JPH04296965A

JPH04296965A - プログラムの入力方法

Info

Publication number: JPH04296965A
Application number: JP3001420A
Authority: JP
Inventors: Chisato Konno; 金野　千里; Tadashi Ota; 太田　忠; Susumu Yamaga; 晋山賀; Miiko Ikeda; 池田　美以子
Original assignee: Hitachi ULSI Engineering Corp; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi ULSI Engineering Corp; Hitachi Ltd
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1991-01-10
Publication date: 1992-10-21

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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用のプログラムの
入力方法に係わり、特にその現象の記述、計算の実行、
結果の分析に到る一貫した工数を大幅に削減するのに好
適なプログラムの入力方法に関する

【０００２】

【従来の技術】従来の数値シミュレーションの手法とし
ては、対象とする物理現象を特定して開発されたプログ
ラムパッケージの利用と、プログラミング言語を用いて
シミュレーションプログラムを記述していた。前者はパ
ッケージ固有に決められた入力となっており、領域を離
散化（領域を有限個の節点からなるメッシュに分割する
事）した各節点群にたいするデータ群を決められた形式
で入力する方式となっている。後者はプログラミング言
語の仕様上の制約から加減乗除の手続きの列によって長
大なプログラムを書いていた。

【０００３】また、情報処理学会誌第２６巻第１号Ｐ．
１６８−１８０や特願昭６３ー３０４１５４号に記載さ
れているように、シミュレーションすべき物理現象が起
こる領域の形状と、その上での現象の計算手順を表す数
式情報を、特別に定めた高水準の言語によって、もしく
はそれを画面上のウィンドウに切り貼った形式での入力
を行ってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、操作
者の入力すべき情報に自然な階層分けがなく、かつそれ
ぞれの情報を独立に与えられるため、入力情報間の矛盾
や過不足が頻繁に起こるという問題点があった。また、
その矛盾や過不足は入力が完了した時点でないと分から
ないため、それを修正するのに時間がかかった。また、
その入力に際しては、入力情報の約束事（文法やデータ
形式など）を習得せねばならないという問題があった。また、原式からアルゴリズムへの展開は、専門的な知識
を要するだけでなく、式や変数および条件式の数が増加
して過不足が生じるという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、画面の視覚環境を利用し
て、数値シミュレーションを行う際に計算機とやりとり
する情報を、操作者にとって自然で、かつ効率的に入出
力するための方法を提供する事にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、数値シミュ
レーションにおいて、人間と計算機のやりとりする情報
をその情報の内容や種別によって分類し、その分類に従
って画面中に視覚的に代表させたボタンとして配置した
操作パネルと、その各ボタンを押す（指定する）とその
既入力の詳細情報の表示や情報の追加を可能とする別ウ
ィンドウを設け、それを介してその情報に対する計算機
との対話をする事を制御する入出力管理処理と、このウ
ィンドウを介して指定されたデータの削除や追加に対し
て他情報との依存関係や主従関係をチェックし、新たに
入力された情報の追加や削除を行うモデル管理処理によ
り達成される。

【０００７】

【作用】数値シミュレーションにおいて、それを実施す
る際に必要となる人間（解析者もしきは操作者）と計算
機とのやりとりをする情報を、物理量を示す変数と定数
や支配方程式や条件式や解析領域の形状といった現象自
体を表す物理的な情報（物理情報）、離散化の方法（支
配方程式に対応する近似連立一次方程式を得る方法）や
離散化に用いるメッシュやアルゴリズムといったその数
値シミュレーションを行う手順を表す数式的な情報群（
数式情報）、その数値シミュレーションの計算実行を指
示したり、その結果として得られた現象を近似的に表す
、支配方程式中に含まれる未知物理変数の計算値といっ
た数値的な情報群（数値情報）の、３つに階層分けした
各情報を視覚的に表すボタン群よりなる画面上のウィン
ドウ（表示や入力をするために枠で囲まれた画面上の部
分領域をこう呼ぶ）を操作パネルとすることにより、操
作者は入力すべき情報を一望できる。かつ、上位の情報
が完全でなければ下位の情報が意味を持たないとの観点
で階層を把握できるので、上位から入力するという操作
上の指示も受けられる。

【０００８】入出力処理は上述の操作パネルを表示し、
そこからの入出力を可能とする。各ボタンが押されると
、入出力処理は、そのボタンが担当している情報をサブ
ウィンドウに表示する。そのサブウィンドウには該当す
る既入力の情報と、その情報を追加するのに必要となる
他のボタンの管理する情報を参照のみ可能なリストとし
て、またそこで用いられる定型的な演算子などのリスト
を表示し、それを参照しながら、情報追加用の所定の枠
内にキーインすれば入力が可能となり、未定義の情報が
誤ってキーインされる事が避けられる。

