(57)【要約】【課題】  個々の部品モデルの属性及び計算条件を十分に考慮した上で、ユーザーの指定条件を満足したシステムモデルを提示可能な設計支援システムを提供する。【解決手段】  システムモデルに対して出力情報を指定する出力指定部101と、部品モデル及びシステムモデルに対して選定条件を指定する選定条件指定部102と、複数の部品モデルと、選定条件と、出力情報と、が対応付けられた部品モデル情報が、予め格納された部品モデルDB格納部103と、出力指定部101で指定された出力情報と、選定条件指定部102で指定された選定条件と、に基づいて、要求する部品モデルを探索する部品モデル探索部104と、部品モデル探索部104で探索された部品モデルに基づいてシステムモデルを生成し、提示するシステムモデル提示部105と、を有する構成とする。【選択図】  図１
2019168742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部品モデルを組み合わせてシステムモデルを作成する設計支援システムであって、
前記システムモデルに対する出力情報を指定する出力指定部と、
前記部品モデル及び前記システムモデルに対して選定条件を指定する選定条件指定部と、
複数の部品モデルと、選定条件と、出力情報と、が対応付けられた部品モデル情報が、予め格納された部品モデル格納部と、
前記出力指定部で指定された前記出力情報と、前記選定条件指定部で指定された前記選定条件と、に基づいて、要求する部品モデルを探索する部品モデル探索部と、
前記部品モデル探索部で探索された前記部品モデルに基づいてシステムモデルを生成し、提示するシステムモデル提示部と、を有する設計支援システム。
【請求項２】
請求項１記載の設計支援システムであって、
前記部品モデルは、入力値を入力する入力部と、出力値を出力する出力部と、前記出力値の属性情報が記憶された属性部と、前記入力値と前記属性情報に基づいて前記出力値を演算する演算部と、を有する設計支援システム。
【請求項３】
請求項２記載の設計支援システムであって、
前記属性部の前記属性情報は、前記演算部の計算時間と、前記演算部の計算誤差と、前記入力部の各入力値の範囲と、の少なくとも１つである、設計支援システム。
【請求項４】
請求項１記載の設計支援システムであって、
前記選定条件指定部で指定する前記選定条件は、部品モデルに対する、計算時間と、計算誤差と、入力値の範囲と、の少なくとも１つである、設計支援システム。
【請求項５】
請求項４記載の設計支援システムであって、
前記選定条件は、複数の部品モデルの各部品モデルに対して、前記計算時間と、前記計算誤差と、前記入力値の範囲と、が対応付けられた条件である、設計支援システム。
【請求項６】
請求項１記載の設計支援システムであって、
前記部品モデル探索部は、
前記部品モデル格納部で格納された部品モデルの中で、部品モデルと対応付られた前記出力情報の少なくとも一部が、前記出力指定部で指定された前記出力情報と一致し、且つ前記選定条件指定部で指定された前記選定条件を満たす部品モデルを探索する第１探索部と、
前記部品モデル格納部で格納された部品モデルの中で、部品モデルと対応付られた前記出力情報の少なくとも一部が、前記第１探索部で探索された前記部品モデルに対応付られた前記入力情報と一致し、且つ前記選定条件指定部で指定された前記選定条件を満たす部品モデルを探索する第２探索部と、を有し、
前記第１の探索部で探索された前記部品モデルと、前記第２探索部で探索された前記部品モデルと、を連結させてシステムモデルを生成する、設計支援システム。
【請求項７】
請求項６記載の設計支援システムであって、
前記部品モデル探索部は、前記第１探索部で探索された前記部品モデルを前記システムモデルの最も出力側の部品モデルに設定し、前記第２探索部で探索された前記部品モデルを前記第１探索部で探索された前記部品モデルの入力側の部品モデルに設定して、システムモデルを生成する設計支援システム。
【請求項８】
請求項７記載の設計支援システムであって、
前記部品モデル探索部の前記第２探索部は前記出力情報が前記入力情報と一致しない、又は前記選定条件が満たさない場合まで、繰り返し実施し、複数の部品モデルを探索し、前記入力情報と一致しない、又は前記選定条件が満たさない直前に探索された部品モデルを前記システムモデルの最も入力側の部品モデルに設定する、設計支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システムモデルの作成を支援する設計支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
