JP2001195267A - 制御計算機システム及びタスク実行制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】制御用計算機で、重要業務の処理遅延を回避す
る。 【解決手段】制御用計算機１の業務制御部１６は、制御
や関連する処理など複数の業務Ａ、Ｂ、Ｃを管理し、負
荷診断部１８で周期的に求めた計算機の負荷率としきい
値データ部１５に業務毎に設定されるしきい値を比較し
て各業務の実行／停止を制御する。負荷モード変更部１
３は、負荷データ部１４から重要業務の負荷率を参照
し、その負荷率が定常範囲か、以上か、以下かにより、
それぞれ定常モード、緊急モード、閑散モードを適用
し、モードに応じて各業務に予め定められているしきい
値を、しきい値データ１５部に設定する。また、負荷モ
ード変更部１３は、イベント検出部１２から制御対象の
緊急事態や頻繁な手動介入による緊急イベントの検出を
受けると、無条件に緊急モードを適用する。一方、カレ
ンダー部１９から休業等の時間帯を受けると、閑散モー
ドに決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は制御計算機システム
に関し、特に重要業務の優先と実行効率の向上を可能に
するタスク実行（負荷）制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の制御計算機システムではシステム
設計の時点で限界設計を行い、予想しうる最大構成、最
大情報を前提条件として一定の性能を満たすように設計
している。また、システム運用後の機能追加などにより
前提条件をこえるような場合は、ソフト／ハード面での
性能アップの改造を行っている。これらの設計思想は、
システム運用時に限界を超えた高負荷にならないことを
前提としている。

【０００３】しかしながら、運転中に何らかの原因によ
り限界を超える高負荷となった場合は、システムに処理
遅れやタイムアウトが発生して業務が停滞する。このた
め、マンマシンからの手動介入や再入力が頻繁になり、
プログラムのリトライ処理が多発して、高負荷に拍車を
かけることがあった。多重系システムにおいても、入力
データやプログラムが同一であるため待機系の負荷も同
様に上昇して、バックアップ系や切替系が有効に機能し
ないケースがある。

【０００４】高負荷時の処理遅延を回避するために、現
在の計算機負荷あるいは過去から現在に至る計算機負荷
のトレンドを監視し、一定以上の計算機負荷に達したと
ころで重要度の低いタスクを停止する実行タスク制御が
行われている。このような負荷制御は、ＯＳなど計算機
一般の共通処理としては非常に有効である。

【０００５】また、ＣＰＵの負荷率を測定し、各タスク
に設定されている起動負荷率が測定値より高いタスクを
起動する方法（特開平５−２０４４６７号）や、複数の
ＣＰＵの処理要求に対して、要求もとの負荷状況と優先
度から実行優先度を決定する方法（特開平８−７７０２
９号）なども知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の実行タ
スク制御は計算機負荷、負荷の変化率やトレンドあるい
は計算機実行時間割合などに基づいて、業務の実行保留
／停止を行っている。つまり、計算機負荷に基づいて低
優先業務の実行保留／停止を行うもので、制御対象の稼
動状況に対する考慮がなされていない。

【０００７】たとえば、プラントが優先処理すべき制御
の業務が動作していない時間帯に、データベースの変更
処理や帳票のデータベース処理を高負荷で行っても、シ
ステム全体から見れば何ら問題が無い。もし、計算機負
荷に基づいてタスク群の実行保留を行うと、逆に、速や
かな業務処理を妨げ計算機の実行効率を低下させること
になる。つまり、このような状況では、計算機負荷が１
００％に達しても、タスク群の実行保留を行う必要は無
い。一方、優先処理すべき制御の業務が動作している時
間帯に、並行してデータベース変更などの非優先業務が
動作している場合は、計算機負荷がある高さに達したら
非優先業務の実行保留を行い、優先業務の処理に余裕を
持たせて遅延を回避することが望ましい。

