JPH06149776A - 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】 生産システム等をシミュレーションするため
のペトリネットに基づくシミュレーション装置におい
て、ペトリネットグラフのパターンモデルに対応させて
作成したパターンアイコンを、パターンモデルと対にし
て部品として利用できるように保存すること。 【構成】 ペトリネットに基づくシミュレーション装置
内に、ペトリネットグラフのパターンモデルとそれに対
応させて作成したパターンアイコンとを、対にして前記
記憶装置に部品として保存し且つ要求があった時にそれ
らを読み出す部品管理手段２−１を具える。これによ
り、パターンモデルに対して手作りで作成したパターン
アイコンを、部品として保存しておくことが出来、後の
機会にそれを利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生産システム等をシミ
ュレーションするための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】各種の部品や材料を生産ラインに流し、
幾つかの処理工程で処理を施し、或る製品を生産すると
いう生産システム等の離散事象システムを、ペトリネッ
トによって描いたグラフを用いてシミュレーションする
ことが行われている。システムを流れる部品等は、ペト
リネットグラフ中を移動するトークンで表現される。

【０００３】このシミュレーションを行うことにより、
生産ラインの途中で部品の溜まり過ぎとか不足とかを生
ずることなく、出来るだけ速く生産を行い得るシステム
を構築するためのヒントを得ることが出来る。そのよう
なヒントとしては、設置する機器の数に関する情報，中
間バッファの配置箇所や容量に関する情報等がある。

【０００４】ペトリネットは、C. Petri氏によって提唱
された、並列同時進行の複数のプロセスからなる離散事
象システムを表現するモデルの１種である。離散事象シ
ステムの構成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、条件と事象との因果関係を、両者を結ぶ「アー
ク」で示すことによってシステムをモデル化している。

【０００５】システムの要素である「プレース」とか
「トランジション」とか「アーク」とかを、簡単な図形
（アイコン）で表すことによりグラフ表現したものを、
ペトリネットグラフという。現在では、このようなペト
リネットグラフを、ワークステーションや高機能パソコ
ンの表示装置上に描いて、シミュレーションすることが
行われている。

【０００６】図２に、従来のペトリネットに基づくシミ
ュレーション装置のハード構成を示す。図２において、
１は中央処理装置、２は制御部、３は主記憶部、４は表
示装置（例、ＣＲＴディスプレイ）、５はデータ入力装
置（例、キーボード）、６はポインティング入力装置
（例、マウス）、７は補助記憶装置（例、磁気ディス
ク）である。補助記憶装置７は、必要に応じて設けられ
る。全体として、電子計算機の構成となっている。

【０００７】ペトリネットグラフによってシステムのモ
デルを作成するには、オペレータが、データ入力装置５
またはポインティング入力装置６を操作して、プレース
とかトランジション等のアイコンを、表示装置４の画面
上に配置して作成する。この操作は、画面との間で対話
的に行うことが出来る。制御部２は、作成されたモデル
のデータを計算機内部データに変換し、主記憶部３また
は補助記憶装置７に保存する。

【０００８】図１１は、ペトリネットグラフの基本的動
作を説明する図である。図１１において、８〜１０はプ
レース、１１〜１３はトークン、１４はトランジショ
ン、１５〜１７はアークである。一般に、トランジショ
ンは、その入力側にある各プレース内に、それらとトラ
ンジションとを結んでいるアークの本数以上の個数のト
ークンが存在すれば、発火可能となる。

【０００９】図１１（イ）は、発火前の状態のペトリネ
ットグラフを表している。プレース８には２個のトーク
ン１１が存在し、プレース９には１個のトークン１２が
存在している。各プレース８，９とトランジション１４
とを結んでいるアークは、それぞれ１本であるから、ト
ランジション１４は発火可能状態となっている。

【００１０】発火すれば、各入力プレースから、トラン
ジションと結ぶアークの本数と同じ個数のトークンが取
り去られ、出力側にあるプレースに１個のトークンが与
えられる。なお、入力プレースでの複数個のトークンの
出し入れの仕方は、いわゆる「先入れ先出し」であり、
先に入って来たものほど先に取り出される。図１１
（ロ）は発火後の状態を表している。

