JP2828735B2 - 複合プログラム用入出力データの物理単位系自動変換方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［目 次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第20図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作 用（第１図） 実施例（第２〜19図） 発明の効果 ［概 要］ 各要素プログラムの入出力データの物理単位系を自動
的に変換できる、複合プログラム用入出力データの物理
単位系自動変換方式に関し、 システム内の単位換算表を介し要素プログラムの物理
単位変換を自動的に行なって効率的に複合解析作業等を
行なえるようにすることを目的とし、 複数の処理手段と、入出力データ格納手段と、入出力
データの格納位置とパラメータ名とを対応付けて格納す
る対応情報格納手段と、入出力データの連結情報をパラ
メータ名間の連結情報として格納する連結情報格納手段
と、入出力データにパラメータ名を対応させパラメータ
名を連結して入出力データの連結を行なう入出力データ
連結手段と、各パラメータの物理単位を格納する物理単
位系格納手段と、入出力データの物理単位系比較・変換
用物理単位表・換算表と、データ受け渡し関係と各デー
タ物理単位と物理単位系の換算公式とによりデータ間の
単位換算を自動的に行なう物理単位自動変換手段とをそ
なえるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、幾つかの要素プログラムを組み合わせて大
規模な複合解析を行なう場合に、各要素プログラムの入
出力データの物理単位系を自動的に識別・変換できるよ
うにした、複合プログラム用入出力データの物理単位系
自動変換方式に関する。

［従来の技術］ 通常、航空機等の飛翔体の設計では、飛行解析のシミ
ュレーションや最適化計算等が重要な役割を果たしてい
る。そこでは、コストや信頼性等の設計指標を基に何を
解析するか明瞭に定め、次にその目的に沿った解析プロ
グラムを計算機上で走らせ、多数回の入出力を繰り返し
ながら最適設計値を見つけ出していく。例えば、航空機
設計では、統計的な基礎データを含む重量，空力係数，
エンジン性能の推算，各種飛行性能及びDOC（直接運航
費:Direct Operating Cost）の計算などを行なう専用プ
ログラムを用意し、これらを組み合わせて大規模な複合
プログラムを作成し、多様な解析計算を行なっている。

第20図に複合プログラムの一例を示す。図において、
「WEIGHT」は重量解析プログラムを、「AERO」は空気力
学プログラムを、「PROPULSION」はエンジン性能プログ
ラムを、「PERFORMANCE」は航続性能プログラムをそれ
ぞれ示している。また、図中のD₁〜D₂₁は各プログラム
に個別に、あるいは共通に与えられる入出力データを示
している。図示したように、各プログラムは入出力デー
タを介して他のプログラムと結合されており、全体とし
て大規模な複合プログラムが形成されている。

ところで、上述したように複数の要素プログラムを結
合し、入出力データを互いに遣り取りする場合には、入
出力データの物理単位系の違いを考慮に入れてデータを
受け渡さなければならない。

従来、データの物理単位系の違いは、ユーザ（利用
者）がそれを一つ一つ読み取ってシステム外で変換した
あと、この変換したデータを要素プログラムに入れ直す
か、または同じことを各要素プログラム間に固有の単位
変換プログラムを作成して行なっていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような従来の方式では、複合プ
ログラムを構成する要素プログラムの数が多くなると、
単位変換を行なわなければならない組み合わせが指数関
数的に増えてしまうため、手間が掛かり過ぎるという問
題点がある。

本発明は、このような状況下において創案されたもの
で、システム内に構築された単位換算表を介して、要素
プログラムの物理単位変換を人手を介さずに自動的に行
なえるようにして、効率的に複合解析作業等を行なえる
ようにした、複合プログラム用入出力データの物理単位
系自動変換方式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］ 第１図は本発明の複合プログラム用入出力データの物
理単位系自動変換方式の原理ブロック図である。

この第１図において、111は処理手段で、この処理手
段111は、各要素プログラムのそれぞれに基づいた処理
を行なうものである。

121は入出力データ格納手段で、この入出力データ格
納手段121は、処理手段111の入出力データを格納するも
のである。

131は対応情報格納手段で、この対応情報格納手段131
は、入出力データ格納手段121内の入出力データの格納
位置と、この入出力データに付されたパラメータ名とを
対応付けて格納するものである。

141は連結情報格納手段で、この連結情報格納手段141
は、複数の処理手段111の入出力データの連結情報を入
出力データに対応したパラメータ名間の連結情報として
格納するものである。

151は入出力データ連結手段で、この入出力データ連
結手段151は、実際の入出力データのそれぞれにパラメ
ータ名を対応させ、パラメータ名を連結することによ
り、複数の要素プログラム間の入出力データの連結を行
なうものである。

161は物理単位系格納手段で、この物理単位系格納手
段161は、各入出力パラメータに付随する情報のうち特
にそのパラメータが持つ物理的な単位を格納するもので
ある。

171は物理単位表・換算表で、この物理単位表・換算
表171は、各要素プログラムの入出力データの物理単位
系を比較・変換するためのものである。

すなわち、物理単位系格納手段161で格納された各パ
ラメータの物理的な単位は、連結情報格納手段141によ
り格納されたパラメータ名間の連結情報と171で示され
る物理単位表・換算表に基づき、各パラメータの単位間
に換算公式が定義されていることになる。

