JP2718935B2

JP2718935B2 - プログラム生成方法

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Publication number: JP2718935B2
Application number: JP2848188A
Authority: JP
Inventors: 千里金野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-02-09
Filing date: 1988-02-09
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: GB2215889A; US5029119A; JPH01204144A; GB8902802D0

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、数値シミュレーションモデルの作成方法、
および、これを用いた数値シミュレーションプログラム
の自動生成方法に関し、より詳細には、電位分布物の物
理現象を計算機で模擬的に再現する数値シミュレーショ
ンモデルの誤りのない定義に公的なモデルの入力方法、
および、入力されたモデルから数値シミュレーションプ
ログラムを自動生成する方法に関する。

〔従来の技術〕

大型計算機により連続系の物理現象を数値的に解析す
る数値シミュレーションにおいては、電位分布、電磁
場、応力および歪場等を支配する偏微分方程式を解析領
域内にとられた多数の座標格子点で離散化し、連立１次
方程式または固有値問題の計算式に帰着させて、計算機
で計算する方法が用いられている。計算式の数値解の精
度や、安定性や、収束性を向上するためには、座標格子
点の離散化に際して、格子点をなめらかに配置する、大
きく変化する領域に格子点を集中させる、境界形状を正
確に配置する、隣接格子点間の計算順序や相対位置等を
適正化する、等の配慮が必要となる。

第２図は、シミュレーションモデルの一例を示す図で
あり、第３図は第２図のモデルに対するシミュレーショ
ンの形状情報例を示す図、第４図は第２図のモデルに対
するシミュレーションの数式情報例を示す図である。

従来のプログラム生成方法においては、例えば特開昭
60-140433号公報に記載されているように、その現象が
起こる領域の形状情報と、その上での現象の計算手順等
を表わすシミュレーションモデルの数式情報を、プログ
ラム生成用プログラムに入力して、計算プログラムを作
成している。

例えば、第２図に示すように、直線で形成された上部
電極22と曲線で形成された下部電極23の間が、誘電率ε
の異なる材質で構成される機器において、上部電極（図
中のL2,L6,L10で形成される）22に−50KVを、また下部
電極（図中、L1,L5,L8で形成される）23に0Vを、それぞ
れ印加した場合、内部の電位分布Φは、第２図の領域21
内でラプラス方程式を解くことにより求められる。すな
わち、第２図の（１）に示すように、L2＋L6＋L10での
電極の電位Φを−50,000V、L1＋L5＋L8での電極の電位
Φを0Vにし、L3＋L9での電位（Φ）を、法線方向に漏れ
がないようにして、領域S1＋S3の誘電率εを1,領域S2の
誘電率を2500としたときの領域S1＋S2＋S3で、ラプラス
方程式div（ε−grad（Φ））＝０を解く事により求め
られる。

しかし、従来の方法では、領域の形状情報として、第
３図に示すように、電極線上あるいは誘電率の境界上の
特徴点P1（x1,y1）,P2（x2,y2），…31を定義し、次に
それらの点を引用して曲線分群（L1,L2,L3・・・・）32
を定義し、それらの曲線分を引用して、対象領域を被覆
する閉面群（S1,S2,S3・・・）33を定義する。すなわ
ち、L1は曲線状の電極23を形成するP1〜P4を含む大きな
弧（SPLINE）であり、L2は直線状の電極22を形成するP
6,P7を含む直線（LINE）であり、L3はP1,P7を含む直線
（LINE）であり、L4は弓形（ARC）を形成するP4,P5,P6
を含む曲線（ARC）であることを定義している。また、S
1はL1〜L4を含む四辺形（QUAD）であり、S2はL4〜L7を
含む四辺形であり、S3はL7〜L10を含む四辺形であるこ
とを定義している。さらに、数値シミュレーションにお
いて、連続領域を有限個の小領域（メッシュ）と節点で
代表させて解くために、それらの領域の分割情報34を指
定している。すなわち、L1は等比分割（Ｒ）で分割数1
0,および公比0.9で分割され、L2は同じく等比分割で、
分割数10,公比0.9で分割され、L3は均一分割で分割数６
で分割され、L4は均一分割で分割数10で分割されること
を定義している。