【０００８】また、手動制御介入などの重要イベントが
多発している場合は、計算機システムに異常がなくて
も、制御対象のプラントに緊急事態が発生している可能
性が高く、重要タスクの迅速な処理が望まれる。また、
更なる手動制御介入がある場合はより遅延無く処理でき
るように、一層、計算機負荷に余裕を持たせなくてはな
らない。このような場合、仮りに計算機負荷が５０％で
も、リスク回避の観点から重要度の低いタスク群は直ち
に実行保留を行うべきである。

【０００９】一方、上記従来技術では、負荷低減に際
し、タスク単位で実行保留／停止を行っている。この場
合に、関連するタスクの停止を誘発し、結果として関連
タスク群からなる業務の継続処理が不能となり、また、
実行保留／停止したタスクの実行保留解除／再起動を行
っても業務全体が回復しないなどの障害引き起こすこと
がある。

【００１０】たとえば、帳票要求受付タスクと帳票印字
タスクが帳票印字要求テーブルを共有し、前者のタスク
の実行保留しきい値が後者のタスクより高いとする。こ
の場合、計算機負荷が高くなって帳票印字タスクが実行
保留となり、帳票要求受付タスクが帳票印字要求テーブ
ルに要求を登録しつづけると、帳票要求が満杯となって
上記障害を起こす。この障害に対し、アラーム出力しか
つ帳票に印字しようとすると、再び帳票要求満杯を招く
悪循環となり、場合によっては計算機負荷を急上昇させ
る。また、このような状況下で、帳票印字タスクの実行
再開を行っても、帳票要求テーブルが満杯のため印字続
行が不能となったり、過去の印字内容を延々と出力する
事態を生じる。

【００１１】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点に鑑み、計算機負荷と制御対象の稼動状況を考慮し、
制御の信頼性と計算機の実行効率を向上できる制御計算
機システムとそのタスク実行制御方法を提供することに
ある。また、負荷低減のために実行保留／停止したタス
ク、あるいはその復旧タスクによる障害の発生を防止
し、安全で信頼性の高いタスク実行制御方法を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、制御対象の制御や関連する情報処理等の各業務を
実行するための複数のタスクに対し、制御装置の負荷状
況に応じてタスク毎にその実行／停止を制御するタスク
実行制御方法において、予め制御装置の負荷モードを緊
急度に応じて緊急モード、定常モード及び閑散モードに
区分し、前記負荷モード毎に各タスクのしきい値を設定
しておき、制御装置の業務種別ごとの負荷および／また
は制御対象の動作状況に基づいて現在の負荷モードを判
定し、判定した負荷モードにおける各タスクのしきい値
と現在の全負荷を比較して実行／抑止のタスクを調整す
ることを特徴とする。

【００１３】この場合、業務毎に含まれる各タスクのし
きい値は同一にし、業務単位に実行／抑止することを特
徴とする。

【００１４】また、予め各業務が重要度に応じて最高ラ
ンクから最低ランクまで区分し、かつ前記最高ランクの
業務（群）の負荷の定常範囲を設定しておき、周期的に
業務毎の負荷を求め、それらの全負荷とタスク毎に設定
されているしきい値を比較してタスク毎の実行／抑止を
制御するときに、前記最高ランクの業務（群）の負荷が
前記定常範囲を上回る場合は、前記最高ランク以外の他
業務の実行を抑制する方向にそれら他業務のタスクのし
きい値を調整する緊急モードによって行う。

【００１５】あるいは、前記制御対象に対する警報発生
や手動介入の頻度、あるいは予め設定されている緊急事
態の発生などを検出した場合は、無条件に前記緊急モー
ドによって行う。また、前記最高ランクの業務（群）の
負荷が前記定常範囲を下回る場合および／または前記制
御対象が少なくとも前記最高ランクの業務を実行しない
時間帯は、前記最低ランクの業務（群）の実行を緩和す
る方向に当該業務のしきい値を調整する閑散モードによ
って行う。

