JP2021170329A - 産業システムの動作および設計のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】産業システムにおける分散制御を構成する。【解決手段】産業システムのプロセス制御設備を表すアセットモデルを構築すること、および分散制御プログラミング標準に従って分散制御アセットのアセットライブラリを作成することを含む。アセットモデルは、物理モデル規格のレベルに従って定義されて産業システムの物理デバイスを表すモデル化されたアセットを含む。分散制御アセットはそれぞれ、１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する。アセットライブラリ内の分散制御アセットの１つは、モデル化されたアセットのそれぞれにマッピングされて産業システムのプロセス制御設備を構成し、産業システムの分散制御を提供するためのアセットベースの制御アプリケーションを生成する。更なる態様は、機械学習またはアセット構成ツールのいずれかを使用して、情報モデルに基づいて制御アプリケーションを自動作成することに関する。【選択図】図１４

Description

本開示の態様は、概して、産業プロセスの自動化および制御システムに関する。特に、本開示の態様は、産業プラントの試運転、設計、可視化、シミュレーション、診断および動作を行うためのシステムおよび方法に関する。

分散制御トポロジーの必要性から、分散型（イベントベース）の産業用アプリケーションに特化したＩＥＣ６１４９９のようなプログラミング言語規格が開発された。一般に、ＩＥＣ６１４９９は、アプリケーション中心の設計を可能にする汎用アーキテクチャを定義している。このアプリケーション中心の設計では、相互に接続されたファンクションブロックのネットワークによって定義された１つまたは複数のアプリケーションが、システム全体のために作成され、その後、利用可能なデバイスに分配される。システム内のすべてのデバイスは、デバイスモデル内に記述され、システムのトポロジーはシステムモデルにより反映される。アプリケーションの分配は、マッピングモデル内に記述される。したがって、システム内のアプリケーションは分配可能であるが、まとめて管理される。このようにして、１つのプロジェクトに含まれるアプリケーションを、複数の自動化コントローラにマッピングして実行できる。

ＩＥＣ６１４９９のアーキテクチャモデルでは、分配可能なアプリケーションは、集積回路で回路基板を設計するのと同様に、再利用可能なファンクションブロックタイプのインスタンスを、適切なイベントおよびデータ接続で相互に接続することで構築される。ＩＥＣ６１４９９に準拠したソフトウェアツールを使用すると、これらのファンクションブロックをネットワーク全域でＩＥＣ６１４９９に準拠した物理デバイス（コントローラ）に分配できるため、再利用可能なＩＥＣ６１４９９準拠のコンポーネントのライブラリから分散制御および自動化システムを構成できる。

簡単に言えば、本開示の態様は、ＩＥC６１４９９規格に基づくファセットを内蔵したアセットの定義およびモデリングを可能にする。こうしたファセットは、物理デバイスにマッピングしたり、制御言語または記述書（例えばＨＭＩ、制御、アラームとイベント、スキャンおよび／またはイベント駆動モード、シミュレーションなど）にマッピングしたりするために、ユーザが容易に利用できる。さらに、情報モデルに基づく柔軟なアプリケーション設計および自動作成ソリューションは、産業用アプリケーションの設計および自動作成に関して、分散型インテリジェンスを改善することができ、エンジニアリングの労力をゼロにする狙いを可能にする。また、本開示の態様は、機械学習またはアセット構成ツールを使用して、制御アプリケーションを自動作成することを可能にする。

一態様では、産業システムにおける分散制御を構成する方法は、産業システムのプロセス制御設備を表すアセットモデルを構築することと、分散制御プログラミング規格に従って分散制御アセットのアセットライブラリを作成することとを含む。本方法によれば、アセットモデルは、物理モデル規格のレベルに従って定義された複数のモデル化されたアセットと、産業システムの物理デバイスを表すモデル化されたアセットとを含む。分散制御アセットはそれぞれ、１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する。本方法はさらに、産業システムのプロセス制御設備を構成するために、アセットライブラリ内の分散制御アセットの１つをモデル化されたアセットのそれぞれにマッピングすることと、プロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラによって実行されると、産業システムの分散制御を提供する少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを生成することとを含む。

