JPS6235961A

JPS6235961A - シミユレ−シヨン方法

Info

Publication number: JPS6235961A
Application number: JP60175135A
Authority: JP
Inventors: Fusako Hirabayashi; 平林　扶佐子
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-08-08
Filing date: 1985-08-08
Publication date: 1987-02-16

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】（産業上の利用分野）本発明は、構成要素が相互作用を持つ系において、各構
成要素の状態の時間変化をシミュレートする方法に関す
る。

（従来技術とその問題点）相互作用を持つ要素から構成される系において、各構成
要素の状態の時間変化をシミュレートする方法の一つに
、各構成成分をノードとし、相互作用を及ぼし合う可能
性のある２つのノードをアークで結んだグラフとして系
のモデル化を行ない、そのノードに接続しているアーク
の他端に結合されているノードの影響もしくはそのノー
ド自身の特性により、あるノードが状態遷移する確率を
与え、上記遷移確率に応じて、状態遷移事象を生成する
ことにより、系の状態変化をシミュレートする方法があ
る。

シミュレート対象の一例として、火災の延焼過程が挙げ
られる。延焼過程を対象とする場合には、火災単位をノ
ードとし、直接延焼する可能性のある火災単位間に延焼
パスがあるものとし、これをアークとする。状態遷移確
率としては、■ある時刻に、アークで結ばれている２つ
の火災単位のうち一方が炎上中であり、他方が未延焼状
態である場合に、炎上中の火災単位から未延焼のものへ
、火が燃え移る確率（延焼確率）、■延焼着火した火災
単位が炎上に至る確率（炎上確率）を与える。

前記シミュレーション方法において、系の状態変化を生
じさせる要因の影響は、構成要素の状態遷移確率として
導入される。

従来の方法では、系の状態変化を生じさせる要因として
、系の置かれている影響という大局的なものと、１又は
２つの構成要素から成るサブシステムの属性・状態とい
う局所的なものを導入している。このとき、周辺構成要
素の属性・状態による影響間の相関は考慮されていない
。

従って、従来の方法は、周辺構成要素の属性・状態によ
る影響間の相関が大きい系には適用できない。

前出の延焼過程を対象とする例においては、環境要因と
して、天候・風向・風速・季節等が導入されている。炎
上確率は、環境要因の他には、延焼着火した火災単位の
属性・状態のみから決定される。延焼確率は、アークで
結ばれた２つのノードの属性・状態と、環境要因で決ま
るものとして扱われている。

しかし、延焼過程の場合には、炎上・延焼確率は周辺火
災単位等の属性・状態に強く依存することが知られてい
る。従って、従来の方法では系の挙動を充分にはシミュ
レートできない。

（発明の目的）本発明の目的は、前記従来技術の問題点を克服し、周辺
構成要素の属性・状態による影響間に強い相関のある系
に適用可能なシミュレーション方法を提供することにあ
る。

（発明の構成）本発明によれば、相互作用を持つ要素から構成される系
に対し、各構成要素をノードとし、相互作用を及ぼし合
う可能性のある２つのノードをアークで結んだグラフと
して系のモデル化を行ない、そのノードに接続している
アークの他端に結合されているノードの影響もしくはそ
のノード自身の特性により、あるノードが状態遷移する
確率を与え、上記遷移確率に応じて、状態遷移事象を生
成することにより、系の状態変化をシミュレートする方
法であって、周辺ノードの属性・状態による影響の相関
を含んだシミュレーション方法が得られる。

（構成の詳細な説明）以下、本発明を実施例を用いて説明する。

第１図は本発明の機能ブロック図である。図中１０は遷
移確率の設定方法を記憶する確率設定方法記憶部、１１
は系の置かれている環境の情報を保持する環境情報記憶
部、１２はノード・アークの接続関係と各々の属性を保
持するグラフ属性記憶部、１３はグラフの状態を保持す
るグラフ状態記憶部である。

第２図に、系をモデル化したグラフの一例を示す。図中
の番号はノードＮｏ、である。

第３図は環境情報記憶部１１の構成例である。第２〜４
カラムは環境を規定する条件を、第１カラムはそれらの
条件が有効となる時刻を示す。本例では、環境条件は４
種あり、時刻０に条件に条件ｌは０．２はイ、３は１２
０．４はＴに設定される。時刻５０に、条件３が１２０
から３０に変更され、時刻１００に条件１が０から５、
条件２がイから口、条件３は３０から０に変更される。