181は物理単位自動変換手段で、この物理単位自動変
換手段181は、対応情報格納手段131,該連結情報格納手
段141により格納された各データの受け渡し関係と、物
理単位系格納手段161により格納された各データの物理
単位と、物理単位表・換算表171により定義された物理
単位系の換算公式とにより、データ間の単位換算を自動
的に行なうものである（以上が請求項１の構成要件）。

なお、物理単位表・換算表171を、新たに定義された
単位系の登録が可能なように構成してもよく（請求項
２）、更にこの場合、物理単位表・換算表171を、新た
に定義された単位系の登録後に、該単位系の消去が可能
なように構成してもよい（請求項３）。

［作 用］ 上述の本発明の複合プログラム用入出力データの物理
単位系自動変換方式では、入出力データ連結手段151
で、実際の入出力データのそれぞれにパラメータ名を対
応させ、パラメータ名を連結することにより、複数の要
素プログラム間の入出力データの連結が行なわれる一
方、物理単位自動変換手段181によって、対応情報格納
手段131,該連結情報格納手段141により格納された各デ
ータの受け渡し関係と、物理単位系格納手段161により
格納された各データの物理単位と、物理単位表・換算表
171により定義された物理単位系の換算公式とから、デ
ータ間の単位換算が自動的に行なわれる（請求項１）。

また、物理単位表・換算表171は、一種のデータベー
スとして、追加、更新、削除が自由であり、各ユーザ固
有の物理単位表・換算表としての拡張が可能である（請
求項2,3）。

［実 施 例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明す
る。

さて、本実施例では、第20図に示すような入出力デー
タで相互に関連する複数の要素プログラムからなる複合
プログラムを考えるものとし、この複合プログラムを実
行する場合の要素プログラム間の物理単位系変換方式に
ついて説明する。

第２図に本発明の複合プログラム用入出力データの物
理単位系自動変換方式を備えた一実施例システムの構成
を示す。

この第２図に示した実施例システムは、知識ベース21
1,推論機構部221,知識獲得支援機構部231,データベース
241,処理機構部251およびユーザインタフェース部261を
そなえている。

ここで、知識ベース211は、各種の解析プログラム間
のインタフェース情報および要素プログラムの各パラメ
ータが持つ物理単位を知識として蓄積するもので、推論
機構部221は、知識ベース211に蓄積された知識に基づい
て解析プログラム間のインタフェースを判断し、適切な
単位変換の公式を適用するもので、知識獲得支援機構部
231は、知識ベース211にユーザからの知識を蓄積するも
ので、データベース241は、各種解析プログラム（要素
プログラム）を格納すると共に推論機構部221の作業領
域となるものである。

また、処理機構部251は、データベース241に蓄積され
た複数の要素プログラムを読み出して実行するもので、
プロセッサ、主記憶装置等からなる従来の計算機本体に
相当するものである。そして、複合プログラムを構成す
る各要素プログラムは、例えば技術計算に適したFORTRA
N言語で記述されており、処理機構部251はこのFORTRAN
言語で記述された各要素プログラムを実行するようにな
っている。

さらに、ユーザインタフェース部261は、ユーザから
の操作指示や各種の情報を推論機構部221,知識獲得支援
機構部231,処理機構部251との間で入出力するものであ
り、入出力用プログラムおよびキーボード，マウス，デ
ィスプレイ等の入出力装置で実現される。

また、ソフトウェア的には人口知能向き言語であるLI
SP等で記述されたオブジェクト指向のエキスパートシス
テム開発支援ツールによって知識獲得支援機構部231お
よび推論機構部221が実現されており、ユーザインタフ
ェース部261を介してクロスレファレンス情報（後述す
る）および各パラメータが持つ物理単位が知識ベース21
1に蓄積されるようになっている。

さらに、複合プログラムを構成する各要素プログラム
はデータベース241内に各プログラムモジュールとして
格納している。また、データベース241は、各要素プロ
グラムの入力データを入力ファイルとして、出力データ
を出力ファイルとして格納している。

そして、この実施例においては、プログラムの入力デ
ータあるいは出力データのそれぞれを入力ファイル，出
力ファイルに格納すると共に、これらの入出力データの
それぞれにパラメータ名を付けて対応付けを行なってデ
ータの管理を行なう。

また、入出力データの性質の違いによって分類した一
層のフレーム構造（各フレームをカテゴリと称する）に
よって表現し、各カテゴリに含まれる入出力データをパ
ラメータの集合として分類する。分類された各カテゴリ
と、このカテゴリに含まれるパラメータ名との対応情報
がカテゴリ情報として知識ベース211に蓄積されてい
る。

更に、各要素プログラムの入出力パラメータを相互に
連結することにより複合プログラムが構成されており、
このパラメータの連結に関する情報がクロスレファレン
ス情報として知識ベース211に蓄積されている。

第３図に実施例システムで扱う各解析プログラムのデ
ータの入出力形態を示す。図示したように各解析プログ
ラム（プログラムＸ）は、一連の入力データを入力ファ
イルから読み込んで一連の出力データを出力ファイルに
書き出す形式になっている。図中のFT1OF001,FT20F001
はFORTRANプログラムで入出力ファイルを指定するとき
の機番識別子である。入力データは複数の入力カテゴリ
（カテゴリA,B,…）に分類され、出力データは複数の出
力カテゴリ（カテゴリa,b,…）に分類される。