そして、従来の方法では、上記形状情報とともに、こ
の領域上で定義されているシミュレーションモデルの数
式情報も指定している。すなわち、第４図に示すよう
に、領域上で定義されている変数41、および物性値等の
物理定数42、境界条件43、非定常問題に必要となる初期
条件44、ならびに偏微分方程式を解く手順を、46から48
までで記述している。ここで、VARは変数であって、PHI
（Φ）を定義し、CONSTは定数であって、S1＋S3でのε
（EPS）＝1,およびS2でのε（EPS）＝2500を定義してい
る。また、BCONDは境界条件であって、L2＋L6＋L10での
PHI＝−50,000であり、L1＋L5＋L8でのPHI＝０であり、
L3＋L9でのPHIの法線方向の漏れは０であることを定義
している。また、ICONDは、初期条件であり、SCHEMEお
よびEND SCHEMEは計算手順の始めと終りを示しており、
SOLVE PHI OF DIV（EPS＊GRAD（PHI））＝０は、偏微分
方程式div（ε・grad（Φ））＝０におけるΦを解くこ
とを指示している。

このように、従来、特に物理定数42や境界条件43等の
領域の各部分に関連した数式情報の設定においては、形
状情報定義時に設定した名称（S1,S2,・・・,L1,L2,・
・・等）を引用することによって、行っている。

以上は、前述の公報に記載された従来のプログラム生
成方法の入力情報の概要である。この他にも、計算プロ
グラムを生成するためのプログラムに対して、情報を指
定入力する方法がある。この中には、形状情報入力処理
を対話型の図形処理システム（CAD）等を用いて定義
し、シミュレーションモデルの数式情報との対応は、前
述の方法と同じように、予め付与していた名称を指定す
るか、あるいはグラフィックディスプレイ上に表示され
ている形状の該当部分をマウス等の対話型の入力装置に
より選択指定（つまり、ピック）することにより行って
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来のプログラム生成方法では、シミュ
レーション対象モデルの形状情報と数式情報との対応
を、全て前者の各該当部分の名称を指定するか、あるい
は対話型入力装置で選択指定することにより行ってい
た。従って、形状情報の数量が膨大となった場合には、
名称による管理や指定が困難となる。また、３次元領域
が対象領域となった場合には、ディスプレイの目視によ
る選択（ピック）が困難となる。従って、従来の方法で
は、シミュレーションの入力データの作成工数が膨大と
なり、さらに入力データの情報の過不足が頻繁に起こる
ので、これらをなくさなければならないという課題があ
った。

本発明の目的は、これら従来の課題を解決し、シミュ
レーション用計算プログラムを生成するための生成プロ
グラムに入力する領域情報に対し、先に入力された領域
の形状情報と数式情報を分析し、その分析結果から分か
る既入力情報に対する不足情報や、新規入力情報の既入
力情報への適合性を随時判定指示することにより、正確
かつ迅速なモデル入力が可能な数値シミュレーションモ
デルの作成方法、および、これを用いた数値シミュレー
ションプログラムの自動生成方法を低することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のプログラム生成方
法は、物理現象が生じる空間領域の形状情報と、該物理
現象を数値的に解析するために必要な変数、定数、該変
数と定数を用いた偏微分方程式、上記空間領域内の初期
条件や境界条件や物性値からなる各条件、および計算手
順を含む数式情報とを入力して、上記物理現象を数値シ
ミュレーションするプログラムを生成するプログラム生
成方法において、入力されたシミュレーションモデルの
上記数式情報を分析することにより、不足している情報
を検出し、また入力された上記形状情報を分析すること
により、上記数式情報の設定が必要な箇所を検出した
後、上記両検出処理で検出された情報を分析して、上記
不足情報と該不足情報の設定箇所を表示することによ
り、ユーザに対話的に入力を要求することに特徴があ
る。そして、不足情報がなくなったモデルを、シミュレ
ーションプログラムを生成するプログラムに入力するこ
とにより、所望のシミュレーションプログラムを得るこ
とに特徴がある。