【０００９】モデル管理処理は、各ボタンとそのサブウ
ィンドウを介した情報の入力や情報の削除を管理する。追加（キーイン）された情報は、入出力処理によってモ
デル管理処理に与えられ、モデル管理処理は他のボタン
の所有する既入力情報への影響を調べ、それらに矛盾を
生じさせるようであれば、入出力処理に指示して該当す
る情報を代表するボタンをブリンキングさせて、それを
操作者に知らせる。そのブリンキングボタンを押せば、
その影響の詳細が表示され、操作者がそれでも良いと指
示すれば、モデル管理処理は、新しい情報の追加を行う
。削除が指示された情報は同様に、モデル管理処理に与
えられ、モデル管理処理は他のボタンの所有する既入力
情報への影響を調べ、それらに矛盾を生じさせるようで
あれば、入出力処理に指示して該当する情報を代表する
ボタンをブリンキングさせて、それを操作者に知らせる
。そのブリンキングボタンを押せば、その影響の詳細が
表示され、操作者がそれでも良いと指示すれば、モデル
管理処理は、該当する情報の削除と、そのデータを参照
している情報の削除を連鎖的に行う。例えば、変数を削
除したら、その変数を参照している式、その式から派生
した境界条件式というように、全ての影響が調べられ、
削除される。これによって、データの依存、主従関係を
管理する事ができ、いかなる時点のデータの追加や削除
といった操作においても、データ間に矛盾を生じさせな
い入力が実現できる。

【００１０】ボタンが押されてサブウィンドウによって
その詳細情報を表示する際、入出力処理はその情報が形
状に関する情報か、式に関する情報か、あるいは形状と
式の双方に関連してその橋渡しをする情報かを判別し、
画面を直和分割したウィンドウにそれぞれの該当情報を
表示する事により、効率的な情報の表示と入力が可能と
なる。

【００１１】また、数式情報のアルゴリズムボタンが押
された時、入出力処理は対象とする式を操作者に指定さ
せ、それをモデル管理処理に報告し、モデル管理処理は
、その式に対してアルゴリズム構築のために式中に含ま
れている非定常性、連立性、非線形性などの有無を原式
から検出して入出力処理に報告し、入出力処理はそれぞ
れの項目に対して、どのようなアルゴリズムを選択する
かを操作者に問い合わせる。その際、上記の順に問い合
わせをしていく事に因って、上位の選択によっては不必
要となる下位の問い合わせは省き、必要最小限のユーザ
指定でアルゴリズムの展開方法が指定される。その後、
モデル管理は予め用意したテンプレートを用いて、式お
よびそれに付随する各条件式の展開、およびそれに必要
となる変数を追加する事により、アルゴリズムを構築で
きる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を、図１から図１７により
説明する。

【００１３】初めに本発明の中心をなす、数値シミュレ
ーションを実施する際に操作者と計算機とのやりとりの
指令塔となるウィンドウの構成およびその中のボタン群
からなる画面（図１）とそのボタンの表す情報について
述べ、次に本ウィンドウを介して行われる数値シミュレ
ーションのフローを図３を用いて説明し、ついで各ボタ
ンの機能と各処理の詳細を説明する。

【００１４】数値シミュレーションを行う際に操作者と
計算機のやりとりすべき情報は、現象自体を規定するた
めの、物理量を示す変数や定数と支配方程式と条件式と
解析領域の形状を少なくとも含む物理的な情報（物理情
報）群、その数値シミュレーションを行う手順を規定す
るための、離散化の方法（支配方程式に対応する近似連
立一次方程式を得る方法）と離散化に用いるメッシュと
アルゴリズムを少なくとも含む数式的な情報（数式情報
）群、その数値シミュレーションの計算実行を指示した
り、その結果として得られた現象を近似的に表す、支配
方程式中に含まれる未知物理変数の計算値といった数値
的な情報（数値情報）群の、３階層に分離することがで
きる。この３階層はこの順に上下関係を表す。即ち、物
理情報が変われば、数式情報の一部または全部が無効と
なり、数式情報が変われば、数値情報の一部または全部
が無効となるという意味で、上下関係が存在する。これ
らを可視的に象徴して、ネストした３階層のウィンドウ
で表し、そのそれぞれに属する情報を代表するボタンと
して配置したものが図１である。このボタンを押すこと
により計算機とのやりとりを可能とするいわば操作パネ
ルの役割をする。

【００１５】ボタンの配置ルールは、ある情報Ａが定義
される時に、既に定義されていなくてはならない情報Ｂ
のボタンはＡを表すボタンより画面上で上位に、また、
Ａ，Ｂのいずれから定義しても良い場合には並置して配
置する。