第４図に入出力データを入力カテゴリおよび出力カテ
ゴリで分類した場合の具体例を示す。同図において、
「カテゴリ名」は入力カテゴリあるいは出力カテゴリの
それぞれに付された名称であり、「カテゴリインスタン
ス名」は各カテゴリに対応する実データを指定するカテ
ゴリインスタンスのそれぞれに付された名称である。例
えば、カテゴリ「機体データ」において、スペースシャ
トル（USSR）用の実データ（総重量…150.0ton,翼面積
…371.6m²,機体長…37.79mなど）はカテゴリインスタン
ス「スペースシャトル（USSR）」に対応するデータスペ
ース241内の入力ファイルに格納されている。同様に、
スペースシャトル（USA）用の実データは、カテゴリイ
ンスタンス「スペースシャトル（USA）」に対応する入
力ファイルに格納されている。

航続性能プログラム「PERFORMANCE」を実行する場合
には、入力カテゴリのそれぞれに対応した複数のカテゴ
リインスタンスの中から任意の１組を指定して入力デー
タとしてプログラムの実行を行ない、実行結果は出力カ
テゴリのそれぞれに対応した複数のカテゴリインスタン
スの中の１組に格納される。このようにして各カテゴリ
インスタンスの組みとして読み書きされる実行データ
（入出力データ）を第５図に示す。

同図では、例えば、入力カテゴリ「機体データ」に対
応したカテゴリインスタンス「スペースシャトル（US
A）」と入力カテゴリ「ミッション」に対応したカテゴ
リインスタンス「ミッションデータ２」と入力カテゴリ
「初期データ」に対応したカテゴリインスタンス「初期
データ１」とが組み合わさって１つの入力データ群を構
成し、対応する出力データ群は出力カテゴリ「航続性
能」に対応したカテゴリインスタンス「航続性能データ
１」と出力カテゴリ「機体最終データ」に対応したカテ
ゴリインスタンス「機体最終データ１」とが組み合わさ
って構成される。

第６図に、実施例システムにおいて、入力データおよ
び出力データを各カテゴリ毎に分類して管理する場合の
概要を示す。プログラムA,Bの入力データおよび出力デ
ータのそれぞれには、１対１にパラメータ名が付されて
おり、入出力データの入出力ファイル内の位置情報とパ
ラメータ名との対応関係がパラメータ名−入出力ファイ
ル対応表に格納されている。

例えば、要素プログラムＡは、データベース241内の
入力ファイルに格納された一連の入力データからなる入
力データ群１に対応して一連の出力データからなる出力
データ群１を出力する。この出力データ群１はデータベ
ース241内の出力ファイルに格納される。同様に、入力
データ群２に対して出力データ群２を、入力データ群３
に対して出力データ群３をそれぞれ出力する。また、要
素プログラムＢは、入力データ群４に対して出力データ
群４を、入力データ群５に対して出力データ群５を、入
力データ群６に対して出力データ群６をそれぞれ出力す
る。

更に、この第６図は複合プログラムを構成する要素プ
ログラムＡと要素プログラムＢとが知識ベース211に蓄
積されているクロスレファレンス情報によって連結され
ている状態を示している。

また、入出力データの性質の違いによって分類した一
層のフレーム構造（各フレームをカテゴリと称する）に
よって表現し、各カテゴリに含まれる入出力データをパ
ラメータの集合として分類して、この分類に関する情報
をカテゴリ情報として知識ベース211に蓄積している状
態を示している。

ところで、この第６図において、複合プログラムを構
成する要素プログラムＡと要素プログラムＢとが知識ベ
ース311に蓄積されたクロスレファレンス情報によって
連結されるとき、連結された各パラメータの物理単位
は、推論機構221を通して選択された変換公式に基づ
き、適切な単位変換が自動的になされる。

第９図は物理単位表・換算表の概略を示すものである
が、この分離単位表・換算表は、第９図に示すように、
例えばMKSA系基本単位・組立単位表501,MKSA−CGS単位
系換算表511,CGS−ESU系基本単位・組立単位表521,CGS
−EMU系基本単位・組立単位表531,CGS−GAUSS系基本単
位・組立単位表541,CGS系補助単位表551,基礎物理定数
表561,MKSA系補助単位表571,MKSA系内部換算表581,CGS
系内部換算表591をそなえているほか、共通単位表601
（第10図参照）や共通単位系換算表611（第11図参照）
をそなえている。

ここで、MKSA系基本単位・組立単位表501はm,kg,A等
のMKSA系基本単位やｍ・s^-1等のMKSA系組立単位を記憶
するもので、CGS−ESU系基本単位・組立単位表521はcm,
g,statA等のCGS−ESU系基本単位やcm・s^-1等のCGS−ESU
系組立単位を記憶するもので、CGS−EMU系基本単位・組
立単位表531はcm,g,abA等のCGS−EMU系基本単位やcm・s
^-1等のCGS−EMU系組立単位を記憶するもので、CGS−GAU
SS系基本単位・組立単位表541はcm,g,statA等のCGS−GA
USS系基本単位やcm・S^-1等のCGS−GAUSS系組立単位を記
憶するものである。