【００１１】図７は、シミュレーション装置で作成した
ペトリネットグラフと階層化を説明する図である。図７
において、２０〜２７はプレース、２８〜３１はトラン
ジション、３２はパターンモデル、３３はパターン用ア
イコンである。図７（イ）は、次のような生産システム
のシミュレーションモデルを表している。倉庫（プレー
ス２０）から材料を取り出し、加工工程Ａで加工した
後、中間バッファ（プレース２４）に送り、搬送工程Ｂ
を経て製品置場（プレース２７）に送る。そして、加工
工程Ａ，搬送工程Ｂの最初の段階では、作業者（プレー
ス２１）が段取りをつける。

【００１２】加工工程Ａを、更に詳細に説明する。トラ
ンジション２８は「段取り」を表しているが、これが発
火するのは、プレース２０（倉庫），プレース２１（作
業者），プレース２３（加工機械）にトークンが存在す
る時である。これらのプレースにトークンが存在すると
いうことは、倉庫から材料が取り出せ、作業者が作業可
能であり、加工機械が使用可能であることを意味してい
る。この時、「段取り」を表すトランジション２８は発
火し、所定の段取り時間（発火継続時間）の経過後、
「加工待ち」を表すプレース２２と作業者を表すプレー
ス２１とに、トークンを送る。次に、トランジション２
９（機械加工）が発火し、所定の加工時間（発火継続時
間）の経過後、「中間バッファ」を表すプレース２４と
「加工機械」を表すプレース２３とにトークンを送る。

【００１３】同様に、搬送工程Ｂを構成するトランジシ
ョン３０は「段取り」，プレース２５は「搬送待ち」，
トランジション３１は「搬送」，プレース２６は「搬送
具」を表している。そして、段取り可能な状態となった
時、段取りをつけ、搬送を実行する。

【００１４】図７（イ）は、２つの工程だけを表し、要
素の数も少ないから、それほど複雑ではない。しかし、
生産システムによっては要素数や工程数が多く、ディス
プレイ面上に一時に表示することができず、スクロール
表示や分割表示しなければならず、見にくい。無理に一
時に表示しようと縮小すると、これまた見にくくなる。

【００１５】そこで、ペトリネットグラフを簡単化する
ために、要素の配置と結合関係が同じである部分が複数
ある場合は、その部分を１つのパターンとして捕らえ、
それの代わりに１つのアイコンで代替して表示すること
が行われている。これが、ペトリネットグラフの階層化
といわれるものである。

【００１６】例えば、図７（イ）のペトリネットグラフ
の加工工程Ａと搬送工程Ｂの部分を見ると、プレースと
トランジションの配置、およびアークでの連結の仕方
は、全く同じである。そこで、これを１つのパターンモ
デルとして捕らえる。図７（ロ）は、そのようにして捕
らえたパターンモデル３２を表している。このパターン
モデル３２を、ペトリネットグラフを作成する場合の１
つの部品として定め（登録し）、補助記憶装置７（図２
参照）に格納しておく。そして、これを図７（ハ）に示
すようなパターン用アイコン３３で表す。

【００１７】図８は、階層化を実施することによって単
純化されたペトリネットグラフである。符号は図７のも
のに対応し、３３Ａ，３３Ｂはパターン用アイコンであ
る。パターン用アイコン３３Ａは加工工程Ａを表し、パ
ターン用アイコン３３Ｂは搬送工程Ｂを表している。パ
ターン用アイコン３３（３３Ａ，３３Ｂ）を用いて描か
れた図８のペトリネットグラフに対し、図７（ロ）のパ
ターンモデル３２のグラフは、下位の階層のグラフとい
う関係になる。

【００１８】図８を作成する場合には、次のようにす
る。プレース２０の次段に加工工程を配置したい場合、
その位置で部品管理ウィンドゥを開き、次々と登録して
ある部品（パターンモデル）を表示させ、パターンモデ
ル３２が利用できると分かると、それを用いるとの決定
をする。すると、パターン用アイコン３３が、加工工程
Ａを配置したい位置に組み込まれる。プレース２４の次
段に搬送工程Ｂを配置したい場合にも、同様にしてパタ
ーンモデル３２の採用を決定すると、パターン用アイコ
ン３３が組み込まれる。