【００１６】各階層に属する情報とそれを表すボタンを
説明する。物理情報に対するウィンドウ１０１には、空
間および時間領域の次元１０４、領域の形状１０５、未
知変数や物性値を示す変数１０６、現象を表す支配方程
式１０７、境界条件１０８、初期条件１０９が属する。数式情報に対するウィンドウ１０２には、数値計算上の
離散化（近似）の方法１００１、１０７により与えられ
た式を解くためのアルゴリズム１００４、空間領域をメ
ッシュに分ける時にメッシュ生成の単位（リージョンと
呼ぶ）への分割の指定とメッシュ生成の指定１００２、
計算するタイムステップの指定１００３が属する。数値
情報に対するウィンドウ１０３には、シミュレーション
の計算の実行の起動をかけるボタン１００５、計算過程
の経過を問い合わせるボタン１００６、計算の実行結果
を管理するボタン１００７が属する。

【００１７】各ボタンは押されると、そのボタンの管理
する情報で、既入力の情報があればそれと、その情報の
追加を可能とする別ウィンドウ１０２０に表示する。例
えば変数ボタン１０６が押された時、図２に示すサブウ
ィンドウ２１が現れる。そこには、既入力の変数群のス
クロールリスト２２と、新規に定義する変数入力用のカ
ラム２３と、その変数に付与するデータの型や属性を示
す属性のメニュー２４ー２７が含まれ、これを用いて新
たな変数を定義していく。

【００１８】次に、画面１およびそこに表示される操作
パネル図１の各ボタンを介して計算機とやりとりする全
体のフローを図３および図１２と図１３を用いて説明す
る。図３は操作者と計算機とのやりとりの全体のフロー
を示している。入出力処理３１は画面１を介してユーザ
とモデル管理処理３２とのやりとりを行う。モデル管理
処理３２はデータのやりとりやプログラム全体を制御す
る総括処理３６と各ボタン対応の処理を行う情報管理プ
ログラム群からなり、入出力処理３１より受けた情報を
シミュレーションモデル３３への登録もしくは削除を行
う。図１２と図１３に入出力処理３１とモデル管理処理
３２のフローを示す。以下、本図に従ってフローを説明
する。

【００１９】操作者は操作パネル上の各ボタンを押すこ
とによって、計算機と対話しながら入力操作を進める。まず、各ボタンが押されると、入出力処理３１は、その
ボタンが担当している既入力の情報と関連情報をモデル
管理処理３２に問い合わせ（１２０１）、モデル管理処
理はシミュレーションモデル３３（後述）を検索し、該
当ボタンの関連情報を抽出し、それを入出力処理へ送信
する（１２０２）。ついで入出力処理は該当ボタンに対
する入力用のサブウィンドウに表示する（１２０３）。そのサブウィンドウには該当する既入力の情報があれば
それと、その情報を追加するのに必要となる他のボタン
の管理する情報を参照のみ可能なリストとして、またそ
こで用いられる定型的な演算子などのリストを表示し、
それを参照しながら、情報追加用の所定の枠内にこれら
リストの参照とキーインによる入力が可能となり、未定
義の情報が誤って入力されることが避けられる。

【００２０】例えば式ボタン１０７が押されると、入出
力処理３１はモデル管理処理３２に指示して、シミュレ
ーションモデル３３を検索し、既に登録されている式情
報があればそれと、式を定義するのに必要となる変数な
どの関連情報を読み取る。それを入出力処理３１に返し
、入出力処理は図４に示す式入力用のサブウィンドウ４
１を画面１に表示する。そこには、既入力の式情報４８
と新たな式を定義するためのテンプレート４２が含まれ
る。このテンプレートには、変数ボタン１０６を介して
別途定義された変数群を参照するためのリスト４３と、
式定義に使用可能な演算子と作用素のリスト４４が表示
され、それらを参照することによって、式の対象変数を
カラム４５に、式をカラム４６に入力し、入力が完了し
たら、完了ボタン４７を押す。

【００２１】図１２に戻って、入出力処理３１とモデル
管理処理３２の説明を続ける。入力されたデータはフォ
ーマットチェックが行われ（１２０４）、エラーがなけ
れば当該情報をモデル管理処理３２へ転送する（１２０
５）。モデル管理処理３２は、そのデータを受け取り、
構文をチェックする（１２０６）。図１３に移って、構
文エラーがなければ、各ボタンに該当する処理１３２０
を行う。本処理はボタンによって異なるが、処理の本質
と流れは同じであり、図１３に示してある。まず、シミ
ュレーションモデル３３を検索し、指示された情報の入
力もしくは削除が、他ボタンの管理する情報に影響を及
ぼさないかを調べる（１３０１）。影響がある場合には
、該当ボタンと影響の内容を入出力処理３１へ送付する
（１３０２）。入出力処理３１は、影響のある情報を管
理する画面１上の該当ボタンをブリンキングさせて操作
者に知らせる（１３０４）。操作者の要求にもとずいて
、該当ボタンの影響に関する情報を画面１のサブウィン
ドウに表示する（１３０４）。その影響の程度によって
、操作者は該当する入力をキャンセルするか（１３０５
）、続行を指示する（１３０６）。続行が指示されると
モデル管理処理は、指示された情報および関連情報の追
加もしくは削除をシミュレーションモデル３３に対して
行い（１３０７）、ついで入出力処理３１へ処理の終了
を報告する。入出力処理は、入力された情報を入力フィ
ールドから、既入力情報としてサブウィンドウの該当エ
リアに移動して表示する（１３０９）。これで一つの入
力を終了し、次のボタンの押下待ちの状態に戻る（１３
１０）。

