JPH10149381A - 数値解析装置及び解析アルゴリズム入力方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】解析アルゴリズムを短時間に作成及び修正し、
設計のニーズに迅速に対応した解析機能が速く、製品開
発の期間短縮に寄与する。 【解決手段】入出力装置１０１を用いてブロック線図作
成機能１１４により解析処理を表すブロック線図を作成
し、主記憶装置のブロック線図データ部１６１にブロッ
ク線図データを格納する。次に解析アルゴリズム入力機
能１１２により解析アルゴリズムを作成し、解析アルゴ
リズムデータ部１６３に格納する。そして解析実行機能
１１５で、解析アルゴリズムデータ１６３を参照して解
析順序作成処理１５１により解析の起動順序を決定す
る。最後に解析実行処理１５３により順番に解析を実行
して全体の解析が完了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対話画面上でアイ
コンや図形を配置・結線して目的の処理を行うためのブ
ロック線図により、そのまま数値解析を行う数値解析装
置に係り、アイコンや図形に対応付けられ独立性を持つ
要素機能に分割された解析処理オブジェクトを対話画面
上で組み合わせることによって解析アルゴリズムが作成
でき、自動的に解析実行する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、数値解析を行う場合は、目的の物
理現象を解明するための処理アルゴリズムを手続的にフ
オートラン言語やＣ言語等でソースプログラムとして記
述していた。これらのプログラムは、機能別にサブルー
チンなどに分割され重複開発を避ける努力がなされてき
た。しかし、このようなサブルーチン化されたプログラ
ムを使用する場合でもそれらの使い方を覚えたり、それ
らのつなぎ部分を記述したりして新たにプログラムを作
成する必要があった。また、数値解析では、求めるべき
値を陽に計算できない場合、収束計算を行うことがあ
り、必要に応じてＩＦ文とＧＯＴＯ文又はＷＨＩＬＥ文
などで収束ループを記述する。例えば、「マルチエアコ
ン用冷凍サイクルの定常シミュレーションプログラムの
開発」(第２５回空気調和，冷凍連合講演会講演論文
集，１９９１，ｐ１１３〜１１６)に記載のように、冷
凍サイクル構成を変更するたびにシミュレーションのメ
インプログラムを作成しなければならない。

【０００３】上記のようなプログラム開発を支援するも
のとしてソフトウェア・エンジニアリング分野では、Ｓ
ＥＷＢ（Software Engineering Work Bench：（株)日立
製作所)に代表されるＣＡＳＥ（Computer Aided Softwa
re Engineering）ツール，ＣＡＥ（Computer Aided Eng
ineering）分野ではＡＶＳ（Application Visualizatio
n System：米ＡＶＳ Inc．）に代表されるシステムが製
品として幾つか販売されている。ＣＡＳＥツールは、フ
ローチャート又はＰＡＤ（ProblemAnalysis Diagram）
と呼ばれる記述形式でアルゴリズムを書くことにより、
関連するドキュメントやソースプログラムを出力するこ
とができる。これにより、数値解析プログラムも作成で
きるが対話画面で図形的にできるだけで通常のプログラ
ミングと変わらない。ＡＶＳは、対話画面でそれぞれ独
立性のある表示モジュールを配置・結線して処理フロー
を構成すればユーザ独自の表示環境が構築できる。しか
し、目的が解析結果の表示であるため、数値解析の解析
モジュールを自由につなぎ合わせることはできない。

【０００４】解析途中の状況を知る場合には、ＳＥＷＢ
ではｃ言語のfprintf 文，フォートラン言語のwrite 文
等の命令を必要な箇所に記述して解析が終わった後にリ
ストまたはエディタでしか知ることができない。ＡＶＳ
では、表示モジュールを組み込むことによって実現でき
る。

【０００５】これに対し、特開平7−311762 号公報では
次のような方法で対応している。図２に特開平7−31176
2 号公報の構成図を示す。入出力装置２０１を用いてブ
ロック線図作成機能２１４により解析処理を表すブロッ
ク線図を作成し、主記憶装置のブロック線図データ部２
６１にブロック線図データを格納する。そして解析実行
機能２１５において、ルールベース２０３を参照して解
析順序作成処理２５１により解析の起動順序を決定す
る。また収束ループ作成処理２５２では、同様のルール
ベース２０３を参照して収束ループを作成し、最後に解
析実行処理２５３により順番に解析を実行して全体の解
析が完了する。これにより、解析対象の構成が変わる度
に専用の解析プログラムを作成する必要がなく、解析を
行うことができる。また、解析途中の解析の状況も随時
表示することもできる。