【００１６】本発明によれば、例えば、最高ランクの業
務には制御対象の直接制御などが上げられる。特に、直
接制御の中の事故時の緊急制御に絞ってもよい。また、
中ランクの業務には、制御に関連する情報処理（表示処
理など）が上げられる。通常時の制御を含んでもよい。
また、最低ランクの業務には帳票処理やデータベースの
変更処理など、リアルタイム処理を必要としない事後報
告やメンテナンスなどが含まれる。

【００１７】そして、最高ランクの業務の負荷率が定常
より高い場合に当該業務が停滞しないように緊急モード
の処理が実行され、他ランクの業務がランクの低いほど
抑止される。なお、制御対象のプラントなどが異常を発
生している緊急事態の場合は、最高ランクの業務の負荷
に関係無く無条件に緊急モードが適用される。

【００１８】一方、最高ランクの業務の負荷率が定常よ
り低い場合は、他ランクの業務の実行がランクに応じて
緩和される。なお、制御対象のプラントなどが稼動して
いない休日や夜間などの時間帯では閑散モードが適用さ
れる。

【００１９】このように、重要度の高い業務の負荷状況
や制御対象の稼動状況（負荷モード）に応じて抑止する
タスクのしきい値を可変するので、緊急事態の処理など
最高ランクの業務に対してはその実行を保障して制御の
安全性と信頼性を向上できる。一方、本体業務が休業し
ているような負荷状態ないし時間帯に、低ランクの業務
のしきい値の制限を撤廃または緩めて、その処理効率を
向上する。

【００２０】なお、本発明における計算機負荷や記憶装
置負荷の具体的な測定方法、管理方法は問わない。現在
の負荷、過去から現在に至る負荷のトレンド（変化率）
または計算機実行時間割合などでよい。

【００２１】また、本発明によれば、負荷低減のために
実行を抑止したり復旧するタスクを業務単位で管理する
ので、業務内のタスク間の非協調によって生じる障害を
回避できる。例えば、帳票要求受付タスクと帳票印字タ
スクの両方を実行保留する。ユーザーから見れば帳票印
字タスクを保留するのも、帳票業務であるタスク群を停
止することも、帳票出力が行えないことには変わりがな
い。業務単位の実行保留／停止／回復はユーザーから見
て、リーズナブルな手法といえる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面にしたが
って詳細に説明する。図２は本発明の制御計算機システ
ムの概略の構成図を示す。マンマシン２を接続する計算
機１、データベース３及びＰＩ／Ｏ４がネットワーク５
を介して接続されている。データベース３には計算機１
が参照してプラントを制御するためのタスクやデータが
格納される。マンマシン２は指令員からの入力を受け付
ける。また、計算機１の処理結果であるプラント状態や
アラーム等を表示する。計算機１はＰＩ／Ｏ４を介し
て、プラントの状態を取り込み、プラントに制御情報を
出力する。

【００２３】図１は、一実施例による計算機の機能のオ
ーバービューを示す。計算機１には、図示を省略してい
る制御部の下で、外部からのマンマシン入力、プラント
設備からの情報入力を行う外部入出力部１１を設けてい
る。マンマシン２とネットワーク５経由の入出力部とは
実際には分けられるが、ここでは本発明の特徴となる構
成に直接関係しない一般機能については省略的に示して
ある。

【００２４】本実施例では、マンマシン２からの手動操
作指令やＰＩ／Ｏ４からの重大事故情報などを検出する
緊急イベント検出部１２と、この緊急イベント、負荷デ
ータ部１４からの負荷値及びカレンダー部１９からの暦
データを入力して、負荷モードを決定する負荷モード変
更部１３を有している。負荷モード変更部１３は決定し
た負荷モードに応じて、業務ごとの負荷閾値を閾値デー
タ部１５に設定する。業務ごとの負荷閾値は予めデータ
ベース３に格納されている。

