シミュレーションシステム及びシミュレーション方法
【課題】分散型のシミュレーションシステムを構築する際に、接続されるシミュレータの自由度を確保するとともに、モデルプログラムの環境条件の設定操作が容易に行なえるシミュレーションシステムを提供する。
【解決手段】所定のシミュレーションを実行するシミュレータＳＭにおけるシミュレーションの環境条件を管理するスレーブ管理装置ＳＰＣを複数存在するシミュレータＳＭに対応させて複数備えるとともに、各スレーブ管理装置ＳＰＣとネットワーク接続され、前記スレーブ管理装置ＳＰＣを介して複数のシミュレータＳＭにおけるシミュレーションの環境条件を統括管理するマスタ管理装置ＭＰＣを備える。
【解決手段】所定のシミュレーションを実行するシミュレータＳＭにおけるシミュレーションの環境条件を管理するスレーブ管理装置ＳＰＣを複数存在するシミュレータＳＭに対応させて複数備えるとともに、各スレーブ管理装置ＳＰＣとネットワーク接続され、前記スレーブ管理装置ＳＰＣを介して複数のシミュレータＳＭにおけるシミュレーションの環境条件を統括管理するマスタ管理装置ＭＰＣを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のモデルプログラムを実行するシミュレータと、前記モデルプログラム及びその環境条件の設定を管理する管理装置を備えたシミュレーションシステムに関し、特に車両の制御システムを評価するのに好適なシミュレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品開発に要する期間やコストを削減し、製品開発にかかる安全性を向上させることを目的として、様々な分野において開発される組み込みソフトウェア等の評価のために、当該ソフトウェアで制御される実際の装置を数式化したモデルプログラムにより模擬してコンピュータに演算させ、その結果に基づいて特性の確認や起こり得る問題の抽出を可能とするシミュレーションシステムが利用されている。
【０００３】
このようなシミュレーションシステムとして、例えば、車両を電子制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に組み込まれる制御用ソフトウェアを評価するために、評価対象プログラムが組み込まれた制御系ハードウェアでなるＥＣＵ基板と、ＥＣＵ基板により制御される非制御系の一例であるエンジンシステムを模擬するモデルプログラムが組み込まれ、前記ＥＣＵ基板により制御される被制御系ハードウェアで構成されるシミュレータと、当該モデルプログラムの入出力情報や環境条件の設定及び実行を管理するホストコンピュータでなる管理装置でシミュレーションユニットを構築することが提案されている。
【０００４】
また、制御用ソフトウェアが組み込まれた制御系ハードウェアであるＥＣＵそのものを模擬する制御系ソフトウェアと、前記被制御系ハードウェアそのものを模擬する被制御系ソフトウェアで構成されるシミュレータと、当該モデルプログラムの入出力情報や環境条件の設定及び実行を管理するホストコンピュータでなる管理装置でシミュレーションユニットを構築することも提案されている。
【０００５】
前者のシミュレータは一般にＨＩＬＳ（Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）と称され、後者のシミュレータは一般にＳＩＬＳ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）と称される。
【０００６】
尚、本発明に関連する公知技術として、特許文献１には同一ＯＳ上で動作させるソフトウェア及びハードウェアのシミュレーションシステムが開示され、特許文献２にはＣＰＵ上のシミュレータプログラムとシミュレータハードウェアとがパーソナルコンピュータのシミュレータボード上で接続された構成が開示され、特許文献３には実記デバイス及び仮想デバイスを周辺デバイスとして用いる場合に、効率よくプログラムの検証が行なえるマイクロコンピュータ先行開発支援用検証システムが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７５３４４号公報
【特許文献２】特開２００１−３３１３４６号公報
【特許文献３】特開２００３−３１６６０３号公報
【非特許文献１】田中修三他著「オールソフトシミュレーションによる制御ソフトウェア開発」富士通テン技報、２００６年６月、２８頁〜３３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したシミュレーションシステムを用いて開発ソフトウェアを評価する場合に、異なるモデルプログラムが移植された複数のシミュレータを並列に接続して、夫々設定された演算周期で並列演算することにより、大規模且つ複雑なモデルを実現する分散型のシミュレーションシステムが構築され、評価対象プログラムがシステムに搭載されたときの総合的な評価が行なわれる。
【０００９】
従来、このような分散型のシミュレーションシステムを構築する場合には、図１に示すように、管理装置としての一台のホストコンピュータＰＣに評価対象装置の各機能ブロックを模擬する複数のシミュレータＳＭがネットワーク接続され、当該ホストコンピュータＰＣに、各シミュレータＳＭに移植されるべき複数のモデルプログラムＭＰがメモリＭのユーザフォルダ１内にソフトウェアリソースとしてシミュレータ単位で管理されるとともに、各シミュレータＳＭに対するモデルプログラムＭＰの入出力条件や操作設定画面等の環境条件を設定するための単一のシミュレーション情報管理領域Ａが設定され、対応するシミュレータＳＭ毎にシミュレーション情報管理領域Ａ上で環境条件が設定され、そのシミュレータＳＭにモデルプログラム及び環境条件がダウンロードされるように構成されていた。
【００１０】
つまり、あるシミュレータＳＭに対して単一のシミュレーション情報管理領域Ａに環境条件を設定してダウンロードした後に、次のシミュレータＳＭに対して当該シミュレーション情報管理領域Ａに次の環境条件を設定してダウンロードする操作を繰り返す必要があった。
【００１１】
ここに、環境条件とは、シミュレーションを実行する際にホストコンピュータＰＣとの間での入出力情報等の設定条件、ホストコンピュータＰＣの表示部からシミュレーションを制御するためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａl Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の設定条件等をいい、ＧＵＩの設定条件とは、シミュレータに対する演算条件を設定するためにＧＵＩ上に表示される操作スイッチやメータＭＴの種類、シミュレータから入手した制御データをＧＵＩ上に表示するグラフィックモデルＧＭの選択等をいう。
【００１２】
また、他の構成では、図２に示すように、管理装置としての一台のホストコンピュータＰＣに複数のシミュレータＳＭがネットワーク接続され、当該ホストコンピュータＰＣに、各シミュレータＳＭに移植されるべき複数のモデルプログラムＭＰがメモリＭのユーザフォルダ１内にソフトウェアリソースとしてシミュレータＳＭ単位で管理されるとともに、各シミュレータＳＭに対するモデルプログラムの入出力条件や操作設定画面等の環境条件を設定するためのシミュレーション情報管理領域Ａが個別に設定され、対応するシミュレータＳＭ毎にシミュレーション情報管理領域Ａの環境条件が設定された後に各シミュレータＳＭに同時にモデルプログラムＭＰ及び環境条件がダウンロードされるように構成されていた。
【００１３】
上述のシミュレーションシステムは、シミュレータにモデルプログラム及び環境条件がダウンロードされた後に、ホストコンピュータの操作画面上に表示される操作スイッチやメータ等をマウス等のポインティングデバイスにより操作することにより、要求されるシミュレーションが実行されるものである。
【００１４】
しかし、前者による場合には、シミュレーション情報管理領域が複数のシミュレータで共用される構成であるために、管理装置側で複数のシミュレータの環境条件を一括で設定し或いは閲覧することができず、設定或いは閲覧操作に手間と時間が掛かり煩雑であるという問題があった。
【００１５】
また、後者による場合には、一つのシミュレータの環境条件であっても非常に大量のデータ容量となるため、シミュレーション情報管理領域の容量の制限により、同時に接続可能なシミュレータの数が制限されるという問題や、各シミュレータのオペレーティングシステムを統一する必要があるという問題があった。
【００１６】
上述のシミュレーションシステムを用いて、例えば、車両モデルを構築する場合、各シミュレータにより車両のエンジンやミッション等の機能ブロックが模擬されるのであるが、そのような機能ブロックを制御する制御用ソフトウェアを評価する場合、評価対象となる機能ブロックについては正確且つ厳格な評価のためにＨＩＬＳシステムを用いる必要があるものの、評価対象以外の機能ブロックについてはＨＩＬＳシステムまたはＳＩＬＳシステムの何れかを用いればよい。
【００１７】
しかし、ＳＩＬＳシステムは、シミュレーション条件によっては演算精度や速度のミスマッチにより組み込むことができないという問題があった。
【００１８】