シミュレーション技術のトレンドの一つとして、“ノード”と呼ばれる複数の部品モデルを使ってシミュレーションプログラムを組み立てることが行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、このようなシステムにおいて、再利用可能な部品モデルを多数整備されることがより自由で広範囲なシステムモデルの構築に繋がるので、部品モデルの数が膨大になることが予想される。膨大な部品モデルのデータベースから、適切な部品モデルを選出してシステムモデルを作成するには、すべての部品モデルに対する知識が求められるので、困難な作業である。そのため、部品モデルからシステムモデルを作成するのを支援する技術が必要である。
【０００４】
部品モデルからシステムモデルを作成するものとして特許文献１に開示されている。特許文献１は複数の部品モデルを効率的に組み合わせてシステムモデルを作成する方法が開示されている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５４５９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日立Node-REDエバンジェリスト：つないで  つないで  プログラミング−Node-REDでつくる初めてのアプリ。リックテレコム、2017年8月。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
予め準備された部品モデルから入出力の情報を用いて自動的にシステムモデルを作成する場合には、数多くのシステムモデルの候補が出る可能性が大きい。実際には、ユーザーが部品モデル及びシステムモデルについて選定条件を予め持っている場合が多い。ユーザーからの選定条件に満足した部品モデル及びシステムモデルが提示されることが望ましい。
【０００８】
上記特許文献１記載の技術では、作成されたシステムモデルの中から要求精度と許容計算時間を選定条件として設けることで、選定条件に満足しないシステムモデルを候補から外すことができる。しかしながら、個別の部品モデルに関しては、入力と出力の情報のみを参照しているので、個別の部品モデルの選定条件に関しては、ユーザーの指定条件を満足することができない。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、個々の部品モデルの属性及び計算条件を十分に考慮した上で、ユーザーの指定条件を満足したシステムモデルを提示可能な設計支援システム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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の設計支援システムは、システムモデルに対して出力情報を指定する出力指定部と、部品モデル及びシステムモデルに対して選定条件を指定する選定条件指定部と、複数の部品モデルと、選定条件と、出力情報と、が対応付けられた部品モデル情報が、予め格納された部品モデル格納部と、出力指定部で指定された出力情報と、選定条件指定部で指定された選定条件と、に基づいて、要求する部品モデルを探索する部品モデル探索部と、部品モデル探索部で探索された部品モデルに基づいてシステムモデルを生成し、提示するシステムモデル提示部と、を有する構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
個々の部品モデルの属性及び計算条件を十分に考慮した上で、ユーザーの指定条件を満足したシステムモデルを提示可能な設計支援システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る設計支援システムの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の部品モデルの構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の選定条件指定部の選定条件の一例を示す図である。
【図４】本発明の部品モデルDB格納部の一例を示す図である。
【図５】本発明の部品モデル探索部のワークフローの一例を示す図である。
【図６】本発明の部品モデル探索部の部品モデル探索の一例を示す図である。
【図７】本発明に係る設計支援システムで作成されたシステムモデルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳説する。