【００２２】前述の例では、入出力処理３１は図４のカ
ラム４６に入力された式データをモデル管理処理３２に
渡す。モデル管理処理はその式の構文をチェックする。構文チェックとしては、例えば、式中のカッコの数と、
演算子と変数の型の整合性と、両辺の型の整合性を少な
くとも含む。そのチェックに合格すると、モデル管理処
理３２は、その情報をシミュレーションモデル３３に登
録し、それが完了するとモデル管理処理３２は入出力処
理３１にそれを知らせ、登録された式は、サブウィンド
ウ４１中の既入力式として４８に追加する。これにより
、新たな式の入力が完了する。

【００２３】図３に戻って、上述の手順で物理情報と数
式情報が入力されたシミュレーションモデル３３は、画
面１の実行ボタン１００５（図１）の指示によって、計
算機の実行できるプログラムに変換され、実行される。上述した情報群からシミュレーションプログラムへの変
換が可能なことは、公知例に示されている。実行された
計算結果は、シミュレーションモデル３３に戻され（図
３）、画面１上の数値結果ボタン１００７の管理する情
報として登録される。以上が、システムの全体フローの
説明である。

【００２４】次に、各処理やデータの構成、各ボタンの
機能の詳細について説明する。

【００２５】まず、シミュレーションモデル３３の構成
と使用方法について説明する。シミュレーションモデル
３３は、図５に示す如く、依存関係、主従関係を有して
いる。図中では、実線で依存関係を、上下の位置で主従
関係をしめしている。各情報は、上述したように、物理
情報、数式情報、数値情報の三つの群に階層分けされ、
各階層内および階層間の関係を持っている。ある情報Ａ
が定義される時に参照される情報は、情報Ａよりも上位
に位置し、ある情報Ｂを削除または修正した時に影響を
及ぼす情報はその下位に位置している。従って、図５の
ように構成されたデータ構造を検索することにより、情
報間の依存関係と主従関係を抽出することができる。本
データ構造は、図１４に示すデータの構成によって、実
現できる。依存関係に対してはポインタ１４０１、１４
０２を利用して、各情報自体はテキストまたは数値のデ
ータのリスト１４０３として蓄積すればよい。例えばデ
ータのリストは、メッシュや形状などについては、公知
例（特願昭６１ー５０３８０）に開示されている。

【００２６】また、これによって、あるボタンをおされ
てその情報の入力用の別ウィンドウを画面上に出す際、
その情報の入力に参照される別ボタンの管理する情報の
リストを図５のデータのトリーを上にたどることにより
検索し、別ウィンドウ中に示すことができる（図１２の
１２０２の処理）。

【００２７】上述したように、モデル管理処理３２は、
各ボタンとそのサブウィンドウを介して与えられた指示
を入出力処理３１より受け取り、シミュレーションモデ
ル３３に対する情報の入力や削除を管理する。追加（キ
ーイン）された情報に対してモデル管理処理３２は、他
のボタンの所有する既入力情報への影響を図５の如く構
成されたシミュレーションモデル３３を調べ、それらに
矛盾を生じさせるようであれば、入出力処理３１に指示
して該当する情報を代表するボタンをブリンキングさせ
て、それを操作者に知らせる。そのブリンキングボタン
を押せば、その影響の詳細が表示され、操作者がそれで
も良いと指示すれば、モデル管理処理３２は、新しい情
報の追加をシミュレーションモデル３３に行う。削除が
指示された情報は同様に、モデル管理処理３２に与えら
れ、モデル管理処理は他のボタンの所有する既入力情報
への影響を調べ、それらに矛盾を生じさせるようであれ
ば、入出力処理３１に指示して該当する情報を代表する
ボタンをブリンキングさせて、それを操作者に知らせる
。そのブリンキングボタンを押せば、その影響の詳細が
表示され、操作者がそれでも良いと指示すれば、モデル
管理処理は、該当する情報の削除と、そのデータを参照
している情報の削除をシミュレーションモデル３３に対
して連鎖的に行う。例えば、図５において変数の削除を
指示したら、その変数を参照している式、その式から発
生した境界条件および初期条件とアルゴリズムというよ
うに、全ての影響が調べられ、削除される。このように
、データの依存、主従関係を管理することによって、い
かなる時点のデータの追加や削除といった操作において
も、データ間に矛盾を生じさせない入力が実現できる。また、図１に示すように、情報を代表するボタンを、図
５の構造を持つ情報の依存関係、主従関係を操作者に容
易に理解されるように配置することによって、操作者は
上位のボタンの情報から入力していけば最も効率的にシ
ミュレーションモデルの入力ができることが、直観的に
理解できる。これによって、システムは暗黙の内に、操
作の手順を誘導していることになる。