また、ＨＩＬＳシステムは、一般に開発工数がかかり容易に入手できないという問題点や、制御系ハードウェアであるＥＣＵ基板を変えるとそれに対応して被制御系ハードウェアを取り替えてシステムを再構築する必要があり、対応するＥＣＵ基板または被制御系ハードウェアが準備できないときにはシステムを構築できないため、既存のリソースを正確に管理していなければ、臨機応変にシステムを構築することができないという問題もあった。
【００１９】
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、分散型のシミュレーションシステムを構築する際に、接続されるシミュレータの自由度を確保するとともに、モデルプログラムの環境条件の設定操作が容易に行なえるシミュレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述の目的を達成するため、本発明によるシミュレーションシステムの特徴構成は、所定のシミュレーションを実行するシミュレータにおけるシミュレーションの環境条件を管理するスレーブ管理装置を複数存在するシミュレータに対応させて複数備えるとともに、各スレーブ管理装置とネットワーク接続され、前記スレーブ管理装置を介して複数のシミュレータにおけるシミュレーションの環境条件を統括管理するマスタ管理装置を備える点にある。
【００２１】
上述の構成によれば、マスタ管理装置を介して各モデルプログラムの環境条件を一括して設定すれば、マスタ管理装置から各スレーブ管理装置を介して各シミュレータに環境条件が自動設定されるようになり、また、マスタ管理装置から複数のシミュレータの環境条件を一括で閲覧操作できるようになる。つまり、各スレーブ管理装置に大容量のシミュレーション情報管理領域を設定する必要が無く、フレキシブルなシミュレーションシステムを構築することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明した通り、本発明によれば、分散型のシミュレーションシステムを構築する際に、接続されるシミュレータの自由度を確保するとともに、モデルプログラムの環境条件の設定操作が容易に行なえるシミュレーションシステムを提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明を、車両を電子制御するＥＣＵに組み込まれる制御用ソフトウェアを評価するシミュレーションシステムに適用する場合を例に説明する。
【００２４】
図３に示すように、シミュレーションシステムは、所定のモデルプログラムＭＰを実行するノードとしてのシミュレータＳＭと、モデルプログラムＭＰ及びその環境条件の設定を管理するスレーブ管理装置（スレーブホストコンピュータ）ＳＰＣとが一対一で接続される複数のシミュレーションユニットＳＵと、各スレーブ管理装置ＳＰＣとＬＡＮでネットワーク接続されたマスタ管理装置（マスタホストコンピュータ）ＭＰＣとを備えて構成されている。
【００２５】
各シミュレーションユニットＳＵは、システムから切り離して単独でシミュレーションが行なえるように、スレーブ管理装置ＳＰＣのメモリＭのユーザフォルダ１には、接続可能なシミュレータＳＭに対応するモデルプログラムＭＰが個別フォルダに区画して格納され、当該メモリＭに区画されたシミュレーション情報管理領域Ａには、接続されるシミュレータＳＭに対応した環境条件が設定格納可能に構成されている。
【００２６】
上述のシステムでは、まず評価対象となる制御用ソフトウェアが搭載されるシミュレータユニットＳＵが単体で評価され、その後、システムに接続して総合的な評価が行なわれるように構成されている。
【００２７】
環境条件とは、シミュレーションを実行する際にスレーブ管理装置ＳＰＣとの間での入出力情報、つまりスレーブ管理装置ＳＰＣとの間でシミュレーションの実行及び評価に必要なデータの種類、単位、精度及びデータの配列情報等を定義した設定条件や、スレーブ管理装置ＳＰＣの表示部からシミュレーションを制御するためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａl Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の設定条件等をいい、ＧＵＩの設定条件とは、シミュレータＳＭに対する演算条件を設定するためにＧＵＩ上に表示される操作スイッチやメータＭＴの種類、シミュレータＳＭから入手した制御データをＧＵＩ上に表示するグラフィックモデルＧＭの選択等をいう。
【００２８】
例えば、シミュレータＳＭがエンジンを模擬するものである場合には、エンジン始動キー情報、アクセル開度情報、燃料情報等の入力データと、エンジン回転数、燃料噴射量、走行速度、排ガスモニタ情報、油温情報等の出力データの種類、単位、精度、データの配列等が入出力情報の設定条件に該当し、エンジン始動スイッチ、アクセルスイッチ、シフトスイッチ等が操作スイッチに該当し、回転数計、速度計等がメータＭに該当し、エンジン回転数のトレンドグラフ等がグラフィックモデルに相当する。
【００２９】
当該スレーブ管理装置ＳＰＣには、オペレータの設定操作により環境条件を設定し、シミュレーション情報管理領域Ａに格納する環境条件設定手段が設けられ、設定された環境条件に基づいて表示部に表示される操作スイッチを操作することによりシミュレーションの実行を制御し、設定された環境条件に基づいてシミュレータＳＭから入力される制御データやプロセスデータを入力してメータＭＴやグラフ表示する演算制御手段が設けられている。
【００３０】
マスタ管理装置ＭＰＣは、各スレーブ管理装置ＳＰＣで管理される複数のモデルプログラムＭＰ及び環境条件を統括して管理する管理手段としてのデータベースＤＢを備えており、システムに新たにスレーブ管理装置ＳＰＣが接続されると、当該スレーブ管理装置ＳＰＣからモデルプログラムＭＰ及び環境条件をアップロードしてデータベースＤＢに格納するように構成されている。
【００３１】
データベースＤＢには、図８に示すように、車両の各機能ブロックであるステアリング、ミッション、ブレーキ、エンジン、モータ等の部品を模擬するモデルプログラムが車種や型式毎に管理され、車種や型式毎に搭載可能なモデルプログラムを特定可能な属性データと、当該モデルプログラムが移植可能なシミュレータ情報とともに管理されている。尚、データベースＤＢで管理されるモデルプログラムは常に車種や型式毎にセットとして管理されるものではなく、各モデルプログラムが部品毎に管理される場合もあり、また、ある車種については一部の部品についてのモデルプログラムが存在しなかったり、一部の部品が複数の車種で利用できるような場合もある。
【００３２】
さらに、マスタ管理装置ＭＰＣには、オペレータの設定操作により各シミュレータＳＭで実行されるモデルプログラムＭＰに対応する環境条件を一括して設定し、データベースＤＢに区画されたシミュレーション情報管理領域Ｂに格納する環境条件設定手段が設けられ、格納された環境条件をマスタ管理装置ＭＰＣの表示部に一括して表示させる閲覧手段が設けられている。当該環境条件設定手段では、上述したスレーブ管理装置により設定される環境条件に加えてシミュレータユニット間で相互に関連する入出力データの設定も行なわれる。
【００３３】
マスタ管理装置ＭＰＣに設定入力された環境条件は、ＬＡＮを介して各スレーブ管理装置ＳＰＣにダウンロードされ、各スレーブ管理装置ＳＰＣの環境条件設定手段により自身のシミュレーション情報管理領域Ａに反映されるように構成されている。
【００３４】
マスタ管理装置ＭＰＣには、設定された環境条件に基づいて表示部に表示される操作スイッチを操作することにより各スレーブ管理装置ＳＰＣを制御して夫々のシミュレーションの実行を制御し、設定された環境条件に基づいてスレーブ管理装置ＳＰＣを介してシミュレータＳＭから入力される制御データやプロセスデータを入力してメータＭＴやグラフ表示する演算制御手段が設けられている。
【００３５】
従って、マスタ管理装置ＭＰＣのＧＵＩを介して表示される操作スイッチを操作することにより各シミュレータを制御することができ、その結果がマスタ管理装置ＭＰＣのＧＵＩを介して表示されるように構成されている。
【００３６】
マスタ管理装置ＭＰＣに設けられた環境条件設定手段は、接続されるシミュレータユニットに対応して設定される環境データの整合性を確保する入出力自動判定手段が設けられ、あるシミュレータＳＭが演算に必要となる入力データであって、他のシミュレータＳＭから出力されるデータが確実に入力されるように、データの種類、単位、精度及びデータの配列情報等が整合される。
【００３７】
当該システムに接続可能なシミュレータＳＭは、評価対象プログラムが組み込まれた制御系ハードウェアとしてのＥＣＵ（電子制御ユニット）と、モデルプログラムが組み込まれ、ＥＣＵにより制御される被制御系ハードウェア、つまりエンジンやミッションを模擬するハードウェアブロックで構成されるハードウェアシミュレータとしてのＨＩＬＳシステム、または、ＥＣＵを模擬する制御系ソフトウェアと、被制御系ハードウェアを模擬する被制御系ソフトウェアが一台のコンピュータ上で実現されるソフトウェアシミュレータとしてのＳＩＬＳシステムで構成されている。
【００３８】
マスタ管理装置ＭＰＣに、システムに接続されるシミュレータＳＭにシミュレーションレベルの異なるＨＩＬＳシステムやＳＩＬＳシステムが混在するときに、シミュレーションレベルが整合されるように、データベースＤＢに格納されたリソースから適切なシミュレータを選択するシミュレータ選択手段が設けられている。
