにも利用できる。例えば
２模擬モジュールシステム１結合システムのシステムに
おいて、文章処理手順と表示手順をそれぞれ別々の模擬
演算手段におこなわせることで、文章処理システムとな
る。

【００２１】上記実施例では、本発明を１ＣＰＵのコン
ピュータ装置によるシミュレーションシステムに利用す
る場合について説明したが、複数ＣＰＵのコンピュータ
装置への応用は、各模擬モジュールシステムおよび結合
システムをそれぞれＣＰＵに割り当てることで実現でき
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明の方式によるシミュレーション方
式では流動模擬過程とポンプ模擬過程を別々の計算機プ
ロセスのシステムである流動模擬モジュールシステム１
１０とポンプ模擬モジュールシステム１２０でそれぞれ
おこなった。それぞれの模擬モジュールシステムがデー
タベースを有し、結合システム１３０がそれぞれのデー
タベースの間のデータ交換を媒介することによって、流
動模擬過程とポンプ模擬過程のデータ的な結合を実現
し、シミュレーションをおこなった。各模擬過程は模擬
モジュールシステムのデータベースとのみのデータ授受
過程を含む。すなわち、模擬過程の組み合わにおいて、
模擬モジュールシステムの模擬過程は相手の模擬モジュ
ールシステムとのデータの授受動作をもたず、模擬モジ
ュールシステム間のデータ授受は結合システムによって
おこなわれる。そのため、模擬モジュールシステムでは
他の模擬モジュールシステムとの組合せによる模擬過程
の変更はなく、変更にともなう検証作業は不要となる効
果がある。

【００２３】さらに結合システムは、結合の対象である
模擬モジュールシステムのデータベースからデータの属
性情報を取得し、これらと知識ベースに格納された知識
によってデータ交換の手順を作成し、この手順に従って
データ交換をおこなう。手順の作成の可否は知識ベース
に格納されている知識に依存する。そのため、充分な知
識を蓄積することで、多くの模擬モジュールシステム間
のデータ交換を実現することができる。すなわち、模擬
モジュールシステムの組合せごとに結合システムを作成
する必要がなく、シミュレーションシステム構築の作業
効率が高まる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方式によるシミュレーションシステム
の実施例の全体構成図である。

【図２】本発明の方式によるシミュレーションシステム
の電気接続を示す説明図である。

【図３】本発明の方式によるシミュレーションシステム
の模擬モジュールシステムの動作を示すフローチャート
である。

【図４】本発明の方式によるシミュレーションシステム
の結合システムの動作を示すフローチャートである。

【図５】本発明の方式によるシミュレーションシステム
の各システムの各過程の時間推移における対応関係を示
す図である。

【図６】本発明の方式によるシミュレーションシステム
の模擬モジュールシステムの有するデータベースに格納
されるデータの属性情報の例を示す図である。

【図７】本発明の方式によるシミュレーションシステム
の結合システムの有する知識ベースに格納される知識の
表現の例を示す図である。

【図８】結合手順作成過程の動作を示すフローチャート
である。

【図９】図８の動作によって作成される関係式の例を示
す図である。

【図１０】図８の動作によって作成される結合手順の例
を示すフローチャートである。

【図１１】従来の方式によるシミュレーションシステム
の全体構成図である。

【図１２】従来の方式によるシミュレーションシステム
の動作を示すフローチャートである。

【図１３】従来の方式および本発明の方式によるシミュ
レーションシステムの対象とする系を示す図である。

【符号の説明】

１１０ 流動模擬モジュールシステム １１１ 模擬演算手段 １１２ 初期データ １１３ データベース １２０ ポンプ模擬モジュールシステム １２１ 模擬演算手段 １２２ 初期データ １２３ データベース １３０ 結合システム １３１ 情報取得手段 １３２ 結合手順作成手段 １３３ 知識ベース １３４ 結合媒介手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力発電プラントなどの設計評価や運
   転訓練のためのシミュレーションにおいて、シミュレー
   ション対象の挙動を模擬する模擬演算手段、シミュレー
   ション対象を特徴づける初期データおよび模擬モジュー
   ルシステムの状態データを保持するデータベースから構
   成される模擬モジュールシステムを複数備え、さらに模
   擬モジュールシステムのデータベース間のデータ交換を
   おこなう１つ以上の結合システムを備えたことを特徴と
   するモジュール結合型シミュレーション方式。
2. 【請求項２】 請求項１の結合システムにおいて、模擬
   モジュールシステムのデータベースからデータの属性情
   報を取得する情報取得手段、情報取得手段によって取得
   された属性情報を比較し解釈し、データ交換の手順を作
   成する結合手順作成手段、結合手順作成手段によって作
   成された手順に従って模擬モジュールシステムのデータ
   ベース間のデータを交換する結合媒介手段および結合手
   順作成手段と情報データ授受する知識ベースから構成さ
   れることを特徴とするモジュール結合型シミュレーショ
   ン方式。