【００２５】業務制御部１６は、予め設定されている実
行スケジュールに従って業務Ａ、Ｂ、Ｃなどの業務群１
７を実行する。このとき、定期的に負荷データ部１４か
ら現在の各業務の合計負荷値（率）を取り込み、閾値デ
ータ部１５に設定されている業務ごとの負荷閾値（上
限、下限）と比較し、合計負荷値が実行中の業務の上限
しきい値を上回っている場合は、該当業務に対し実行保
留／停止を行う。また、合計負荷値が実行保留／停止中
の業務の下限しきい値を下回っている場合は、該当業務
に対し実行回復を行う。負荷診断部１８は業務毎の計算
機負荷、メモリ負荷を測定し、負荷データ部１９におけ
る業務ごとの負荷データ及び合計負荷を更新する。

【００２６】図３にプラント稼動状況による負荷モード
変更部の処理を示す。負荷モード変更部１３は、プラン
トと計算機の稼動状況により計算機の負荷モードを決定
し、しきい値データ部１５の負荷モードを変更する。

【００２７】負荷データ部１４は業務毎に負荷率データ
を保有している。ここでは、制御システムの重要制御処
理（例えば、直接制御ないしは事故対応制御）を業務Ａ
とする。一般の情報処理（例えば、マンマシン２への表
示処理など、場合によっては一般の直接制御を含む）を
業務Ｂとする。データベース編集処理及び帳票処理を業
務Ｃとする。本システムにとって重要な処理は業務Ａで
あり、業務Ａの負荷率ＡＡが定常範囲より低い場合は閑
散モード、業務Ａの負荷率が定常範囲の場合は定常モー
ド、業務Ａの負荷率が定常範囲より高い場合は緊急モー
ドとなる。負荷モード変更部１３は負荷データ部１４か
ら業務ごとの負荷率を読み出して、負荷データ部１４の
出力による負荷モードを判定する。

【００２８】緊急イベント検出部１２は手動介入等の重
要イベント検出処理を行う。単位時間あたりのイベント
回数からプラントの異常状態を識別する。例えば、手動
介入が単位時間あたり１０回以上、緊急設定（マンマシ
ンから予め設定される重大事故対応など）が１回以上、
あるいはプラントの障害警報が５回以上などを検出す
る。負荷モード変更部１３は緊急イベント検出部１２の
イベント検出結果を参照して、重要イベントによる緊急
モードの有無を判定する。

【００２９】カレンダー部１９は、現在時刻と平日／休
日などを出力する。負荷モード変更部１３はカレンダー
部１９の出力をもとに、例えばプラント稼動時間帯であ
る平日の日中は定常モードとし、それ以外は閑散モード
と判定する。

【００３０】負荷モード変更部１３は、緊急イベント検
出部１２からの重要イベント検出結果、負荷データ部１
４からの優先度別業務の負荷率及びカレンダー部１９か
らの現時刻が定常／閑散の時間帯かの入力をそれぞれ受
けて、負荷モードを総合的に決定し、しきい値データ部
１５に負荷モードを設定する。このとき、各装置からの
入力データに基づくモード判定に競合ある場合は、緊急
モード、定常モード、閑散モードの優先順で設定する。
例えば、緊急イベント検出部１２または負荷データ部１
４のデータから緊急モードが判定される、他方のデータ
からは緊急モードではない場合でも、緊急モードが設定
される。

【００３１】しきい値データ部１５はあらかじめ定常、
閑散、緊急モード毎に各業務の上限しきい値と下限しき
い値が設定されている。負荷モード変更部１３からモー
ド変更指示のあった場合、上限しきい値はその業務を実
行保留／停止させる負荷率を示す。下限しきい値は実行
保留／停止させた業務を回復させる負荷率を示す。そし
て、負荷データ部１４の負荷合計値であるＺＺ％が、し
きい値データ部１５に設定されている業務の上限しきい
値を越えた場合、該当業務の実行保留／停止が行われ
る。