【００３９】
さらに、シミュレーションレベルの異なるＨＩＬＳシステム及びＳＩＬＳシステムが混在するときに、上述の入出力自動判定手段により、夫々の入出力データが整合するように各シミュレーションモデルの環境条件が自動設定される。
【００４０】
ＨＩＬＳシステムは、一例として、図４に示すように、実際に車両に搭載される制御ソフトウェアが格納されたＲＯＭとそのソフトウェアを実行するＣＰＵとワーキングエリアとして使用されるＲＡＭと入出力回路等を備えて構成されるＥＣＵと、ＥＣＵがハーネスを介して接続されエンジン等の制御対象を模擬する狭義のシミュレータＳＭと、シミュレータＳＭを制御するスレーブ管理装置で構成されている。尚、本発明では、ＥＣＵとシミュレータＳＭを広義のシミュレータとして説明している。
【００４１】
ＨＩＬＳシステムのシミュレータＳＭは、図５に示すように、シミュレーションモデルＳＭがインストールされモデル演算を実行するモデル演算処理ユニット１１と、ＥＣＵとハーネスを介して接続されるＩ／Ｆユニット１６と、モデル演算処理ユニット１１とＩ／Ｆユニット１１との間で論理レベルと物理レベルの間で信号を変換するＩ／Ｏユニット１２と、シミュレータを統括するオペレーティングシステムがインストールされたＣＰＵボード１０が高速バスを介して接続されて構成されている。
【００４２】
ＣＰＵボード１０はスレーブＰＣと接続され、シミュレータＳＭを統括管理し、スレーブＰＣから送られたシミュレーションモデルＳＭをモデル演算処理ユニット１１に移植するとともに、必要な環境条件を各ユニットに設定する。
【００４３】
Ｉ／Ｏユニット１２に設けられた共有メモリボード１３は、他のシミュレータと高速バスを介して共有データが入出力可能に構成され、共有メモリボード１３を介してシミュレータ間の通信が可能に構成されている。例えば、ＥＣＵ間を結ぶネットワークであるＣＡＮバスは、ＣＡＮボード１７を介して他のシミュレータＳＭに接続されたＥＣＵとデータの送受信が可能に構成されている。
【００４４】
つまり、ＥＣＵから出力された電気信号をＩ／Ｆユニット１６で受け、それを高性能なＣＰＵ上で動作する車両モデルで演算処理し、処理結果を再びＩ／Ｆユニット１６で電気信号に変換してＥＣＵにフィードバックするリアルタイムシミュレータとして構成されている。
【００４５】
ＳＩＬＳシステムは、一例として、図６に示すように、実際に車両に搭載される制御ソフトウェアと、当該ソフトウェアが実行されるハードウェア環境をモデル化した模擬ＥＣＵ（図中、「マイコンシミュレータ」と記す。）と、ＨＩＬＳシステムのシミュレータのモデル演算処理ユニット１１と、Ｉ／Ｆユニット１６と、Ｉ／Ｏユニット１２と、ＣＰＵボード１０で構成されるハードウェア環境をモデル化したソフトシミュレータが一台のコンピュータ上で実現されるシミュレータＳＭとして実現され、当該シミュレータＳＭを制御するスレーブ管理装置ＳＰＣが接続されて構成されている。
【００４６】
図７に示すように、所定のオペレーティングシステム（ＯＳ）上で動作する一台のコンピュータのＣＰＵボード２０上に、制御ソフトウェアを実行する複数のモジュールを備えた制御系モデル２１と、制御ソフトウェアにより制御される複数の擬似演算モジュールを備えた被制御系モデル２３と、制御系モデル２１と被制御系モデル２３間で入出力データを遣り取りする共有メモリ２５と、制御系モデル２１または被制御系モデル２３に関連して発生し、制御系モデル２１または被制御系モデル２３の対応モジュールを起動するイベントと、システムタイマ２２５に基づいて当該イベントの起動時刻を設定管理し、制御系モデル２１または被制御系モデル２３を実行制御するシステム管理手段２３を備えて構成されている。
【００４７】
システム管理手段２３は、制御系モデル２１または非制御系モデル２３のＩ／Ｏドライバ２７、２８から書き込まれた共有メモリ２５上のデータに基づいて、制御系モデル２１または非制御系モデル２３を動作させるイベントを発生させ、システムタイマ２４で管理される時間情報に基づいて時系列的に発生するイベントを共有メモリ２５に書き込み、共有メモリ２５に書き込まれたイベントに基づいて制御系モデル２１または非制御系モデル２３が所定の処理を実行するイベント駆動型のシミュレータとして構成されている。
【００４８】
上述のＨＩＬＳシステム及びＳＩＬＳシステムのシミュレータＳＭには、それぞれレベルの異なる複数のシミュレータが構築されている。ＨＩＬＳシステムでは、実時間のみ対応でき外部仕様（入出力）のみ忠実に再現する簡易ＨＩＬＳと、実時間のみ対応でき実ＥＣＵの動作を忠実に再現する詳細ＨＩＬＳの二種類のレベルのシミュレータがあり、それぞれのモデルプログラムＭＰにそのレベル情報が付加されている。
【００４９】
ＳＩＬＳシステムでは、時間増速可能でマイクロコンピュータのレジスタ入出力のみ忠実に再現する超簡易ＳＩＬＳと、実時間に対応できマイクロコンピュータの命令セットのみ忠実に再現する簡易ＳＩＬＳと、実時間以下のみ対応できマイクロコンピュータの外部仕様（入出力）のみ忠実に再現する詳細ＳＩＬＳと、実時間以下のみ対応できマイクロコンピュータの内部信号まで忠実に再現する超詳細ＳＩＬＳの四種類のレベルのシミュレータがあり、それぞれのモデルプログラムＭＰにそのレベル情報が付加されている。
【００５０】
それぞれのレベル情報には、シミュレーション精度Ｐ１、信号の計測精度Ｐ２、シミュレーション速度Ｐ３、シミュレータ間の入出力信号数Ｐ４、シミュレータ間の通信（ＣＡＮ等）信号数Ｐ５、シミュレータ間の通信データ量Ｐ６からなるシミュレーション特性データが含まれている。
【００５１】
マスタ管理装置ＭＰＣに備えたシミュレータ選択手段は、オペレータから要求されたシミュレーション速度を実現可能なシミュレータのうちで、最もシミュレーションレベルの高いシミュレータを選択するように構成され、選択されたシミュレータに対応して演算制御手段によりシミュレーションが実行制御される。
【００５２】
以下に上述のマスタ管理装置ＭＰＣに、所定のモデルプログラムを実行するシミュレータＳＭと、モデルプログラム及びその環境条件の設定を管理するスレーブ管理装置ＳＰＣとからなる複数のシミュレーションユニットが接続され、環境条件設定手段により環境条件が整合され、シミュレーションシステムが構築される手順を、図９及び図１０の動作説明図に基づいて説明する。
【００５３】
マスタ管理装置ＭＰＣにシミュレーションユニットＳＵが接続され、各スレーブ管理装置ＳＰＣ及びシミュレータＳＭに電源が投入されると、スレーブ管理装置ＳＰＣの表示部に予め登録されたスタートアップ画面が表示される。
【００５４】
続いてマスタ管理装置ＭＰＣに電源が投入されると、メインプログラムが起動されてユーザ認証が行なわれ、認証を終えると対象ユーザが最後に開いていたシステム構成、つまり、シミュレーションに使用されていたシミュレーションユニットＳＵに対応する標準の環境条件データがマスタ管理装置ＭＰＣのシミュレーション情報管理領域Ｂに展開されるとともに、各スレーブ管理装置ＳＰＣに設定されている標準の環境条件がユーザフォルダ１からスレーブ管理装置ＳＰＣのシミュレーション情報管理領域Ａに展開される。
【００５５】
シミュレーションユニットＳＵの初回の接続時には、スレーブ管理装置ＳＰＣのユーザフォルダ１に格納されているシミュレーションモデルと環境条件がデータベースＤＢにアップロードされ、二回目以降の接続時には、スレーブ管理装置ＳＰＣのシミュレーション情報管理領域Ａに展開された環境条件と、過去にデータベースＤＢに登録されている環境条件の内容が対比され、相違するときにはスレーブ管理装置ＳＰＣのユーザフォルダに格納されているシミュレーションモデルと環境条件がデータベースＤＢにアップロードされ、過去のシミュレーションモデルと環境条件が新たなシミュレーションモデルと標準の環境条件に更新される。
【００５６】
次にオペレータにより、目的とするシミュレーションの実行のために、マスタ管理装置ＭＰＣが操作されマスタ管理装置ＭＰＣのシミュレーション情報管理領域に対して環境条件が設定されると、自らのデータベースＤＢに格納されている環境条件及びスレーブ管理装置ＳＰＣの環境条件が設定された環境条件に更新処理された後に、マスタ管理装置ＭＰＣの演算制御手段が起動され、当該演算制御手段によりスレーブ管理装置ＳＰＣの演算制御手段が起動される。つまり、各モデルプログラムに対応する環境条件がマスタ管理装置ＭＰＣとスレーブ管理装置ＳＰＣ間で整合して設定されるように構成されている。
【００５７】
スレーブ管理装置ＳＰＣの演算制御手段が起動されると、シミュレーションの初期設定が開始され、その後、オペレータによりマスタ管理装置ＭＰＣのデータマネージャが起動され、環境条件で設定された各スレーブ管理装置ＳＰＣに対する入出力データである複数のサンプリングラベルデータがデータベースＤＢから読み出されてマスタ管理装置ＭＰＣに展開され、各スレーブ管理装置ＳＰＣを介して接続されているシミュレータＳＭとの間の通信状態が確認され、正常であれば、サンプリングラベルデータが各スレーブ管理装置ＳＰＣを介して接続されているシミュレータＳＭに転送される。これにより、各シミュレーションユニットＳＵの設定が終了し、シミュレーションの開始が可能な状態に制御される。
【００５８】
