JP7111425B2 - メカトロニックシステムのシミュレーションのための操作手順を生成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、システム、特にメカトロニックシステムのシミュレーションのための操作手順を生成するコンピュータ実装方法に関する。さらに、本発明は、メカトロニックシステムのシミュレーションのための操作手順を生成するシステムに関する。

自動車のような複雑な機械システムの設計手順では、複数の異なる設計シミュレーション及び機能試験シミュレーションが実行されなければならない。それぞれのシミュレーション手順に対する十分な入力データが利用可能な場合にのみ、異なるシミュレーション手順のすべてが並列に実行されることができる。先行するシミュレーションからのシミュレーションデータは、後続のシミュレーションに利用可能になる前に、最初に計算及び決定されなければならないため、ほとんどの設計プロセス、設計シミュレーション及び機能試験は、シリアル方式で実行されなければならない。別の視点から、連続する試験を実装するためのシミュレーション自動化の量の増加は、機能試験全体の実行のために、機能及びそれらに関連するシミュレーションの自動リンクを要求する。例えば、車両モデルのＦＥＭシミュレーション又は衝突シミュレーションを実行する前に、車両の専用Ｂピラー用の車ドアのような車両の個々の部品が設計及びシミュレーションされなければならない。さらに、車両モデルのＦＥＭシミュレーションを実行した後、ＦＥＭシミュレーションの結果は、個々の部品のシミュレーション手順において再度考慮されなければならない場合がある。複数の異なる設計シミュレーション及び機能試験の間のインタラクションがないため、異なる設計及び試験部門の間で並列シミュレーション及び試験手順を実行することは困難である。

例えば、上述の例によれば、始めに、例えば３つのタイプのシミュレーションが実行されなければならない。まず、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）データは、フリーフォームの金属シートパーツ（例えば、車ドア）に対して作成される。次に、この部品の製造のパラメータ化及びシミュレーションが実行されることができる。さらに、次のステップとして、ＦＥＭ衝突シミュレーションを実行して、車内の部品の衝突挙動をチェックする。従来の設定では、３つのタイプのシミュレーションの３つのワークフローが、可能な場合は順番に成されなければならないであろう。自動化ステップは、専門のプログラマによりハンドメイドで成されるであろう。異なる変換ステップは、中間ステップのスクリプトを書くプログラマによって実行される。シミュレーションのワークフロー内で成されなければならないいくつかのステップがある。まず、ＣＡＤスケッチ及び材料データ（例えば、応力・ひずみ曲線）のようなデータが収集されなければならない。次に、それぞれの入力データに基づいてＣＡＤパラメータが調整される。次に、モデルの前処理ステップが実行され、シミュレーションユニットが構築される。次に、シミュレーションが動作する準備ができる。

しかしながら、上述の伝統的なアプローチにはいくつかの課題がある。まず、中間ステップの自動化は、並列に動作すべき２つのシミュレーション手順の間で必要な変換ステップを具現化するために、時間及び個別の分野（ＩＴ及びシミュレーション）の専門家を必要とする。さらに、異なるシミュレーション手順の異なるステップがどのように接続されることができるかについての完全な概要はない。さらに、実際には、異なるシミュレーション手順におけるデータ、例えば特定の機械的パラメータは、異なるバージョン又はユニットで提供されてよい。さらに、異なるシミュレーション手順は、互いに関して快適ではない異なるシミュレーションソフトウェアを使用してよい。

要約すると、異なるデータソース及びシミュレーション手順の間のインタラクションは複雑であり、異なるシミュレーション手順を組み合わせるべく人間のインタラクションが必要である。したがって、複雑なシミュレーションは時間を消費し、莫大なハードウェアリソースを必要とする。具体的には、自動車のような複雑なメカトロニックスシステムは、必要なハードウェアリソースが利用可能でなくてよいから、一般的なシミュレーションツールにより実行されることができない。

本発明の目的は、シミュレーションされるメカトロニックシステムのすべての必要なシミュレーション手順をハードウェアリソース節約態様で組み合わせるシミュレーションシステム及びシミュレーション手順を提供することである。

この目的は、システム、特にメカトロニックシステム、及び独立請求項に記載のシステムのシミュレーションのための操作手順を生成するコンピュータ実装方法によって解決される。

本発明の第１の態様によると、システム、特にメカトロニックシステムのシミュレーションのための操作手順を生成するコンピュータ実装方法が提供される。方法によれば、少なくとも１つのソースパラメータを備えるソースノードが決定される。さらに、少なくとも１つの第１シミュレーションノードを含む（少なくとも１つの）第１シミュレーションシステムが決定され、第１シミュレーションノードは少なくとも１つの入力パラメータ及び少なくとも１つの出力（目標）パラメータを含む。第１シミュレーションノードは、第１のノードの入力パラメータに基づいて出力パラメータを決定するためのシミュレーション機能を含む。方法によれば、さらに、入力パラメータがソースパラメータに基づいて利用可能であるかどうか決定される。入力パラメータがソースパラメータに基づいて利用可能な場合、システムのシミュレーションの操作手順を記述するために、ソースノード及び第１シミュレーションノードの間のリンクを記述するグローバルオペレーショングラフが構築される。

上述のシミュレーションシステムは、例えば、メカトロニックシステム、例えば、車ドア又は任意の他の機械部品のような機械部品、電気機械部品、電気機械部品を制御するための制御ソフトウェア、又は機械部品の形成シミュレーションのような機械部品の試験手順に対するシミュレーションを記述する。メカトロニックシステムは、例えば、シミュレーションされるコンポーネントの機械的、電気的、電気機械的又はソフトウェアモジュールを含む。シミュレーションシステムは、１又は複数のデータソースユニット、１又は複数の入力パラメータに基づいてそれぞれ所望の出力パラメータ（複数可）をシミュレーション及び計算する１又は複数の機能ユニットを含む。