〔作用〕

本発明においては、領域の形状情報とシミュレーショ
ンモデルの数式情報とが、本来は全く独立して存在して
いる点、および数式情報相互間には主従関係が存在する
点に着目することにより、形状情報と数式情報との対応
付けを、名称やユーザによる選択の指定を経ずに行い、
しかもこれらの情報を過不足なく入力することができる
ようにする。すなわち、形状情報の各部位の中で数式情
報から引用されて、情報が設定される可能性がある箇所
を形状情報のみから抽出し、次に数式情報の一部を参照
して、形状の各部位を引用した数式情報の種別を抽出
し、これらの抽出情報（対象箇所と種別）と入力された
数式情報との対比により数式情報の過不足を調査し、不
足のものについて領域の各部位を順次自動的に選択し
て、数式情報の入力をガイダンス式に要求する。

さらに詳述すると、前述のように、領域の形状情報の
中で、境界条件や物理定数の設定される領域の部位の候
補は、数式情報中で引用されるもので、これらは形状情
報のみから抽出することが可能である。例えば、境界情
報の設定が必要となる領域の境界部分は、２次元の場合
には、曲線分のうち、２つの閉面に共有されず、外部と
の境界を形成している辺であって、これらは形状情報の
みから抽出することができる。また、物理定数の設定が
必要となる領域の部位は、２次元の場合には、個々の閉
面およびそれらの集合体とみなすことができ、これらも
形状情報のみから抽出することができる。つまり、境界
条件の設定に必要な辺や物理定数の設定に必要な部分
は、いずれも形状情報が定義された時、シミュレーショ
ンモデルに関係なく、数式情報での引用や、設定の候補
となる領域の各部位を抽出することができる。

また、前述のように、シミュレーションモデルの数式
情報には主従関係があるので、ある数式情報の定義に基
づいて、形状情報を引用した数式情報が派生する。例え
ば、第４図の例において、変数の宣言41に伴って、境界
部分への境界条件の設定の可能性が生じ、その変数を対
象変数とする偏微分方程式の求解47の指定により、境界
条件の必要性が確定する。つまり、変数の宣言41と方程
式の求解指定47とから、境界条件の定義43が必要となる
ことが判断できる。また、物性値の定義42においても、
ある物性値が全領域を覆って定義されているかを判定す
ることにより、数式情報の過不足に判断することができ
る。

このように、形状情報から設定候補箇所を抽出すると
ともに、数式情報の一部を利用して、形状情報に付随す
る数式情報を抽出し、各候補箇所とそこにおける対象変
数やその境界条件や物性値等の必要情報種別をユーザに
順次提示して、それらを対話入力させることにより、完
全な数式情報を構築していくことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示すプログラム生成方
法の機能ブロック図である。

本発明のプログラム生成方法を機能的に大別すると、
形状情報の入力処理部分（プログラム）３と、数式情報
の入力処理部分（プログラム）４と、入力されたこれら
の情報を基にして、不足する数式情報をガイダンス表示
することにより、対話入力させるためのガイダンス式数
式情報設定部分（大部分はプログラム）５と、必要な形
状情報および数式情報を全部使用して計算プログラムを
生成するためのプログラム生成用プログラム10とからな
る。最後のプログラム生成用プログラム10は従来のもの
を使用すればよいため、ここでは説明を省略する。上記
形状情報入力処理部分３、数式情報入力処理部分４およ
びガイダンス式数式情報設定処理部分５は、１台あるい
は複数台の計算機において処理される。第１図では、１
台の計算機により処理される。

この計算機には、シミュレーションする物理現象の起
こっている領域の形状情報１（第３図参照）と、その現
象を計算機内で模擬計算する手順を示す数式情報２（第
４図参照）が入力され、ガイダンス式数式情報設定処理
部分５で不足情報を補った後、これらの全情報を用い
て、プログラム生成用プログラム10によりそのシミュレ
ーションプログラム11を作成してこれを出力する。

本発明のプログラム生成方法において、従来の生成方
法と異なっている点は、第４図に示すように情報が全部
揃っていなくてもよく、形状情報１に付随して設定され
る情報の一部ないし全部が欠落していても差し支えない
ことである。

