JPH06149773A - ペトリネットに基づくシミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ユーザが独自の機能をアークに与えられるよ
うにすることにより、複雑な論理構成を容易に表現する
ことを可能とし、かつペトリネット図が繁雑となること
を回避すること。 【構成】 ペトリネットに基づくシミュレーション装置
１において、ペトリネットの中のアークを指定して該ア
ークに対してユーザが機能を定義するアーク機能定義部
２と、シミュレーション実行の際に前記ユーザが定義し
た機能に基づいてアークの機能を実行するアーク機能実
行部３とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークステーションや
パーソナルコンピュータ等で実現されるペトリネットに
基づくシミュレーション装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加工機械、組立機械、作業者や搬送機器
等で構成される生産システム等の離散事象システムを設
計する場合、目標とする生産能力を達成するために必要
な個々の構成機器等の数量、中間バッファの配置やその
容量等を充分検討する必要がある。

【０００３】このような場合、従来から汎用言語やシミ
ュレーション専用言語を用いてシミュレーションモデル
を作成し、シミュレーションを行って色々な設計案を評
価することが行われてきた。しかし、通常の生産ライン
設計者にとってはそれらの言語の利用方法の習得が難し
く、使いこなせない状況にあった。

【０００４】この問題を解決するため、最近では特開昭
６３−１３６２４９号公報，特開昭６３−３１７８０５
号公報等に開示されているように、ペトリネットのグラ
フ表現を用いて、シミュレーションモデルの作成を視覚
的に容易に行える方法も数多く提案されている。

【０００５】ペトリネットグラフは、システム内の要素
を条件と事象に分け、条件をプレース、事象をトランジ
ションというノードで表し、条件と事象の関係をアーク
で結ぶグラフでモデルを表現するものである。そして、
条件の成立をプレースにトークンを配置することにより
表し、このトークンの移動状態に応じてトランジション
を発火させることによりシステムのダイナミクスを検証
するものである。上記プレースは、プレースに入力する
アークのリスト，出力するアークのリスト，プレースに
置かれるトークンの数等のデータからなるプレースデー
タで表現され、トランジションは、同様にトランジショ
ンに入力するアークのリスト，出力するアークのリスト
等のデータからなるトランジションデータで表現され、
また、アークは、始点ノード及び終点ノード等のデータ
からなるアークデータで表現される。

【０００６】図８は、ペトリネットの例であり、全ての
入力プレース５１，５２にトークンが存在する時、アー
ク５５，５６で接続されるトランジション５４は発火可
能となり（同図（ａ）参照）、発火終了後、入力プレー
ス５１，５２からトークンを一個づつ取り去り、アーク
５７で接続される出力プレース５３にトークンが出力さ
れる様子（同図（ｂ）参照）を表している。このペトリ
ネットのグラフ表現を利用することにより、生産システ
ムのシミュレーションモデルを視覚的に表現でき、複雑
なプログラミングを不要とすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開昭６３−３１７８０５公報等に見られるような従
来のペトリネットに基づくシミュレーション装置では、
アークはその終点のノードにトークンを送るという機能
しか持っておらず、実際の生産システムの工程をシミュ
レートするには不十分である。そこで、ペトリネットの
機能を拡張するために拡張ペトリネットと呼ばれるもの
が提案されている。この拡張ペトリネットでは、アーク
はトークンの色や論理式によってトークンの流れを制御
したり許可アークまたは抑止アークを用いることにより
あるノードの状態を他のノードに知らせることができる
が、トークンがアークを通過する際トークンの属性を変
更するといった処理が行えなかった。このため、ペトリ
ネットによる複雑な論理構成の表現が難しく、かつ表現
した場合においてもノード数が著しく増加することから
ペトリネット図が繁雑になり、シミュレーションモデル
の作成に時間がかかるという欠点があった。また、この
ようなペトリネット図は、作成者のみならず第三者にと
っても極めて分かりにくいものとなっていた。このた
め、従来のペトリネットに基づくシミュレーション装置
を使って複雑な制御を伴う生産ラインのシミュレーショ
ンを行うには、生産機械の制御ロジックをペトリネット
で表現するためにかなりの熟練を必要としたり、多くの
困難を伴っていた。