【００１４】
図１を用いて、本発明に係る設計支援システムの一実施例の構成図について説明する。
【００１５】
本実施例の設計支援システムは、複数の部品モデルを組み合わせてシステムモデルを作成する設計支援システムであって、計算機100で作動するものであり、出力指定部101、選定条件指定部102、部品モデル格納部である部品モデルデータベース（以下、部品モデルDBと称す）格納部103、部品モデル探索部104、システムモデル提示部104から構成される。
【００１６】
出力指定部101は、システムモデルに対する出力情報を指定するものであって、ユーザーがシステムモデルに対して、出力となるような物理量を指定する。例えば食品のサプライチェーンシステムの場合は、食品の“売上”と“利益”を出力として指定することができる。
【００１７】
図２に、部品モデルの構成について説明する。部品モデル200は、入力値を入力する入力部201と、出力値を出力する出力部202と、出力値の属性情報が記憶された属性部204と、入力値と属性情報に基づいて出力値を演算する演算部203と、からなる。例えば食品のサプライチェーンシステムの場合は、食品の生産モデルという部品モデルがある。この場合、入力値は気温、農家の生産設備などがあり、出力値は食品の生産量などがある。演算部203は食品の生産量を計算する生産プログラムが格納され、演算するものである。属性部204は、この生産プログラムの入力部201の各入力値の範囲205、演算部203の計算時間206、演算部203の計算誤差207、の少なくとも一つがある。
【００１８】
選定条件指定部102は、ユーザーがシステムモデル全体乃至個々の部品モデルに対して、属性である、計算時間、許容誤差、入力値の範囲の少なくとも一つについて、条件を入力する。特に条件が無い場合は、空欄または“指定無し”などと記載する。つまり、部個々の品モデル及びシステムモデルに対して、計算時間、許容誤差、入力値の範囲の選定条件を指定する。
【００１９】
図３に、食品のサプライチェーンシステムを例として、選定条件300の一例を示す。ここでは、食品のサプライチェーンシステム自体及びそれを構成する個々の部品モデル（気象モデル、生産モデル、倉庫モデル、消費モデル、走行モデル、食品モデル、経済性モデル、システムモデル全体など）について、計算時間、計算誤差、入力値の範囲の少なくとも一つについて、条件を入力する。つまり、選定条件300は、部品モデルに対する、計算時間と、計算誤差と、入力値の範囲と、の少なくとも１つであり、図３に記載の通り、複数の部品モデルの各部品モデルに対して、計算時間と、計算誤差と、入力値の範囲と、が対応付けられた選定条件である。例えば、気象モデルに関して、図３に記載されたように、計算時間を30分以下にし、入力値の範囲は指定無し、計算誤差は5%以内、という選定条件をつける。
【００２０】
部品モデルDB格納部103では、複数の部品モデルと、選定条件と、出力情報と、が対応付けられた部品モデル情報が、予めデータベースとして格納する。
【００２１】
図４に、食品のサプライチェーンシステムを例として、部品モデルDB格納部103に格納された部品モデル情報の一例を示す。この場合、部品モデルDB格納部103に格納されている部品モデルのリストには、例えば以下のようなものがある。
【００２２】
即ち、食品の生産に関する生産モデル、食品の保管に関する倉庫モデル、食品の消費に関する消費モデル、大気の気温や風速などを予測し、食品の生産や消費などに影響を与える気象モデル、食品の運搬に関する走行モデル、食品自身の鮮度変化に関する食品モデル、コストや利益を計算する経済性モデルなど、である。
【００２３】
図４のように、これら各部品モデルに対応付て、“気温”、“平均年収”、“食品量”などの入力、その入力の範囲、“食品量”、“保管時間”、“在庫リスト”、“消費量”、“製品量”、“気温”、“走行距離”、“走行時間”、“走行コスト”、“鮮度”、“利益”などの出力、計算時間、計算誤差、が記憶されている。
【００２４】
さらに、一つのモデルに関しては、入出力パラメータの数の違いや入力値の範囲の違いなどから、いくつかのバリエーションを有することがある。図４に記載のように、例えば、生産モデル１と生産モデル２では、入力された気温の範囲が異なり、生産モデル１は気温0〜30℃、生産モデル２は気温20〜40℃というように、バリエーションを有する。
【００２５】
