JPH0219964A - 状態解析処理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ぺ！−リネノトなどを用いて状態の遷移を解析するデー
タ処理システムにおいて３複雑なシステムの状態の遷移
を確率的に解析する状態解析処理方式に関し。

状態が確率的に変化する場合や、状態の遷移があいまい
な場合でも、有効な状態の解析を可能とする手段を提供
することを目的とし。

各状態変化に関する確率を表現する手段、状態が発火す
るかどうかの閾値を表現する手段、および発火に関する
閾値またはその状態遷移の確率が未知である場合にそれ
を未定値として表現する手段を含む状態表現部と、各状
態のとる確率を計算する処理手段、未定値が記述されて
いる場合に場合分けを行う処理手段、および閾値によっ
て発火するかどうかを分析する処理手段を持ち、これら
によって状態の遷移を解析する状態解析部とを備え、状
態の遷移を確率的に解析するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ペトリネットなどを用いて状態の遷移を解析
するデータ処理システムにおいて、複雑なシステムの状
態の遷移を確率的に解析する状態解析処理方式に関する
ものである。

状態の解析を行う近年のシステムは、扱う対象が複雑に
なってきていることや、経済的な理由から、シミニレ−
ジョンによって、状態の予測をしなければならないこと
が多い。この場合に、柔軟な解析を行うことができるシ
ステムが望まれる。

〔従来の技術〕

従来、ある状態およびその状態変化を、グラフの形で表
現し、計算機によって状態の予測を行う方式として、ペ
トリネットが使用されている。ペトリネットは、システ
ムがある状態にあることを。

トークンと呼ばれる印がその中に存在するということに
よって表現する状態遷移モデルである。状態のＩＢにつ
いては、トランジションに入力するアークの数よりも、
プレースの中にあるトークンの数が多ければ、そのトラ
ンジションは発火して別の状態に移るということによっ
て、解析を実行するようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のペトリネットによる状態の解析では、トークンは
その有無しか表現できないので、状態が確率的に変化す
るときや、状態の変化があいまいなときには、使用する
ことができなかった。特に対象となっているシステムが
、ある状態をとるとしても、その状態が１例えば０．１
に近い確率で起きるのか、０．９に近い確率で起きるの
かというようなことを予想することはできず、そのため
、確率を考慮した結果を得るためには、計算手順をケー
ス・パイ・ケースで作成しなければならなかった。

本発明は上記問題点の解決を図り、状態が確率的に変化
する場合や２状態の遷移があいまいな場合でも、有効な
状態の解析を可能とする手段を提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。

第１図において、１０はＣＰＵおよびメモリなどからな
る処理装置、１１は状態表現部、１２は状態解析部、１
３は状態の予想結果表示部である。

状態表現部１１は、システムの状態を表現するシステム
の状態表現部１５とシステムの状態変化を表現するシス
テムの状態変化の表現部１６とからなるペトリネット１
４と、さらに、各状態および遷移の確率を表現する確率
による状態変化の表現部１７と、状態が発火するかどう
かの閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値）を表現する閾値の設
定部１８と２発火に関する閾値または状Ｂ遷移の確率が
未知の場合にそれを未知の値として表現できる未定値の
設定部１９とを持っている。

以上の状態表現部１１が持つデータをもとにシステムの
状態遷移を解析するために、状態解析部１２は、各状態
のとる確率を計算する状態の確率的解析部２０と５未定
値が記述されていた場合にその場合分けを行う未定値の
場合分けによる解析部２１と、閾値によって発火するか
どうかを分析する閾値による発火分析部２２とを持つ。

状態の予想結果表示部１３は、状態解析部１２による解
析結果を表示する。

〔作用〕

第２図は第１図に示す状態表現部１１の説明図第３図は
第１図に示す状態解析部１２の説明図である。

本発明は、未知の値をとることができる確率情報を持つ
状態表現部１１の情報によって、シミュレートし、解析
し、その結果を出力する。

状態表現部１１では１例えば第２図（イ）に示すように
、対象となるシステムの１つの状態を表現する。この１
つの状態を表現するものをプレース、条件を表現するも
のをトランジションといいそれぞれＰ、、ＴＪと表すこ
とにする。