【０００８】そこで本発明は、ユーザが独自の機能をア
ークに与えられるようにすることにより、複雑な論理構
成を容易に表現することを可能とし、かつペトリネット
図が繁雑となることを回避することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、ペトリネットを作成する手段と、作成され
たペトリネットを表示する手段と、ペトリネットの中の
アークを指定して該アークに対してユーザが機能を定義
する手段と、定義された機能を記憶する手段と、シミュ
レーション実行の際に前記ユーザが定義した機能に基づ
いてアークの機能を実行する手段とを備えていることを
特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の作用を、図１に示す原理図を参照して
説明する。

【００１１】本発明は、図１のように表示部１ａ，入力
部１ｂ，処理部１ｃ，記憶部１ｄを備えた従来と同様な
構成のシミュレーション装置１に加えて、アークにユー
ザが何らかの機能を定義するためのアーク機能定義部２
と、定義された機能をシミュレーションの際に実行する
アーク機能実行部３とを設けている。そしてこれに対応
して、機能データは、始点ノード，終点ノード，多重
度，図形情報等からなる従来のアークのデータを格納す
る領域４（図２（ａ）参照）に加えて、アークにユーザ
機能を保持するデータ領域５を新たに設けている。アー
ク機能定義部２は、ユーザ機能設定パネル等の手段およ
びこれを開始するためのメニュー等の手段を持ち、アー
ク機能実行部３は、アーク機能定義部２にて設定または
記述された機能を実行するための手段を持つ。アークに
新たに付け加えられたデータ領域５は、アーク機能定義
部２を呼んだアークに付与される。

【００１２】シミュレーション実行の際には、入力プレ
ースからのトークンがアークを通過して出力プレースに
到るが、トークンがアークを通過する際には、アーク機
能定義部２で予め定義されたアークの機能に応じて、ア
ーク機能実行部３によりトークンの通過が制御される。
たとえば、予め決められた所定時間内ではトークンが通
過できないようにアークが定義されている場合には、そ
の時間内ではトークンの通過が保留され、その時間が経
過した後にトークンが通過し工程が進行する。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。

【００１４】図３は、本発明の実施例の構成を示すブロ
ック図である。入力部１１は、キーボードおよびマウス
で構成されており、ペトリネットを構成するプレース，
トランジション，アーク等の位置を入力したり、アーク
の機能を入力したり、或いは、シミュレーションの実行
を指示したりするために使用される。処理部１２は、入
力部１１から入力された各種データを記憶部１３に格納
するとともに、これらのデータに基づいて、プレース生
成部１４でプレースデータを生成し、トランジション生
成部１５でトランジションデータを生成し、アーク生成
部１６でアークデータを生成する。

【００１５】プレースデータ、トランジションデータ及
びアークデータのデータ構造の一例を表１、表２及び表
３に示す。

【００１６】

【表１】

【表２】

【表３】 上述のようにして生成されたプレース，トランジショ
ン，アーク等のデータは、ＣＲＴディスプレイ等からな
る表示部１７に供給され、ペトリネットが表示される。

【００１７】本実施例においては、上述の構成に加えて
更に、アークの機能をユーザが定義するためのアーク機
能定義部１８と、この定義されたアーク機能を実行する
ためのアーク機能実行部１９が設けられている。

【００１８】次に、上述のシミュレーション装置におい
て、アークの機能をユーザが定義する場合の動作につい
て、図４のフローチャートを参照して説明する。

【００１９】いま、図５に示されるようなプレース５
１，５２，５３、トランジション５４、アーク５５，５
６，５７からなるペトリネットグラフが表示部１７に表
示されており、アーク５６に対してユーザ機能を定義す
る場合について説明する。

【００２０】先ず、入力部１１に設けられたマウスを使
用してマウスカーソルＣをアーク５６の位置に移動さ
せ、マウスボタンを押してアーク５６を指定する (ステ
ップ１０１）。そして、マウスに設けられた選択項目メ
ニュー表示ボタンを押すことにより (ステップ１０
２）、処理部１２を介してアーク機能定義部１８が起動
され、表示部１７には、図５に示すような選択項目メニ
ューＭが表示される (ステップ１０３）。選択項目メニ
ューＭには、たとえば、「属性設定」，「エディッ
ト」，「ユーザ機能設定」の三つの項目が含まれてい
る。ここでマウスによりメニューの中から「ユーザ機能
設定」を選択すると (ステップ１０４）、表示部１７に
は、図６に示すような、ユーザ定義を行うためのユーザ
機能設定パネルＰが表示される。