上述した手順によりマスタ管理装置ＭＰＣと当該マスタ管理装置ＭＰＣに接続されたシミュレーションユニットＳＵでなるシステムに対して、シミュレーションが可能な状態にモデルプログラムと環境条件データが調整されるのである。
【００５９】
以下に、オペレータの操作及びマスタ管理装置ＭＰＣに備えたシミュレータ選択手段により、具体的に最適なシミュレーションユニットＳＵが選択され、シミュレーションシステムが構築される手順を、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６０】
マスタ管理装置ＭＰＣに評価対象となるＥＣＵに組み込まれる制御用ソフトウェアを実行するシミュレーションモデルが選択入力されると、次に、シミュレータ選択手段によりシミュレーション精度Ｐ１、信号の計測精度Ｐ２、シミュレーション速度Ｐ３を入力するように要求される。例えば、ブレーキＥＣＵに対する制御用ソフトを評価する場合には、少なくともブレーキモデルはＨＩＬＳシステムが選択され、エンジン、ミッション等の他のシミュレータはＨＩＬＳシステムまたはＳＩＬＳシステムの何れかが選択される。
【００６１】
オペレータがシミュレーション精度Ｐ１を入力すると（Ｓ１）、シミュレーション特性データに基づいてデータベースＤＢから要求精度を満たすシミュレーションモデルが検索され、各シミュレータの候補が抽出される。候補となるシミュレータがリソースに存在しないときには、その旨のメッセージが表示され、要求精度を再設定するように促される（Ｓ２）。
【００６２】
つまり、ノードを模擬するシミュレータを、ノードを模擬することが可能な既存のシミュレータから選択する際に、ノードで要求されたシミュレーション速度を実現可能なシミュレータのうちで、最もシミュレーション精度の高いシミュレータが選択されるように動作する。
【００６３】
要求精度を下げて候補となるシミュレータが抽出されると、次に信号の計測精度Ｐ２を入力する（Ｓ３）。同様に、シミュレーション特性データに基づいてデータベースＤＢから要求精度を満たすシミュレーションモデルが検索され、各シミュレータの候補が抽出され、候補となるシミュレータがリソースに存在しないときには、その旨のメッセージが表示され、要求精度を再設定するように促される（Ｓ４）。
【００６４】
次に、シミュレーション速度Ｐ３を入力すると（Ｓ５）、同様にして、シミュレーション特性データに基づいてデータベースＤＢから要求精度を満たすシミュレーションモデルが検索される（Ｓ６）。
【００６５】
このようにして絞り込まれた候補となる各シミュレータに対して、図１２に示すようなシミュレータ間の入出力信号数Ｐ４、シミュレータ間の通信（ＣＡＮ等）信号数Ｐ５、シミュレータ間の通信データ量Ｐ６に対する優先順位データに基づいてシミュレーションに必要なシミュレータが評価され（Ｓ７）、シミュレーションレベルが自動選定される（Ｓ８）。
【００６６】
ここに、優先順位データは、設定されたシミュレーション精度Ｐ１、信号の計測精度Ｐ２、シミュレーション速度Ｐ３を満たすシミュレータに対して、シミュレータ間の入出力信号数Ｐ４、シミュレータ間の通信（ＣＡＮ等）信号数Ｐ５、シミュレータ間の通信データ量Ｐ６のそれぞれに対するマッチング度を示し、ユーザにより予め設定されたデータである。マッチング度は、要求するシミュレーションレベルに対して、それぞれのシミュレータ間の入出力信号数、通信信号数、通信データ量が適切な範囲であるか否かを重み付けした値である。
【００６７】
つまり、シミュレータ選択手段は、ステップＳ６で候補となる複数のレベルのシミュレータが抽出されると、予め設定された優先順位データに基づいて、最もシミュレーションレベルの高いシミュレータが自動選択されるように構成されている。ここで、リソースにＳＩＬＳシステムとＨＩＬＳシステムが混在する場合には、ＳＩＬＳシステムよりＨＩＬＳシステムが優先して選択されるように優先順位が設定されている。
【００６８】
尚、ステップ７において、優先順位データが操作画面に表示されるように構成して、オペレータが優先順位データに基づいて、各シミュレータを手動選択するように構成してもよい。
【００６９】
このようにしてシステムを構成する各シミュレーションユニットＳＵが選択されると、接続されるシミュレータユニットＳＭに対応して設定される標準の環境データの整合性を確保するべく、入出力自動判定手段によりあるシミュレータＳＭが演算に必要となる入力データであって、他のシミュレータＳＭから出力されるデータが確実に入力されるように、データの種類、単位、精度及びデータの配列情報等が整合され、当該シミュレーションシステムに対応する環境条件データがデータベースＤＢに登録され、各スレーブ管理装置ＳＰＣの環境条件データが更新される。つまり、夫々の入出力データが整合するように各シミュレーションモデルの環境条件が自動設定されるのである。
【００７０】
このようにして構築されたシミュレーションシステムに対して要求されたシミュレーションが実行され、評価対象である所定の制御プログラムが評価される。
【００７１】
以上説明したように、本発明によるシミュレーションシステムによれば、各スレーブ管理装置ＳＰＣの環境条件がマスタ管理装置ＭＰＣにより統括して管理され、各スレーブ管理装置ＳＰＣにおける環境条件がマスタ管理装置ＭＰＣにより一元的に変更設定、或いは閲覧でき、さらにシミュレーションも一元的に管理できるようになる。さらに、設定された環境条件がスレーブ管理装置ＳＰＣでも管理されるので、スレーブ管理装置ＳＰＣをシステムから切り離して単独でシミュレーションすることも、その後システムに組み込んで統合的にシミュレーションすることも可能になる。
【００７２】
上述した実施形態では、本発明によるシミュレーションシステムを、車両を電子制御するＥＣＵに組み込まれる制御用ソフトウェアを評価するシミュレーションシステムとして構築する例を説明したが、本発明の適用対象はこのような車両を電子制御するＥＣＵに組み込まれる制御用ソフトウェアを評価するシミュレーションシステムに限るものではなく、様々な電子機器に対する制御システムや化学プラント等のプラントに対する制御システムの評価に適用できるものである。
【００７３】
上述した実施形態は、本発明を実現する一実施例を説明するものであり、各部の具体的な構成は、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、構築するシステムに応じて適宜変更設計することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来例を示すシミュレーションシステムの説明図
【図２】従来例を示すシミュレーションシステムの説明図
【図３】本発明によるシミュレーションシステムの説明図
【図４】ＨＩＬＳシステムの概念説明図
【図５】ＨＩＬＳシステムの構成図
【図６】ＳＩＬＳシステムの概念説明図
【図７】ＳＩＬＳシステムの構成図
【図８】ホスト管理装置により管理されるシミュレーションモデルの説明図
【図９】本発明によるシミュレーションシステムの動作説明図
【図１０】本発明によるシミュレーションシステムの動作説明図
【図１１】本発明によるシミュレータの選択手順を示すフローチャート
【図１２】本発明によるシミュレータの選択基準を示す優先順位データの説明図
【符号の説明】
【００７５】
１：ユーザフォルダ
Ａ、Ｂ：シミュレーション情報管理領域
ＤＢ：データベース
ＭＰ：モデルプログラム
ＭＰＣ：マスタ管理装置
ＳＰＣ：スレーブ管理装置
ＳＭ：シミュレータ
ＧＵＩ：グラフィカル・ユーザ・インターフェース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のモデルプログラムを実行するシミュレータと、前記モデルプログラム及びその環境条件の設定を管理する管理装置を備えたシミュレーションシステムに関し、特に車両の制御システムを評価するのに好適なシミュレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品開発に要する期間やコストを削減し、製品開発にかかる安全性を向上させることを目的として、様々な分野において開発される組み込みソフトウェア等の評価のために、当該ソフトウェアで制御される実際の装置を数式化したモデルプログラムにより模擬してコンピュータに演算させ、その結果に基づいて特性の確認や起こり得る問題の抽出を可能とするシミュレーションシステムが利用されている。
【０００３】
このようなシミュレーションシステムとして、例えば、車両を電子制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に組み込まれる制御用ソフトウェアを評価するために、評価対象プログラムが組み込まれた制御系ハードウェアでなるＥＣＵ基板と、ＥＣＵ基板により制御される非制御系の一例であるエンジンシステムを模擬するモデルプログラムが組み込まれ、前記ＥＣＵ基板により制御される被制御系ハードウェアで構成されるシミュレータと、当該モデルプログラムの入出力情報や環境条件の設定及び実行を管理するホストコンピュータでなる管理装置でシミュレーションユニットを構築することが提案されている。
【０００４】
また、制御用ソフトウェアが組み込まれた制御系ハードウェアであるＥＣＵそのものを模擬する制御系ソフトウェアと、前記被制御系ハードウェアそのものを模擬する被制御系ソフトウェアで構成されるシミュレータと、当該モデルプログラムの入出力情報や環境条件の設定及び実行を管理するホストコンピュータでなる管理装置でシミュレーションユニットを構築することも提案されている。