別の態様では、システムは、プロセッサと、プロセッサに接続されたストレージメモリとを備える。ストレージメモリには、プロセッサによって実行されると、産業システムのプロセス制御設備を表すアセットモデルを構築し、分散制御プログラミング規格に従って分散制御アセットのアセットライブラリを作成するようにプロセッサを構成する、プロセッサ実行可能命令が格納される。アセットモデルは、複数のモデル化されたアセットを含む。複数のモデル化されたアセットは、物理モデル規格のレベルに従って定義され、産業システムの物理デバイスを表す。分散制御アセットはそれぞれ、１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する。プロセッサ実行可能命令はさらに、アセットライブラリ内の分散制御アセットの１つをモデル化されたアセットのそれぞれにマッピングして、産業システムのプロセス制御設備を構成するように、およびプロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラによって実行されると産業システムの分散制御を提供する、少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを生成するようにプロセッサを構成する。

さらに別の態様では、分散制御システムを構成するために使用するアセット制御モデルを構築する方法は、複数の分散制御アセットを格納するように構成されたアセット制御モデルライブラリを作成することと、分散制御プログラミング規格に従って分散制御アセットを定義することとを含む。分散制御アセットは、産業システムのプロセス制御設備を表し、１つまたは複数の物理アセットおよび物理モデル標準のレベルに従って定義された１つまたは複数の制御アセットからマッピングされる。本方法はさらに、分散制御アセットのそれぞれに１つまた複数の事前定義された組み込みファセットを提供することと、アセット制御モデルライブラリに、１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する分散制御アセットを投入することと、プロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラによって実行されると産業システムの分散制御を提供する、少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを生成することとをさらに含む。

その他の特徴については、以下に一部が明らかにされ、一部が指摘される。

実施形態によるプロセス制御システムを示すブロック図 実施形態によるプロセス制御システムのアセットを構築する例示的なプロセスのフロー図 実施形態によるプロセス制御システムの物理アセットを特定するアセットベースの制御モデル階層を例示するブロック図 実施形態によるプロセス制御システムの制御アセットを特定するアセットベースの制御モデル階層を例示するブロック図 実施形態によるアセットに関連付けられた定義されたファセットを有するアセットを例示するブロック図 実施形態による可変周波数ドライブ用に設計されたアセットモデルの例 実施形態による３つの圧力トランスミッタから構成された機器アセットモデルの例 実施形態による物理および制御アセットの間の関係を示すスクリーンショットの例 実施形態によるアセットライブラリの分類フォルダ構造を示すスクリーンショットの例 実施形態による炉の通風制御アプリケーション用に構築されたアセットライブラリの例を示すブロック図 図２のプロセス例のさらなる態様を示すフロー図 実施形態によるアセット自動化タイプのオブジェクトを示すスクリーンショットの例 実施形態によるアセット構成ツールのユーザインタフェースを示すスクリーンショットの例 実施形態による制御アプリケーションの例示的な生成プロセスのフロー図 実施形態による自動作成されたアセットのユーザインタフェースを示すスクリーンショットの例 実施形態によるアセットのインスタンスのユーザインタフェースを示すスクリーンショットの例 実施形態によるアセットに関連付けられた自動作成ヒューマンマシンインタフェースのスクリーンショットの例 図１４のプロセス例のさらなる態様を示すフロー図