【０００６】しかし、作られたルールベースとブロック
線図構成がうまく一致しないとそれ用のルールベースを
最初から作成する必要があり、既存のルールを流用する
という点は考慮されていない。ルールベースの入力方法
もブロック線図に直接入力するため、その図だけでは処
理の流れが客観的に分からない。また、事前に用意され
た解析部品オブジェクトの組み合わせのみを考慮してお
り、作成済みの解析部品オブジェクト以外の処理をさせ
たい場合は新たにオブジェクトを作成して組み込む必要
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、既に作成
済みの解析アルゴリズムをその解析アルゴリズムに一致
しないブロック線図にも流用できる方法の考案と、解析
アルゴリズムが処理の流れとして分かりやすい表示の実
現、また各解析要素オブジェクトの入出力データを加工
するための演算入力を本数値解析装置上で簡単にできる
方法の考案が解決しようとする課題である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
手段により前述の課題を解決する。

【０００９】解析アルゴリズム入力方法について説明す
る。ユーザは、作成したブロック線図を用いて解析の開
始オブジェクトと処理の流れ方向を設定する。解析アル
ゴリズム入力機能は、それをもとに解析処理フローを自
動的に作成し表示する。解析処理フローは、解析の順番
に上から下へオブジェクトの名称をアイコン化したもの
を線で結び表示する。次に収束処理オブジェクトを作成
してアイコンとして配置し、解析要素オブジェクトとの
接続関係を設定する。設定内容は、仮定値設定オブジェ
クト，比較値取出しオブジェクト(設定値側と計算値側
の二つ)を設定する。その時、同時に仮定値と比較値の
物理名称も設定する。また、ループの範囲を開始オブジ
ェクト，終了オブジェクトを設定することにより指定す
る。これによりデータのフロー及び範囲が矢印で表示さ
れる。以上のように、収束処理オブジェクトもアイコン
化され、処理の流れは上から下の順に、データの流れは
矢印で表されているので解析処理が分かり易い。収束処
理オブジェクトの入力が終了すると解析実行機能がそれ
をもとに解析を行う。ここで、データベースに格納する
ときは、ブロック線図データと解析アルゴリズムデータ
は一体化して格納しておく。

【００１０】このようにブロック線図に対して直接、解
析アルゴリズムを設定することによって次に処理を修正
する場合に、その処理フローを直接修正できる。流用す
る場合は、先ず既存のデータを読み出し、ブロック線図
を表示する。次にブロック線図を修正し、解析アルゴリ
ズム入力機能を選択して解析アルゴリズムの表示を行
う。この時、ブロック線図と既存の解析アルゴリズムと
は一致しない。そこで、表示処理で収束処理オブジェク
トの設定オブジェクトと、ブロック線図から作成された
解析処理フローを比較し、一致するオブジェクトがある
場合はそのままそれらの関係を表示し、無い場合は関係
付けができないので表示しない。このようにブロック線
図に変更があっても、残っている情報を使うことにする
ことで作業効率が向上する。

【００１１】各解析要素オブジェクトの入出力データを
加工するための演算処理入力は、演算器オブジェクトを
用いて実現する。演算器オブジェクトは、解析アルゴリ
ズム入力機能で作成して必要な入力データ設定と演算処
理入力、結果を設定するオブジェクトを関連付けるもの
である。入力された演算の処理は、演算器オブジェクト
の中で行われる。四則演算，組み込み関数等を判断し、
順番に処理される。これにより、新たにオブジェクトを
組み込まなくても、データの加工が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を、ビル・店舗等
で使われる空調システムの性能予測を行うための冷凍サ
イクル解析（定常状態）を例にして具体的に説明する。
空調システムは、圧縮機，熱交換器（室内外），膨張弁
等から構成されそれぞれの構成部品を配管でつないだも
のである。それらの中を冷媒が流れ、定常状態になった
時の熱交換量や冷媒状態等を解析するのが、冷凍サイク
ルの定常状態解析である。