【００１９】かくして、図７（イ）と同じ内容のシステ
ムが、それより遙かに簡単な図８のように表される。加
工工程や搬送工程の各要素の属性変数（例、発火継続時
間）は、図８の各パターン用アイコン３３Ａ，３３Ｂを
マウスでクリックして内容（図７（ロ）のパターンモデ
ル３２）を開かせ、各要素ごとに設定する。

【００２０】従来は、パターンモデル３２を代替するパ
ターン用アイコン３３としては、予め作成してある出来
合いの形のアイコン（デフォルト形状のアイコン）が利
用され、パターンモデル３２の工程内容には関係なく、
同じものが表示されるようになっていた。図８で言うな
らば、加工工程にも搬送工程にも、同じパターンモデル
３２を用いる限り、同じパターン用アイコン３３が表示
されていた。

【００２１】これでは、グラフは簡単化されたものの、
工程内容の区別がつけにくいという欠点があるので、工
程内容を反映した形状を案出し、その形状のアイコンを
作成することが行われている。アイコンの作成は、図２
のデータ入力装置５（またはポインティング入力装置
６）を操作することによって行われる。

【００２２】図９は、パターンモデルのために案出され
たパターンアイコンの例を示す。図９（イ）は、図８の
加工工程Ａを表すパターン用アイコン３３に対するパタ
ーンアイコン３４であり、図９（ロ）は、図８の搬送工
程Ｂを表すパターン用アイコン３３に対するパターンア
イコン３５である。

【００２３】図１０は、図８のペトリネットグラフを、
図９のパターンアイコンを用いて表した図である。この
ように表すと、図８よりも、工程内容を一層分かり易く
表示することができる。

【００２４】図６は、以上のような動作をするシミュレ
ーション装置の機能ブロックを示す図である。６０はペ
トリネットグラフ作成部、６１はペトリネットグラフ階
層管理部、６２は部品管理部、６３はペトリネットグラ
フ記憶部である。ペトリネットグラフ作成部６０は、デ
ータ入力装置５（またはポインティング入力装置６）に
よりプレースやトランジションの配置を行い、ペトリネ
ットグラフを作成する機能を表す。パターンアイコンの
作成も、これで行う。

【００２５】ペトリネットグラフ階層管理部６１は、ペ
トリネットグラフを階層化した時、その階層関係を管理
する。例えば、図９のパターンアイコン３４で、図７
（ロ）のパターンモデル３２を表す時は、その関係を記
録する。部品管理部６２は、ペトリネットグラフを作成
するのに使う部品を管理する。パターンモデル３２を部
品として使うと定めた時には、これを１つの部品として
登録し、要求があった時には取り出せるように管理す
る。ペトリネットグラフ記憶部６３は、作成したペトリ
ネットグラフを記憶する。

【００２６】なお、ペトリネットに基づくシミュレーシ
ョンに関する従来の文献としては、例えば、「計測と制
御」誌 １９６９年９月号（Vol. 28, No.9)，Ｐ１〜４
３、特開平 4−130953号公報等がある。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】

（問題点）前記した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、折角作成したパターンアイコンが
保存されないので、後の機会に使おうとしても使えない
という問題点があった。

【００２８】（問題点の説明）パターンモデル３２に対
して、パターンアイコン３４やパターンアイコン３５の
ようなアイコンを作成して、図１０のようなペトリネッ
トグラフを作成しても、パターンアイコン３４やパター
ンアイコン３５を、部品として保存することまではして
いなかった。そのため、後の機会に別のペトリネットグ
ラフを作成する際、搬送工程を配置しようとして、部品
として登録してあるパターンモデル３２を選択しても、
現れて来るのはデフォルトとして与えられているパター
ン用アイコン３３であり、パターンアイコン３５ではな
い。

【００２９】従って、パターンアイコン３５で表示した
ければ、再びデータ入力装置５（ポインティング入力装
置６）を用いて、このアイコンを作成し直さなければな
らなかった。本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題とするものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、ペトリネットグラフを表示するための
表示装置と、ペトリネットグラフを作成編集する操作を
行うための入力装置と、記憶装置と、前記表示装置，入
力装置および記憶装置と接続され、ペトリネットグラフ
作成編集の処理を行う中央処理装置とを有するペトリネ
ットに基づくシミュレーション装置において、ペトリネ
ットグラフのパターンモデルとそれに対応させて作成し
たパターンアイコンとを、対にして前記記憶装置に部品
として保存し且つ要求があった時にそれらを読み出す部
品管理手段を具えることとした。