対応する参照符号は、図面全体を通して対応する部分を示す。

図面を参照して、本開示の態様は、アセットの定義およびモデル化、並びに産業システムのためのこうしたアセットモデルのライブラリの生成を可能にする。アセットライブラリは、アセットを構築するために必要なプログラミング要素（例えば、基本ブロックおよび複合ブロック）を含む。一実施形態では、これらのプログラミング要素は、ＩＥＣ６１４９９などの分散制御プログラミング規格に従って定義される。モデルは、物理アセットと制御アセットとの間の関係（例えば、異なる物理モデルレベル）を示しており、これにより、アセットライブラリを物理デバイスおよび制御言語または記述書（narrative）にマッピングすることが可能になる。さらに、本開示の態様は、情報モデルを利用して、産業システムにおける分散制御を実行するため制御アプリケーションを自動的に、または自動作成して、構築および設計する。例えば、アセット自動化タイプ（ＡＡＴ）ファンクションブロックネットワークは、構成ツールまたは機械学習を用いて、情報モデルおよびアセットライブラリに基づいて自動作成されてもよい。

さらに、本開示の態様は、アセットモデルライブラリを使用して産業システムの動作を設計およびシミュレーションする機能を提供し、これにより、シミュレーションされた動作を評価して、提案されたシステム設計に対する潜在的な改善点を特定できる。さらに、本開示の態様は、ユーザからのフィードバックおよび機械学習に基づいて、モデルを修正および改良することを可能にする。

図１は、例示的なプロセス制御システム１００の基本構造を示している。一実施形態では、プロセス１０２は、コントローラ１０４およびセンサ１０６に通信可能に接続されている。プロセスは、プロセスが出力１１２を作成するために必要な入力を構成する入力１０８および１１０を有する。一実施形態では、入力１０８は、プロセス１０２を動作させるためのエネルギーを含み、入力１１０は、プロセス１０２で使用するための物理的または化学的な原材料を含む。出力１１２は、プロセスからの物理的または化学的な製品、または電気などの形で生成されたエネルギーから構成される。

コントローラ１０４は、コントローラ１０４の目標に応じてプロセス１０２の動作を管理するために、プロセス１０２にデータを送信する。送信されるデータは、バルブまたはアクチュエータなどプロセス内の様々なタイプの制御要素、すなわちアセット、を操作するコマンドを含む。アセットは、エネルギーおよび材料を付加価値のある製品や生産物に変換するために使用される、任意の機械的、化学的、電気的、生物的、または複合的な機構、或いは機構のセットであってもよい。センサ１０６は、様々なポイントでプロセスを監視し、それらのポイントからデータを収集する。センサ１０６は、収集されたデータをコントローラ１０４に送信する。コントローラ１０４は収集されたデータに基づいて、プロセス１０２に追加のコマンドを送信することができる。このようにして、システムは、制御フィードバックループを形成し、当該制御フィードバックループにおいて、コントローラ１０４は、センサ１０６によって観測されるプロセス１０２の変化に反応する。コントローラ１０４のコマンドに従ってプロセス１０２が実行する異なる動作は、センサ１０６によって収集されるデータを変化させ、それらの変化に応じてコントローラ１０４によるさらなる調整を引き起こし得る。この制御フィードバックループを実装することにより、プロセス１０２は、コントローラ１０４によって効率的に制御され得る。

本開示の態様は、産業システムにおける分散制御の構成を可能にする。図２は、産業システムのアセットを特定し、産業システムのプロセス制御設備（installation）を表すアセットモデルを定義および構築し、分散制御プログラミング規格に従って分散制御アセットのアセットライブラリを作成するための例示的なプロセスのフロー図である。

２０１から開始して、本発明の実施形態は、物理モデル規格のレベル（levels of a physical model standard）に従って定義される複数のモデル化されたアセットを含み、分散制御アセットは、それぞれ１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有するアセットモデルを構築する。図示された実施形態では、本方法は、産業システムのプロセス制御設備を構成するように、アセットライブラリ内の分散制御アセットの１つをモデル化されたアセットのそれぞれにマッピングすること、およびプロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラ１０４によって実行されたときに産業システムの分散制御を提供する、少なくとも１つまたは複数のアセットに基づく制御アプリケーションを生成することをさらに含む。