個々の部品モデルについて、入出力の情報以外に、計算時間、計算誤差、入力値の範囲の少なくとも一つについて記載する。実測値がある場合は実測を記載する。実測値が無い場合は経験者の判断で適切な値を記載する。
【００２６】
部品モデル探索部104では、出力指定部101で指定された出力情報と、選定条件指定部102で指定された選定条件と、を満足するように、部品モデルDB格納部103で格納されている部品モデルに対して検索をかける。つまり、出力情報と選定条件に基づいて要求する部品モデルを探索する。
【００２７】
システムモデル提示部105では、部品モデル探索部104で探索された部品モデルに基づく、具合的には探索された複数の部品モデルを連結してシステムモデルを生成し、ユーザーに提示する。なお、提示の方法は表示させるだけではなく音声等でユーザーへ知らせるものも含む。
【００２８】
図５に、部品モデル探索部104のフローチャートを示す。図５のフローチャートは、以下のステップを備えるものである。
【００２９】
S100（第１探索部）では、部品モデルDB格納部103で格納された部品モデルの中で、部品モデルと対応付られた出力情報の少なくとも一部が、出力指定部101でユーザー指定の出力情報と一致する上に、選定条件指定部102で指定された選定条件にも満足するような部品モデルを探索し、システムモデルの最も出力側の部品モデルとする。以下、このシステムモデルの最も出力側の部品モデルをE1と称す。
【００３０】
S200（第２探索部）では、部品モデルDB格納部103で格納された部品モデルの中で、部品モデルと対応付られた出力の少なくとも一部が、S100で探索されたE1の入力と一致する上に、選定条件指定部102で指定された選定条件にも満足するような部品モデルを探索し、E1の入力側の部品モデルとする。以下、E2と称す。
【００３１】
S300では、S200と同様な方法で、E2の入力側の部品モデルを探索し、このような手順をマッチングが無くなるまでに繰り返すことですべての部品モデルを探索する。ここで、最後に探索した部品モデル、つまり要件を満足しないと判断された直前の要件を満たす部品モデルを、システムモデルの最も入力側に位置し、その部品モデルをEkと称す。
【００３２】
S400では、探索された部品モデルをEk、 …、E2、 E1の順で連結してシステムモデルを生成する。つまり、S100の第１の探索部で探索された部品モデルと、S200の第２探索部で探索された部品モデルと、を連結させてシステムモデルを生成する。
【００３３】
S500では、個々のシステムモデル候補について、選定条件指定部102で指定された選定条件に満足するかどうかをチェックする。満足する場合は、ユーザー所望のシステムモデルとしてユーザーに提示する。満足しない場合は、システムモデル候補から外す。
【００３４】
システムモデルの計算時間は、実際に計算して測ることができる。測ることが出来ないまたは望まれない場合は、例えば以下のような計算式、数式１で概算することができる。
【００３５】
【数１】
2019168742.tif 000003
【００３６】
数式１において、Tsystemはシステムモデルの計算時間である。Tiはシステムモデルを構成する部品モデルiの計算時間である。Nはシステムモデルを構成する部品モデルの数である。
【００３７】
システムモデルの計算誤差は、実際に計算して実験値と比較して測ることができる。測ることが出来ない、または望まれない場合は、例えば以下のような計算式、数式２で概算することができる。
【００３８】
【数２】
2019168742.tif 000004
【００３９】
数式２において、Esystemはシステムモデルの計算誤差である。Eiはシステムモデルを構成する部品モデルiの計算誤差である。Nはシステムモデルを構成する部品モデルの数である。
【００４０】
図６に、実例を用いて部品モデルの探索手順について説明する。ここでは、出力指定部101でユーザー指定の出力要求は“利益”とし、選定条件指定部102で指定されたユーザーの選定条件は図３に示した選定条件300のものとする。部品モデルDB格納部103で格納された部品モデルDBは図４に示したものとする。
【００４１】
図６に示すように、まずは、ステップ１として、出力情報に要求出力、つまり“利益”が含まれているような部品モデルを部品モデルDB格納部103で格納された部品モデルDBから探索する。その結果、図４から経済性モデルになる。経済性モデルに関する選定条件は、図３から計算時間2分以下である。部品モデルDBに照合した結果、図４から経済性モデルの実際の計算時間が0.1分であるため、選定条件に満足しており、選定の結果として経済性モデルが残る。