具体的には、機能ユニットの１つは、１又は複数の入力パラメータに基づいて所望の出力パラメータを決定した上述のシミュレーションノードとして定義されてよい。

ソースノードは、少なくとも１つのソースパラメータを含む。以下でさらに詳細に説明されるように、ソースパラメータは、データベースから、又は別のシミュレーションシステムから取得されてよい。さらに、ソースパラメータは、第１シミュレーションノードの必要な入力パラメータについての情報を含んでよい、又はソースパラメータに基づいて入力パラメータがどのように決定されることができるかについての情報を少なくとも送達してよい。例えば、以下に説明されるように、入力パラメータを実現するべく、出力パラメータに基づくいくつかの中間計算及びシミュレーションが実行されることができる。

出力パラメータは、シミュレーションノードのシミュレーションの結果を記述する。出力パラメータは、例えば、温度、Ｅ係数、又は材料パラメータのような単一の物理パラメータであってよい。さらに、出力パラメータは、変形試験の結果、ＦＥＭ分析又は動的車両試験の結果のような、結果として得られるシミュレーションモデルのデータセットを記述してよい。

入力パラメータは、シミュレーションノード内でシミュレーションを実行するために必要な情報を記述する。入力パラメータは、例えば、温度、Ｅ係数、又は材料パラメータのような単一の物理パラメータであってよい。さらに、入力パラメータは、変形試験の結果、ＦＥＭ分析の結果、動的車両試験の結果のようなシミュレーションノード内でシミュレーションをシミュレーションするために必要な、データセットに必須の機能又は事前に実行されたシミュレーション結果を記述してよい。

方法によれば、入力パラメータがソースパラメータに基づいて原理的に利用可能であるかどうか決定されることができる。例えば、第１シミュレーションでは、必要な入力パラメータがソースノードを形成するデータベース内に格納されることが知られている。別の場合では、ソースパラメータは、入力パラメータの必要な物理ユニットと異なる物理ユニットを含む。したがって、ユニット間の変換が、入力パラメータを提供するべく実行されることができる。さらなる場合では、別のシミュレーション手順では、必要な入力パラメータを形成するソースパラメータは、既に計算及びシミュレーションされていることが知られている。したがって、入力パラメータは、他のシミュレーション手順から取得されることができる。

それぞれの情報は、１又は複数のシミュレーションシステム及びデータベースのすべての情報を組み合わせる一般的法則により達成されることができる。しかしながら、本発明のアプローチによると、この一般的法則は、一度だけ実行されなければならない。一度一般的法則を実行した後、ソースノード及びシミュレーションノードの間のすべてのインタラクションは、利用可能である。

いくつかのソースノード及びシミュレーションノードの間のすべてのインタラクションは、グローバルオペレーショングラフ内でマッピングされる。したがって、本発明によると、グローバルオペレーショングラフが構築され、システムのシミュレーションの操作手順を記述するソースノード及び第１シミュレーションノードの間のリンクを記述する。具体的には、グローバルオペレーショングラフにより、ソースノード並びに複数のデータベース及びシミュレーションシステムのそれぞれのシミュレーションノードの間の複数のインタラクションがマッピングされることができる。

したがって、本発明のさらなる例示的な実施形態によると、シミュレーションシステムは、例えば制御部により、システムのシミュレーションを実行するためにグローバルオペレーショングラフに基づいて制御される。換言すると、グローバルオペレーショングラフは、少なくとも１つのシミュレーションシステムの追加の外部ソースノードとのインタラクションのマップ及び必要な経路を提供する。したがって、システムのシミュレーションのための操作手順の繰り返しの場合、シミュレーションを実行する後続のステップは、グローバルオペレーショングラフの経路に厳密に従うことができる。異なるシミュレーションシステム及びデータソースの間のすべてのインタラクションを再度決定する必要はない。したがって、ハードウェアリソースに対する要件を減らすことができる。これは、より多くのハードウェアリソースを必要とすることなく、より複雑な実際の物理システムがシミュレーションされることができるという効果も有する。したがって、グローバルオペレーショングラフを一度決定することにより、システムのシミュレーションの繰り返しのシミュレーション時間が短縮されることができる。したがって、連続する試験を実装するためのシミュレーション自動化の量の増加を考慮すると、グローバルオペレーショングラフにより機能の自動リンクを要求し、機能試験全体の実行のためのそれらに関連するシミュレーションが規定される。

さらなる例示的な実施形態によると、ソースノードは、ソースパラメータを含むデータベースを備える。例えば、複数の材料パラメータは、ソースノードとして機能するデータベース内に格納されてもよい。したがって、入力パラメータが延性又は耐熱性のような特定の材料又は材料特性を特定すべきである場合、例えば第２材料の延性を記述するそれぞれの入力パラメータは、ソースノードのソースパラメータから取得されることができる。このそれぞれのリンクは、グローバルオペレーショングラフ内でマッピングされる。

さらなる例示的な実施形態によれば、ソースノードは、ソースノードのソース入力パラメータに基づいてソースパラメータを決定するためのシミュレーション機能を備える。したがって、例えば、シミュレーションの入力パラメータとして使用されることができるソースパラメータは、１又は複数のソース入力パラメータに基づいて計算されることができることが知られている。したがって、ソースノードは、出力パラメータをシミュレーション及び計算するためのソース関数を含んでよい。