第４図はグラフ属性記憶部１２の構成例である。本例（
ａ）では、各ノードの属性と、アークにより接続してい
るノードのＮｏ、及びアークの属性と両端ノードＮｏを
各々表形式で保持している。

ここでは第２図の系において、ノード属性が４種（Ａ、
　Ｂ、　Ｃ，Ｄ）の場合の例を示した。（ｂ）は同様に
、各アークの属性と、両端の接続ノードＮＯを表形式で
保持するものである。

第５図（ａ）、（ｂ）に、グラフ状態記憶部１３の構成
例を示す。本例は、各ノードの現在の状態と、現在の状
態へ遷移した時刻、現在の状態へ遷移する前の状態及び
アークの状態を表形式で保持するものである。例えば、
Ｎｏ、１０のノードは、時刻２に状態ｌから状態ｍに遷
移し、現在も状態ｍにあることが示されている。

再び、延焼過程を対象とした場合について説明する。本
例の場合、環境情報としては天候・風向・風速・季節等
がある。環境情報記憶部１１として、第３図の構成例を
用いる場合には、シミュレーション開始時刻における環
境情報が第１ｔｕｐｌｅに、シミュレーション時間内の
天候・風向・風速の変化時刻と、変化後の情報が第２ｔ
ｕｐｌｅ以降に格納される。

建物を火災単位とする場合には、ノード属性として建物
構造種別・階高・規模等が、アーク属性としては長さく
建物間距離に対応する）・方向等が用いられる。ノード
状態としては、未延焼・延焼着火・炎上・鎮火、燃え落
ちのいづれにあるかという情報と、その状態に至ってか
らの経過時間が必要とされる。

確率設定部１４は、確率設定方法記憶部１０、環境情報
記憶部１１、グラフ属性記憶部１２）グラフ状態記憶部
１３から必要な情報を取り出し、その情報に応じた遷移
確率を設定し、状態遷移事象生成部１５に送る。

状態遷移事象生成部１５は、確率設定部１４で設定され
た遷移確率に応じて、状態遷移事象を生成し、グラフ状
態記憶部内容変更部１６へ送る。

グラフ状態記憶部内容変更部１６は、状態遷移事象生成
部１５から送られた状態遷移事象生成情報に従い、グラ
フ状態記憶部の内容を変更する。

１７は、外生条件として予め与えられた、環境情報記憶
部１１、グラフ属性記憶部１２）グラフ状態記憶部１３
の内容変更情報を保持する記憶部内容変更情報記憶部で
ある。

第６図は、記憶部内容変更情報記憶部１７の構成例であ
る。（ａ）は、ノード状態変更情報記憶であり、変更時
刻、対象ノード、変更条件を表形式で保持するものであ
る。例えば、第１ｔｕｐｌｅは時刻２にＮｏｌ０のノー
ドが状態ｌにあるならば、その状態をｍに変更する（ｌ
−ｍの遷移を生じさせる）ことを示す。同様に第２ｔｕ
ｐｌｅは時刻５に、属性Ａ１を持つノードで状態ｍにあ
るものがあれば、その（又はそれらの）状態をｎに変更
する（ｍ−ｎの遷移を生じさせる）ことを示す。

延焼過程の例では、ノード状態変更情報としては、想定
出火点の出火情報等がある。

（ｂ）は、ノード属性変更情報記憶であり、変更時刻、
変更対象ノード、変更条件を表形式で保持する。例えば
、第１ｔｕｐｌｅは、時刻３５にＮ０１７のノードの属
性Ａ】をＡ３に変更することを示している。

記憶部内容変更部１８は、記憶部内容変更情報記憶部１
７の内容に従い、環境情報記憶部１１、グラフ属性記憶
部１２）グラフ状態記憶部１３の内容を変更する。１９
は、現在のシミュレーション時刻を保持するシミュレー
ション時刻記憶部である。シミュレーション時刻変更部
２０は、現時刻のグラフ状態の確定後、シミュレーショ
ン時刻記憶部１９の内容を、次にシミュレーションを行
なう時刻に変更する。