【００１３】本発明のブロック図を図１に示す。本発明
は、データの作成及び結果の表示を指示する入出力装置
１０１と実際に数値解析を行う数値解析装置１０２と作
成したデータを外部記憶装置に格納しておくデータベー
ス１０４から成る。数値解析装置１０２には、解析アル
ゴリズムを入力する解析アルゴリズム入力機能１１２と
解析の状況を随時表示するモニタリング機能１１３と解
析の構成を表すブロック線図を作成するブロック線図作
成機能１１４があり、解析アルゴリズム入力機能１１２
とブロック線図作成機能１１４で作られたデータをもと
に解析実行機能１１５で実際に解析する。ここで、解析
アルゴリズム入力機能１１２とブロック線図作成機能１
１４で作られたデータは、記憶装置１１６内のブロック
線図データ部１６１と解析アルゴリズムデータ部１６３
にそれぞれ格納される。解析実行機能１１５は、解析順
序作成処理１５１で主記憶装置１１６内のブロック線図
データ部１６１と解析アルゴリズムデータ部１６３のデ
ータを使って解析順序テーブル部１６２に解析順序テー
ブルを作成する。その後、解析実行処理１５３で解析順
序テーブルを用いて解析を行う。

【００１４】ユーザは、ブロック線図作成機能１１４を
用いて図３に示すような冷凍サイクル図を作成する。図
４を用いて冷凍サイクル図の作成方法と画面例を示す。
ツールボックス４０１は、冷凍サイクルの構成部品をア
イコンで表した部品群を格納したものである。作業画面
４０２は、冷凍サイクル図の作成や解析実行，モニタリ
ングの指示及び解析結果の表示などの解析作業を行うも
のである。ユーザは、ツールボックス４０１から目的の
部品アイコン４１０〜４１３を選択し、作業画面４０２
上でマウスで位置を指定することにより部品アイコンを
配置する。403は、膨張弁４１３を配置した例で矢印は
マウスカーソルの軌跡を表す。次にサイクル図メニュー
４２９を用いて各部品アイコン間を配管する。サイクル
図メニュー４２９を選択すると図５のようなメニュー５
００が表示されるのでマウスをドラッグして配管メニュ
ー５０１を選択し、配管したい部品を二つ選択すると線
が表示され配管が完了する。例えば、配管４２２を作成
する場合は配管メニュー５０１を選択後、圧縮機４２１
と室外熱交換器４２２を選択すれば良い。ここで、部品
アイコンを配置した場合は、その部品に対応する解析要
素オブジェクトが自動的に作成され、配管した場合は配
管に関する解析要素オブジェクトが配管の数だけ作成さ
れる。以上のような操作を行うことにより、図３に示す
冷凍サイクル図を作成することができる。次に各部品の
諸元や固有の解析条件の設定方法について説明する。属
性定義メニュー５０２を選択すると属性定義モードにな
るので、サイクル図上の部品アイコン又は配管を選択す
ることにより、その部品専用の属性定義画面を表示する
ことができる。その属性定義画面の必要項目にデータを
入力することにより、各部品の諸元や固有の解析条件が
設定できる。図６に圧縮機４２１の属性定義画面６０１
例を示す。ユーザは、各項目６０３にデータを入力し、
設定ボタン６０２を押せば圧縮機の属性が定義できる。
他の部品に関しても同様の操作で定義が可能である。

【００１５】図３は、圧縮機３０１，室外熱交換器３０
３，膨張弁３０５，室内熱交換器３０７と各配管から成
り、閉ループになっている。配管は、配管３０２が圧縮
機３０１と室外熱交換器３０３を接続、配管３０４が室
外熱交換器３０３と膨張弁３０５を接続、配管３０６が
膨張弁３０５と室内熱交換器３０７を接続、配管３０８
が室内熱交換器３０７と圧縮機３０１を接続している。
各部品は、諸元や固有の解析条件が設定され、解析要素
オブジェクトとしてブロック線図データ部１６１に記憶
される。図７にブロック線図データ部１６１内のオブジ
ェクトの状態を示す。楕円で表したものが各解析要素オ
ブジェクト７０１〜７０８で、矢印は各オブジェクトと
の前後関係を示している。前後関係は、各オブジェクト
で保持している前後オブジェクトＩＤから認識すること
ができ、ブロック線図作成処理１１４で作成される。解
析要素オブジェクトの一例として圧縮機オブジェクトの
内容７１０を示す。オブジェクトは、データとメソッド
を持ち、データとして部品諸元（大きさ，特性等），部
品固有の解析条件，解析結果，前後オブジェクトＩＤ
（例７１０では、前オブジェクトＩＤが配管４オブジェ
クトＩＤ，後オブジェクトＩＤが配管１オブジェクトＩ
Ｄである）を持っている。また、メソッドとして解析を
行うアナリシスと各オブジェクト間のデータのやり取り
を行うデータ入出力処理がある。ここで、アナリシスは
メソッド名であるが各解析要素オブジェクトで同一にし
ている。これは、解析を実行する時にダイナミックに各
オブジェクトの解析処理を行えるようにするためであ
る。