ソース関数は、それぞれの入力パラメータに基づいて所望の出力パラメータを計算するための複数のサブプログラムツールが格納されるリポジトリユニットから取得されることができる。リポジトリユニット及びそれぞれのサブプログラムツールへのそれぞれのリンクは、グローバルオペレーショングラフ内でマッピングされる。

さらなる例示的な実施形態によると、第２シミュレーションシステムが決定される。第２シミュレーションシステムは、第２ソースノードを含む。したがって、例示的な実施形態によって、複数のシミュレーションシステム間のリンクがグローバルオペレーショングラフにマッピングされることができることが記載される。例えば、第２シミュレーションシステムが第２シミュレーションシステムのそれぞれのソースノードにおいて既にそれぞれのソースパラメータを決定している場合、ソースパラメータは、第１シミュレーションシステムのシミュレーションノードに対する入力パラメータとして取得されることができる。このそれぞれのリンクは、グローバルオペレーショングラフ内に格納される。

例えば、第１シミュレーションシステムは、車両のＢピラーの設計及びシミュレーションを記述し、第２シミュレーションシステムは、動的車両試験を記述する。第２シミュレーションシステムは、例えば、車両のフレームワークの材料を含む車両の包括的車両モデルを既に含む。Ｂピラーは車両のフレームワークの部品として決定されるから、第２シミュレーションシステムは、既に、Ｂピラーの材料についての情報を有する。したがって、これらの情報は、既に、第２シミュレーションシステムにおいてＢピラーの材料パラメータの情報を含むソースノードにより受信されることができるため、第１シミュレーションシステムでは、Ｂピラーの材料パラメータを決定する追加のステップを再度実行する必要はない。このリンクは、グローバルオペレーショングラフ内に格納され、それにより、自動停止が提供される。

さらなる例示的な実施形態によると、第２ソースノードは、第２シミュレーションシステムの第２シミュレーションノードであり、第２シミュレーションノードは、少なくとも１つの追加の入力パラメータ及び少なくとも１つの追加の出力パラメータを含む。第２シミュレーションノードは、第１のノードの追加の入力パラメータに基づいてソースパラメータを示す追加の出力パラメータを決定するための追加のシミュレーション機能を含む。したがって、第１シミュレーションシステムだけでなく、第２及び／又は追加の緩和システムも、データベース又は他のシミュレーションシステムの他のソースノードから受信されるいくつかのソースパラメータに基づいてそれぞれの追加のパラメータを受信することができるそれぞれのシミュレーションノードを備えてよい。

さらなる例示的な実施形態によると、ソースノードのソースパラメータをシミュレーションノードの入力パラメータに変換するために構成される変換ユニットが提供されてよい。したがって、ソースパラメータは、シミュレーションノードのプログラムのプログラムバージョンと異なる異なるプログラムバージョンにより利用可能であることができる。さらに、ソースパラメータは、入力パラメータの単位（例えば、ｃｍ、センチメートル）と異なるそれぞれの単位（例えば、フィード）において利用可能であることができる。したがって、変換ユニットは、ソースパラメータを入力パラメータの所望の品質（単位又はプログラムバージョンなど）に変換する。

したがって、さらなる例示的な実施形態によると、変換ユニットは、ソースパラメータのフォーマット（単位、通信プロトコル又はプログラムバージョンなど）を入力パラメータの必要なフォーマットに変換することによって、ソースパラメータを入力パラメータに転換する。

さらなる例示的な実施形態によると、変換ユニットは、ソースパラメータ及び特に追加のソースパラメータに基づいて入力パラメータを決定するための転換機能を提供する。変換ユニットは、変換動作を実行する中間プログラムツール（例えば、ゲートウェイパターン）を記述する複数の転換機能を含んでよい。このリンクは、グローバルオペレーショングラフ内でマッピングされる。したがって、どの変換プログラムツールが必要で利用可能であるかがマッピングされているから、必要な変換プログラムの選択は、利用可能なソースパラメータ及び所望の入力パラメータに基づいて自動的に実行される。シミュレーションの特定の手順のための新しい変換プログラムをプログラムする必要はない。

さらなる例示的な実施形態によると、システム、特にメカトロニックシステムのシミュレーションのための操作手順を生成するシステムが提供され、該システムは上述の方法のステップを実行するように構成されたプロセッサを備える。

さらなる例示的な実施形態によると、プログラムがコンピュータにより実行されると、コンピュータに、上述の方法のステップを実行させる命令を備えるコンピュータプログラムプロダクトが提供される。

プログラムプロダクトは、例えば、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ＋＋のような任意の好適なプログラミング言語におけるコンピュータ可読命令コードとして実装されてよく、コンピュータ可読媒体（リムーバブルディスク、揮発性又は不揮発性メモリ、埋め込メモリ／プロセッサなど）に格納されてよい。命令コードは、対象とする機能を実行するようにコンピュータ又は任意の他のプログラマブルデバイスをプログラムするように動作可能である。プログラムプロダクトは、Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂのようなネットワークから利用可能であってよく、そこからダウンロードされてよい。本発明は、コンピュータプログラムプロダクト又はソフトウェアを用いることによって実現されてよい。しかしながら、本発明は、１又は複数の特定電子回路又はハードウェアを用いることによって実現されてもよい。さらに、本発明は、ハイブリッド形態、すなわち、ソフトウェアモジュール及びハードウェアモジュールの組み合わせにおいて実現されてもよい。