以上の動作は、制御部２１により制御される。

第７図は、確率設定方法記憶部１０の構成例である。図
中（ａ）〜（ｄ）は、ノードｉとノードｊがアークで結
合されている場合に、ノードｉの影響によりノードｊが
状態遷移を生じる確率Ｐｉｊの設定方法記憶の例を示し
ている。

本例は、要素の値の組み合せによ’）　Ｐｉｊを決定す
るものであり、要素値の組み合せをチェインで繋がれた
表として保持している。（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は
各々環境条件テーブル、被影響ノード属性・状態テーブ
ル、影響ノードと結合アークの属性・状態テーブルであ
り、この順にチェイニングされている。（ｄ）は影響ノ
ードに接続されているノードの属性・状態及び結合アー
ク属性・状態テーブルである。（ｄ）は、１ノードの接
続ノードの最大値（第２図の例では６）に等しい長さの
チェインを形成しており、その最上位のものが（ｅ）に
チェイニングされている。（ｅ）は、ノードｊが、それ
に接続されているノードからの影響により、状態遷移を
生じる確率Ｐｊの設定テーブルである。

以下、確率設定方法記憶部１０、環境情報記憶部１１、
グラフ属性記憶部１２）グラフ状態記憶部１３が第３図
〜第５図のように構成されている場合の、確率設定部１
４による確率設定手順を、第８図に示す流れ図に沿って
説明する。

最初に、環境情報記憶部１１から現在の環境条件を読み
出す（ＳＴＥＰＩＯＩ）。第７図（ａ）に示す環境条件
テーブルにおいて、５ＴＥＰＩＯＩで読み出した条件に
一致するｔｕｐｌｅを探索し、第７図（ｂ）に示す被影
響ノード属性・状態テーブルへのポインタＣＩｈを読み
出す（ＳＴＥＰ１０２）。

次に、グラフ属性記憶部１２）グラフ状態記憶部１３か
ら、被影響ノードｊに関する情報を読み出す（ＳＴＥＰ
１０３）。第７図（ｂ）に示す被影響ノード属性・状態
テーブルで、ポインタＣＨＩを待つものを探索し、５Ｔ
ＥＰ１０３で読み出した情報と一致するｔｕｐｌｅのポ
インタカラムの内容を読み出す（ＳＴＥＰ１０４）。こ
れは、第７図（ｃ）に示す影響ノードと結合アークの属
性・状態テーブルへのポインタＣＨ２である。

次に、被影響ノードｊに接続している全ノードｉについ
て５ＴＥＰ１０６〜１１１の処理を行なう。

まず、５ＴＥＰ１０６はｉに関する情報を、グラフ属性
記憶部１２）グラフ状態記憶部１３から読み出す。次に
、影響ノードと結合アークの属性・状態テーブルでポイ
ン）　ＣＨ２を持つものから、５ＴＥＰ１０６で読み出
した情報と一致するｔｕｐｌｅを探し、ポインタカラム
の内容ＣＨ３と、確率カラムの内容を読み出す（ＳＴＥ
Ｐ１０７）。

ｉに接続してるノードで、ｊ以外のものがあれば、５Ｔ
ＥＰ１０９へ進む。無ければ、５ＴＥＰ１０７で読み出
した確率カラムの内容をＰｉｊとし、５ＴＥＰ１０５へ
戻る（ＳＴＥＰＩＩＩ）。５ＴＥＰ１０９では、ｉに接
続しているｊ以外のノードの一つｋに関する情報を、グ
ラフ属性記憶部１２）グラフ状態記憶部１３から読み出
す。

５ＴＥＰＩＩＯでは第７図（ｄ）に示す接続ノード、結
合アーク属性・状態テーブルでポインタＣＨ３を持つも
のの中で、５ＴＥＰ１０９で読み出した情報と一致する
ｔｕｐｌｅを探索し、ポインタカラムと確率カラムの内
容の読み出しを行なう。