【００２８】次に、各ボタンが押された際に表示する既
入力情報と新たな入力用のサブウィンドウの構成につい
て説明する。

【００２９】各ボタンの管理する情報は、形状によって
表示される情報か、変数と式などのようにテキストによ
って表示される情報か、その双方によって表示される情
報かに分類することができる。その一覧を図１０に示す
。入出力処理３１はこれを利用して、押されたボタンに
対応する情報の表示に際して、形状とテキストの一方に
関連していればそれを一つのサブウィンドウに、形状と
テキストの双方に関連していれば画面を直和分割して並
置した二つのサブウィンドウにそれぞれの該当情報を表
示する。

【００３０】例えば、図６に示すように、操作パネル（
図１）の形状の入力ボタン１０５が押された時、本情報
は形状のみに関連しているので、一つのウィンドウ６１
に対して表示する。６２、６３は、情報追加を促進する
メニューとメニューに付随する情報入力用のエリアであ
る。あるいは、操作パネルの１００２の下のメッシュボ
タンが押されると、本情報も形状のみに関連しているの
で、一つのウィンドウ７１に表示するが、そこに表示さ
れるのは、１００２の上のリージョンボタンを介して既
に定義されているリージョン（多辺形からなるメッシュ
分割の単位）群である。７２はこのリージョン群のメッ
シュ分割を補助するウィンドウで、７１上の一つのリー
ジョンを選択すると７３に示すようにリージョンが切り
出され、この上でメッシュの試し切りをして、その切り
方で良いと操作者が判断（例えばＯＫボタン７５を押す
）すれば、７４のように元のリージョンのメッシュ分割
が行われる。以上、形状のみに関連する情報の入力例に
ついて示した。なお、テキストのみに関連する式情報の
サブウィンドウに関しては既に図４で説明した。

【００３１】形状とテキストの双方に関連している情報
は、両方のウィンドウを利用して表示される。その橋渡
しの原理について説明する。シミュレーションを表す情
報で形状との関連付けが必要となる場合、その形状の対
象となる部位には、領域内部と境界、即ち２次元では面
と境界辺との２通りがある。しかも、これらと、式に付
随している条件式と材質や物性値などを示す変数を関連
付ける場合、式や変数毎によって同一の情報が設定され
る場所が異なる。また、形状を定義している単位と、上
記の同一情報の設定位置とも異なる。例えば、形状の定
義単位がＡ，Ｂ，Ｃだったとして、式１には、Ａ＋Ｂ、
Ｃに同一条件が、式２にはＡ，Ｂ＋Ｃに同一条件がとい
うように、式毎に異なるケースがある。そこで、図１１
に示すように、面や辺１１０１に対して、参照する単位
をグループにしたグループ群１１０２を用意し、シミュ
レーション情報１１０３のそれぞれの情報の定義時にど
のグループを介して形状を参照するかを指定させれば、
最も効率がよくなる。これは、形状の集合に、物理的な
意味、例えば、境界辺に対しては壁と出口や入り口とか
いった意味を、領域面に対しては、気体部分とか固体部
分とかいった意味を与えていることに相当している。