形状情報入力処理部分３は、第３図に示すような形状
情報１から、これらの情報が持っている座標値情報や形
状間の階層関係等の形状を管理する一般的な情報（例え
ば、第５図に示す階層的情報）を抽出する。また、数式
情報の入力処理部分４は、第４図に示すような数式情報
２を抽出し、これらのうちの数式の文法チェックや引用
している変数が既に定義されているか否か等をチェック
する。

次に、ガイダンス式数式情報設定処理部分５は、対象
箇所の抽出処理部分（プログラム）７と必要情報の抽出
処理部分（プログラム）８と情報付与のガイダンス処理
部分（メモリおよびプロセッサ）９からなる。このう
ち、対象箇所の抽出処理部分７は、入力された形状情報
に対して、第６図で後述するように、この形状情報だけ
を基にして、閉面の数や各閉面における曲線分を抽出す
ることにより、境界条件や初期条件や物性値等の設定の
要否を判断する。また、必要情報の抽出処理部分８は、
数式情報入力処理部分４で入力された数式情報を分析
し、第７図で後述するように、各変数に対して方程式や
定数の内容を調査することにより、数式情報の中の各変
数や定数に対して、境界条件や初期条件や物性値等の設
定の要否を判断する。

次に、情報付与のガイダンス処理部分９は、対象箇所
の抽出処理部分７と必要情報の抽出処理部分８の生成し
た情報を対比し、数式情報における不足情報を検出す
る。すなわち、第８図で後述するように、対象箇所、対
象変数・定数、および必要情報を配列したテーブルをメ
モリ上に作成し、これに基づいて不足情報を検出し、そ
れらに対して、対象箇所ごと、あるいは対象変数・定数
や必要情報ごとに、対話式にユーザに対し設定要求を行
い、数式情報中の形状情報に付随した情報が全て矛盾な
く設定されるように、ユーザをガイダンスする。

このガイダンスにより情報が入力されると、形状情報
と数式情報は過不足なく設定されるので、正確なシミュ
レーションモデルを規定したことになる。次に、設定さ
れた形状情報と数式情報をプログラム生成用プログラム
10に引き渡すことにより、この情報を用いたプログラム
10を実行すれば、数値計算プログラム11が生成される。

なお、プログラム生成用プログラム10としては、例え
ば、特開昭60-140433号公報に記載されたプログラムを
用いればよい。

以下、第１図における各処理部分の詳細を動作フロー
により詳述する。

問題が定義されている領域の形状情報１については、
本発明においても、第３図に示す従来の情報と同じでよ
い。次に、現象を記述して、それを数値的に解く手順を
記述するシミュレーションモデルの数式情報２について
は、本発明では、従来のように、第４図の数式情報の全
部が最初から揃っていなくても差し支えない。すなわ
ち、第４図の情報のうちの領域の各部位の名称を引用す
ることにより設定される数式情報（例えば、物性値42、
境界条件43、初期条件44等）は、その全てあるいはその
一部が欠落していても、後でガイダンスにより要求する
ので、何等構わない。要するに、使用される変数41の名
称と、定数42の名称と、数式を解くための数値解析手順
46〜48だけが必要最小限の情報として与えられればよ
い。

次に、形状情報の入力処理部分３は、第３図に示す情
報のうちの形状の座標値に関する情報31や、各辺・面の
下位構造との関係や構成を示す情報32,33を用いること
により、第５図に示す階層構造情報を生成する。これを
作成するためには、第５図の面S1,S2,・・・等の上位構
造から始めて、順次辺や点等の下位構造に接続していく
ことにより、簡単に作成することができる。

次に、数式情報の入力処理部分４は、第４図の情報の
一部を入力して、それらの中に含まれる式等の文法チェ
ックや定義参照関係チェックを行い、モデルが矛盾して
いないか否かをチェックする。ここで定義参照関係チェ
ックとは、第４図の実行文46〜48で引用されている変数
・定数が、既に41および42で定義されているか否かのチ
ェックである。

