ちょっと前に、MATLAB/Simulinkの最新版であるR2009bが公開されました。

Simulinkに対する新機能のうち、特に２つばかり気になる物がありましたので、調べてみました。

• モデルバリアントの効果的な管理
• モデル実行中に、サイズが変化する信号線

話題的には、モデルバリアントの話がホットかと思います。

一方、サイズが変化する信号線は、モデルの構造がガラっと変わる可能性もあります。私は、MATLAB/Simulinkに対するアドオンのカスタマイズツール作成で食べています。ですから、こちらのほうが気になるところです。

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モデルバリアントの効果的な管理

概要

モデルバリアント（Model Variant）とは、こういう話です。

図１　「要件」から必要な「機能」が導き出される

システムを作る時には、「どんな要件があるのかな？」を調べます。

それが分かったら次に「どんな機能が必要かな？」と調べます。

そうして抽出した「機能」たちを、１つ１つ実装していくわけです。

しかし、自動車部品などは似た機能の組み合わせを変えるだけ、という事もよくあります。ですから「機能」を作りこんでおいて、あとはいかにそれを組み合わせるか？を考える、という手法を取ります。

いま、システムをSimulinkモデルで作っているとしましょう。（仕様を表現するため、もしくは、自動コード生成するためのモデル）

ベースとなるモデルに穴をあけておいて、実際にそこに何をハメるかは、ケースバイケースで考える。こういう風にすると、「機能」を寄せ集めるのがちょっぴりラクになります。

図２　リファレンスブロックは、他のモデル（mdl）を参照できる

このようにして、１つの「機能」に対して１つの「モデル」を用意していきます。あとは、どのモデルをどこにハメるかは、車種や発売地域によって変えて行きます。こうすることで、世界中で販売するための自動車部品を、効果的に管理できるようになります。

図１のうち「どんな要件？」とか、「どんな機能？」という所を管理するのは、別ツールが良いです。DOORS なり、 pure::variants なりを使用する事で、効果的に管理が出来るでしょう。

図１のうち「機能をあつめたモデル」をいかにラクに作るか？これが、Ｒ２００９ｂで追加された機能です。

使い方

実際にどう使うのか、やってみましょう。

いま、エコドライブなんて言葉が流行っていますね。「燃費向上」というキーワードにバンバン予算が付く、なんて話も聞きます。

ところでこの燃費というやつ、単位は何なんでしょうか？日本だと、 km/リッター が一般的です。一方たとえば北米では、マイル/ガロン ですね。

さてさて。燃費をはかるには、走行距離 / 消費燃料 を計算する必要があります。走行距離というのは、車輪が回るたびにパルスが発生するようになっていて、そいつをカウントします。燃料のほうは、どういうセンサーが付いてるのか知りませんが、なにかセンサーでもって測定しているのでしょう。

いずれにせよ、パルスあるいはセンサーからの値を、ｋｍあるいはマイル、そしてリッターあるいはガロン、に変換しないといけませんね。

それ以外の部分は国内向け、北米向け、ともに共通だとすると、この単位変換のところだけをうまく切り分けたいところです。

そこで、新しく導入されたＶａｒｉａｎｔオブジェクトというのを使います。これと「機能」を表すモデルとをヒモ付けすることで、モデルを切り分けられるようになります。

図３　Ｖａｒｉａｎｔオブジェクトと、モデルとをヒモ付けする

Ｖａｒｉａｎｔオブジェクトには、いくつかの条件式が含められます。その条件式が「真」であるとき、ヒモ付けされたモデルが有効になります。

論より証拠、やってみましょう。

ＭＡＴＬＡＢのワークスペースに、unit_length, unit_fuel という２つの変数を作ってみます。

図４ unit_length , unit_fuel 、という２つの変数を定義

ここで、unit_length は、１のときｋｍ、２のときマイル。　unit_fuelは、１のときリッター、２のときガロンとします。

さていよいよ、Ｖａｒｉａｎｔオブジェクトを作成します。

図５ Ｖａｒｉａｎｔオブジェクト ＪＰとＵＳを作成

これで、Ｖａｒｉａｎｔオブジェクトの準備は完了です。次に、ベースモデルに穴をあけましょう。これは、新しく追加されたＭｏｄｅｌ Ｖａｒｉａｎｔｓブロックを使用します。