【００３２】その具体的な入力についていくつか説明す
る。

【００３３】図８は、操作パネル（図１）上の境界条件
ボタン１０８を押した際の入力例を示している。境界条
件は、形状と式の橋渡しをするための情報であり、図１
０で示したように、形状８１とテキスト８２、８３の両
方で表示している。８３は境界条件を入力するためのテ
ンプレートで、初めにどの式に対して与えるかを指定す
る（８５）。すると、指定された式に適合する境界条件
の形式が８４に表示される。また、その式と上述した形
状のグループ分けとして現在どれを有効にしているかに
従って、設定場所を自動的に選択して、名称８６と形状
上の場所としてどこなのかをブリンキングして表示する
（８５）。操作者は、８４の２条件式のいずれかを選択
し、右辺式を既定義の変数と使用可能な演算子８８を用
いて入力し、ＯＫボタンを押せば、既に説明した手順で
入出力処理３１はモデル管理処理３２に入力情報を与え
、シミュレーションモデル３３への登録が済むと、８７
に示すように該当する形状の上にテキスト情報を表示す
る。以上は画面上から見た流れで、前述した入出力処理
３１とモデル管理処理３２のフロー（図１２、１３）の
１２０１ー１２０５の境界条件入力に対する処理で実現
される。図１５にそれを示す。境界条件の指定ボタンが
押されると、入出力処理３１はどの式に条件式を与える
かを操作者に指定させる（１５０１）。その指定からモ
デル管理処理３２は、指定された式に対して適合する境
界条件式の形式を抽出する（１５０２）。これは１５０
３に例示するように、発散を表す演算子（ｄｉｖ）を境
界法線方向ベクトルｎによって置換すれば求まる。つい
で、既入力の形状情報から境界部分を抽出する（１５０
４）。これは例えば２次元ならば２面によって共有され
ていない辺を抽出すれば良い。これらの情報を受け取っ
た入出力処理は、指定されたグループに従った境界部分
毎に、境界条件入力のサブウィンドウ（図８）を表示し
（１５０５）、操作者の入力する右辺式を読み取ってフ
ォーマットチェックを行い、入力が終了すると入力情報
をモデル管理処理３２に送信する。

【００３４】初期条件や物性値などを表す変数も全く同
様である。

【００３５】次に、アルゴリズムボタン１００４（図１
）が押下された時のフローについて説明する。アルゴリ
ズムボタンが押された時、入出力処理３１は図９のサブ
ウィンドウ９１の内の９２の部分のみを表示し、操作者
にどの式に対するアルゴリズムを入力するのかを９３に
より指定させる。式の指定は、既定義の式情報として別
サブウィンドウ９９に表示されているので、この中から
選択すれば良い。式が指定されると、該当する式の性質
の情報をモデル管理処理３２より受け取る。これは上述
の例と同様に、既に説明した図１２の１２０２の処理の
アルゴリズム管理（図３）のケースにあたる。式の性質
の情報は非定常、連立、非線形の３つの有無より成る。これを用いて入出力処理３１はこれらを解消するための
アルゴリズムの手法の選択を操作者に行わせる。これは
既に説明した図１２の１２０３から１２０５の処理のこ
のケースにあたる。そのフローチャートを図１６に示し
、実際の画面（図９）の動作と合わせて説明する。図９は、非定常、連立でなし（単一式）、非線形のケー
スである。図１６において、単一式の時は１６０１の上
に分岐し、非定常性なので１６０２の下に分岐し、１６
０３の処理により、図９の９１のウィンドウが９４の位
置まで伸びて、非定常性の解消法を操作者に選択をさせ
る。９７が選択されて陰解法が指定されると、１６０４
で上に分岐し、更に非線形性が残っているので、１６０
６の処理により、図９の９１のウィンドウが９５の位置
まで伸びて、その解消法を操作者に選択させる。ついで
、フローの１６２０に移り、非定常で陰解法を選択して
いるので、１６２１の処理により、図９の９１のウィン
ドウが９６の位置まで伸びて、行列解法の手法を操作者
に選択させる。このように、式の有している性質に対す
るアルゴリズムの選択を、操作者の最も少ない指示で行
うことができる。例えば、上記例で非定常性の解消に陽
解法（図９の９８）を選択すると、図１６の１６０４で
下に分岐し、更に１６２０の分岐もノーであるので、結
局図９の９２、９４の部分のみが画面上に表示されるの
みで、アルゴリズムの選択が完了する。なお、連立式の
場合には、図１６の１６０１の分岐で下側に分かれ、連
立性の解消部分１６０７ー１６０９が画面上に現れて操
作者の指定を入力することになる。入力が終ると、モデ
ル管理処理３２はこれらの指定によって該当式のアルゴ
リズム展開を行ってシミュレーションモデル３３に登録
すると共に、入出力処理にそれを返す。これは既に説明
した図１３の１３２０の処理の本ケースにあたる。例え
ば、図９に対する展開例が９０１のように表示される。アルゴリズム展開処理は、そのフロー自体は図１６と全
く同様の構成をとり、１６０３ー１６０６などのそれぞ
れをそこに該当する展開処理に置換すればよい。例えば
、１６０３は、非定常の展開処理に置き変わる。展開処
理は図１７に示すように、まずアルゴリズム展開に必要
となる変数を定義し（１７０１）、対象式を導入した変
数を用いて展開し（１７０２）、その式に対応する初期
条件式があれば１７０２の展開に伴う変換をし（１７０
３）、ついでその式に対応する境界条件式があれば１７
０２の展開に伴う変換をすることによって（１７０４）
実現することができる。