MKSA−CGS単位系換算表511は、1m＝100cm,1kg＝1000g
等のMKSA単位系とCGS単位系との間の換算公式を記憶す
るものである。

さらに、CGS系補助単位表551は上記のCGS−ESU系基本
単位・組立単位表521,CGS−EMU系基本単位・組立単位表
531,CGS−GAUSS系基本単位・組立単位表541にないCGS系
での補助単位（例えばmm,）を記憶するもので、このC
GS系補助単位表551には、ユーザが新たに定義する単位
系を自由に登録することができる。もちろん、このよう
にして新たに定義した単位系の登録後に、必要としなく
なったときは、この不要になった単位系を消去すること
もできるようになっている。

また、CGS系内部換算表519は、10mm＝10^-1cm,1＝10
³cm³等のCGS系補助単位系とCGS単位系との間の換算公式
を記憶するものである。

MKSA系補助単位表571は上記のMKSA系基本単位・組立
単位表501にないMKSA系での補助単位（例えばkm,ton）
を記憶するもので、このMKSA系補助単位表571にも、ユ
ーザが新たに定義する単位系を自由に登録することがで
きる。もちろん、このようにして新たに定義した単位系
の登録後に、必要としなくなったときは、この不要にな
った単位系を消去することもできる点は、CGS系補助単
位表501と同じである。

また、このMKSA系内部換算表571は、1ton＝1000kgな
どのMKSA系補助単位系とMKSA単位系との間の換算公式を
記憶するものである。

基礎物理定数表561は、第12図に示すように、光速度
c,重力定数G,プランク定数hp,ボルツマン定数ｋ等の物
理定数を記憶しておくものである。

また、共通単位表601は、第10図に示すように、MKSA
単位系とCGS単位系とにおいて共通に使用する単位［例
えば秒（ｓ），分（min），時（ｈ）等］を記憶してお
くもので、共通単位系換算表611は、第11図に示すよう
に、上記の共通単位系間の換算公式（例えば1min＝60s
等）を記憶しておくものである。

即ち、本実施例での登録単位系は、基本的にはMKSA
系,CGS−ESU系,CGS−EMU系,CGS−GAUSS系が用意されて
おり、各登録単位系には、その単位系の根幹となる基本
単位・組立単位表501,521,531,541および基本単位・組
立単位以外の補助的な単位を表わす補助単位表551,571
が定義されていることになる。また、新しい単位を定義
する時は、補助単位表に登録されることは前述のとおり
である。

また、MKSA系とCGS系の間にはMKSA−CGS単位系換算表
511が定義され、基本単位・組立単位表501,521,531,541
と補助単位表551,571の間には内部換算表581,591が定義
されているが、ユーザが新しい単位を定義する時には、
内部換算表581,591に換算式を登録する必要がある。

さらに、MKSA系およびCGS系において共通に使う単位
は、共通単位表601の共通単位系内に定義され、光速度
や重力定数等の物理定数は、基礎物理定数表に定義され
ている点も前述のとおりである。

このように構成されているので、このシステムでは、
MKSA−CGS単位系換算表511または内部換算表581,591の
中から適切な変換公式を見つけ出して、入出力データ間
の単位換算を行なうのである。また、新単位の登録は、
補助単位系571,551について行なわれ、その換算公式は
各々の内部換算表581,591に登録される。

また、登録不要となった単位は、この表の中から削除
することができる。

以下に単位系換算の簡単な例を示す。

単位系換算表を使った換算（単位系の逆変換は自動的
に行われる）。

例１ x m＝ｘ・100cm この場合、MKSA−CGS単位系換算表511における1m＝10
0cmという変換公式が使用される。

例２ x cm＝ｘ・10^-2m この場合、MKSA−CGS単位系換算表511における1m＝10
0cmという変換公式が使用される。

なお、1m＝100cmの定義により、逆変換1cm＝10^-2mは
自動的に行なわれる。

組立単位の換算（単位系換算表を基に、組立単位の換
算は自動的に行なわれる）。

例１ 1m・s^-1＝100cm・s^-1 この場合、MKSA−CGS単位系換算表511における1m＝10
0cmという変換公式が使用される。

例２ 1A・m^-2＝ｃ・10^-5statA・cm^-2 この場合、MKSA−CGS単位系換算表511における1m＝10
0cm,1A＝ｃ・10^-1statAという変換公式が使用される。

基礎物理定数の換算（基礎物理定数を基に換算を行な
う）。

なお、基礎物理定数の定義の変更は、基礎物理定数表
上で行なわれる。

例 1A＝2.99792458×10⁹statA この場合、MKSA−CGS単位系換算表511における1A＝ｃ
・10^-1statA,1m＝100cmという変換公式が使用されると
ともに、基礎物理定数表561におけるｃ（light velocit
y）＝2.99792458×10⁸m・s^-1が使用される。

一次式による変換（温度の単位等）。

例１ ０℃＝32゜F この場合は、次式から求められる。

ｘ゜F＝ｙ・1.8℃＋32 ｙ＝０→ｘ＝32 例２ 300K＝26.85℃ この場合は、次式から求められる。

ｘ℃＝yK−273.15 ｙ＝300→ｘ＝26.85 このようにして、これまで個々に行なっていたデータ
間の単位変換をシステム内に組み込まれた物理単位表・
換算表を用いて一括して行なうことにより、人手を介さ
ずに効率的且つ間違いなくデータ間の単位変換を行なう
ことができる。また、物理単位表・換算表は、追加・削
除が自由であり、ユーザ独自の単位系を定義することに
より非常に融通性のある物理単位系の管理が可能となる
ものである。