要約すると、いつ、それぞれのシミュレーションステップ又は必要なソースパラメータが初めて決定又は計算されるかは既知であるため、グローバルオペレーショングラフを構築することにより、類似又は複数の異なるシミュレーションシステムのシミュレーションステップが一度だけ実行されることができる。従って、システムのシミュレーションの操作手順を最適化するべく、異なるシミュレーションシステムのシミュレーションノードの性能を再スケジュールすることも可能である。したがって、グローバルオペレーショングラフにより、すべての依存性及びすべての実行変換がマッピングされる。後処理アクションとして、グローバルオペレーショングラフ内の順序が最適化されて、計算リソースのより良い使用を提供することができる。

本発明のアプローチ、特にグローバルオペレーショングラフの構築は、任意の時に動的に再構成して結果の変化に反応し、ユーザにフィードバックを提供する又はシミュレーションノード及びソースノードの新しい構成並びに試験用セットアップをそれぞれ引き起こすことができるソースノードの異なる入力パラメータセットを自動生成することにより、複雑な試験用セットアップ及び連鎖試験手順のパラメータ試験を可能にする。

グローバルオペレーションの設計に起因して、根本的な通信プロトコルを分析することが可能であり、異なるシミュレーションシステム間で好適な通信ゲートウェイの自動生成及び配備を可能にすることができる。通信は１つの信号（ソースパラメータ）の別の信号（入力パラメータ）への変換として解釈されることができるため、グローバルオペレーショングラフは、グラフ内に好適な接続を示して、開始ノード（ソースノード）を目標ノード（シミュレーションノード）に接続し、必要な変換ステップを再構成することができる。したがって、１つの信号（ソースパラメータ）から別の信号（入力パラメータ）への変換のコレクションから、提供された通信ゲートウェイに参加することにより、好適なゲートウェイ（例えば、中間プログラムツール）が自動的に構築されることができる。

グローバルオペレーショングラフはメタデータ自体の種類を示すため、後続（シミュレーション）ノードに不足している情報を提供することが可能である。

アルゴリズム及びデータ構造を記述する提案されたコンピュータ実装方法は、シミュレーションツール及びそれぞれのハードウェアで構成される接続された試験環境（シミュレーションシステム）に対して使用されることができる。グローバルオペレーショングラフ内でマッピングされたプロセスをインタラクティブ且つ動的に変更、構築、及び実行することにより、車両システムのような複雑なメカトロニックシステムの統合ハードウェアシミュレーションに様々な改良をもたらすことができる。

例えば、シミュレーションの結果の信頼性は、オペレーショングラフに基づいて実行された試験の品質をより良く評価することによって向上される。具体的には、グローバルオペレーショングラフによってマッピングされた複雑なパラメータ試験を自動的に生成、評価、及び実行することにより、性能の改良を達成することができる。さらに、複数のシミュレーションシステムのような、例えば、車内のコンポーネントのようなメカトロニックシステムをシミュレーションすることにより接続されたコンポーネントの通信時間は、ハードウェア及びソフトウェア部品の間の通信の構造をトラッキング及び分析することにより向上されることができ、グローバルオペレーショングラフに基づいて自動的に最適化することを可能にする。グローバルオペレーショングラフは、また、ソースノード及びシミュレーションノードの間のいくつかのリンクのマッピングの性質に起因して利用可能なアルゴリズムを記述する。

さらに、グローバルオペレーショングラフにより、接続されたハードウェアコンポーネントのソフトウェアに対する複雑な構築、通信、及び配備プロセスの動的なチェーンを可能にすることができる。したがって、グローバルオペレーショングラフにおいて複雑なチェーンをマッピングする複雑なシミュレーションシステムのより高速且つより安全な実行が可能になる。

具体的には、グローバルオペレーショングラフによって、それらのノード及びシミュレーションノードの間の情報及びソースパラメータの不足が明らかになる。

グローバルオペレーショングラフを異なるシミュレーションサイクルのプロセスグラフモデルとして提供することにより、シミュレーション開発者向けのテンプレートを提供することが可能である。これは、例えば単純なＧＵＩ（動的構築シミュレーションの発展の民主化）において容易に充満及び接続されることができる。グローバルオペレーショングラフにより、異なるシミュレーション間の接続が、可視化及び／又はモデル化されることができ、出力が接続されて異なるシミュレーションをチェーンすることができる。プロセスグラフはバージョン管理されてグラフデータベースに格納されることができる。同一の入力及び出力パラメータを用いる変換（すなわち、変換又はソース）ノードが容易に交換されることができるため、グローバルオペレーショングラフの構造はモジュール型であり、異なるシミュレーションシステム及び／又はシミュレーションシステムの新しいシミュレーションステップがグローバルオペレーショングラフに自動的に追加されることができる。

さらに、グローバルオペレーショングラフによって、結果、すなわち、シミュレーションノードのパラメータに応じて異なるシミュレーションノードをチェーンするために使用されることができる決定木が提供される。

さらに、プロセスグラフモデルの設定では、例えばグローバルオペレーショングラフのマッピングでは、開発者は、ここで、彼らが彼らのローカルマシンで実行するであろう呼び出しを入力して、グローバルオペレーショングラフを自動的に生成ですることができる。これにより、システムのシミュレーションの操作手順を開始し、専門のＩＴ担当者が、グローバルオペレーショングラフの構築及び配備を書き直す必要なく、これらの発展状態をただチェックしてソースパラメータを変更する。すべてのデータ（入力パラメータ、ソースパラメータ）がシミュレーションでチェックされた後、それらは、プロセスグラフユニットによって前に計算されたグローバルオペレーショングラフによって、正しい順序で自動的に引き起こされる。