【００１６】冷凍サイクル図が完成するとユーザは解析
アルゴリズムを入力する。解析アルゴリズム入力／編集
メニュー４３４を選択し、解析を開始する部品アイコン
（ここでは、圧縮機４２１）を選択して、解析の順序方
法を示す部品アイコンを選択する（ここでは、配管４２
２）と収束処理を含まない解析処理フロー８０１が表示
される。次に収束処理メニュー８０２を選択し、ループ
８０３，ループ８０４のように配置して収束処理アイコ
ンを作成する。そして、各収束処理アイコンにデータを
設定していく。図８は、ループ８０４を設定した例であ
る。ループ804をダブルクリックすると収束処理設定画
面８０５が表示される。そして、仮定値，比較値のデー
タを設定する。たとえば、仮定値を設定する場合は仮定
値８１０を選択し、仮定値を設定する部品アイコン（こ
こでは、圧縮機８２０）を選択する。部品アイコンを選
択すると図８の左下の点線内８３０に示したようにその
部品アイコンで設定できる物理量名称が一覧される。そ
こから、ここでは吐出圧力８３１を選択して仮定値デー
タの設定が完了する。比較値についても同じ操作で図の
ように設定する。また、ループ範囲については、収束ル
ープを始める部品アイコンの直前の線分を選択する。そ
うすると、●印８０６と矢印８０７が表示される。同じ
ようにループを終了する場所は、ループを終了させたい
部品アイコンの直後で行う。以上の操作を必要なループ
全てに行うことによって、解析アルゴリズムの入力が完
了する。ここで、入力した解析オブジェクトのデータ
は、解析アルゴリズムデータ部１６３に格納される。

【００１７】解析アルゴリズムの入力が完了すると実際
に解析を実行する。解析実行は、解析実行機能１１５で
行われる。解析順序作成処理は、解析アルゴリズムデー
タ部１６３を参照して解析順序テーブルを作成する。解
析順序の作成は、解析アルゴリズムデータ部１６３に格
納されているオブジェクトのデータを参照すれば順序や
収束処理オブジェクトの配置位置などが分かる。最後に
解析実行処理１５３が、実際に解析を実行する。解析実
行処理１５３は、解析順序テーブル９０１内のオブジェ
クトを順番に実行する制御を行う。図１０に解析実行処
理１５３の概略処理フローを示す。先ず解析順序テーブ
ル内の実行対象位置を指す制御変数ｉ（図９の各オブジ
ェクトに付けられた順番の番号が代入される）をテーブ
ルの最初に位置付ける(１００１)。次に制御変数ｉが指
すオブジェクトのオブジェクト名称を検索（１００２）
し、そのオブジェクトが解析要素オブジェクトか収束処
理オブジェクトかを判定する（１００３）。解析要素オ
ブジェクトであれば、オブジェクトの解析を実行（１０
０４）し、制御変数ｉをインクリメントする。収束処理
オブジェクトであれば、収束判定して処理結果を制御変
数ｉに代入する（１００５）。これにより解析順序テー
ブルから必要な収束処理ループを生成することができ、
目的の解析を実行できる。