ところで、第７図にこのパラメータ名−入出力ファイ
ル対応表の一例を示す。同図（ａ）はこの対応表の中の
入力データに対応する部分を示しており、例えばDRY MS
S OF THE VEHICLE（機体の乾燥重量）,MASS OF THE PAY
LOAD（ペイロード重量），…などの各パラメータ名が付
されている。各パラメータ名の先頭の番号は入力ファイ
ル内の各入力データの格納位置（格納順）を示すもので
ある。

また、同図（ａ）の「型」はデータの型を示しており
Ｒ＊４は４バイトの実数を示している。すなわち単精度
実数型を示している（倍精度実数型はＲ＊８）。「SCAL
AR/ARRAY」は対応する入力データがスカラ量であるかア
レイ（配列）の１要素であるかを示すものであり、Ｓが
スカラを示している。

また、各パラメータ名毎に単位情報も組み込まれてお
り、この単位情報は上記の物理単位系自動変換手段によ
って必要に応じて自動的に変換される。

このようにして、各プログラム毎に、一連のパラメー
タに対応した入力データの集まりとして入力データ群の
それぞれが形成されているのである。

なお、第７図（ａ）に示したDRY MASS OF THE VEHICL
Eなどの各パラメータは、解析プログラムで入力データ
に対応して使用される内部変数に一致する必要はなく、
入力ファイル内の入力データの格納位置（格納順）を合
わせることで各パラメータと内部変数との対応が取られ
ている。また、各パラメータと分類されたカテゴリとの
対応付けはカテゴリ情報に格納されているため、パラメ
ータ名−入出力ファイル対応表中のパラメータの順番は
カテゴリ単位に整理する必要はない。

同図（ｂ）はパラメータ名−入出力ファイル対応表の
中の出力データに対応する部分を示しており、例えばFI
NAL ALTITUDE（最終硬度）,FINAL VELOCITY（最終速
度），…などの各パラメータ名が付されている。各パラ
メータ名の先頭の番号は出力ファイル内の各出力データ
の格納位置（格納順）を示すものである。「型」，「SC
ALAR/ARRAY」，「単位」等については同図（ａ）と同様
である。

また、各パラメータと解析プログラムで出力データに
対応して使用される内部変数は一致する必要はなく、出
力ファイル内の格納位置で対応付けられている。

第８図にカテゴリ情報の一例を示す。同図（ａ）は入
力カテゴリに対するカテゴリ情報を示しており、各入力
カテゴリ名と各入力カテゴリに含まれる１つないし複数
のパラメータ名が対応付けられている。例えば、入力カ
テゴリVEHICLE（機体）にはパラメータDRY MASS OF THE
VEHICLEが対応付けられており、入力カテゴリMISSION
（ミッション）にはパラメータMASS OF THE PAYLOADが
対応付けられている。同様に同図（ｂ）は出力カテゴリ
に対するカテゴリ情報を示している。

第13図に、知識ベース211に蓄積するクロスレファレ
ンス情報の詳細を示す。クロスレファレンス情報は、同
図（ａ）に示すような複数の要素プログラムに共通な入
力データを結びつけるものと、同図（ｂ）に示すような
一方の要素プログラムの出力データを他方の要素プログ
ラムの入力データと結びつけるものとに大別される。

前者（入力データ同士を連結する場合）において、要
素プログラムＡの所定の入力データにパラメータP_Aが対
応しており、要素プログラムＢの所定の入力データにパ
ラメータP_Bが対応しているものとすると、これら２つの
入力データを結合して各入力データを２つの要素プログ
ラムA,Bに共通の入力データとするには、例えば「INITI
TAL P_A＝INITIAL P_B」といった形式のクロスレファレン
ス情報を知識ベース211に蓄積する。

また、後者（出力データと入力データを連結する場
合）において、要素プログラムＡの所定の出力データに
パラメータP_Cが対応しており、要素プログラムＢの所定
の入力データにパラメータP_Bが対応しているものとする
と、これらの入出力データを結合して各要素プログラム
間でデータの受け渡しを行なうには、例えば「FINAL P
_C＝INITIAL P_B」といった形式のクロスレファレンス情
報を知識ベース211に蓄積する。

第７図で説明したように入出力データとしてスカラ量
あるいはアレイの１要素が考えられる場合には、入力デ
ータ同士あるいは入力データと出力データとの組み合わ
せとして、スカラ量同士の対応付け、スカラ量とア
レイの１要素との対応付け、アレイの１要素同士の対
応付けがある。また、知識ベース211に蓄積するクロス
レファレンス情報の形式はプログラム言語あるいはエキ
スパートシステム開発支援ツールに適した任意の形式で
よい。

第14図に、上述したクロスレファレンス情報によって対
応付けを行なった要素プログラム間の連結状態の概略を
示す。同図に示すように、DRY MASS OF THE VEHICLEに
対応した入力データが要素プログラムA,Bで共通で使用
され、FINAL ALTITUDE,FINAL VELOCITY等に対応した要
素プログラムＡの各出力データが要素プログラムC,Dの
それぞれの入力データとして使用されている。

第15図に要素プログラムを追加する場合（以後この要
素プログラムの追加に関する操作をプラグインと称す
る）の動作の流れを示し、そのときの知識獲得の過程の
概略を第16図に示す。

まず、プラグインする要素プログラムのプログラム
名、作者名、作成年月日等を入力する。プログインする
要素プログラムはプログラムモジュールとして既にデー
タベース241に格納されているものとし、この格納した
プログラムモジュールのプログラム名を入力する。