【０００５】
前者のシミュレータは一般にＨＩＬＳ（Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）と称され、後者のシミュレータは一般にＳＩＬＳ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）と称される。
【０００６】
尚、本発明に関連する公知技術として、特許文献１には同一ＯＳ上で動作させるソフトウェア及びハードウェアのシミュレーションシステムが開示され、特許文献２にはＣＰＵ上のシミュレータプログラムとシミュレータハードウェアとがパーソナルコンピュータのシミュレータボード上で接続された構成が開示され、特許文献３には実記デバイス及び仮想デバイスを周辺デバイスとして用いる場合に、効率よくプログラムの検証が行なえるマイクロコンピュータ先行開発支援用検証システムが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７５３４４号公報
【特許文献２】特開２００１−３３１３４６号公報
【特許文献３】特開２００３−３１６６０３号公報
【非特許文献１】田中修三他著「オールソフトシミュレーションによる制御ソフトウェア開発」富士通テン技報、２００６年６月、２８頁〜３３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したシミュレーションシステムを用いて開発ソフトウェアを評価する場合に、異なるモデルプログラムが移植された複数のシミュレータを並列に接続して、夫々設定された演算周期で並列演算することにより、大規模且つ複雑なモデルを実現する分散型のシミュレーションシステムが構築され、評価対象プログラムがシステムに搭載されたときの総合的な評価が行なわれる。
【０００９】
従来、このような分散型のシミュレーションシステムを構築する場合には、図１に示すように、管理装置としての一台のホストコンピュータＰＣに評価対象装置の各機能ブロックを模擬する複数のシミュレータＳＭがネットワーク接続され、当該ホストコンピュータＰＣに、各シミュレータＳＭに移植されるべき複数のモデルプログラムＭＰがメモリＭのユーザフォルダ１内にソフトウェアリソースとしてシミュレータ単位で管理されるとともに、各シミュレータＳＭに対するモデルプログラムＭＰの入出力条件や操作設定画面等の環境条件を設定するための単一のシミュレーション情報管理領域Ａが設定され、対応するシミュレータＳＭ毎にシミュレーション情報管理領域Ａ上で環境条件が設定され、そのシミュレータＳＭにモデルプログラム及び環境条件がダウンロードされるように構成されていた。
【００１０】
つまり、あるシミュレータＳＭに対して単一のシミュレーション情報管理領域Ａに環境条件を設定してダウンロードした後に、次のシミュレータＳＭに対して当該シミュレーション情報管理領域Ａに次の環境条件を設定してダウンロードする操作を繰り返す必要があった。
【００１１】
ここに、環境条件とは、シミュレーションを実行する際にホストコンピュータＰＣとの間での入出力情報等の設定条件、ホストコンピュータＰＣの表示部からシミュレーションを制御するためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａl Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の設定条件等をいい、ＧＵＩの設定条件とは、シミュレータに対する演算条件を設定するためにＧＵＩ上に表示される操作スイッチやメータＭＴの種類、シミュレータから入手した制御データをＧＵＩ上に表示するグラフィックモデルＧＭの選択等をいう。
【００１２】
また、他の構成では、図２に示すように、管理装置としての一台のホストコンピュータＰＣに複数のシミュレータＳＭがネットワーク接続され、当該ホストコンピュータＰＣに、各シミュレータＳＭに移植されるべき複数のモデルプログラムＭＰがメモリＭのユーザフォルダ１内にソフトウェアリソースとしてシミュレータＳＭ単位で管理されるとともに、各シミュレータＳＭに対するモデルプログラムの入出力条件や操作設定画面等の環境条件を設定するためのシミュレーション情報管理領域Ａが個別に設定され、対応するシミュレータＳＭ毎にシミュレーション情報管理領域Ａの環境条件が設定された後に各シミュレータＳＭに同時にモデルプログラムＭＰ及び環境条件がダウンロードされるように構成されていた。
【００１３】
上述のシミュレーションシステムは、シミュレータにモデルプログラム及び環境条件がダウンロードされた後に、ホストコンピュータの操作画面上に表示される操作スイッチやメータ等をマウス等のポインティングデバイスにより操作することにより、要求されるシミュレーションが実行されるものである。
【００１４】
しかし、前者による場合には、シミュレーション情報管理領域が複数のシミュレータで共用される構成であるために、管理装置側で複数のシミュレータの環境条件を一括で設定し或いは閲覧することができず、設定或いは閲覧操作に手間と時間が掛かり煩雑であるという問題があった。
【００１５】
また、後者による場合には、一つのシミュレータの環境条件であっても非常に大量のデータ容量となるため、シミュレーション情報管理領域の容量の制限により、同時に接続可能なシミュレータの数が制限されるという問題や、各シミュレータのオペレーティングシステムを統一する必要があるという問題があった。
【００１６】
上述のシミュレーションシステムを用いて、例えば、車両モデルを構築する場合、各シミュレータにより車両のエンジンやミッション等の機能ブロックが模擬されるのであるが、そのような機能ブロックを制御する制御用ソフトウェアを評価する場合、評価対象となる機能ブロックについては正確且つ厳格な評価のためにＨＩＬＳシステムを用いる必要があるものの、評価対象以外の機能ブロックについてはＨＩＬＳシステムまたはＳＩＬＳシステムの何れかを用いればよい。
【００１７】
しかし、ＳＩＬＳシステムは、シミュレーション条件によっては演算精度や速度のミスマッチにより組み込むことができないという問題があった。
【００１８】
また、ＨＩＬＳシステムは、一般に開発工数がかかり容易に入手できないという問題点や、制御系ハードウェアであるＥＣＵ基板を変えるとそれに対応して被制御系ハードウェアを取り替えてシステムを再構築する必要があり、対応するＥＣＵ基板または被制御系ハードウェアが準備できないときにはシステムを構築できないため、既存のリソースを正確に管理していなければ、臨機応変にシステムを構築することができないという問題もあった。
【００１９】
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、分散型のシミュレーションシステムを構築する際に、接続されるシミュレータの自由度を確保するとともに、モデルプログラムの環境条件の設定操作が容易に行なえるシミュレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述の目的を達成するため、本発明によるシミュレーションシステムの特徴構成は、所定のシミュレーションを実行するシミュレータにおけるシミュレーションの環境条件を管理するスレーブ管理装置を複数存在するシミュレータに対応させて複数備えるとともに、各スレーブ管理装置とネットワーク接続され、前記スレーブ管理装置を介して複数のシミュレータにおけるシミュレーションの環境条件を統括管理するマスタ管理装置を備える点にある。
【００２１】
上述の構成によれば、マスタ管理装置を介して各モデルプログラムの環境条件を一括して設定すれば、マスタ管理装置から各スレーブ管理装置を介して各シミュレータに環境条件が自動設定されるようになり、また、マスタ管理装置から複数のシミュレータの環境条件を一括で閲覧操作できるようになる。つまり、各スレーブ管理装置に大容量のシミュレーション情報管理領域を設定する必要が無く、フレキシブルなシミュレーションシステムを構築することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明した通り、本発明によれば、分散型のシミュレーションシステムを構築する際に、接続されるシミュレータの自由度を確保するとともに、モデルプログラムの環境条件の設定操作が容易に行なえるシミュレーションシステムを提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明を、車両を電子制御するＥＣＵに組み込まれる制御用ソフトウェアを評価するシミュレーションシステムに適用する場合を例に説明する。
【００２４】
図３に示すように、シミュレーションシステムは、所定のモデルプログラムＭＰを実行するノードとしてのシミュレータＳＭと、モデルプログラムＭＰ及びその環境条件の設定を管理するスレーブ管理装置（スレーブホストコンピュータ）ＳＰＣとが一対一で接続される複数のシミュレーションユニットＳＵと、各スレーブ管理装置ＳＰＣとＬＡＮでネットワーク接続されたマスタ管理装置（マスタホストコンピュータ）ＭＰＣとを備えて構成されている。
【００２５】