次に、形状情報の入力処理部分３が生成した情報、つ
まり第５図に示す形状の階層構造情報は、ガイダンス式
数式情報設定処理部分５の中の対象箇所抽出処理部分７
に引き渡される。対象箇所抽出処理部分７は、例えば２
次元の場合、物性値や初期条件が閉面あるいはそれらの
集合ごとに設定され、かつ境界条件は領域の境界を形成
する曲線分に設定されることに着目して、第５図の階層
構造情報から、これらの設定対象箇所を抽出する。

第６図は、第１図における対象箇所の抽出処理部分の
動作フローチャートである。

先ず、形状情報のうちの閉面を抽出する（ステップ6
1）。この処理は、階層構造情報から上位構造である面
（S1,S2等）を検索することにより、簡単に実現するこ
とができる。次に、境界辺を抽出するために、２つ以上
の閉面に共有されない辺を検索する。このため、全ての
曲線分に対して、各曲線分を構成辺とする閉面の数をカ
ウントする（ステップ62）。そして、その結果から、参
照閉面のカウント数が１の曲線分だけを抽出する（ステ
ップ63）。

このようにして、対象箇所抽出処理部分７は閉面と境
界辺を抽出して、情報付与ガイダンス処理部分９にこれ
らを引き渡す。

次に、必要情報の抽出処理部分８は、第４図に示す情
報のうちの宣言部分41,42や実行文47等を参照して、形
状情報を引用した数式情報を必要とする変数・定数の候
補を抽出し、実行文47における参照状態に基いて、設定
に必要な情報を抽出する。

第７図は、第１図における必要情報抽出処理部分の動
作フローチャートである。

先ず、宣言されている変数を抽出し（ステップ71）、
各変数に対して境界条件および初期条件の要否を調べる
ために、偏微分方程式の求解の対象変数になっているか
（ステップ72）、その変数に２階の偏微分がかかってい
るか（ステップ73）、その変数が時間に依存するか（ス
テップ74）を判別する。すなわち、境界条件の要否は、
偏微分方程式の求解の対象変数になっていること、およ
び変数に２階の偏微分がかかっていること、により決定
されるとともに、初期条件の要否は、変数が時間に依存
することによって決定されるので、実行文を検索して、
両条件の設定の要否を各変数ごとに検出する。次に、宣
言されている定数を抽出する（ステップ75）。そして、
形状を引用した情報の設定の要否を決定するために、各
定数に対して、形状の各位置に依存しているか否か（ス
テップ76）、および実行文の式中で参照されているか否
か（ステップ77）を調べる。この場合、例えば、第４図
の物性値42の宣言に対して、場所依存の有無（ステップ
76）を決定する際には、ユーザに予め形状への依存／非
依存の属性を与えておいてもよく、またその定数の引用
に当って、式中で微分演算が行われる場合には必ず場所
依存とみなす、等の規則を設定しておいてもよい。

このようにして、必要情報抽出処理部分８は、抽出さ
れた各変数・定数に対する必要情報の種別を、情報付与
ガイダンス処理部分９に入力する。

次に、前述の対象箇所抽出処理部分７で抽出された条
件や値を設定する対象箇所と、必要情報抽出処理部分８
で抽出された各変数・定数に対する必要情報の種別とが
入力されると、情報付与ガイダンス処理部分９は、不足
情報を対話的にユーザに指示することにより、形状情報
１と数式情報２との完全なマッチングを実現する。

第９図は、第１図における情報付与ガイダンス処理部
分の動作フローチャートであり、第８図は、情報付与ガ
イダンス処理部分に備えられたテーブルの内容を示す図
である。

情報付与のガイダンス処理部分９は、先ず、対象箇所
抽出処理部分７と必要情報抽出処理部分８でそれぞれ抽
出された情報と数式情報２を用いて、第８図に示す情報
付与管理テーブルを作成する（ステップ91）。