【００３２】本実施例の業務Ａは最重要業務の制御処理
であるため、負荷モードが定常／閑散／緊急モードの全
てにおいて、上限しきい値及び下限しきい値を設定しな
い。これはどんなに負荷が高くても実行抑止をかけない
ことを意味する。業務Ｂは一般情報処理のため、負荷モ
ードが閑散モードの時は上限しきい値及び下限しきい値
を設定しない。定常及び緊急モードに対しては上限しき
い値及び下限しきい値を設定し、業務Ａに影響を与えな
いようにしている。業務Ｃはデータベース編集処理及び
帳票処理のため、負荷モードが閑散モードの時は上限し
きい値及び下限しきい値を設定しない。定常及び緊急モ
ードに対しては上限しきい値及び下限しきい値を設定
し、業務Ａに影響を与えないようにしている。なお、業
務Ｂと業務Ｃの重要度の関係は、業務Ｂ＞業務Ｃであ
り、しきい値の設定に格差を持たせ、業務Ｃが業務Ｂに
影響を与えないようにしている。

【００３３】図４に業務制御部の業務単位のタスク群コ
ントロール方法を示す。業務制御部１６は負荷データ部
１４の負荷データと、しきい値データ部１５の負荷モー
ドと負荷率しきい値をもとに、業務群１７に対し実行保
留／停止／回復の指示を行う。各業務の負荷データは負
荷診断部１８が検出し負荷データ部１４にフィードバッ
クされる。

【００３４】業務制御部１６が業務群１７をコントロー
ルする場合、しきい値データ部１５に設定されている負
荷モードとそのモードに対する各業務の上限、下限しき
い値を参照し、負荷データ部１４からの負荷データ、す
なわち合計の負荷率と比較する。そして、業務毎に実行
／停止を決定し、実行モード管理テーブル１６１で管理
する。

【００３５】業務毎のタスク群は動作する前と、動作の
区切り毎に、実行モード管理テーブル１６１を参照し、
各々のタスクが属する業務の実行モード＝実行で有れば
通常に動作し、実行モード＝停止であれば保留状態とな
る。また、動作中に実行から停止となった場合は実行停
止（打ち切り）となる。このように、業務毎に実行モー
ドを管理することで、同じ業務に属するタスク群が同一
の動きをし、実行から停止または停止から実行に切り替
わったときの障害発生を回避できる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、業務種別毎の負荷状況
や制御対象の動作状況に基づいて各タスクのしきい値を
可変し、緊急度の高い業務の比率が高いときは他の業務
の実行を抑止し、反対に緊急度の高い業務の比率が低い
ときは緊急度の低い業務の実行を緩和ないし促進するの
で、信頼性と処理効率をともに向上できる効果がある。

【００３７】また、業務毎に含まれるタスク群のしきい
値を同一にし、業務単位に実行／抑止を行うので、タス
クの非協調による障害の発生を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による制御用計算機の機能ブ
ロック図。

【図２】本発明を適用する制御システムの構成図。

【図３】一実施例による負荷モード変更部の処理の説明
図。

【図４】一実施例による業務制御部の処理の説明図。

【符号の説明】

１…計算機、２…マンマシン、３…データベース、４…
ＰＩ／Ｏ、５…ネットワーク、１１…外部入出力部、１
２…緊急イベント検出部、１３…負荷モード変更部、１
４…負荷データ部、１５…しきい値データ部、１６…業
務制御部、１７…業務群、１８…負荷診断部、１６１…
実行モード管理テーブル。