各シミュレーションユニットＳＵは、システムから切り離して単独でシミュレーションが行なえるように、スレーブ管理装置ＳＰＣのメモリＭのユーザフォルダ１には、接続可能なシミュレータＳＭに対応するモデルプログラムＭＰが個別フォルダに区画して格納され、当該メモリＭに区画されたシミュレーション情報管理領域Ａには、接続されるシミュレータＳＭに対応した環境条件が設定格納可能に構成されている。
【００２６】
上述のシステムでは、まず評価対象となる制御用ソフトウェアが搭載されるシミュレータユニットＳＵが単体で評価され、その後、システムに接続して総合的な評価が行なわれるように構成されている。
【００２７】
環境条件とは、シミュレーションを実行する際にスレーブ管理装置ＳＰＣとの間での入出力情報、つまりスレーブ管理装置ＳＰＣとの間でシミュレーションの実行及び評価に必要なデータの種類、単位、精度及びデータの配列情報等を定義した設定条件や、スレーブ管理装置ＳＰＣの表示部からシミュレーションを制御するためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａl Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の設定条件等をいい、ＧＵＩの設定条件とは、シミュレータＳＭに対する演算条件を設定するためにＧＵＩ上に表示される操作スイッチやメータＭＴの種類、シミュレータＳＭから入手した制御データをＧＵＩ上に表示するグラフィックモデルＧＭの選択等をいう。
【００２８】
例えば、シミュレータＳＭがエンジンを模擬するものである場合には、エンジン始動キー情報、アクセル開度情報、燃料情報等の入力データと、エンジン回転数、燃料噴射量、走行速度、排ガスモニタ情報、油温情報等の出力データの種類、単位、精度、データの配列等が入出力情報の設定条件に該当し、エンジン始動スイッチ、アクセルスイッチ、シフトスイッチ等が操作スイッチに該当し、回転数計、速度計等がメータＭに該当し、エンジン回転数のトレンドグラフ等がグラフィックモデルに相当する。
【００２９】
当該スレーブ管理装置ＳＰＣには、オペレータの設定操作により環境条件を設定し、シミュレーション情報管理領域Ａに格納する環境条件設定手段が設けられ、設定された環境条件に基づいて表示部に表示される操作スイッチを操作することによりシミュレーションの実行を制御し、設定された環境条件に基づいてシミュレータＳＭから入力される制御データやプロセスデータを入力してメータＭＴやグラフ表示する演算制御手段が設けられている。
【００３０】
マスタ管理装置ＭＰＣは、各スレーブ管理装置ＳＰＣで管理される複数のモデルプログラムＭＰ及び環境条件を統括して管理する管理手段としてのデータベースＤＢを備えており、システムに新たにスレーブ管理装置ＳＰＣが接続されると、当該スレーブ管理装置ＳＰＣからモデルプログラムＭＰ及び環境条件をアップロードしてデータベースＤＢに格納するように構成されている。
【００３１】
データベースＤＢには、図８に示すように、車両の各機能ブロックであるステアリング、ミッション、ブレーキ、エンジン、モータ等の部品を模擬するモデルプログラムが車種や型式毎に管理され、車種や型式毎に搭載可能なモデルプログラムを特定可能な属性データと、当該モデルプログラムが移植可能なシミュレータ情報とともに管理されている。尚、データベースＤＢで管理されるモデルプログラムは常に車種や型式毎にセットとして管理されるものではなく、各モデルプログラムが部品毎に管理される場合もあり、また、ある車種については一部の部品についてのモデルプログラムが存在しなかったり、一部の部品が複数の車種で利用できるような場合もある。
【００３２】
さらに、マスタ管理装置ＭＰＣには、オペレータの設定操作により各シミュレータＳＭで実行されるモデルプログラムＭＰに対応する環境条件を一括して設定し、データベースＤＢに区画されたシミュレーション情報管理領域Ｂに格納する環境条件設定手段が設けられ、格納された環境条件をマスタ管理装置ＭＰＣの表示部に一括して表示させる閲覧手段が設けられている。当該環境条件設定手段では、上述したスレーブ管理装置により設定される環境条件に加えてシミュレータユニット間で相互に関連する入出力データの設定も行なわれる。
【００３３】
マスタ管理装置ＭＰＣに設定入力された環境条件は、ＬＡＮを介して各スレーブ管理装置ＳＰＣにダウンロードされ、各スレーブ管理装置ＳＰＣの環境条件設定手段により自身のシミュレーション情報管理領域Ａに反映されるように構成されている。
【００３４】
マスタ管理装置ＭＰＣには、設定された環境条件に基づいて表示部に表示される操作スイッチを操作することにより各スレーブ管理装置ＳＰＣを制御して夫々のシミュレーションの実行を制御し、設定された環境条件に基づいてスレーブ管理装置ＳＰＣを介してシミュレータＳＭから入力される制御データやプロセスデータを入力してメータＭＴやグラフ表示する演算制御手段が設けられている。
【００３５】
従って、マスタ管理装置ＭＰＣのＧＵＩを介して表示される操作スイッチを操作することにより各シミュレータを制御することができ、その結果がマスタ管理装置ＭＰＣのＧＵＩを介して表示されるように構成されている。
【００３６】
マスタ管理装置ＭＰＣに設けられた環境条件設定手段は、接続されるシミュレータユニットに対応して設定される環境データの整合性を確保する入出力自動判定手段が設けられ、あるシミュレータＳＭが演算に必要となる入力データであって、他のシミュレータＳＭから出力されるデータが確実に入力されるように、データの種類、単位、精度及びデータの配列情報等が整合される。
【００３７】
当該システムに接続可能なシミュレータＳＭは、評価対象プログラムが組み込まれた制御系ハードウェアとしてのＥＣＵ（電子制御ユニット）と、モデルプログラムが組み込まれ、ＥＣＵにより制御される被制御系ハードウェア、つまりエンジンやミッションを模擬するハードウェアブロックで構成されるハードウェアシミュレータとしてのＨＩＬＳシステム、または、ＥＣＵを模擬する制御系ソフトウェアと、被制御系ハードウェアを模擬する被制御系ソフトウェアが一台のコンピュータ上で実現されるソフトウェアシミュレータとしてのＳＩＬＳシステムで構成されている。
【００３８】
マスタ管理装置ＭＰＣに、システムに接続されるシミュレータＳＭにシミュレーションレベルの異なるＨＩＬＳシステムやＳＩＬＳシステムが混在するときに、シミュレーションレベルが整合されるように、データベースＤＢに格納されたリソースから適切なシミュレータを選択するシミュレータ選択手段が設けられている。
【００３９】
さらに、シミュレーションレベルの異なるＨＩＬＳシステム及びＳＩＬＳシステムが混在するときに、上述の入出力自動判定手段により、夫々の入出力データが整合するように各シミュレーションモデルの環境条件が自動設定される。
【００４０】
ＨＩＬＳシステムは、一例として、図４に示すように、実際に車両に搭載される制御ソフトウェアが格納されたＲＯＭとそのソフトウェアを実行するＣＰＵとワーキングエリアとして使用されるＲＡＭと入出力回路等を備えて構成されるＥＣＵと、ＥＣＵがハーネスを介して接続されエンジン等の制御対象を模擬する狭義のシミュレータＳＭと、シミュレータＳＭを制御するスレーブ管理装置で構成されている。尚、本発明では、ＥＣＵとシミュレータＳＭを広義のシミュレータとして説明している。
【００４１】
ＨＩＬＳシステムのシミュレータＳＭは、図５に示すように、シミュレーションモデルＳＭがインストールされモデル演算を実行するモデル演算処理ユニット１１と、ＥＣＵとハーネスを介して接続されるＩ／Ｆユニット１６と、モデル演算処理ユニット１１とＩ／Ｆユニット１１との間で論理レベルと物理レベルの間で信号を変換するＩ／Ｏユニット１２と、シミュレータを統括するオペレーティングシステムがインストールされたＣＰＵボード１０が高速バスを介して接続されて構成されている。
【００４２】
ＣＰＵボード１０はスレーブＰＣと接続され、シミュレータＳＭを統括管理し、スレーブＰＣから送られたシミュレーションモデルＳＭをモデル演算処理ユニット１１に移植するとともに、必要な環境条件を各ユニットに設定する。
【００４３】
Ｉ／Ｏユニット１２に設けられた共有メモリボード１３は、他のシミュレータと高速バスを介して共有データが入出力可能に構成され、共有メモリボード１３を介してシミュレータ間の通信が可能に構成されている。例えば、ＥＣＵ間を結ぶネットワークであるＣＡＮバスは、ＣＡＮボード１７を介して他のシミュレータＳＭに接続されたＥＣＵとデータの送受信が可能に構成されている。
【００４４】
つまり、ＥＣＵから出力された電気信号をＩ／Ｆユニット１６で受け、それを高性能なＣＰＵ上で動作する車両モデルで演算処理し、処理結果を再びＩ／Ｆユニット１６で電気信号に変換してＥＣＵにフィードバックするリアルタイムシミュレータとして構成されている。
【００４５】
ＳＩＬＳシステムは、一例として、図６に示すように、実際に車両に搭載される制御ソフトウェアと、当該ソフトウェアが実行されるハードウェア環境をモデル化した模擬ＥＣＵ（図中、「マイコンシミュレータ」と記す。）と、ＨＩＬＳシステムのシミュレータのモデル演算処理ユニット１１と、Ｉ／Ｆユニット１６と、Ｉ／Ｏユニット１２と、ＣＰＵボード１０で構成されるハードウェア環境をモデル化したソフトシミュレータが一台のコンピュータ上で実現されるシミュレータＳＭとして実現され、当該シミュレータＳＭを制御するスレーブ管理装置ＳＰＣが接続されて構成されている。