図示の実施形態では、プロセス１０２は、２０３において、発電所の炉の通風制御を構成する。続いて２０５では、プロセス制御設備のアセットが特定される。図３は、発電所の物理アセットを特定するためにトップダウン設計アプローチを採用したアセットベースの制御モデルの例を示す。本発明の態様によれば、特定された物理アセットは、ＩＳＡ Ｓ８８物理モデルのような物理モデル規格に適合する。同様に、図４を参照すると、アセットベースの制御モデルの例においても、発電所内の制御アセット（またはテンプレート）を特定するためのトップダウン設計アプローチが採用されている。２０７では、特定されたアセットが物理モデル、例えばＩＳＡ Ｓ８８物理モデルにマッピングされる。この物理モデルには、プラントエリア、ユニット、機器（Equipment）、およびデバイスのレベルが含まれる。

図３は、産業システムの物理的なアセットを特定するアセットベースの制御モデル階層を例示する。この例では、産業システムは発電所である。このモデル階層では、初期設計にＩＳＡ ８８の物理モデルレベル：プラント、エリア、ユニット、機器、およびデバイス、を採用している。図示のように、上位のアセットは、下位のアセットと、それ自体のアセットとの複合体である。図４は、制御アセットを特定するアセットベースの制御モデル階層を示している。制御アセットは、物理アセットの出力に対して操作を行うための制御言語である。プラントの動作を制御するためのワークフローは、物理アセットおよび制御アセットから構築できる。例えば、炉の通風制御（ＦＤＣ）では、可変ファンドライブ（variable fun drive）、モータ、ファン、電気ブレーカー、圧力トランスミッタなどのアセットが使用される。各アセットには、物理的なデバイスの表現に加えて、ファセットのための関連コードが含まれている。アセットごとに種々のファセットが必要である。例えば、圧力トランスミッタのアセットは、物理的な圧力トランスミッタデバイスおよびその制御ロジックにマッピングされる。別の例では、アセットは制御言語または記述書にマッピングされる。

本発明の態様では、アセットの制御モデルに基づく階層を定義している。一実施形態では、アセットは、産業システムの物理デバイスおよび／または制御ロジックを代表するソフトウェアオブジェクトである。アセットはＩＳＡ−８８物理モデルに基づく。

以下の表１は、物理モデルのレベル名の例を示している。

さらに図２の２０９を参照すると、図示されたプロセスは、サポートされたファセットで定義されるアセットモデルを出力する。ファセットは、顧客の要件ごとにカスタマイズされ得る。アセットモデルを定義することは、アセットのモデル化と種々のファセットの特定、制御ロジックファセットの特定、およびヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）ファセットの特定を含む。図５は、関連するファセット／効能（capability）によるアセット定義を示す。このモデルは、アセットが組み込みファセットを有するように、アセットを定義する。ファセットは、機能／機構（feature）を表す。組み込みファセットには、ドキュメンテーション、オペレーターＨＭＩ、アラームとイベント、シミュレーション、および制御（スキャンとイベント駆動型）のうちの１つまたは複数が含まれる。さらに、組み込みファセットには、履歴（Historian）、識別／位置（Identification/Location）、アドバイザー（システムと状態）、ＩＴに必要な情報／属性、診断／ヘルスステータス、およびテスト自動化のうちの１つまたは複数が含まれてもよい。

図２の２１１では、サブルーチンがＩＥＣ６１４４９規格などの分散制御プログラミング規格を用いてアセットを構築する。図６、図７および図８は、ＨＭＩ用のキャンバスにファンクションブロックで構成されたアセットの例を示す。図６は、可変周波数ドライブ（例えば、Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃから入手可能なＡｌｔｉｖａｒ ７１可変速度ドライブ）用に設計されたアセットモデルの例であり、実装されたファセットを含む。図７は、３つの圧力トランスミッタで構成された３計測方式（Ｔｒｉｐｌｅ Ｍｅａｓｕｒｅ Ｓｃｈｅｍｅ）／回路で採用された機器アセットモデルの例であり、サポートされているファセットを含む。図８は、物理および制御アセット（デバイスと機器）の関係、すなわちユニットレベルアセット：炉の通風制御ユニットの一部としてのデバイスおよび機器アセットの構成を示すスクリーンショットの例である。図２の２１３において、プロセスは、所定のプロセスを実行してアセットライブラリを生成する。さらに図２を参照すると、図示されたプロセスは、２１５において、定義されたソフトウェアアセットを出力し、２１７において、アセットライブラリパッケージを準備する。図９は、アセットライブラリの分類フォルダ構造を示すスクリーンショットの例である。本実施形態では、物理モデルおよび事前定義されたブロック、複合−論理ブロック（composite-logic blocks）、基礎ブロックなどに応じて、フォルダ構成が構造化されている。