ここで、情報付与管理テーブルは、第８図に示すよう
に、対象箇所処理部分７が抽出した設定対象箇所と、必
要情報抽出処理部分８が抽出した対象変数・定数と必要
情報とを、マトリックス状に対応付けたものである。こ
れらのうち、設定対象箇所は、初期条件や物性値等が設
定される内部領域群（S1,S2,等）82と、境界条件等が設
定される演算領域群（L1,L2,等）83が登録される。ま
た、対象変数・定数および必要情報は、対象変数81ごと
に、境界条件の要否フラグ84のON/OFF,初期条件の要否
フラグ85のON/OFF,領域形状依存情報の要否フラグ86のO
N/OFF等が登録される。また、数式情報１の中で、必要
情報のうち設定されているものがあれば、このマトリッ
クステーブルの該当箇所に、済（設定済）87のフラグを
立てる。それ以外は、未（未設定）のフラグまたは不要
の記号を立てる。このように、情報付与管理テーブル
は、必要情報とその付与状況を統轄的に管理している。

第９図に示すように、情報付与ガイダンス処理部分９
は、管理テーブルを作成した後、不足情報を対話的に付
与するモードに移ることを指定する（ステップ92）。こ
れは、不足情報をユーザに提示して、情報の入力をガイ
ダンスすることにより、不足情報の抽出手順を指示する
ためのモードである。この設定モードに従って、不足情
報をガイダンス入力する（ステップ93）。その順序は、
先ず領域対応にガイダンス入力Ａを行い（ステップ9
4）、次に変数対応にガイダンス入力Ｂを行い（ステッ
プ95）、最後に情報対応にガイダンス入力Ｃを行う（ス
テップ96）。

第10図は、第９図における領域対応のガイダンス入力
に対する詳細フローチャートである。

領域対応のガイダンス入力とは、領域の各部位ごと
に、不足している情報（例えば、条件や物性値等）の全
ての設定を誘導することである。

第10図に示すように、領域対応のガイダンス入力を行
うには、先ず、第８図に示す情報付与管理テーブルを用
いて、全ての対象箇所ごとに（S1,S2,・・・,L1,L2,・
・・ごとに）（ステップ101）、また全ての対象変数・
定数ごとに（A,B,C,・・・ごとに）（ステップ102）、
さらにその変数・定数の全ての付与情報ごとに（境界条
件、初期条件、領域依存情報等ごとに）（ステップ10
3）、その情報に設定要否フラグがONであり（ステップ1
04）、設定状況を示すフラグが未であるならば（ステッ
プ105）、その設定対象箇所を画面上でブリンキングや
塗りつぶし等によるハイライト表示を行う（ステップ10
6）。これにより、ユーザに位置を知らせ、注目してい
る対象変数・定数名と付与情報の種別とを画面上で指示
する（ステップ107）。そして、要求情報に対して適切
な入力がなされるまで（ステップ108）、キーボードか
らのデータの入力（ステップ109）と入力されたデータ
の適否チェックを行う（ステップ1010）。入力完了後、
情報付与管理テーブルの該当する設定状況フラグ87を済
とする（ステップ1011）。なお、ここでステップ106,10
7,109等の各処理は、第１図における画面とキーボード
を用いて行われる。

第11図は、第１図における画面上のガイダンス表示例
を示す図である。ここでは、第10図におけるハイライト
表示（ステップ106），対象変数，付与情報の種別の表
示（ステップ107）を行う場合を示している。

画面111に対して、対象図形を表示した後、対象箇所1
12の対象変数・定数、付与情報が未であるときには、対
象箇所112のブリンキング表示を行うとともに、対象変
数Ａにおける付与情報B,Cを入力せよと、その種別を表
示する（113）。また、ユーザがデータを入力したとき
には、その下方にデータの入力（例えば、Ａ＝０）を表
示する（114）。

なお、第10図における入力データの適否チェック（ス
テップ1010）とは、入力された境界条件等が、既に与え
られている数式情報（第１図の入力情報２）中の偏微分
方程式と適合する形式の式であるか、等をチェックする
ことである。

次に、第９図における変数対応のガイダンス入力Ｂ
（ステップ95）とは、各変数に対して、変数ごとに全て
の箇所に全ての情報を設定していくことである。具体的
には、第10図において、ステップ101と102の順序を逆に
して、最初に全ての対象変数・定数ごとにチェックし、
次に全ての対象箇所ごとにチェックしていく。それ以外
は第10図と全く同じ処理を行う。