【００４２】
次に、ステップ２として、経済性モデルの入力、つまり“コスト”を探索条件として、出力情報に“コスト”が含まれているような部品モデルを部品モデルDB格納部103で格納された部品モデルDBの中に探索する。その結果、図４から走行モデル１、走行モデル２、走行モデル３が探索結果となる。走行モデルに関する選定条件は、図３から計算時間60分以下、計算誤差が3％以下である。部品モデルDBに照合した結果、図４から、この選定条件に満足したのは走行モデル２である。
【００４３】
次に、ステップ３として、走行モデル２の入力、つまり“食品量”を探索条件として、出力情報に“食品量”が含まれているような部品モデルを、部品モデルDB格納部103で格納された部品モデルDBの中で探索する。その結果、図４から生産モデル１、生産モデル２、生産モデル３が探索結果となる。生産モデルに関する選定条件は、図３から気温の入力値範囲が20〜40度であり、計算誤差が5％以下である。部品モデルDBに照合した結果、図４から、この選定条件に満足したのは生産モデル２である。
【００４４】
次に、ステップ４として、生産モデル２の入力、つまり“気温”を探索条件として、出力情報に“気温”が含まれているような部品モデルを、部品モデルDB格納部103で格納された部品モデルDBの中で探索する。その結果、図４から気象モデル１、気象モデル２が探索結果となる。気象モデルに関する選定条件は、図３から計算時間30分以下で、計算誤差が5％以下である。部品モデルDBに照合した結果、図４から、この選定条件に満足したのは気象モデル１である。
【００４５】
次に、ステップ５として、気象モデル１の入力、つまり“期間”を探索条件として、出力情報に“期間”が含まれているような部品モデルを、部品モデルDB格納部103で格納された部品モデルDBの中で探索する。その結果、マッチングが無い。そこで、探索が終了とし、気象モデル1がシステムモデルの最も入力側の部品モデルとする。
【００４６】
上記の手順で選定された部品モデルを、入力側から出力側までに並べて連結することで、図７に記載のようにシステムモデルを作成することができる。つまり、気象モデル１、生産モデル２、走行モデル２、経済性モデルの順で、システムモデルを組み立てる。
【００４７】
図７を用いて、このシステムモデル全体の選定条件について検証する。システムモデル全体の計算時間について、式（１）を用いて計算した結果、計算時間は約40.1分である。システム全体の計算誤差について、式（２）を用いて計算した結果、計算誤差は約19.6%である。システムモデル全体に関する選定条件は、計算時間60分以下、計算誤差20％以下である。したがって、作成されたシステムモデルは選定条件に満足しており、これをユーザーに提示する。
【００４８】
なお、上述した設計支援システムのうち、部品モデル探索部104で探索した結果、選定条件に満足するような部品モデルが無い場合は、どのような部品モデルがあれば選定条件に満足するかをユーザーに提示しても良い。
【００４９】
また、上述した設計支援システムのうち、過去のシステムモデルの履歴であるシステムモデル履歴DBを格納するシステムモデル履歴格納部を設けることで、部品モデル探索部104では、システムモデル履歴格納部に格納されたシステムモデル履歴DBを参照し、対象の部品モデルと接続実績のある部品モデルを候補としても良い。
【００５０】
本発明では、部品モデルを同一の計算機に格納されているように記載しているが、ネットワーク環境を利用することにより、異なる計算機において格納することも可能である。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５２】
１００  計算機
１０１  出力指定部
１０２  選定条件指定部
１０３  部品モデルDB格納部
１０４  部品モデル探索部
１０５  システムモデル提示部
２００  部品モデル
２０１  入力部
２０２  出力部
２０３  演算部
２０４  属性部
２０５  入力値の範囲
２０６  計算時間
２０７  計算誤差
３００  選定条件
【図１】
2019168742.tif 000005
【図２】
2019168742.tif 000006
【図３】
2019168742.tif 000007
【図４】
2019168742.tif 000008
【図５】
2019168742.tif 000009
【図６】
2019168742.tif 000010
【図７】
2019168742.tif 000011