【００２１】ユーザ機能設定パネルＰには、予めいくつ
かの機能がボタンの形で用意されている。なお、ここで
いうボタンとは、実際に物理的に押圧されるものではな
く、マウスカーソルＣにより指定される、表示部１７に
表示された小さな矩形領域を意味する。図６の例では、
色付きペトリネットにおいてトークンの色を変換するた
めの色変換ボタンＰ１と、トークンが保持する変数をア
クセスするための変数ボタンＰ２と、アークの機能を式
等で定義するためのユーザ記述ボタンＰ３が存在する。
色変換ボタンＰ１が押された場合には、入力色と出力色
の入力が可能となり、シミュレーション実行時にトーク
ンがアークを通過する際に入力色で指定された色を持つ
トークンの色が出力色に変換される。また、変数ボタン
Ｐ２が押された場合には、変数名とデータの入力が可能
となり、シミュレーション実行時にトークンがアークを
通過する際に、変数名で指定されるトークン変数の値が
データで指定された値となる。また、ユーザ記述ボタン
Ｐ３が押された場合には、記述欄Ｐ４に条件式を入力す
ることが可能となり、必要に応じて複雑な処理を記述す
ることが可能となる。この記述は、たとえば、「Ｓｍａ
ｌｌｔａｌｋ（米国Ｘｅｒｏｘ社の登録商標）」と呼ば
れる言語によって行われる。

【００２２】ここで、ユーザ記述の例を説明する。たと
えば、製品の製造工程をペトリネットグラフで表現した
場合、製品の流れはトークンの流れで表される。トラン
ジションでは、入力プレースの条件が満足されれば発火
して次の状態に変化するが、実際の製造工程では、入力
条件が満足されただけでは作業が進まない場合がある。
たとえば、製造工場が昼休みの時間には、原料や材料が
揃っており且つ製造機械が稼働可能な状態にあっても、
実際には作業が行われない。したがって、製品の製造工
程をペトリネットグラフで表現する場合には、このよう
な時間的な制限も表現できるようにする必要がある。た
とえば、昼休みが１２時から１３時までであり、その工
程を終了するのに必要な時間が３０分であったとする。
この場合は１１時３０分から１３時までは、新しい仕事
を受け付けることはできない。この条件を上記した「Ｓ
ｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）」で記述すると以下のよ
うになる。

【００２３】 （ＴＩＭＥ＞１１：３０）＆（ＴＩＭＥ＜１３：００） ｉｆ Ｔｒｕｅ：〔↑ｆａｌｓｅ〕 この式は、現在時刻ＴＩＭＥが１１時３０分から１３時
００分の間は、Ｆａｌｓｅ（偽）を返すことを示してい
る。なお、ＴＩＭＥはシミュレーション時間を保持する
大域変数である。

【００２４】上記のユーザ機能設定パネルＰを使用して
入力された上述の各種データは、処理部１２を介して記
憶部１３に記憶される。

【００２５】なお、ステップ１０４のメニュー選択で
「属性設定」或いは「エディット」を選択した場合に
は、それぞれ対応した処理が行われる (ステップ１０
７，１０８）。すなわち、属性設定を選択することによ
り、アークの多重度の設定と通常，許可，抑止等のアー
クの設定を行うことができ、また、エディットを選択す
ることにより、アークの画面上の形を見易いようにマウ
ス操作によって変形することができる。