【００３６】以上、本発明の一実施例として、全体の構
成とフローおよび各ボタンと各処理の詳細について述べ
た。以下で本発明のいくつかの変形について述べる。

【００３７】本実施例では、２次元のシミュレーション
モデルを例に説明したが、３次元のモデルに対しても、
全く同様に本発明を適用することができる。

【００３８】また、本実施例では、ボタンの配置の一例
を示したが、図５がもっと明示的に表されるようにボタ
ンを配置することも可能である。例えば、ボタン間に図
５の如く矢印を引いたボタンの配置ができる。また、シ
ステムの制御方法として、各ボタンは、それよりも上位
のボタンの情報が入力済みにならない限り、システムが
その入力を許さないことも可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、画面の視覚環境を利用
して、数値シミュレーションを行う際に計算機とやりと
りする情報を、操作者にとって自然で、かつ効率的に入
出力することが可能となる。情報を代表するボタンは、
操作者が最短手順でモデルを定義していけるように配置
されており、またボタン間の主従関係、依存関係を利用
して、モデルの誤った情報が入力されることも避けるこ
とができる。また、各ボタンの管理する情報は、形状と
テキストの両方によって画面に効率的に表示され、また
他のボタンの管理する既入力情報を随時参照できるので
、人間の有する視覚能力を有効に利用することができる
。また、条件入力やアルゴリズム入力といった知識を要
するやりとりにおいては、既入力の形状や式の情報を活
用して、操作者の入力をガイダンスしてくれるので、数
値シミュレーションに不慣れな操作者にも容易にシミュ
レーションモデルの入力が可能となる。これにより、Ｆ
ＯＲＴＲＡＮ等のプログラミング言語を用いる数値シミ
ュレーションの従来の工程を１／１０以下に短縮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】計算機とのやりとりをするさいの操作パネルと
なるウィンドウ。