フロントページの続き (72)発明者 藤原 和紀 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか事業所内 Ｆターム(参考） 5B098 GA04 GC09 GC10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象の制御や関連する情報処理等の
   各業務を実行するための複数のタスクに対し、制御装置
   の負荷状況に応じてタスク毎にその実行／停止を制御す
   るタスク実行制御方法において、 予め制御装置の負荷モードを緊急度に応じて緊急モー
   ド、定常モード及び閑散モードに区分し、前記負荷モー
   ド毎に各タスクのしきい値を設定しておき、制御装置の
   業務種別ごとの負荷および／または制御対象の動作状況
   に基づいて現在の負荷モードを判定し、判定した負荷モ
   ードにおける各タスクのしきい値と現在の全負荷を比較
   して実行／抑止のタスクを調整することを特徴とするタ
   スク実行制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 業務毎に含まれる各タスクのしきい値は同一にし、業務
   単位に実行／抑止することを特徴とするタスク実行制御
   方法。
3. 【請求項３】 制御対象の制御や関連する情報処理等が
   複数の業務に分けられ、この業務毎にそのタスクの実行
   を調整するタスク実行制御方法において、 予め各業務が重要度に応じて最高ランクから最低ランク
   まで区分し、かつ前記最高ランクの業務の負荷の定常範
   囲を設定しておき、 周期的に業務毎の負荷を求め、それらの全負荷とタスク
   毎に設定されているしきい値を比較してタスク毎の実行
   ／抑止を制御するときに、前記最高ランクの業務の負荷
   が前記定常範囲を上回る場合は、前記最高ランク以外の
   他業務の実行を抑制する方向にそれら他業務のタスクの
   しきい値を調整する緊急モードによって行うことを特徴
   とするタスク実行制御方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記制御対象に対する警報発生や手動介入の頻度、ある
   いは予め設定されている緊急事態の発生などを検出した
   場合は、無条件に前記緊急モードによって行うことを特
   徴とするタスク実行制御方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４において、 前記最高ランクの業務の負荷が前記定常範囲を下回る場
   合および／または前記制御対象が少なくとも前記最高ラ
   ンクの業務を実行しない時間帯は、前記最低ランクの業
   務の実行を緩和する方向に当該業務のしきい値を調整す
   る閑散モードによって行うことを特徴とするタスク実行
   制御方法。
6. 【請求項６】 複数の業務からなる制御や関連する処理
   のタスクを業務ごとのタスク群として管理し、実行する
   計算機、制御対象と計算機の入出力を行うＩ／Ｏ、及び
   計算機とユーザのマンマシンインタフェースを備える制
   御計算機システムにおいて、 求められた計算機または計算機が使用する記憶装置の負
   荷率と、しきい値テーブルに業務毎に設定されているし
   きい値を参照して各業務の実行／停止を制御する業務制
   御機能と、業務毎に計算機または記憶装置の負荷率とそ
   の合計値を求め、前回値を更新する負荷測定機能と、負
   荷と制御対象の状況に応じて、緊急モード、定常モード
   または閑散モードから１つの負荷モードを判定し、当該
   負荷モードに応じて各業務のしきい値を前記しきい値テ
   ーブルに設定する負荷モード変更機能を、前記計算機に
   具備したことを特徴とする制御計算機システム。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記負荷モード変更機能は、業務種別によって各業務を
   ランク分けするとともに、最高ランクの業務の負荷率が
   定常範囲のとき前記定常モード、定常範囲を上回るとき
   他ランクの業務の実行を抑止する方向に前記しきい値を
   調整する前記緊急モード、定常範囲を下回るとき最低ラ
   ンクの業務の実行を緩和する方向に前記しきい値を調整
   する前記閑散モードと判定することを特徴とする制御計
   算機システム。
8. 【請求項８】 請求項６または７において、 前記制御対象に対する警報発生や手動介入の頻度、ある
   いは予め設定されている緊急事態などの緊急イベントを
   検出する緊急イベント検出機能、少なくとも現在が最高
   ランクの業務を実行しない閑散時間帯であることを通知
   するカレンダー機能を前記計算機に具備し、 前記負荷モード変更機能は、前記緊急イベントが検出さ
   れたときに前記負荷モードを前記緊急モードに、また、
   前記閑散時間帯の通知を受けたときに前記負荷モードを
   前記閑散モードに決定することを特徴とする制御計算機
   システム。