【００３１】

【作 用】ペトリネットに基づくシミュレーション装
置内に、ペトリネットグラフのパターンモデルとそれに
対応させて作成したパターンアイコンとを、対にして前
記記憶装置に部品として保存し且つ要求があった時にそ
れらを読み出す部品管理手段を設ける。これにより、パ
ターンモデルに対して手作りで作成したパターンアイコ
ンを部品として保存しておくことが出来、後の機会にそ
れを利用することが可能となる。

【００３２】

【実施例】

（構成）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は、本発明のペトリネットに基づくシミ
ュレーション装置のハード構成を示す図である。符号は
図２に対応し、２−１は部品管理手段である。図２と同
じ符号の部分は、従来と同様の動作をするので、その説
明は省略する。

【００３３】本発明の特徴は、制御部２に、パターンモ
デルとそれに対応させて案出したパターンアイコンと
を、対にして管理する部品管理手段２−１を設けた点に
ある。この手段は、例えばソフト的に実現される。部品
管理手段２−１により、パターンアイコンを新たに作成
した時、これを対応するパターンモデルと対にして、補
助記憶装置７に部品として登録する。

【００３４】図５は、部品管理の操作をする際の表示装
置４の画面を示す図である。５０は部品管理ウィンド
ゥ、５１は設定完了ボタン、５２は編集中止ボタン、５
３は読み込みボタン、５４はモデル名欄、５５はコメン
ト欄、５６はイメージ欄、５７はパターンアイコン表示
欄である。

【００３５】プレースやトランジションを次々と配置し
てペトリネットグラフを作成している途中で、配置した
い工程が部品として登録されていないかを調べる場合
に、部品管理ウィンドゥ５０を開く。モデル名欄５４に
は、部品として登録されているパターンモデルの名前
（例、「加工工程」，「搬送工程」，「タイマー」等
々）が書かれている。そこを見て、必要とするものを選
択する。

【００３６】今、タイマーＴを含む図３に示すようなペ
トリネットグラフを作成しようとしていると仮定する。
なお、３６〜４２はプレース、４３〜４７はトランジシ
ョンである。ここで、タイマーＴの動作について説明し
ておく。プレース４１にトークンが存在すると、トラン
ジション４４が発火する。ここの発火継続時間は０とし
てあり、直ちにプレース３８，３９にトークンが送られ
る。プレース３８にトークンが来たことにより、トラン
ジション４３はプレース３６にトークンが存在すると発
火出来る（動作を許可）。

【００３７】一方、プレース３９にトークンが来ると、
トランジション４５が発火する。トランジション４５の
発火継続時間が１０秒と定めてあれば、１０秒後にプレ
ース４０にトークンが送られる。この時点でプレース３
８，４０にトークンが存在することになるから、トラン
ジション４６が発火する。プレース３８のトークンはな
くなり、トランジション４３は発火できなくなる（動作
を不許可）。ここの発火継続時間は０としてあり、直ち
にプレース４２にトークンが送られ、トランジション４
７が発火する。

【００３８】トランジション４７の発火継続時間を５秒
と定めておくと、５秒後にプレース４１にトークンが送
られる。すると、上記の如き動作を再びたどり、また動
作が許可される。かくして、１０秒動作させたら、５秒
休むという間欠タイマーが実現される。

【００３９】（部品の読み出し）さて、上記のようなタ
イマー部分を描くに当たって、図示するような要素構成
のタイマーが部品として登録されていないかどうかを探
す際に、部品管理ウィンドゥ５０を開く。モデル名欄５
４で「タイマー」を選択すると、コメント欄５５に図示
のようなコメントが表示されると共に、イメージ欄５６
に、具体的な要素構成が表示される。４角内に記載され
ている「１」は、このグラフと他の要素との接続端子数
を意味している。