機械、機器、プロセス、または建物の制御ロジックは、プログラムされ、コントローラに読み込まれ、さらには複数のコントローラに分散され得る。プラントを試運転する際には、まず、アセットライブラリを構築するために必要なアセットが決定される。さらに図２を参照すると、図示のプロセスは、２１９においてライブラリを出力し、２２１で終了する。図１０は、ＩＳＡ ８８の物理モデルにマッピングされた炉の通風制御アプリケーション用に構築されたアセットライブラリの例を示す。

図１１は、図２のプロセスを継続する例示的なフロー図の態様を示している。一実施形態では、図２の出力（アセットライブラリ）は、図１１への入力、すなわち、機械学習およびアセット構成ツール（asset configurator tool）の概念を通じたアプリケーション設計（design）の「自動作成」として機能する。本方法は、モデル化されたアセットのそれぞれにアセットライブラリの分散制御アセットの１つをマッピングして、産業システムのプロセス制御設備を構成することと、プロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラ１０４によって実行されると、産業システムの分散制御を提供する少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを生成することとを含む。図１１に示すように、機械学習またはアセット構成ツールのいずれかを使用して、制御アプリケーションを自動作成するために、２１９におけるアセットライブラリの出力から動作が続く。

１１０１で機械学習を採用する場合、１１０３で機械学習サブルーチンが情報モデルの入力を受け取り、１１０５で制御アプリケーションを自動作成するために、情報モデルをアセットライブラリ内のアセットにマッピングするためのルールセットインテリジェンスエンジンを実行する。当該入力は、産業システムのプロセス制御設備を表し、アセットモデルは、受信した入力に応じて構築される。一実施形態では、入力される情報モデルは、当業者に馴染みのあるＳＡＭＡ（Scientific Apparatus Makers Association）ダイアグラムの形式である。

一方、アセット構成ツールを用いる場合は、１１０７のアセット構成サブルーチンが、自動入力されたアセットとアセットライブラリから読み込まれたテンプレートから、１１０９で産業用制御アプリケーションを生成する。図１２は、構成ツールを使用して作成されたＡＡＴオブジェクトを示すスクリーンショットの例であり、図１３は、アセット構成ツールのユーザインタフェースを示すスクリーンショットの例である。当該ユーザインタフェースにより、ユーザは、自動入力されたアセットライブラリ階層から必要なオブジェクトを選択して、デプロイメントの準備が整った完全なアプリケーション設計を自動作成できる。

一実施形態では、１１０５においてアプリケーションを自動作成するために、ユーザは１１１１で既存のアプリケーション設計ファイルをロードして、情報モデルおよびユーザ主導のルールセットに基づき、既存の産業用アプリケーション設計を発展させ、または改善する。同様に、アプリケーション設計が基づく入力は、産業システムのプロセス制御設備を表す。一実施形態では、既存のアプリケーション設計ファイルは、機械学習インテリジェンスまたは構成ツールの過去の使用のいずれかによって生成されていてもよい。図１１の例示的なプロセスは、１１１３で終了する。