また、第９図における情報対応のガイダンス入力Ｃ
（ステップ96）とは、各情報対応に、各変数の各対象箇
所に該当情報（例えば、境界条件）を設定していくこと
である。具体的には、第10図において、ステップ103の
処理を最初に行い、それ以降はステップ101,102,104,・
・と処理することにより実現できる。

第９図における領域対応の設定モード、変数対応の設
定モード、および情報対応の設定モードのいずれの設定
モードも、情報付与管理テーブルを横、縦、あるいは別
の規則で検索していくことにより、簡単に実行できる。
そして、それ以外の設定モードも考えられる。また、ガ
イダンス処理の途中で、設定モードを切り換えて続行す
ることも勿論可能である。

以上の説明により、第１図におけるガイダンス式数式
情報設定処理部分５は、形状情報と数式情報を不足なく
入力することができたので、これらの情報をプログラム
生成用プログラム10に入力することにより、これを実行
すれば、数値計算プログラム11を生成することができ
る。

なお、本実施例では、説明を簡単にするために、２次
元の領域を対象としているが、３次元の場合でも、設定
対象箇所の辺が面になり、面が立体に変わるだけで、そ
れ以外は全く２次元と同じようにして実現することが可
能である。

また、本発明のプログラム生成方法の変形例として、
（イ）数式情報２の中で、形状情報１を参照する情報を
初期入力時に全く与えずに、その殆んどを情報付与ガイ
ダンス処理部分９によるガイダンス入力に従う方法と、
（ロ）形状情報１を参照する情報を初期入力時に与え
て、不足情報のみをガイダンスに従って補う方法、の２
つがある。前者の方法によれば、形状情報と数式情報と
を全く独立のものとして管理することができるので、同
一の数式情報を多種の形状情報に適用することが可能で
あり、多種の形状情報を用いる場合のシミュレーション
モデルの入力工数は大幅に削減される。後者の方法は、
前述した実施例に近いので詳述しない。

さらに、他の変形例として、（ハ）形状情報１の中
に、個々の辺や面の集合を定義できるようにしておき、
対象箇所をその集合を単位として抽出し、情報を付与す
るガイダンスモードを設けることにより、対話式ガイダ
ンスによる対話の頻度を削減することができるので、同
一の条件や物性値等の効率的な設定が可能となる。