【００１８】解析アルゴリズムの流用方法は、既存のデ
ータをデータベース１０４より読み出して解析アルゴリ
ズムを表示する。あとは、必要に応じて収束処理アイコ
ンのデータを前に述べた操作手順で行い、解析アルゴリ
ズムを修正することができる。新たな名前でデータベー
ス１０４に登録すれば新しい解析アルゴリズムが登録で
きる。部品構成を変更した場合も柔軟に対応できる。た
とえば、室外熱交換器３０３を削除し新たに別の部品に
した場合は、解析アルゴリズムを表示すると図８の室外
熱交換器８０９が別の部品に置き換わり比較値データに
関する矢印が消える。但し、その他の処理フロー，収束
オブジェクトはそのままである。置き換わった、部品の
比較値データを設定すれば新たなサイクル構成に対応し
た解析アルゴリズムが作成できる。このようなことを、
特開平7−311762 号公報で行おうとするといずれもルー
ルベースの作成を最初から行う事になる。これに比べれ
ば、新たな解析アルゴリズムの作成及び構成部品の変更
に柔軟に速く対応できる。

【００１９】次に演算器オブジェクトについて述べる。
図１１にその例を示す。図１２には、その設定方法を示
した。図１１に示したサイクル図１１０１は、室内機が
２台接続された部分を全体のサイクル構成図から抜き出
したものである。配管ｐ０から冷媒が流れ、ｐ１とｐ４
に冷媒が分配される。それぞれの室内機を通って配管ｐ
７で合流する。この様なツインの場合の計算に本機能は
有効である。従来アルゴリズムでは、一台目と二台目そ
れぞれで収束処理が必要なのに対し、本機能を用いたア
ルゴリズムでは途中に図のような演算器を設けることに
より収束処理は１つでよい。これは、一台目を流れる流
量が決まれば二台目の流量は収束処理をしなくても自動
的に決まるからである。これによって、解析処理速度が
向上する。演算器オブジェクトのデータ設定は、演算器
入出力設定画面１２０１を用いる。収束処理の設定方法
にほとんどにている。しかし、演算器入出力設定画面12
01のしたにある、演算処理設定枠１２０２に図のように
入力する。１２０２中のａ，ｂ，ｃは、演算式に対応し
ている。演算器オブジェクトを用いることによって解析
アルゴリズムに幅を持たせることができる

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ユーザは対話画面で目
的のブロック線図を作成し、解析アルゴリズムを入力す
るだけで解析が可能になるので、プログラムを作らなく
ても様々な解析を行える。また、部品の追加・収束処理
の変更に対しても既存の解析アルゴリズムを簡単に変更
することができ、専用のプログラムを作成することなく
解析ができる。さらに、演算器オブジェクトを用いるこ
とにより、解析処理を拡張できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置構成図。

【図２】特開平7−311762 号の装置のブロック図。

【図３】本発明の一実施例のブロック図。

【図４】冷凍サイクル解析作業を行うための操作画面の
説明図。

【図５】冷凍サイクル図を作成するための機能メニュー
の説明図。

【図６】各要素部品に属性を定義するための画面例で圧
縮機の説明図。

【図７】図２を主記憶装置内で表現したオブジェクトの
説明図。

【図８】解析アルゴリズム入力機能の説明図。

【図９】収束処理オブジェクトを解析順序テーブルに挿
入した結果の説明図。

【図１０】解析順序テーブルを用いて解析を実行するた
めの処理フローチャート。

【図１１】演算器オブジェクトの使い方の説明図。

【図１２】演算器オブジェクトのデータ設定画面及び設
定方法の説明図。

【符号の説明】

１０１…入出力装置、１０２…数値解析装置、１０４…
データベース。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスプレイ，キーボード，マウスを含む
   入出力装置と、前記入出力装置によりアイコンや図形を
   配置・結線して目的の処理を行うためのブロック線図を
   作成する機能と、前記ブロック線図を格納するデータベ
   ースと、前記ブロック線図を用いて解析を自動的に実行
   する機能と、解析実行中の状況を表示する機能と、解析
   実行中に必要なデータを格納する主記憶装置から成る数
   値解析装置において、解析アルゴリズム入力機能を有す
   ることを特徴とする数値解析装置。
2. 【請求項２】対話画面上でアイコンで表された要素部品
   オブジェクトと収束処理オブジェクトを用いてそれらの
   間を結線し関係付けることによって解析アルゴリズムを
   作成することを特徴とする解析アルゴリズム作成機能。
3. 【請求項３】部品構成及び解析アルゴリズム変更時に既
   存の解析アルゴリズムデータを流用することを特徴とす
   る解析アルゴリズム作成方法。
4. 【請求項４】各要素部品及び収束処理オブジェクトのデ
   ータを用いて演算することを特徴とする演算器オブジェ
   クト。