【００４６】
図７に示すように、所定のオペレーティングシステム（ＯＳ）上で動作する一台のコンピュータのＣＰＵボード２０上に、制御ソフトウェアを実行する複数のモジュールを備えた制御系モデル２１と、制御ソフトウェアにより制御される複数の擬似演算モジュールを備えた被制御系モデル２３と、制御系モデル２１と被制御系モデル２３間で入出力データを遣り取りする共有メモリ２５と、制御系モデル２１または被制御系モデル２３に関連して発生し、制御系モデル２１または被制御系モデル２３の対応モジュールを起動するイベントと、システムタイマ２２５に基づいて当該イベントの起動時刻を設定管理し、制御系モデル２１または被制御系モデル２３を実行制御するシステム管理手段２３を備えて構成されている。
【００４７】
システム管理手段２３は、制御系モデル２１または非制御系モデル２３のＩ／Ｏドライバ２７、２８から書き込まれた共有メモリ２５上のデータに基づいて、制御系モデル２１または非制御系モデル２３を動作させるイベントを発生させ、システムタイマ２４で管理される時間情報に基づいて時系列的に発生するイベントを共有メモリ２５に書き込み、共有メモリ２５に書き込まれたイベントに基づいて制御系モデル２１または非制御系モデル２３が所定の処理を実行するイベント駆動型のシミュレータとして構成されている。
【００４８】
上述のＨＩＬＳシステム及びＳＩＬＳシステムのシミュレータＳＭには、それぞれレベルの異なる複数のシミュレータが構築されている。ＨＩＬＳシステムでは、実時間のみ対応でき外部仕様（入出力）のみ忠実に再現する簡易ＨＩＬＳと、実時間のみ対応でき実ＥＣＵの動作を忠実に再現する詳細ＨＩＬＳの二種類のレベルのシミュレータがあり、それぞれのモデルプログラムＭＰにそのレベル情報が付加されている。
【００４９】
ＳＩＬＳシステムでは、時間増速可能でマイクロコンピュータのレジスタ入出力のみ忠実に再現する超簡易ＳＩＬＳと、実時間に対応できマイクロコンピュータの命令セットのみ忠実に再現する簡易ＳＩＬＳと、実時間以下のみ対応できマイクロコンピュータの外部仕様（入出力）のみ忠実に再現する詳細ＳＩＬＳと、実時間以下のみ対応できマイクロコンピュータの内部信号まで忠実に再現する超詳細ＳＩＬＳの四種類のレベルのシミュレータがあり、それぞれのモデルプログラムＭＰにそのレベル情報が付加されている。
【００５０】
それぞれのレベル情報には、シミュレーション精度Ｐ１、信号の計測精度Ｐ２、シミュレーション速度Ｐ３、シミュレータ間の入出力信号数Ｐ４、シミュレータ間の通信（ＣＡＮ等）信号数Ｐ５、シミュレータ間の通信データ量Ｐ６からなるシミュレーション特性データが含まれている。
【００５１】
マスタ管理装置ＭＰＣに備えたシミュレータ選択手段は、オペレータから要求されたシミュレーション速度を実現可能なシミュレータのうちで、最もシミュレーションレベルの高いシミュレータを選択するように構成され、選択されたシミュレータに対応して演算制御手段によりシミュレーションが実行制御される。
【００５２】
以下に上述のマスタ管理装置ＭＰＣに、所定のモデルプログラムを実行するシミュレータＳＭと、モデルプログラム及びその環境条件の設定を管理するスレーブ管理装置ＳＰＣとからなる複数のシミュレーションユニットが接続され、環境条件設定手段により環境条件が整合され、シミュレーションシステムが構築される手順を、図９及び図１０の動作説明図に基づいて説明する。
【００５３】
マスタ管理装置ＭＰＣにシミュレーションユニットＳＵが接続され、各スレーブ管理装置ＳＰＣ及びシミュレータＳＭに電源が投入されると、スレーブ管理装置ＳＰＣの表示部に予め登録されたスタートアップ画面が表示される。
【００５４】
続いてマスタ管理装置ＭＰＣに電源が投入されると、メインプログラムが起動されてユーザ認証が行なわれ、認証を終えると対象ユーザが最後に開いていたシステム構成、つまり、シミュレーションに使用されていたシミュレーションユニットＳＵに対応する標準の環境条件データがマスタ管理装置ＭＰＣのシミュレーション情報管理領域Ｂに展開されるとともに、各スレーブ管理装置ＳＰＣに設定されている標準の環境条件がユーザフォルダ１からスレーブ管理装置ＳＰＣのシミュレーション情報管理領域Ａに展開される。
【００５５】
シミュレーションユニットＳＵの初回の接続時には、スレーブ管理装置ＳＰＣのユーザフォルダ１に格納されているシミュレーションモデルと環境条件がデータベースＤＢにアップロードされ、二回目以降の接続時には、スレーブ管理装置ＳＰＣのシミュレーション情報管理領域Ａに展開された環境条件と、過去にデータベースＤＢに登録されている環境条件の内容が対比され、相違するときにはスレーブ管理装置ＳＰＣのユーザフォルダに格納されているシミュレーションモデルと環境条件がデータベースＤＢにアップロードされ、過去のシミュレーションモデルと環境条件が新たなシミュレーションモデルと標準の環境条件に更新される。
【００５６】
次にオペレータにより、目的とするシミュレーションの実行のために、マスタ管理装置ＭＰＣが操作されマスタ管理装置ＭＰＣのシミュレーション情報管理領域に対して環境条件が設定されると、自らのデータベースＤＢに格納されている環境条件及びスレーブ管理装置ＳＰＣの環境条件が設定された環境条件に更新処理された後に、マスタ管理装置ＭＰＣの演算制御手段が起動され、当該演算制御手段によりスレーブ管理装置ＳＰＣの演算制御手段が起動される。つまり、各モデルプログラムに対応する環境条件がマスタ管理装置ＭＰＣとスレーブ管理装置ＳＰＣ間で整合して設定されるように構成されている。
【００５７】
スレーブ管理装置ＳＰＣの演算制御手段が起動されると、シミュレーションの初期設定が開始され、その後、オペレータによりマスタ管理装置ＭＰＣのデータマネージャが起動され、環境条件で設定された各スレーブ管理装置ＳＰＣに対する入出力データである複数のサンプリングラベルデータがデータベースＤＢから読み出されてマスタ管理装置ＭＰＣに展開され、各スレーブ管理装置ＳＰＣを介して接続されているシミュレータＳＭとの間の通信状態が確認され、正常であれば、サンプリングラベルデータが各スレーブ管理装置ＳＰＣを介して接続されているシミュレータＳＭに転送される。これにより、各シミュレーションユニットＳＵの設定が終了し、シミュレーションの開始が可能な状態に制御される。
【００５８】
上述した手順によりマスタ管理装置ＭＰＣと当該マスタ管理装置ＭＰＣに接続されたシミュレーションユニットＳＵでなるシステムに対して、シミュレーションが可能な状態にモデルプログラムと環境条件データが調整されるのである。
【００５９】
以下に、オペレータの操作及びマスタ管理装置ＭＰＣに備えたシミュレータ選択手段により、具体的に最適なシミュレーションユニットＳＵが選択され、シミュレーションシステムが構築される手順を、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６０】
マスタ管理装置ＭＰＣに評価対象となるＥＣＵに組み込まれる制御用ソフトウェアを実行するシミュレーションモデルが選択入力されると、次に、シミュレータ選択手段によりシミュレーション精度Ｐ１、信号の計測精度Ｐ２、シミュレーション速度Ｐ３を入力するように要求される。例えば、ブレーキＥＣＵに対する制御用ソフトを評価する場合には、少なくともブレーキモデルはＨＩＬＳシステムが選択され、エンジン、ミッション等の他のシミュレータはＨＩＬＳシステムまたはＳＩＬＳシステムの何れかが選択される。
【００６１】
オペレータがシミュレーション精度Ｐ１を入力すると（Ｓ１）、シミュレーション特性データに基づいてデータベースＤＢから要求精度を満たすシミュレーションモデルが検索され、各シミュレータの候補が抽出される。候補となるシミュレータがリソースに存在しないときには、その旨のメッセージが表示され、要求精度を再設定するように促される（Ｓ２）。
【００６２】
つまり、ノードを模擬するシミュレータを、ノードを模擬することが可能な既存のシミュレータから選択する際に、ノードで要求されたシミュレーション速度を実現可能なシミュレータのうちで、最もシミュレーション精度の高いシミュレータが選択されるように動作する。
【００６３】
要求精度を下げて候補となるシミュレータが抽出されると、次に信号の計測精度Ｐ２を入力する（Ｓ３）。同様に、シミュレーション特性データに基づいてデータベースＤＢから要求精度を満たすシミュレーションモデルが検索され、各シミュレータの候補が抽出され、候補となるシミュレータがリソースに存在しないときには、その旨のメッセージが表示され、要求精度を再設定するように促される（Ｓ４）。
【００６４】
次に、シミュレーション速度Ｐ３を入力すると（Ｓ５）、同様にして、シミュレーション特性データに基づいてデータベースＤＢから要求精度を満たすシミュレーションモデルが検索される（Ｓ６）。
【００６５】
このようにして絞り込まれた候補となる各シミュレータに対して、図１２に示すようなシミュレータ間の入出力信号数Ｐ４、シミュレータ間の通信（ＣＡＮ等）信号数Ｐ５、シミュレータ間の通信データ量Ｐ６に対する優先順位データに基づいてシミュレーションに必要なシミュレータが評価され（Ｓ７）、シミュレーションレベルが自動選定される（Ｓ８）。
【００６６】