また、トランジションＴ、に入力する状態のパスをアー
クと呼び、その集合をＩＮ（ｊ）と表す。

さらに　そのトランジションＴｊから出力するア−りを
Ｂ、、、その集合をＯＵＴ　（ｊ）と表す。

１つのプレースＰ、から出力するアークをＡ＋＋＋と表
すことにする。

本発明では、このような状態および状８４移について、
確率的に扱うことができるようになっている。第２図（
ロ）に示すように、トランジションＴ、からＢｊ＝ｋを
通って状態が変化する確率をｐ（ＢＪ、ｋ）、また＋Ａ
！＋＋ｍの閾値を１１　（Ａｉ、、　）　。

Ｐ、がその状態にある確率をｐ　（Ｐ、）とすると。

このときの条件は Σｐ（ｎＪ、ｋ　）　＝　１ ０≦ＩＩ　（Ａｉ、、　）≦１ である。

状態表現部１１は、計算機内部では１以上のような情報
を、テーブル形式またはリスト形式などにより保持する
が、その形式については、任意である。

第１図に示す状態解析部１２は５以上の情報をもとに、
第３図に示すような処理により、状態遷移のシミュレー
トを行う。

■　各プレースＰ長　（ｉ　＝１，２，３．・・・）に
対して。

Ｐ８から出力するアークＡ＋、ａのうちでＩＩ　（Ａ＋
、−）≦ｐ　（Ｐｔ　） となるようなＡ１９．を探す。

■　このようなすべてのｉに関しての和集合をＳとする
。すなわち１ｍはｉによるので ５−ＵＡｌ、＠Ｌ１゜ である。

■　各トランジションＴｊについて。

ＩＮ　（ｊ）Ｃ３ となるようなｊを探す。

■　処理■の結果、ｊがなければ、解析は終了する。ｊ
がある場合には１次の処理■へ進む。

■　ＩＮ　（ｊ）Ｃ３の条件を満たすｊについて。

トランジションを発火させる。このとき。

Ｘ（ｊ）を、ＩＮ（ｊ）に含まれるすべてのアークＡｉ
１．についてのＩＩ　（Ａｉ、、　）の総和とし。

［Ｘ（ｊ）＝　　ΣＩＩ　（Ａ＋、−）　　］ｐ　（Ｂ
Ｊ、ｈ　）　Ｘ　（Ｊ）を、Ｔ、から出力するアークＢ
１．、の先のプレースに加算する。そしてｐ（Ｐ＋　）
は０とする。その後、処理■へ戻り。

同様に処理を繰り返す。

〔実施例〕

第４図ないし第８図は本発明の実施例による状態遷移解
析の例を示している。

本発明の実施例として、気体の制御を行うシステムの状
態解析に応用した例を説明する。

この気体制御システムでは、ある共通の電源によって、
（ａ）センサ、ｔｂ＋制御の計算、（Ｃ）制御の動力が
賄われているとする。ここで、電源の電圧が低下するこ
とにより、システムがどうなるかを予想することを考え
る。

この気体制御システムにおける確率的な状態の変化は、
第４図に示すようになっている。これらの値は、経験的
なものであっても、計算で求めたものであってもよい０
例えば、電源が低下すると。

確率０．７でセンシングの低下が起こり５確率０．３で
制御系の動力が低下するというような知識が表現されて
いる。

閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値）は、センシングが低下し
たときについて説明すると、センシングの低下が起きて
いる確率が０．２よりも高ければ、安全装置の異常にな
り得るし、０．７よりも高いときは、安全装置が作動す
る。また、０．５よりも高ければ、制御系が異常になる
（ただし、制御系が異常になるには他の条件も必要）。