例えば、第１に、ＣＡＤデータは、製造エンジニア（ソースノード）により提供された入力データを使用する形成シミュレーション（第１シミュレーションシステム）に対して用意されるであろう。次に、例えば、形成プロセス（第１シミュレーションシステム）の事前応力シミュレーション（ソースノード）により、既にシミュレーションされている形成シミュレーションの結果部分は、衝突シミュレーション（第２シミュレーションシステム）で直接使用されることができる。それは、すべての金属部品（他の形成シミュレーションのいくつかのソースノードによって提供される）が収集された後に開始する。

本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されていることに留意しなければならない。特に、いくつかの実施形態はデバイスタイプの請求項を参照して説明されたが、他の実施形態は方法タイプの請求項を参照して説明された。しかしながら、当業者は、上記および以下の説明から、他の通知がない限り、あるタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間の任意の組み合わせ、特にデバイスタイプの請求項の特徴と方法タイプの請求項の特徴との間の任意の組み合わせも、本出願で開示されているとみなされる。

本発明の上記で定義された態様および追加の態様は、以下で説明される実施形態の例から明らかであり、実施形態の例を参照して説明される。本発明は、実施形態の例を参照して以下により詳細に説明されるが、本発明はそれらに限定されない。

本発明の例示によるシステムをシミュレーションするための操作手順を生成するコンピュータ実装方法の概略図を示す。

本発明の例示的な実施形態による変換ユニット及びシミュレーション機能を示すコンピュータ実装方法の概略図を示す。

本発明の例示的な実施形態による複数のシミュレーションシステム及びソースノードを示すコンピュータ実装方法の概略図を示す。

本発明の例示的な実施形態によるシステムをシミュレーションする全体的手順の概略図を示す。

図面における図示は、概略図である。異なる図面における類似又は一致の要素には同一の参照符号が提供されていることに留意されたい。

図１は、本発明の例示によるシステムをシミュレーションするための操作手順を生成するコンピュータ実装方法の概略図を示す。

少なくとも１つのソースパラメータＰｓを備えるソースノード１０１が決定される。さらに、少なくとも１つの第１シミュレーションノード１１１を含む（少なくとも１つの）第１シミュレーションシステム１１０が決定され、第１シミュレーションノード１１１は少なくとも１つの入力パラメータＰｉ及び少なくとも１つの出力（目標）パラメータＰａを含む。第１シミュレーションノード１１１は、第１のノードの入力パラメータＰｉに基づいて出力パラメータＰａを決定するためのシミュレーション機能を含む。方法によれば、さらに、入力パラメータＰｉがソースパラメータＰｓに基づいて利用可能であるかどうか決定される。入力パラメータＰｉがソースパラメータＰｓに基づいて利用可能である場合、システムのシミュレーションの操作手順を記述するために、ソースノード１０１及び第１シミュレーションノード１１１の間のリンクを記述するグローバルオペレーショングラフ１０２が構築される。

図１に示される例示的な実施形態では、第１シミュレーションシステム１１０は、例えば、例えば車ドアのような機械部品のシミュレーションを記述する。第１に、幾何学ＣＡＤデータ１１２が提供される。ＣＡＤデータ１１２に基づいて、（例えば、入力ＣＡＤデータに基づいて有限要素メッシュを自動的に確立することにより）機械部品のシミュレーションモデルが構築１１３される。機械部品の材料パラメータ１１４とともに、初期シミュレーションモデル１１５が定義される。この初期シミュレーションモデル１１５は、ＦＥＭシミュレーションノード１１１への入力パラメータＰｉを意味する。次に、（例えば、ＦＥＭ）シミュレーション１１１が実行される。

初期シミュレーションモデル１１５は、シミュレーションノード１１１内で（例えば、ＦＥＭ）シミュレーションを実行するのに必要な第１入力パラメータＰｉを提供する。さらに、機械部品の材料の応力特性のような追加の入力パラメータＰｉは、図１の例示的な実施形態ではデータベースであってよいソースノード１０１から導出されなければならない。他の必要な入力パラメータＰｉとともに、シミュレーションノード１１１のシミュレーションが実行されてよい。機械部品の形成されたシミュレーションモデル１１６（ＦＥＭシミュレーション及び機械部品の更新された応力特性についてのすべての情報を含む）のような達成された出力パラメータＰａ又はシミュレーション結果は、概して、後続の後処理手順１１７に提供されることができる。

入力パラメータＰｉがソースパラメータＰｓに基づいて原理的に利用可能であるかどうか決定されることができる。例えば、第１シミュレーションシステム１１０では、機械部品の材料の応力特性のような１つの必要な入力パラメータＰｉがソースノード１０１を形成するデータベース内に格納されることが知られている。例えば、複数の材料パラメータは、ソースノード１０１として機能するデータベース内に格納されてもよい。したがって、入力パラメータＰｉが材料の応力特性、延性又は耐熱性のような特定の材料又は材料特性を特定すべきである場合、例えば材料の延性を記述するそれぞれの入力パラメータＰｉは、ソースノード１０１のソースパラメータＰｓから取得されることができる。このそれぞれのリンクは、図１から理解されることができるように、グローバルオペレーショングラフ１０２内でマッピングされる。