【００４０】これを見て、利用できると認識すれば、読
み込みボタン５３を押す。すると、イメージ欄５６のグ
ラフと対にして部品として登録されていたパターンアイ
コン４８が、パターンアイコン表示欄５７に表示され
る。次に設定完了ボタン５１を押せば、タイマーＴの位
置にパターンアイコン４８が組み込まれ、図４のような
ペトリネットグラフが作成できる。組み込みを中止した
ければ、編集中止ボタン５２を押せばよい。

【００４１】（部品の登録）なお、図５のパターンアイ
コン４８を作成し、これを図３のタイマーＴの構成のパ
ターンモデルで初めて代替した後、両者を対にして部品
登録するには、次のようにする。ペトリネットグラフ内
にあるパターンアイコン４８をマウスでクリックして、
部品管理ウィンドゥ５０を表示させる。イメージ欄５６
にはタイマーＴのグラフが取り込まれ、パターンアイコ
ン表示欄５７にはパターンアイコン４８が取り込まれ
る。モデル名欄５４に「タイマー」という部品名を記載
する等、必要な編集作業を行った後、設定完了ボタン５
１を押す。すると、両者が対に対応づけられた形で、補
助記憶装置７（図１参照）に保存される。

【００４２】なお、本発明は、ペトリネットグラフの部
品に例をとって説明したが、階層関係を取り入れている
グラフ（例、フローチャート，ＰＥＲＴ図）における部
品管理においても、応用することが出来る。

【００４３】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明では、ペトリネ
ットに基づくシミュレーション装置内に、ペトリネット
グラフのパターンモデルとそれに対応させて作成したパ
ターンアイコンとを、対にして前記記憶装置に部品とし
て保存し且つ要求があった時にそれらを読み出す部品管
理手段を設けた。

【００４４】そのため、パターンモデルに対して一度苦
労して作成したパターンアイコンを部品として保存して
おくことが出来、後の機会に誰でも何度でもそれを利用
することが出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のペトリネットに基づくシミュレーシ
ョン装置のハード構成を示す図

【図２】 従来のペトリネットに基づくシミュレーショ
ン装置のハード構成を示す図

【図３】 パターンモデルを含むペトリネットグラフ

【図４】 図３のペトリネットグラフをパターンアイコ
ンを使用して描いた図

【図５】 部品管理の操作をする際の表示装置の画面を
示す図

【図６】 シミュレーション装置の機能ブロックを示す
図

【図７】 シミュレーション装置で作成したペトリネッ
トグラフと階層化を説明する図

【図８】 階層化を実施することによって単純化された
ペトリネットグラフ

【図９】 パターンモデルのために案出されたパターン
アイコン

【図１０】 パターンアイコンを用いて表したペトリネ
ットグラフ

【図１１】 ペトリネットグラフの基本的動作を説明す
る図

【符号の説明】

１…中央処理装置、２…制御部、２−１…複数シミュレ
ーション条件設定手段、２−２…アイコン変更手段、３
…主記憶部、４…表示装置、５…データ入力装置、６…
ポインティング入力装置、７…補助記憶装置、８〜１０
…プレース、１１〜１３…トークン、１４…トランジシ
ョン、１５〜１７…アーク、２０〜２７…プレース、２
８〜３１…トランジションン、３２…パターンモデル、
３３，３３Ａ，３３Ｂ…パターン用アイコン、３４，３
５…パターンアイコン、３６〜４２…プレース、４３〜
４７…トランジション、４８…パターンアイコン、５０
…部品管理ウィンドゥ、５１…設定完了ボタン、５２…
編集中止ボタン、５３…読み込みボタン、５４…モデル
名欄、５５…コメント欄、５６…イメージ欄、５７…パ
ターンアイコン表示欄、６０…ペトリネットグラフ作成
部、６１…ペトリネットグラフ階層管理部、６２…部品
管理部、６３…ペトリネットグラフ記憶部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペトリネットグラフを表示するための表
   示装置と、ペトリネットグラフを作成編集する操作を行
   うための入力装置と、記憶装置と、前記表示装置，入力
   装置および記憶装置と接続され、ペトリネットグラフ作
   成編集の処理を行う中央処理装置とを有するペトリネッ
   トに基づくシミュレーション装置において、ペトリネッ
   トグラフのパターンモデルとそれに対応させて作成した
   パターンアイコンとを、対にして前記記憶装置に部品と
   して保存し且つ要求があった時にそれらを読み出す部品
   管理手段を具えた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。