安全装置が異常であるときには、温度異常または圧力が
増加する異常が起きることがあるが、その閾値が未知で
ある場合、未定値として＊で表す。

このような知識を表現しくなお、計算機内部における知
識の表現のし方は種々あり、どれも既存技術により簡単
に実現できるので、説明を省略する）、状態解析部１２
を起動することにより、このネットを解析する。第５図
ないし第８図が、第４図に示すネットの解析例である。

電源の低下が起きたとすると（確率１．０）、）ランジ
ションＴ、の発火条件となる閾値が、０．５であるので
、トランジションＴＩが発火する。これにより、センシ
ングの低下または制御系の動力低下が起こり得ることに
なり、第５図に示す状態になる。センシングが低下する
状態のとる確率は。

０．７であり、制御系の動力低下となる状態のとる確率
は、０．３である。

第５図に示す状態で、センシングの低下に着目すると、
トランジションＴ２の閾値が０．２であるので、トラン
ジションＴ２が発火する。また、トランジションＴ、の
閾値が０．７であり、センシングが低下する確率０．７
に等しいので、トランジションＴ、も発火する。トラン
ジションＴ、が発火した後の状態を第６図に、トランジ
ションＴ、が発火した後の状態を第７図に示す。

第６図に示す状態では、安全装置が異常である状態の確
率が０．３５．安全装置が作動している状態の確率が０
．３５．制御系の動力が低下している状態の確率が０．
３になっている。

このとき、安全装置の異常が起こったときの変化の閾値
は未定値＊であるが、この閾値が０．３５よりも低いと
仮定すると、状態はさらに変化して第８図に示すように
なる。この場合、圧力の増加異常という危険な状態をと
る確率が、１割程度ある。これを避けるためには９例え
ば未定植＊が０．３５よりも大きくなるように、システ
ムの設計を行えばよいことがわかる。また、この未定値
をコントロールできない場合、安全装置の異常が確率０
．３５以上で起こっているときには、それを検知できる
ようにしておかなければならないことがわかる。この未
定値の場合分けは、第１図に示す未定値の場合分けによ
る解析部２１が行う。

以上のような状態遷移に関する情報および解析結果は、
第１図に示す状態の予想結果表示部１３によって表示さ
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように９本発明によれば、システムの中で
起こり得る状態を確率的に解析することができるように
なり、状態遷移の予想とともに定量的な分析を行うこと
が可能になる。従って危険な状態になることを予想し、
その対策を検討するための有効な資料などを得ることが
できるようになる。

【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図は第１図に示す状態表現部の説明図。 第３図は第１図に示す状態解析部の説明図第４図ないし
第８図は本発明の実施例による状態遷移解析の例を示す
る。 図中、１０は処理装置、１１は状態表現部、１２は状態
解析部、１３は状態の予想結果表示部。 １４はペトリネット、１５はシステムの状態表現部、１
６はシステムの状態変化の表現部、１７は確率による状
態変化の表現部、１８は閾値の設定部、１９は未定値の
設定部、２０は状態の確率的解析部、２１は未定値の場
合分けによる解析部。 ２２は閾値による発火分析部を表す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 有向ネットワークによる状態遷移モデルを用いて、ある
   状態およびその状態変化を表現し、状態の遷移を解析す
   るデータ処理システムにおいて、各状態変化に関する確
   率を表現する手段、状態が発火するかどうかの閾値を表
   現する手段、および発火に関する閾値またはその状態遷
   移の確率が未知である場合にそれを未定値として表現す
   る手段を含む状態表現部（１１）と、 各状態のとる確率を計算する処理手段、未定値が記述さ
   れている場合に場合分けを行う処理手段、および閾値に
   よって発火するかどうかを分析する処理手段を持ち、こ
   れらによって状態の遷移を解析する状態解析部（１２）
   とを備え、 状態の遷移を確率的に解析するようにしたことを特徴と
   する状態解析処理方式。