次に、各入力カテゴリの指定を行なう。各入力カテゴ
リ名を入力すると共に、この入力カテゴリに含まれる１
つないし複数のパラメータ名を入力する。この処理は全
ての入力カテゴリについて終了するまで繰り返す。

同様に、各出力カテゴリの指定を行なう。各出力カテ
ゴリ名を入力すると共に、この出力カテゴリに含まれる
１つないし複数のパラメータ名を入力する。この処理は
全ての出力カテゴリについて終了するまで繰り返す。

次に、対応するパラメータ名−入出力ファイル対応表
を入力する。データベース241内の入力ファイルを指定
するための機番識別子を入力すると共に、この入力ファ
イルにおける入力データの格納順をパラメータに対応付
けて指定する。同様に、出力ファイルの機番識別子を入
力すると共に、出力データとパラメータとの対応関係を
指定する。

パラメータ名−入出力ファイル対応表の入力が終了す
ると、次に、プラグインする要素プログラムと既にプラ
グインされている要素プログラムとの間で共通データと
して使用したい入出力データに対応したクロスファレン
ス情報を入力する。このクロスレファレンス情報の入力
においては、複合プログラム内の他の要素プログラムに
対応したパラメータ名を知識獲得支援機構部231によっ
て検索することにより、連結するパラメータの複数の候
補（意味の類似した複数のパラメータ）を捜し出して、
それらの１つ１つに対して確認を取って連結していく。

このようにして、各要素プログラムを順次プラグイン
していくことによって、各要素プログラム間にクロスレ
ファレンス情報を介してネットワークが張り巡らされ、
入出力パラメータが類別されていく。

第17図に、プログラムＡとプログラムＢとが既にプロ
グインされており、新たなプログラムＸをプラグインし
たときのパラメータ連結の状態を示す。プログラムＡで
使用されているパラメータP_AとプログラムＢで使用され
ているパラメータP_Bとがクロスレファレンス情報「INIT
IAL P_A＝INITIAL P_B」でれ連結されているときに、新
たにプラグインしたプログラムＸで使用しているパラメ
ータP_XをパラメータP_Aとクロスレファレンス情報「FINA
L P_X＝INITIAL P_A」で連結すると、自動的にパラメー
タP_XとパラメータP_Bとの連結が発生する状態を示してい
る。

従って、順次要素プログラムをプラグインし、この要
素プログラムで使用されているパラメータをクロスレフ
ァレンス情報で連結していくことにより、上述した自動
的な連結が複数パラメータとの間に発生し、相互に関連
のある複数のパラメータを単位とした類別化が行なわれ
る。第18図に、このパラメータの類別化の様子を示す。
パラメータグループ１〜４が類別化されたパラメータ群
を示している。

ところで、上述したようにしてプラグインされた各要
素プログラムの入出力データには、パラメータとの対応
付けがパラメータ名−入出力ファイル対応表として、パ
ラメータ同士の連結状態がクロスレファレンス用法とし
て知識ベース211に蓄積されている。従って、入出力デ
ータを検索する場合には、パラメータ名を指定すると共
に、このパラメータに関連するクロスレファレンス情報
を条件とすることにより、複合プログラム内の関連する
入出力データを効率良く検索することが可能になる。

また、上述した実施例では、性質の違いに応じたカテ
ゴリ毎に入出力パラメータを分類しているため、このカ
テゴリを条件に含ませて上述した検索を行なうことによ
り、更に検索効率を上げることが可能になる。

ところで、オブジェクト指向型エキスパートシステム
開発支援ツールが持っている柔軟性は、上述したシステ
ム実現の上で非常に好都合であり、次に、このオブジェ
クト指向型エキスパートシステム構築用ツールを使って
カテゴリ情報、クロスレファレンス情報およびパラメー
タ名−入出力ファイル対応表を知識として蓄積する場合
の具体例を示す。

オブジェクト指向言語では、属性と手続きを一緒にし
たオブジェクトを定義し、オブジェクト間における情報
のやりとりをメッセージという形で行うのが基本的な考
え方である。オブジェクトには、クラスとインタンスと
いう２つの階層があり、インタンスレベルのオブジェク
トはクラスレベルのオブジェクトから動的に発生させる
ことができる。

今、本方式を実現するために、実施例の根幹となるク
ラスオブジェクトとしては以下の６つを考える。

PROGRAM:各プログラムの属性を定義 CATEGORY:各プログラムの入出力カテゴリを定義 PARAMETER:各プログラムの各入出力パラメータを定義 BALUE:各プログラムの各入出力パラメータが持つ数値
データを定義 CATEGCRY INSTANCE:入出力カテゴリインスタンスを
定義 IO−DEF:各プログラムの各入出力パラメータ名と入出
力ファイル中のデータ位置情報の対応表を定義 尚、実際には上述した６つのクラスオブジェクトの他
に、入出力カテゴリインスタンスの組み合わせを指定す
るためのクラスオブジェクト「COMBINATION」が必要に
なる。

クラスオブジェクトにはシステム上に固定的な階層を
設けることができるが、上述した各オブジェクトの階層
は全てフラットの関係にあり、従って、クロスオブジェ
クト間の相関は、必要なスロット（属性入力欄）を設け
てそこに値を設定する形式で表現する。