図６ Ｍｏｄｅｌ Ｖａｒｉａｎｔｓブロック

（さいきんのＭＡＴＬＡＢはグラフィックがきれいになりました。たぶん、ＪａｖａオンリーからＱｔに切り替えたおかげでしょうね。）

これをモデルに配置してダブルクリックすると、次のような画面が出ます。

図７　Ｍｏｄｅｌ Ｖａｒｉａｎｔｓブロック設定画面

ここで、次の設定を行います。「ＪＰのとき、unit_jp.mdl を参照せよ」、そして「ＵＳのとき、unit_us.mdlを参照せよ」。設定後の画面は、こんな感じです。

図８　ＪＰ、ＵＳと入力した。そして、それぞれにモデル名を入力した。

すると、Ｍｏｄｅｌ Ｖａｒｉａｎｔｓブロックの外見はこんな感じになります。

図９ ＪＰが有効

ここで、ＭＡＴＬＡＢのコマンドプロンプトから、unit_length = 2; unit_fuel = 2; としてみましょう。すると・・・

図１０　ＵＳが有効

こんな感じに変わります。

ここでソフト屋さんなら、「unit_length = 1; unit_fuel = 2;」にしたらどうなるの？とか、usとjpでポートの数が違ったらどうなるの？とか、いろいろ考えられた事でしょう。面白いので、やってみてください。

さらに応用

さきほどの例では、国内向けと北米向けで、モデルを変えていました。

しかし、こう思われた方もいらっしゃるでしょう。

「この程度なら、モデル切り分けなくても良くない？」

はい、その通りです。そこで、１つのモデルを使用して国内向け、北米向けを切り分ける方法をご紹介します。

図１１　１つのモデルを、パラメータを変えて参照する

モデルを参照するさい、パラメータを変えて参照する事ができます。ｋｍとマイル、たんなる掛け算の係数が違うだけです。ですから、それをパラメータ化してやると便利です。

まず、参照される側にパラメータ定義をしてやりましょう。次のように、変換係数を「 p2l 」という変数名にしたとします。

図１２　変数 p2l を使用

あとは、この p2l を、ＪＰで参照するときと、ＵＳで参照するときとで変えたいわけです。そこで、参照される側のモデルで、「表示」＞「モデルエクスプローラ」をクリックしましょう。

図１３ Ｍｏｄｅｌ Ｗｏｒｋｓｐａｃｅにて、モデル引数を指定できる

そこから、モデルの「Ｍｏｄｅｌ Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ」をクリックします。すると、「モデル引数」を指定する所があります。ここに、パラメータ化したい変数を、コンマで区切って入力していけばＯＫです。

また、同ワークスペースにて、 p2l という変数を作っておく事も忘れてはいけません。（図１３中央の、黄色い田が、p2lの定義になります）

さて、次にＭｏｄel Ｖａｒｉａｎｔｓ側の設定もしましょう。

図１４　モデル引数の値を設定する

先ほどは設定しなかった「モデル引数の値」があります。ここに、設定したい値を入力します。（複数あるばあいはコンマで区切る）

ＪＰとＵＳとで「モデル引数の値」を変える事で、おなじモデルを別々のパラメータ値でもって実行する事が可能です。

これを実行すると、次のようになります。

図１５ unit_length = 1; unit_fuel = 1; の場合

図１６ unit_length = 2; unit_fuel = 2; の場合

同じモデルを参照していても、パラメータが違うために、挙動が違ってきています。

まとめ

Ｍｏｄｅｌ Ｖａｒｉａｎｔｓブロックを使用する事で、さまざまなモデルを、さまざまなパラメータでもって参照できます。

いつ、どのモデルを参照するかは、Ｖａｒｉａｎｔｓオブジェクトと、Ｍｏｄel Ｖａｒｉａｎｔｓブロックのパラメータ設定画面でもって定義できます。

これによって、ＭｏｄｅｌのＶａｒｉａｎｔ管理が、ちょっぴり楽になります。

次回

なんだか予定外に長くなってしまいました。次回は、今回の続きとして「モデル実行中に、サイズが変化する信号線」についてまとめます。