それぞれの情報は、１又は複数のシミュレーションシステム１１０及びデータベースのすべての情報を組み合わせる一般的法則により達成されることができる。しかしながら、本発明のアプローチによると、この一般的法則は、一度だけ実行されなければならない。一度一般的法則を実行した後、ソースノード１０１及びシミュレーションノード１１０の間のすべてのインタラクションは、利用可能であり、グローバルオペレーショングラフ１０２内でマッピングされる。したがって、グローバルオペレーショングラフ１０２が構築され、システムのシミュレーションの操作手順を記述するソースノード１０１及び第１シミュレーションノード１１１の間のリンクを記述する。具体的には、グローバルオペレーショングラフ１０２により、ソースノード１０１並びに複数のデータベース及びシミュレーションシステムのそれぞれのシミュレーションノード１１１の間の複数のインタラクションがマッピングされることができる。

図１から理解されることができるように、グローバルオペレーショングラフ１０２は、複数のシミュレーションノード１１１及びソースノード１０１をそれらの依存性及びインタラクションとともに示す。したがって、シミュレーションされるシステムのシミュレーションを実行することにより、グローバルオペレーショングラフ１０２を通る経路をたどることができ、それにより、１つのノードを他の後に実行する手順及びスケジュールについての命令を明確にする。

図２は、本発明の例示的な実施形態による変換ユニット（シミュレーション機能）２０１を示すコンピュータ実装方法の概略図を示す。ソースノード１０１は、ソースノード１０１のソース入力パラメータＰｓｉに基づいてソースパラメータＰｓを決定するためのシミュレーション機能２０１を含む。したがって、例えば、シミュレーションノード１１１の入力パラメータＰｉとして使用されることができるソースパラメータＰｓは、１又は複数のソース入力パラメータＰｓｉに基づいて計算されることができることが知られている。したがって、ソースノード１０１は、出力パラメータＰｓをシミュレーション及び計算するためのソース関数２０１を含んでよい。

ソース関数２０１は、それぞれのソース入力パラメータＰｓｉに基づいて所望の出力パラメータを計算するための複数のサブプログラムツールが格納されるリポジトリユニット又は機能ソース２０２から取得されることができる。リポジトリユニット２０２及びそれぞれのサブプログラムツールへのそれぞれのリンクは、グローバルオペレーショングラフ１０２内でマッピングされる。さらに、機能ソース２０２に基づいて、それぞれのシミュレーション機能が構築２０３されてよい。

さらに、ソースパラメータＰｓは、第１シミュレーションノード１１１の必要な入力パラメータＰｉについての情報を含んでよい、又はソースパラメータＰｓに基づいて入力パラメータＰｉがどのように決定されることができるかについての情報を少なくとも送達してよい。例えば、入力パラメータＰｉを実現するべく、出力パラメータＰｓに基づくいくつかの中間計算及びシミュレーションが実行されることができる。

さらに、ソースノード１０１のソースパラメータＰｓをシミュレーションノード１１１の入力パラメータＰｉに変換するために構成される変換ユニット２０１が提供されてよい。例えば、変換ユニット２０１は、ソースパラメータのフォーマット（単位又はプログラムバージョンなど）を入力パラメータの必要なフォーマットに変換することによって、ソースパラメータＰｓを入力パラメータＰｉに転換する。

さらなる例示的な実施形態によると、変換ユニット２０１は、ソースパラメータＰｓ及び特に追加のソースパラメータＰｓに基づいて入力パラメータＰｉを決定するための転換機能を提供する。変換ユニット２０１は、機能ソースユニット２０２内に格納される中間プログラムツール（例えば、ゲートウェイパターン）を記述する複数の転換機能を含んでよく、中間プログラムツールは変換動作を実行する。このリンクは、グローバルオペレーショングラフ１０２内でマッピングされる。したがって、どの変換プログラムツールが必要で利用可能であるかがマッピングされているから、必要な変換プログラムの選択は、利用可能なソースパラメータＰｓ及び所望の入力パラメータＰｉに基づいて自動的に実行される。シミュレーションの特定の手順のための新しい変換プログラムをプログラムする必要はない。

図３は、本発明の例示的な実施形態による複数のシミュレーションシステム１１０、３２０及びソースノード１０１を示すコンピュータ実装方法の概略図を示す。

図３に示される例示的な実施形態では、第２シミュレーションシステム３２０がさらに決定される。第２シミュレーションシステム３２０は、例えば、構造車両モデル３０２のＦＥＭシミュレーションを記述し、車両には、車両ドアのような機械部品が組み込まれる。機械部品は、例えば、第１シミュレーションシステム１１０でシミュレーションされる。第２シミュレーションシステム３２０によると、構造車両モデル３０２のデータ及びそれぞれの材料パラメータ３０１が提供される。次に、構造車両モデルのシミュレーションモデル３０３が生成される。次に、追加の入力パラメータＰｉが必要であるシミュレーションノード３２１では、ＦＥＭシミュレーションが実行される。

シミュレーションノード３２１は、車両の適応されたシミュレーションモデル３０３から入力パラメータＰｉを受信する。さらに、追加の入力パラメータＰｉが、それぞれのソースパラメータＰｓを提供するソースノード２０１から取得される。

ソースノード１０１は、例えば、変換ユニット２０１、図２に示されるようなシミュレーション機能又は図１に示されるようなデータベースを提供してもよい。出力パラメータＰａに基づく入力パラメータＰｉの基礎は、ＦＥＭシミュレーションノード３２１において決定される。出力パラメータＰａに基づいて、車両の形成されたシミュレーションモデル３０４がアクセスされることができる。次に、追加の後処理ステップ３０５が、実行されることができる。

さらに、変換ユニット２０１は、第１シミュレーションシステム１１０のシミュレーションノード１１１に対する入力パラメータＰｉとして必要である特定のソースパラメータＰｓを提供してもよい。