ここに、優先順位データは、設定されたシミュレーション精度Ｐ１、信号の計測精度Ｐ２、シミュレーション速度Ｐ３を満たすシミュレータに対して、シミュレータ間の入出力信号数Ｐ４、シミュレータ間の通信（ＣＡＮ等）信号数Ｐ５、シミュレータ間の通信データ量Ｐ６のそれぞれに対するマッチング度を示し、ユーザにより予め設定されたデータである。マッチング度は、要求するシミュレーションレベルに対して、それぞれのシミュレータ間の入出力信号数、通信信号数、通信データ量が適切な範囲であるか否かを重み付けした値である。
【００６７】
つまり、シミュレータ選択手段は、ステップＳ６で候補となる複数のレベルのシミュレータが抽出されると、予め設定された優先順位データに基づいて、最もシミュレーションレベルの高いシミュレータが自動選択されるように構成されている。ここで、リソースにＳＩＬＳシステムとＨＩＬＳシステムが混在する場合には、ＳＩＬＳシステムよりＨＩＬＳシステムが優先して選択されるように優先順位が設定されている。
【００６８】
尚、ステップ７において、優先順位データが操作画面に表示されるように構成して、オペレータが優先順位データに基づいて、各シミュレータを手動選択するように構成してもよい。
【００６９】
このようにしてシステムを構成する各シミュレーションユニットＳＵが選択されると、接続されるシミュレータユニットＳＭに対応して設定される標準の環境データの整合性を確保するべく、入出力自動判定手段によりあるシミュレータＳＭが演算に必要となる入力データであって、他のシミュレータＳＭから出力されるデータが確実に入力されるように、データの種類、単位、精度及びデータの配列情報等が整合され、当該シミュレーションシステムに対応する環境条件データがデータベースＤＢに登録され、各スレーブ管理装置ＳＰＣの環境条件データが更新される。つまり、夫々の入出力データが整合するように各シミュレーションモデルの環境条件が自動設定されるのである。
【００７０】
このようにして構築されたシミュレーションシステムに対して要求されたシミュレーションが実行され、評価対象である所定の制御プログラムが評価される。
【００７１】
以上説明したように、本発明によるシミュレーションシステムによれば、各スレーブ管理装置ＳＰＣの環境条件がマスタ管理装置ＭＰＣにより統括して管理され、各スレーブ管理装置ＳＰＣにおける環境条件がマスタ管理装置ＭＰＣにより一元的に変更設定、或いは閲覧でき、さらにシミュレーションも一元的に管理できるようになる。さらに、設定された環境条件がスレーブ管理装置ＳＰＣでも管理されるので、スレーブ管理装置ＳＰＣをシステムから切り離して単独でシミュレーションすることも、その後システムに組み込んで統合的にシミュレーションすることも可能になる。
【００７２】
上述した実施形態では、本発明によるシミュレーションシステムを、車両を電子制御するＥＣＵに組み込まれる制御用ソフトウェアを評価するシミュレーションシステムとして構築する例を説明したが、本発明の適用対象はこのような車両を電子制御するＥＣＵに組み込まれる制御用ソフトウェアを評価するシミュレーションシステムに限るものではなく、様々な電子機器に対する制御システムや化学プラント等のプラントに対する制御システムの評価に適用できるものである。
【００７３】
上述した実施形態は、本発明を実現する一実施例を説明するものであり、各部の具体的な構成は、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、構築するシステムに応じて適宜変更設計することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来例を示すシミュレーションシステムの説明図
【図２】従来例を示すシミュレーションシステムの説明図
【図３】本発明によるシミュレーションシステムの説明図
【図４】ＨＩＬＳシステムの概念説明図
【図５】ＨＩＬＳシステムの構成図
【図６】ＳＩＬＳシステムの概念説明図
【図７】ＳＩＬＳシステムの構成図
【図８】ホスト管理装置により管理されるシミュレーションモデルの説明図
【図９】本発明によるシミュレーションシステムの動作説明図
【図１０】本発明によるシミュレーションシステムの動作説明図
【図１１】本発明によるシミュレータの選択手順を示すフローチャート
【図１２】本発明によるシミュレータの選択基準を示す優先順位データの説明図
【符号の説明】
【００７５】
１：ユーザフォルダ
Ａ、Ｂ：シミュレーション情報管理領域
ＤＢ：データベース
ＭＰ：モデルプログラム
ＭＰＣ：マスタ管理装置
ＳＰＣ：スレーブ管理装置
ＳＭ：シミュレータ
ＧＵＩ：グラフィカル・ユーザ・インターフェース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のシミュレーションを実行するシミュレータにおけるシミュレーションの環境条件を管理するスレーブ管理装置を複数存在するシミュレータに対応させて複数備えるとともに、各スレーブ管理装置とネットワーク接続され、前記スレーブ管理装置を介して複数のシミュレータにおけるシミュレーションの環境条件を統括管理するマスタ管理装置を備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項２】
前記マスタ管理装置は、各スレーブ管理装置で管理されるシミュレータの環境条件を統括して管理する管理手段を備え、前記管理手段はシミュレーションシステム全体の環境条件が設定された場合に、設定が必要なスレーブ管理装置に対して環境条件の設定を指示することを特徴とする請求項１記載のシミュレーションシステム。
【請求項３】
前記マスタ管理装置は、接続されたシミュレータについての環境条件を管理しているスレーブ管理装置に対して、接続されている他のシミュレータについての環境条件と整合がとれるように、環境条件の設定を指示することを特徴とする請求項１記載のシミュレーションシステム。
【請求項４】
複数のシミュレータをネットワークを介して接続し、シミュレーション対象システムを構成する複数のノードを、選択した各シミュレータで模擬させることによって、前記シミュレーション対象システムのシミュレーションを実行させるシミュレーション方法であって、前記ノードを模擬するシミュレータを、前記ノードを模擬することが可能な既存のシミュレータから選択する際に、前記ノードで要求されたシミュレーション速度を実現可能なシミュレータのうちで、最もシミュレーション精度の高いシミュレータを選択するシミュレーション方法。
【請求項５】
前記ノードを模擬するシミュレータを、前記ノードを模擬することが可能な既存のシミュレータから選択する際に、ソフトウェアで構成されるソフトウェアシミュレータよりも、ハードウェアで構成されるハードウェアシミュレータを優先して選択することを特徴とする請求項４記載のシミュレーション方法。
【請求項１】
所定のシミュレーションを実行するシミュレータにおけるシミュレーションの環境条件を管理するスレーブ管理装置を複数存在するシミュレータに対応させて複数備えるとともに、各スレーブ管理装置とネットワーク接続され、前記スレーブ管理装置を介して複数のシミュレータにおけるシミュレーションの環境条件を統括管理するマスタ管理装置を備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項２】
前記マスタ管理装置は、各スレーブ管理装置で管理されるシミュレータの環境条件を統括して管理する管理手段を備え、前記管理手段はシミュレーションシステム全体の環境条件が設定された場合に、設定が必要なスレーブ管理装置に対して環境条件の設定を指示することを特徴とする請求項１記載のシミュレーションシステム。
【請求項３】
前記マスタ管理装置は、接続されたシミュレータについての環境条件を管理しているスレーブ管理装置に対して、接続されている他のシミュレータについての環境条件と整合がとれるように、環境条件の設定を指示することを特徴とする請求項１記載のシミュレーションシステム。
【請求項４】
複数のシミュレータをネットワークを介して接続し、シミュレーション対象システムを構成する複数のノードを、選択した各シミュレータで模擬させることによって、前記シミュレーション対象システムのシミュレーションを実行させるシミュレーション方法であって、前記ノードを模擬するシミュレータを、前記ノードを模擬することが可能な既存のシミュレータから選択する際に、前記ノードで要求されたシミュレーション速度を実現可能なシミュレータのうちで、最もシミュレーション精度の高いシミュレータを選択するシミュレーション方法。
【請求項５】
前記ノードを模擬するシミュレータを、前記ノードを模擬することが可能な既存のシミュレータから選択する際に、ソフトウェアで構成されるソフトウェアシミュレータよりも、ハードウェアで構成されるハードウェアシミュレータを優先して選択することを特徴とする請求項４記載のシミュレーション方法。
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−８４１２１（Ｐ２００８−８４１２１Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６４８７４（Ｐ２００６−２６４８７４）
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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