ｉに接続してるノードで、ｊ、に以外のものがあれば、
５ＴＥＰＩＩＯで読み出されたポインタカラムの内容を
ＣＨａとして、５ＴＥＰ１０９へ戻る。

ｉに接続してるノードで、ｊ以外のもの全てについて５
ＴＥＰ１０９．１１０の処理を行なったならば、最後に
探索した表の概当ｔｕｐｌｅの確率カラムの内容をＰｉ
ｊとし、５ＴＥＰ１０５へ戻る。

ｊに接続している全ノードについて、５ＴＥＰ１．０６
〜１１１の処理をし終えたならば、５ＴＥＰ１１２へ進
む。

５ＴＥＰ１１２では、第７図（ｅ）に示す確率設定テー
ブルを探索し、５ＴＥＰ１０３で読み出したノードｊに
関する情報と、５ＴＥＰＩＩＩで設定されたＰｉｊと一
致する内容のｔｕｐｌｅの確率カラムの内容を読み出す
。この内容を、この時刻にｊが状態遷移を生じる確率Ｐ
ｊとする。

１つの状態から遷移できる状態が２つ以上ある場合には
、各遷移先状態毎に遷移確率を設定する。

この場合第７図の確率設定方法記憶部の構成例において
は、遷移先状態数に等しい数の確率カラムが設定される
。

また、他のノードからの影響が無くとも、そのノード自
身の属性・状態により状態遷移を生じる場合には、第７
図（ｂ）に示す被影響ノード属性・状態テーブルの確率
カラムの内容がＰｊとして設定される。

確率設定部１４は、同一のシミュレーション時刻におい
て全ノードに対し、遷移確率を設定し、状態遷移事象生
成部１５へ送る。

状態遷移事象生成部工５による状態遷移事象の生成方法
の例としては、乱数を利用する方法等がある。これは、
［０２月の一様乱数を用い、各ノードに対し一つの乱数
Ｓｊを発生し、Ｓｊ≦Ｐｊならば状態遷移事象を生成し
、Ｓｊ　＞　Ｐｊならば生成しないものである。

（発明の効果）本発明によれば、相互作用を持つ成分から構成される系
において、複数成分の影響の相関を含んだ、状態遷移の
伝播をシミュレートする方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
グラフの一例を示す線図、第３図は第１図の環境情報記
憶部の構成例を示す線図、第４図（ａ）、　（１１）は
グラフ属性記憶部の構成例を示す線図、第５図（ａ）。（ｂ）はグラフ状態記憶部の構成例を示す線図、第６図
（ａ）、（ｂ）は記憶部内容変更情報記憶部の構成例を
示す線図、第７図（ａ）〜（ｅ）は確率設定方法記憶部
の構成例を示す線図、第８図は確率設定部の動作例を示
す線図である。図において、１０・・・確率設定方法記憶部、１１・・・環境情報記憶部、１２・・・グラフ属性記憶部、１３・・・グラフ状態記憶部、１４・・・確率設定部、１５・・・状態遷移事象生成部、１６・・・グラフ状態記憶部内容変更部、１７・・・記
憶部内容変更情報記憶部、１８・・・記憶部内容変更部
、１９・・・シミュレーション時刻記憶部、２０・・・シ
ミュレーション時刻変更部、２１・・・制御部。（侘）− 第　　１　　図茅　　２ｙ１１第　　３　　旧除　　４　　図（０＞（春）穿　　Ｓ　　図ＣｔＬ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（”）省し　　　　　乙　　　　　函（α）（Ｊ）＄　　７　　菌ＣＣ）（ｄ）、　　（ｅ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）状態指定・変化の単位であるノードと、相互作用
を及ぼし合う可能性のある２つのノードを結び、相互作
用を伝える機能を有するアークから成るグラフとしてモ
デル化された系において、あるノードに接続しているア
ークの他端に接続されているノードとの相互作用もしく
はそのノード自身の属性・状態により、そのノードが状
態遷移する確率を与え、該遷移確率に応じて状態遷移事
象を生成することにより、系の状態の時間変化をシミュ
レートする方法であって、該遷移確率を与える関数の変
数として、系の置かれている環境、ノードの属性・状態
、該ノードに接続しているアーク・ノードの系列の属性
・状態を含めて設定することを特徴とするシミュレーシ
ョン方法。
（２）特許請求の範囲第一項において、接続アーク・ノ
ードの系列の属性・状態による影響の相関を含むことを
特徴とするシミュレーション方法。