【図２】変数入力用のサブウィンドウの例。

【図３】プログラムの全体構成のシステムの全体フロー
の説明図。

【図４】式入力用のサブウィンドウの例。

【図５】シミュレーションモデルのデータの構成図。

【図６】形状入力用のサブウィンドウの例。

【図７】メッシュ入力用のサブウィンドウの例。

【図８】境界条件入力用のサブウィンドウの例。

【図９】アルゴリズム入力用のサブウィンドウの例。

【図１０】各ボタンに対する情報の表示方法の一覧。

【図１１】形状と変数、式情報の結合方法の考え方をし
めす概念図。

【図１２】入出力処理とモデル管理処理のフロー。

【図１３】入出力処理とモデル管理処理のフロー。

【図１４】シミュレーションモデルの各情報のデータ構
造。

【図１５】境界条件入力に対する入出力処理とモデル管
理処理のフロー。

【図１６】アルゴリズム入力に対する入出力処理のフロ
ー。

【図１７】アルゴリズム入力に対するモデル管理処理の
展開フロー。

【符号の説明】

１ー　　操作パネルとなるウィンドウ３１ー　　入出力プログラム３２ー　　モデル管理プログラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物理現象を計算機内で模擬的に再現する数
値シミュレーションの実施に際して必要となる人間と計
算機とのやりとりにおいて、やりとりする各情報を、物
理現象を規定する変数と定数と支配方程式と条件式と解
析領域の形状を少なくとも含む物理的な情報群と、数値
シミュレーションの手順を表す離散化の方法と離散化に
用いるメッシュと解析のアルゴリズムを少なくとも含む
数式的な情報群と、その数値シミュレーションの計算実
行の指示と実行の経過とその計算結果を少なくとも含む
数値的な情報群とし、それらを視覚的に代表するボタン
群を画面上に配置し、その各ボタンを押すとその既入力
の情報があればその詳細情報の表示や情報の追加と修正
を可能とする別ウィンドウを設け、これらを介して計算
機との対話をすることを特徴とするプログラムの入力方
法。
【請求項２】該ボタン群によって代表される情報間にお
いて、そこに属する情報（データ）の依存関係、主従関
係を利用して、いかなる時点のデータの追加や削除とい
った操作においても、データ間に矛盾を生じさせないよ
うに管理することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のプログラムの入力方法。
【請求項３】あるボタンを押して入力ウィンドウを出し
て入力済みの情報の修正と削除の操作を行った際、他の
ボタンの所有および管理する情報からの該当情報の参照
があるかを判定し、ある場合にはその判定されたボタン
群をブリンキングさせることにより、影響を人間に通知
し、そのブリンキングしているボタンを押すとその影響
の詳細内容をサブウィンドウに示してくることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のプログラムの入力方法
。
【請求項４】あるボタンを押して、その情報への追加と
削除を可能とする別ウィンドウを表示する際、参照され
る他のウィンドウの所有する情報がある場合には、それ
をその別ウィンドウ中に参照可能なリストとして表示す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプログ
ラムの入力方法。
【請求項５】該ボタン群において、視覚的なボタンの配
置の上位の情報から定義していけば、最も効率的にシミ
ュレーションモデルを構成できることを特徴とする、特
許請求の範囲第１項記載のプログラムの入力方法。
【請求項６】物理現象を計算機内で模擬的に再現する数
値シミュレーションにおいて、それを実施する際に必要
となる人間と計算機とのやりとりをする情報を、上位概
念から、物理現象を規定する情報群（以下、物理情報と
呼ぶ）、その数値シミュレーションを行う手順とアルゴ
リズムを表す情報群（以下、数式情報と呼ぶ）、その数
値シミュレーションの計算実行の指示と、その結果とし
て得られた現象を近似的に表す未知物理変数の計算値と
いった数値的な情報群（以下、数値情報と呼ぶ）の３つ
に階層分けし、群毎に決めた階層化したウィンドウ（表
示や入力をするために枠で囲まれた画面上の部分領域を
こう呼ぶ）を割当て、そこに含まれる各情報を視覚的に
表すボタン群を主従関係をを表すように配置し、その各
ボタンを押すとその既入力の情報があればその詳細情報
の表示や情報の追加と修正を可能とする別ウィンドウを
設け、これらを介して計算機との対話をすることによっ
て数値シミュレーションを実施することを特徴とするプ
ログラムの入力方法。
【請求項７】該３階層化したウィンドウの中に存在する
情報を代表するあるボタン群において、視覚的なボタン
の配置の上位の情報から定義していけば、最も効率的に
シミュレーションモデルを構成できることを特徴とする
、特許請求の範囲第６項記載のプログラムの入力方法。
【請求項８】物理現象を計算機内で模擬的に再現する数
値シミュレーションにおいて、その現象を計算機に入力
するために操作者と計算機のやりとりする情報を、現象
の定義されている領域の形状と、現象を表す支配方程式
という２つの直交した情報に分解して、２つのウィンド
ウに同時に表示し、双方への独立な入力を特徴とするプ
ログラムの入力方法。
【請求項９】該直交した情報の入力によって、領域の境
界部における境界条件や、領域内部の初期条件や、式中
で参照される物性値などを表す変数の領域の各部位での
値など、その情報間の結び付き（橋渡し）となる情報が
存在し、その情報の入力や表示を双方のウィンドウを用
いて行う事を特徴とする特許請求の範囲第８項記載のプ
ログラムの入力方法。
【請求項１０】該情報間の結び付きとなる情報を与える
際、領域形状の各部位は入力した単位（２次元では辺や
面、３次元では面や立体）とは異なっているので、入力
単位に対して出入口、壁、気体部分、固体部分といった
物理的な意味を有する複数のグループを設け、そのグル
ープを介して、その情報を効率的に与える事を特徴とす
る特許請求の範囲第８項記載のプログラムの入力方法。
【請求項１１】物理現象を計算機内で模擬的に再現する
数値シミュレーションにおいて、その現象を表す式を数
値的に解くためのアルゴリズムの入力に際して、アルゴ
リズム構築のために式中に含まれている非定常性、連立
性、非線形性などの有無を原式から検出し、それぞれに
対して、どのようなアルゴリズムを選択するかを操作者
に問い合わせ、その指定に従ってアルゴリズムを自動生
成することを特徴とするプログラムの入力方法。
【請求項１２】該アルゴリズムの自動生成において、原
式に付随する変数や初期条件、境界条件などが、自動生
成されたアルゴリズム中に現れる式に対して条件の過不
足や不適合、変数の不足などが生じるが、それも同時に
置き換えや追加することによって、原式と原付随情報の
みからアルゴリズムを生成する事を特徴とする特許請求
の範囲第１１項記載のプログラムの入力方法。
【請求項１３】該アルゴリズムの操作者による選択にお
いて、その選択枝をウィンドウ上に表す際に、上位の選
択枝（非定常＞連立＞非線形）から指定させ、その選択
によってはそれ以下の選択枝が不要なものはウィンドウ
には出さず、次に必要な選択枝のみを追加表示して選択
操作を進めさせる事により、必要最小限の選択でアルゴ
リズム構築を可能とする事を特徴とする特許請求の範囲
第１１項記載のプログラムの入力方法。
【請求項１４】該アルゴリズムの選択において、各段の
選択により更に必要となる選択枝を、ウィンドウを伸長
させて得られる画面のスペースに表示することにより、
既入力（選択）情報の表示および画面の利用領域を最小
にする事を特徴とする特許請求の範囲第１１項記載のプ
ログラムの入力方法。
【請求項１５】画面を通して計算機と情報をやりとりす
る方法において、やりとりする情報を種別によっていく
つかの集合に分け、それを代表するボタン群によってそ
の情報のやりとりを計算機に指示する際に、情報の主従
関係、依存関係をそのボタンの配置によって操作者に示
し、やりとりの効率的な手順を誘導することを特徴とす
る情報の入力方法。