第19図に、各クロスオブジェクトの関係を表した世界
モデルを示す。

クラスレベルをオブジェクトは、インスタンスレベル
のオブジェクトを動的に発生させることができる。従っ
て、新しく要素プログラムをプラグインすると、第19図
中の各クラスオブジェクトはその要素プログラムに応じ
たインスタンスオブジェクトを動的に発生し、それぞれ
のスロットにプログラム名、パラメータ名、ファイル
名，単位等の属性値が入力される。

第19図において、クラスオブジェクト「PROGRAM」に
は、属性としてPROGRAM NAME,INPUT−DEF NAME,OUTPUT
−DEF NAME等が定着されている。入力画面（利用者イン
タフェース部261を介して入力するときにディスプレイ
に表示された入力用画面）出入力した要素プログラムの
プログラム名がクラスオブジェクト「PROGRAM」から動
的に発生したインスタンスオブジェクトの属性PROGRAM
NAMEの欄に設定される。

同様に、入力画面で入力した入出力ファイルの機番識
別子FT10F001は、クラスオブジェクト「IO−DEF」から
動的に発生したインスタンスオブジェクトの属性INPUT
−OUTPUT FILE NAMEの欄に設定される。

インスタンスレベルのオブジェクトには、システム側
で自動的に名前がつくようになっている。例えば、オブ
ジェクト「PROGRAM」の属性INPUT−DEF NAMEの欄に設定
された値IO−DEF0011は、オブジェクト「IO−DEF」が発
生したインスタンスオブジェクトの名前である。同様に
PARAM,0018やPROGRAM0018もシステム側が自動的に付け
たインスタンスオブジェクトの名前である。

パラメータ名−入出力ファイル対応表に相当する情報
は、オブジェクト「IO−DEF」の属性ORDERの欄に設定さ
れる。この欄に設定されたPARAM.0018,PARAM.0019,…が
パラメータ名−入出力ファイル対応表に格納された一連
のパラメータに対応しており、具体的なパラメータ名及
び関連した情報（第７図に示した「型」等）は、その名
前のインスタンスオブジェクトをたどることにより、引
き出すことができる。例えば、PARAM.0018の場合は、そ
のパラメータ名はオブジェクト「PARAMETER」から動的
に発生したインスタンスオブジェクトの属性PARAMETER
NAMEよりDRY MASSであり、そのデフォルト値は属性DEFA
ULTより＋122.6であることを知ることができる。

クロスファレンス情報に相当する情報は、オブジェク
ト「PARAMETER」の属性IN−FROMとSHARE−WITHの欄に設
定される。属性IN−FROMの欄は第９図（ｂ）に示した出
力データと入力データとを連結する場合の情報を示して
おり、PARAM.0171とPARAM.0152のそれぞれで示された出
力データがPARAM.0018（パラメータ名DRY MASS）で示さ
れた入力データに連結していることを表している。ま
た、属性SHARE−WITHの欄は第13図（ａ）に示した入力
データ同士を連結する場合の情報を示しており、PARAM.
0098で示された入力データがPARAM.0018で示された入力
データに連結していることを表している。

カテゴリ情報に相当する情報は、オブジェクト「CATE
GORY」の属性CATEGORY NAME,PARAMETERS'NAME,CATEGORY
INSTANCE NAMEの欄に設定される。属性CATEGORY NAME
欄で該当するカテゴリ名が指定され、このカテゴリに含
まれるパラメータ名が属性PARAMETERS'MANEで、対応す
るカテゴリインスタンス名が属性CATEGORY INSTANCE NA
MEでそれぞれ指定される。

また、オブジェクト「CATEGORY INSTANCE」の属性VA
LUES'NAMEの欄にはそのカテゴリを構成するパラメータ
が実際に取る値がオブジェクト「VALUE」の組み合わせ
として設定される。

更に、オブジェクト「CONBINATION」の属性CATEGORY
INSTANCE CONBINATIONの欄には入出力データを構成する
カテゴリインスタンスの組み合わせが設定されている。

PARAM.0018に対応した実際の数値データは、オブジェ
クト「PARAMETR」の属性VALUEの欄に設定されたVALUE02
02で指定されるインスタンスオブジェクトの属性ACTUAL
−VALUEの欄に設定されている。尚、各プログラムが使
用するデータ自体は機番識別子で指定されたデータベー
ス241内の入力ファイル内に格納されており、上述した
属性ACTUAL−VALUEの欄に設定されている数値データは
推論機構部221による知識処理に使用するためのもので
ある。

このように、知識ベース211にパラメータ名−入出力
ファイル対応表、クロスレファレンス情報及びカテゴリ
情報を知識として蓄積することにより、クロスレファレ
ンス情報あるいはカテゴリ情報を指定することにより実
行データの検索を容易に行なうことができる。また、通
常、大規模な複合プログラムは、多数回のバァージョン
アップを重ねるのが普通であるが、この場合にも容易に
対応することができる。

なお、実際にプログラムを実行する場合には、推論機
構部221が知識ベース211内に蓄積した知識（カテゴリ情
報、クロスレファレンス情報、パラメータ名−入出力フ
ァイル対応表等）に基づいて該当する入出力データを判
断し、この判断に基づいて処理機構部251によるデータ
ベース241内の各プログラムの実行が行なわれる。そし
て、このとき、単位変換が必要な場合は、自動的に単位
変換が実施される。