【００２６】次に、シミュレーションの実行時の動作に
ついて図７のフローチャートを参照して説明する。

【００２７】入力部１１からシミュレーションの開始が
指示されると、シミュレーション時刻が設定され (ステ
ップ２０１）、その時刻で全てのトランジションが発火
可能か否かが判別される。このトランジションの発火の
可否の判別の詳細は以下の通りである。先ず、トランジ
ションが選択され (ステップ２０２）、そのトランジシ
ョンの入力アークが選択され (ステップ２０３）その入
力アークに対しその先の入力プレースにそれぞれのアー
クが示す多重度個のトークンが存在するか否かが判別さ
れる (ステップ２０４）。トークンが存在する場合には
判断結果としてＴｒｕｅ（真）を返す。トークンが存在
しない場合にはＦａｌｓｅ（偽）を返し、次のトランジ
ションに処理を移す (ステップ２０５）。次に、アーク
機能実行部１９において、アークのユーザ記述があれば
それが実行され (ステップ２０６）、実行結果がＴｒｕ
ｅであればＴｒｕｅを返す (ステップ２０７）。ユーザ
記述の実行結果がＦａｌｓｅであればＦａｌｓｅを返
し、次のトランジションに処理を移す (ステップ２０
５）。全ての入力アークに対して同様な処理を行い (ス
テップ２０８，２０９）、全ての入力アークにおいて判
断結果がＴｒｕｅである場合には (ステップ２１０）、
トランジションを発火候補として配列にセットする (ス
テップ２１１）。

【００２８】次に、全てのトランジションの中から発火
可能なトランジションを調べ (ステップ２１２，２１
３）、無作為に一つのトランジションを抽出し発火作業
を行う(ステップ２１４）。

【００２９】発火可能なトランジションがなくなるまで
上述の処理を繰り返す。

【００３０】次に、発火させたトランジションから最も
早い時刻に発火が終了するトランジションを取り出し、
発火終了作業を行う。すなわち、トランジションの出力
プレースにトークンをセットし (ステップ２１５）、シ
ミュレーションの時刻を進める (ステップ２１６）。

【００３１】以下同様にトランジションの発火、トーク
ンの出力が繰り返されて、順次生産システムの動きが表
現される。

【００３２】このようにしてシミュレーションを実行
し、得られた結果により生産システムの設計案の評価が
行われる。なお、ペトリネットを使用したシミュレーシ
ョン自体については、前記した特開昭６２−２７７２５
０号公報等に開示されているのでここでは詳述しない。

【００３３】なお、本実施例では、アーク機能実行部は
処理部１２内に存在するシミュレーション実行部から呼
び出されるようになっているが、これをシミュレーショ
ン実行部に組み込むことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明において
は、アークにユーザが何らかの機能を定義するためのア
ーク機能定義部と、定義された機能をシミュレーション
中に実行するアーク機能実行部を設けたので、トークン
がアークを通過する際トークンの属性を変更するといっ
た処理が行えるようになる。このため、複雑な論理構成
のペトリネットによる複雑な論理構成の表現が容易にな
り、かつ表現したペトリネットのノード数を少なくでき
ることからペトリネット図が簡潔になり、シミュレーシ
ョンモデルの作成が短時間でできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の概略の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】 本発明におけるアークデータの格納状態を示
す説明図である。

【図３】 本実施例の実施例を示すブロック図である。

【図４】 本実施例におけるユーザ機能設定処理を説明
するためのフローチャートである。

【図５】 ユーザ機能設定を行う場合に表示される選択
項目メニューを示す説明図である。

【図６】 ユーザ機能設定を行う場合に表示されるユー
ザ機能設定パネルを示す説明図である。

【図７】 シミュレーション実行時の処理を説明するた
めのフローチャートである。

【図８】 ペトリネットの原理を示す説明図である。

【符号の説明】

１：シミュレーション装置、２：アーク機能定義部、
３：アーク機能実行部、４，５：データ領域、１１：入
力部、１２：処理部、１３：記憶部、１４：プレース生
成部、１５：トランジション生成部、１６：アーク生成
部、１７：表示部、１８：アーク機能定義部、１９：ア
ーク機能実行部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペトリネットを作成する手段と、作成さ
   れたペトリネットを表示する手段と、ペトリネットの中
   のアークを指定して該アークに対してユーザが機能を定
   義する手段と、定義された機能を記憶する手段と、シミ
   ュレーション実行の際に前記ユーザが定義した機能に基
   づいてアークの機能を実行する手段とを備えていること
   を特徴とするペトリネットに基づくシミュレーション装
   置。