さらに、第２シミュレーションシステム３２０は、追加のソースノード３０１、データマイニング、例えば、特定の材料パラメータを含んでよい。追加のソースノード３０１は、第１シミュレーションシステム１１０の追加のシミュレーションノード又は追加のデータソース１１４における入力パラメータＰｉとして使用されてよいソースパラメータＰｓを提供してよい。したがって、材料パラメータ３０１は既に第２シミュレーションシステム３２０に対して収集及び決定されているから、材料パラメータ１１４を再度収集及び決定する必要はない。

さらに、第１シミュレーションシステム１１０及び第２シミュレーションシステム３２０は、同時に実行されてよい。図３から理解されることができるように、第２シミュレーションシステム３２０は、ソースノード２０１に対してソース入力パラメータＰｓｉを提供する。上述のとおり、ソースノード２０１は、第１シミュレーションシステム１１０のシミュレーションノード１１１に対してそれぞれのソースパラメータＰｓ（Ｐｉ）を決定する。さらに、シミュレーションノード１１１は、いくつかの出力パラメータＰａによって定義されるシミュレーションモデル１１６を決定する。シミュレーションモデル１１６から及び／又はシミュレーションノード１１１から、それぞれ、第２シミュレーションシステム３２０のシミュレーションノード３２１の入力パラメータとして機能する追加のソースパラメータＰｓが取得されることができる。したがって、両方のシミュレーションシステム１１０、３２０のそれぞれの依存性及び協調シミュレーションが提供され、グローバルオペレーショングラフ１０２にマッピングされる。

換言すると、一方のシミュレーションシステム１１０、３２０は、他方のシミュレーションシステム３２０、１１０に対するそれぞれのソースノード１１１、１１６、２０１、３２１を含む。したがって、必要なソースパラメータＰｓ，Ｐｓｉの双方向交換が提供されることができる。

さらに、第１シミュレーションシステム１１０及び第２シミュレーションシステム３２０は同時に動作してよく、必要なソースパラメータＰｓ，Ｐｓｉの交換が、シミュレーションシステム１１０、３２０のそれぞれの同時ランタイム中に提供される。例えば、シミュレーションモデル１１６の結果が特定の材料パラメータの強度が低すぎると示す場合、パラメータの値「シミュレーション部品（例えば、車のＢピラー）の厚さ」が増加され、例えば第１シミュレーションシステム１１０においてシミュレーションされるＢピラーを含む車のようなメカトロニックシステム全体をシミュレーションした第２シミュレーションノード３２１において、それぞれ、ソースパラメータＰｓ及び入力パラメータＰｉとして使用されることができる。しかしながら、第２シミュレーションノード３２１及び形成されたシミュレーションモデル３０４の結果が、それぞれ、第１シミュレーションシステム１１０においてシミュレーションされた部品の増加された厚さに起因して、全体の重み要件が一致しないことを示す場合、重み情報を記述するそれぞれのソース入力パラメータＰｓｉがソースノード１０１のシミュレーション機能２０１に与えられる。シミュレーション機能２０１では、プログラムツールは、例えば、それぞれの重み特性が満たされることができるソースパラメータ「Ｂピラーに対する材料の種類」又は再度パラメータ「厚さ」を補正することにより、重みを補正してよい。この補正されたソースパラメータＰｓは、入力パラメータＰｉとして再度、追加のシミュレーションモデル１１６をシミュレーションするべく第１シミュレーションノード１１１に与えられる。再度、補正された追加のシミュレーションモデル１１６は、再度、第２シミュレーションノード３２１において入力パラメータＰｉとして使用される。

したがって、両方のシミュレーションシステム１１０、３２０は、各シミュレーションモデル１１６、３０４が、第１及び第２シミュレーションシステム１１０、３２０の各シミュレーションモデルに対して決定されたそのそれぞれ要件を満たすまで、同時に動作する。

複数のシミュレーションシステム１１０、３２０間のリンクは、グローバルオペレーショングラフ１０２内でマッピングされる。例えば、第２シミュレーションシステム３２０が第２シミュレーションシステム３２０のそれぞれのソースノード３０１において既にそれぞれのソースパラメータＰｓを決定している場合、ソースパラメータＰｓは、第１シミュレーションシステム１１０のシミュレーションノードに対する入力パラメータＰｉとして取得されることができる。このそれぞれのリンクは、グローバルオペレーショングラフ１０２内で格納される。

図４は、本発明の例示的な実施形態によるシステムをシミュレーションする全体的手順の概略図を示す。

まず、それぞれのシミュレーション１１０、３２０、４３０が決定される。例えば、第１シミュレーションシステム１１０は車両のＢピラーのシミュレーションを記述し、第２シミュレーションシステム３２０は完全車両のシミュレーションを記述し、第３シミュレーションシステム４３０は、例えば、車両の衝突シミュレーションを記述する。次に、初期プロセス分析ステップでは、シミュレーションシステム１１０、３２０、４３０間及びいくつかのソースノード１０１間のすべてのインタラクション及びリンクが決定される。それぞれのインタラクション及びリンクが、グローバルオペレーショングラフ１０２内でマッピングされる。