また、本発明の実施例では、オブジェクトの形式で表
現されたカテゴリ情報等を知識として知識ベース211に
蓄積するようにした知識ベースシステムについて考えた
が、知識ベースシステム以外の一般の計算機システムに
適用することもできる。この場合、パラメータ名−入出
力ファイル対応表、クロスレファレンス情報及びカテゴ
リ情報をそれぞれテーブルの形式でデータベースに格納
し、それらの格納情報を基にして実行データの検索を行
なうようにする。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の複合プログラム用入出
力データの物理単位系自動変換方式によれば、これまで
個々に行なっていたデータ間の単位変換をシステム内に
組み込まれた物理単位表・換算表を用いて一括して行な
うことにより、人手を介さずに効率的且つ間違いなくデ
ータ間の単位変換を行なうことができるという利点があ
る（請求項１）。

また、本発明の複合プログラム用入出力データの物理
単位系自動変換方式では、物理単位表・換算表への新単
位系の追加・削除が自由であり、これによりユーザ独自
の単位系を定義することにより、非常に融通性のある物
理単位系の管理が可能となるものである（請求項2,
3）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の複合プログラム用入出力データの物理
単位系自動変換方式を適用した一実施例システムの構成
図、 第３図はデータの入出力形態及びカテゴリの説明図、 第４図はカテゴリの詳細説明図、 第５図はカテゴリの組み合わせによる入出力データの説
明図、 第６図は実施例の複合プログラム用入出力データの物理
単位系自動変換方式の概略図、 第７図はパラメータ名−入出力ファイル対応表の説明
図、 第８図はカテゴリ情報の具体例の説明図、 第９図はMKSA系,CGS系における単位表，換算表の一覧を
示す図、 第10図は共通単位表を説明する図、 第11図は共通単位系換算表を説明する図、 第12図は基礎物理定数表を説明する図、 第13図はクロスレファレンス情報の説明図、 第14図はクロスレファレンス情報による入出力データ連
結の説明図、 第15図はプラグイン動作手順の説明図、 第16図はプラグイン動作の概略図、 第17図はパラメータ連結の説明図、 第18図はパラメータの類別化の説明図、 第19図はクラスオブジェクト世界モデルの説明図、 第20図は複合プログラムの説明図である。 図において、 111は処理手段、 121は入出力データ格納手段、 131は対応情報格納手段、 141は連結情報格納手段、 151は入出力データ連結手段、 161は物理単位系格納手段、 171は物理単位系表換算表、 181は物理単位自動変換手段、 211は知識ベース、 221は推論機構部、 231は知識獲得支援機構部、 241はデータベース、 251は処理機構部、 261はユーザインタフェース部、 501はMKSA系基本単位・組立単位表、 511はMKSA−CGS単位系換算表、 521はCGS−ESU系基本単位・組立単位表、 531はCGS−EMU系基本単位・組立単位表、 541はCGS−GAUSS系基本単位・組立単位表、 551はCGS系補助単位表、 561は基礎物理定数表、 571はMKSA系補助単位表、 581はMKSA系内部換算表、 591はCGS系内部換算表、 601は共通単位表、 611は共通単位系換算表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松島 弘一 東京都青梅市友田町５丁目530番地５ (72)発明者 松本 甲太郎 神奈川県藤沢市鵠沼松が岡４丁目５番地 32 (72)発明者 佐藤 裕一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 原田 和之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 河合 正人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 5/00 G06F 9/40 G06F 9/44

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複合プログラムを構成する複数の要素プロ
   グラムが持つ入出力データの物理単位系を変換すべく、 該複数の要素プログラムのそれぞれに基づいた処理を行
   なう複数の処理手段（111）と、 該処理手段（111）の入出力データを格納する入出力デ
   ータ格納手段（121）と、 該入出力データ格納手段（121）内の入出力データの格
   納位置と、この入出力データに付されたパラメータ名と
   を対応付けて格納する対応情報格納手段（131）と、 該複数の処理手段（111）間の入出力データの連結情報
   を入出力データに対応した該パラメータ名間の連結情報
   として格納する連結情報格納手段（141）と、 実際の入出力データのそれぞれにパラメータ名を対応さ
   せ、該パラメータ名を連結することにより、複数の要素
   プログラム間の入出力データの連結を行なう入出力デー
   タ連結手段（151）と、 各パラメータが持つ物理単位を格納する物理単位系格納
   手段（161）と、 各要素プログラムの入出力データの物理単位系を比較・
   変換するための物理単位表・換算表（171）と、 該対応情報格納手段（131），該連結情報格納手段（14
   1）により格納された各データの受け渡し関係と、該物
   理単位系格納手段（161）により格納された各データの
   物理単位と、該物理単位表・換算表（171）により定義
   された物理単位系の換算公式とにより、データ間の単位
   換算を自動的に行なう物理単位自動変換手段（181）と
   をそなえて構成されたことを 特徴とする、複合プログラム用入出力データの物理単位
   系自動変換方式。
2. 【請求項２】該物理単位表・換算表（171）が、新たに
   定義された単位系の登録が可能なような構成されたこと
   を特徴とする、請求項１記載の複合プログラム用入出力
   データの物理単位系自動変換方式。
3. 【請求項３】該物理単位表・換算表（171）が、新たに
   定義された単位系の登録後に、該単位系の消去が可能な
   ように構成されたことを特徴とする、請求項２記載の複
   合プログラム用入出力データの物理単位系自動変換方
   式。