このように、本実施例では、形状情報と数式情報との
対応を、従来のように、名称の引用やユーザによる選択
（ピック）の指定によらなくてもよく、その結果、複雑
な形状に対する設定を簡単に行うことができる。従っ
て、特に３次元の領域を対象にする場合には、該当箇所
を選択する際に、３次元の情報を２次元ディスプレイの
画面に表示することに起因する本質的な困難さを解消す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、形状情報と数
式情報との対応を、名称の引用や選択の指定によること
なく、複雑な形状に対する設定も簡単に行えるので、シ
ミュレーションを記述する形状情報と数式情報との整合
を迅速かつ確実に行うことができ、シミュレーションの
ための計算プログラムを正確に生成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプログラム生成方法の
機能ブロック図、第２図はシミュレーションモデルの一
例を示す図、第３図は第２図における領域の形状情報を
示す図、第４図は第２図の領域をシミュレーションする
ための数式情報を示す図、第５図は第２図における領域
形状の階層構造情報を示す図、第６図は第１図における
対象箇所抽出処理部分の動作フローチャート、第７図は
第１図における必要情報抽出処理部分の動作フローチャ
ート、第８図は第１図における情報付与ガイダンス処理
部分に備えられた情報付与管理テーブルの内容を示す
図、第９図は第１図における情報付与ガイダンス処理部
分の動作フローチャート、第10図は第９図における領域
対応のガイダンス入力処理の詳細フローチャート、第11
図は第１図におけるガイダンス画面を示す図である。 1:領域・形状情報、2:シミュレーション・モデル数式情
報、3:形状情報入力処理部分（プログラム）、4:数式情
報入力処理部分（プログラム）、5:ガイダンス式数式情
報設定処理部分、6:情報入力のためのキーボードディス
プレイ、7:対象箇所抽出処理部分（プログラム）、8:必
要情報抽出処理部分（プログラム）、9:情報付与ガイダ
ンス処理部分、10:プログラム生成用プログラム、11:シ
ミュレーションのための計算プログラム。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物理現象が生じる空間領域の形状情報と、
前記物理現象の数値シミュレーションを行うために必要
な、変数，定数，該変数および定数を用いた偏微分方程
式、前記空間領域内の初期条件や境界条件や物性値から
成る各条件および計算手順を含む数式情報の入力に応答
して、前記物理現象の数値シミュレーションを行うため
のコンピュータによるシミュレーションモデル作成方法
であって、入力された前記形状情報および数式情報に基づいて、必
要とされる数式情報の不足情報と、該不足情報の設定が
必要な個所とを検出した後、該検出された不足情報と該
不足情報の設定個所とを表示装置に表示し、ユーザに対
話的入力を要求するとともに、前記数式情報の入力は、前記形状情報を参照する数式情
報の一部を初期入力時に与えて、該一部の情報を分析し
た結果、不足情報をユーザとの対話形式により補充する
ことによってなされ、前記不足情報の検出は、数式情報において宣言もしくは
使用されている全変数・定数に対して、与えられた計算
手順の中で、偏微分方程式の求解の対象となっていれば
境界条件が、あるいは、偏微分方程式の中で対象変数以
外の変数として引用されていれば物性値や初期値が、あ
るいは、時間依存問題においては初期条件が必要である
等の規則に従った分析によって、変数対応の必要な情報
の検出を行い、また、空間領域の形状情報に対して、境
界条件は境界上のみで付与され、物性値や初期条件等は
内部と境界を含んだ領域全体に付与される等の規則に従
った形状情報の分析によって、条件等の設定の対象とな
る境界領域や内部領域を検出し、検出した両情報を合成
して必要情報と対象箇所のテーブルを生成し、これと数
式情報中の既定義情報との比較によって不足情報を抽出
することによってなされることを特徴とする数値シミュ
レーションモデルの作成方法。
【請求項２】物理現象が生じる空間領域の形状情報と、
前記物理現象の数値シミュレーションを行うために必要
な、変数，定数，該変数および定数を用いた偏微分方程
式、前記空間領域内の初期条件や境界条件や物性値から
成る各条件および計算手順を含む数式情報の入力に応答
して、前記物理現象の数値シミュレーションを行うため
のコンピュータによる数値シミュレーションプログラム
を作成する方法であって、入力された前記形状情報および数式情報に基づいて、必
要とされる数式情報の不足情報と、該不足情報の設定が
必要な個所とを検出した後、該検出された不足情報と該
不足情報の設定個所とを表示装置に表示し、ユーザに対
話的入力を要求して、該要求に基づいてユーザによって
入力された数式情報の補足部分を用いるとともに、前記数式情報の入力は、前記形状情報を参照する数式情
報の一部を初期入力時に与えて、該一部の情報を分析し
た結果、不足情報をユーザとの対話形式により補充する
ことによってなされ、前記不足情報の検出は、数式情報において宣言もしくは
使用されている全変数・定数に対して、与えられた計算
手順の中で、偏微分方程式の求解の対象となっていれば
境界条件が、あるいは、偏微分方程式の中で対象変数以
外の変数として引用されていれば物性値や初期値が、あ
るいは、時間依存問題においては初期条件が必要である
等の規則に従った分析によって、変数対応の必要な情報
の検出を行い、また、空間領域の形状情報に対して、境
界条件は境界上のみで付与され、物性値や初期条件等は
内部と境界を含んだ領域全体に付与される等の規則に従
った形状情報の分析によって、条件等の設定の対象とな
る境界領域や内部領域を検出し、検出した両情報を合成
して必要情報と対象箇所のテーブルを生成し、これと数
式情報中の既定義情報との比較によって不足情報を抽出
することによってなされることを特徴とする数値シミュ
レーションプログラムの自動生成方法。