次に、すべてのシミュレーションシステム１１０、３２０、４３０を含むシステムのシミュレーションは、例えば制御部４０１により、システムのシミュレーションを実行するためにグローバルオペレーショングラフ１０２に基づいて制御される。それぞれのシミュレーションシステム１１０、３２０、４３０は、例えば、異なる場所に配置され、ネットワークを介して制御部４０１に接続されるクライアントコンピュータであってよい別個のシミュレーションユニット４０２で実行されることができる。グローバルオペレーショングラフ１０２は、シミュレーションシステム１１０、３２０、４３０の間及び追加の外部ソースノード１０１とのインタラクションのマップ及び必要な経路を提供する。制御部４０１は、グローバルオペレーショングラフ１０２に基づいてシミュレーションユニット４０２を制御してよい。したがって、システムのシミュレーションのための操作手順の繰り返しの場合、シミュレーションを実行する後続のステップは、グローバルオペレーショングラフ１０２の経路に厳密に従うことができる。異なるシミュレーションシステム１１０、３２０、４３０及びソースノード１０１の間のすべてのインタラクションを再度決定する必要はない。

用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、他の要素又はステップを除外しない、また「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しないことに留意されたい。また、異なる実施形態に関連して説明される要素が組み合わされてもよい。特許請求の範囲における参照符号が、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことにも留意されたい。

１０１ ソースノード
１０２ グローバルオペレーショングラフ
１１０ 第１シミュレーションシステム
１１１ 第１シミュレーションノード
１１２ 幾何学ＣＡＤデータ
１１３ 機械部品のシミュレーションモデルが構築
１１４ 材料パラメータ
１１５ 初期シミュレーションモデル
１１６ 形成されたシミュレーションモデル
１１７ 後処理手順
２０１ シミュレーション機能
２０２ 機能ソース
２０３ シミュレーション機能が構築
３２０ 第２シミュレーションシステム
３０１ 追加のソースノード
材料パラメータ
３０２ 構造車両モデル
３０３ 適応されたシミュレーションモデル
３０４ 形成されたシミュレーションモデル
３０５ 後処理ステップ
３２１ 第２シミュレーションノード
４０１ 制御部
４０２ シミュレーションユニット
４３０ 第３シミュレーションシステム
Ｐｓ ソースパラメータ
Ｐｓｉ ソース入力パラメータ
Ｐｉ 入力パラメータ
Ｐａ 出力パラメータ

Claims (7)

1. メカトロニックシステムのシミュレーションの操作手順を生成する方法であって、前記方法は、コンピュータ上で実行可能な以下の段階、すなわち、
   少なくとも１つのソースパラメータを含むソースノードを決定する段階であって、前記ソースノードは、前記ソースパラメータを有するデータベースを含み、および／または、前記ソースノードは、前記ソースノードのソース入力パラメータに基づいて前記ソースパラメータを決定するためのシミュレーション機能を含む、段階と、
   少なくとも１つの第１シミュレーションノードを含む第１シミュレーションシステムを決定する段階であり、前記第１シミュレーションノードは、少なくとも１つの入力パラメータ及び少なくとも１つの出力パラメータを含み、前記第１シミュレーションノードは、前記第１シミュレーションノードの前記入力パラメータに基づいて前記出力パラメータを決定するためのシミュレーション機能を備える、段階と、
   前記ソースパラメータに基づいて前記入力パラメータが利用可能であるかどうか決定する段階であって、前記ソースパラメータは、前記第１シミュレーションノードの前記入力パラメータについての情報を含み、又は、前記ソースパラメータに基づいて前記入力パラメータがどのように決定されることができるかについての情報を少なくとも送達する、段階と、
   前記ソースパラメータに基づいて前記入力パラメータが利用可能である場合に、
   前記メカトロニックシステムの前記シミュレーションの操作手順を記述するために前記ソースノード及び前記第１シミュレーションノードの間のリンクを記述するグローバルオペレーショングラフを構築する段階と、
   第２シミュレーションシステムを決定する段階であって、前記第２シミュレーションシステムは第２ソースノードを含む、段階と
   を備え、
   前記第２ソースノードは、前記第２シミュレーションシステムの第２シミュレーションノードであり、
   前記第２シミュレーションノードは、少なくとも１つの追加の入力パラメータ及び少なくとも１つの追加の出力パラメータを含み、
   前記第２シミュレーションノードは、前記ソースノードから取得された前記ソースパラメータを示す前記追加の入力パラメータに基づいて、前記追加の出力パラメータを決定するための追加のシミュレーション機能を含み、
   前記追加の出力パラメータは、前記第１シミュレーションシステムの前記第１シミュレーションノードに対する入力パラメータとして使用され、それにより、両方のシミュレーションシステムのそれぞれの依存性及び協調シミュレーションが提供され、グローバルオペレーショングラフにマッピングされ、それにより、前記第１シミュレーションシステム及び前記第２シミュレーションシステムは、同時に実行される、
   方法。
2. 前記メカトロニックシステムのシミュレーションを実行するために前記グローバルオペレーショングラフに基づいてシミュレーションシステムを制御する段階をさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記ソースノードの前記ソースパラメータを前記シミュレーションノードの前記入力パラメータに変換するために構成される変換ユニットを提供する段階をさらに備える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記変換ユニットは、前記ソースパラメータのフォーマットを前記入力パラメータの必要なフォーマットに変換することにより、前記ソースパラメータを前記入力パラメータに転換する、請求項３に記載の方法。
5. 前記変換ユニットは、前記ソースパラメータ及び特に追加のソースパラメータに基づいて前記入力パラメータを決定するための転換機能を提供し、
   前記転換機能は、前記ソースパラメータ、および、特に前記追加のソースパラメータに基づいて前記入力パラメータを決定するための変換動作を実行する中間プログラムを含み、前記変換動作へのリンクは、前記グローバルオペレーショングラフ内にマッピングされる、請求項３又は４に記載の方法。
6. システム、特にメカトロニックシステムのシミュレーションのための操作手順を生成するシステムであって、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するように構成されたプロセッサを備えるシステム。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム。

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