図１４は、本開示に従って入力された情報モデルに基づいて制御アプリケーションを生成するための機械学習および構成ツールの両方のアプローチを示す例示的なワークフローのさらなる態様を示している。プロセスは、１４０１で開始して、ＳＡＭＡダイアグラムまたは配管および計装ダイアグラム（Ｐ＆ＩＤ）などの形式で情報モデル入力を受け取る。この入力に基づいて、図１４のプロセスは、１４０３で１つまたは複数の機械学習アルゴリズムを実行する。一実施形態では、機械学習アルゴリズムは、アセットベースの制御アプリケーションの実行に応答するプロセス制御設備のパフォーマンスに基づいて訓練される。機械学習システムは、１４０５では、受信された入力から情報を抽出し、１４０７では、抽出された情報に基づくデータベース１４０９から、アセットオントロジーサービスにより、プロセス制御設備に関連付けられたモデル化されたアセットを検索（retrieves）する。

さらに図１４を参照すると、プロセスは、１４１１において、ＳＡＭＡダイアグラム等の形式で情報モデル入力を受信する。この入力に基づいて、図１４のプロセスは、１４１３で構成ツールを実行して、受信した入力に基づいて、プロセス制御設置に関連付けられたモデル化されたアセットを定義する。別の方法では、図１４のプロセスは、１４１３における構成ツールに直接、１４１５で構成ファイルをロードして、構成ソフトウェアオブジェクトに基づいて、プロセス制御設置に関連付けられたモデル化されたアセットを定義する。本実施形態では、構成ソフトウェアオブジェクトは、受信した入力に基づく１つまたは複数の構成可能なファセットを備える。一実施形態では、構成ツールは、アセットベースの制御アプリケーションの実行に応じたプロセス制御設備のパフォーマンスに基づいて変更される。

１４１７に進むと、図１４のプロセスは、データベース１４１９を介してマッピングルールセットインテリジェンスを適用し、インテリジェンスに従って、１４２１および１４２３で、アセットライブラリから分散制御アセット（distributed control assets）を検索する。図示されるように、ルールセットインテリジェンスは、両方のアプローチにおいて、情報モデルをアセットライブラリからのアセットにマッピングする。プロセスは、自動入力されたアセットとアセットライブラリから読み込まれたテンプレートを用いて、ユーザ構成ツールまたは機械学習インテリジェンスを介して、１４２５で産業用アプリケーションを生成する。

図１１の１１１１を再度参照すると、ユーザは、情報モデル及びユーザ主導のルールセットに基づいて、アプリケーションを自動作成するための既存のアプリケーション設計ファイルをロードする。図１５および図１６に示すように、構成ツールを使用して、ユーザはアセット自動化タイプ（ＡＡＴ）オブジェクト（アセットライブラリを通じて利用可能）を選択し、必要な産業用アプリケーション設計を作成する。このプロセスは、完全なアプリケーション生成の一部として、ユーザが選択したアセットに基づいて、アセット、またはアセットの複合体を含むテンプレートを自動作成する。

一実施形態では、ユーザは、ＡＡＴオブジェクトから構成可能なファセットを用いてアセットを作成できる。一例では、ユーザは、ＨＭＩ、ドキュメンテーション、制御ロジック、およびシミュレーションなどファセットを含むアセットを作成して、産業用物理アセットを表すことができる。別の例では、ユーザは、ＨＭＩ、ドキュメンテーション、制御ロジック、アラームおよびイベント、履歴、および診断などのファセットを含むアセットを作成して、産業用物理アセットを表すことができる。図１７は、一実施形態によるアセットに関連付けられた自動作成ヒューマンマシンインタフェースのスクリーンショットの例である。本実施形態では、プロセスは、構成ツールを介して、完全なアプリケーション生成の一部としてユーザが選択したアセットに基づいて、図１５で作成されたアセット／アセットのテンプレートにマッピングされたＨＭＩを自動作成する。

図１８は、機械学習または構成ツールのいずれかのアプローチに従って、アプリケーション設計を自動作成するための別のワークフローの例を示している。

動作において、ストレージメモリには、プロセッサ実行可能命令が格納され、プロセッサ実行可能命令は、プロセッサによって実行されると、産業システムのプロセス制御設備を表すアセットモデルを構築し、分散制御プログラミング規格に従って分散制御アセットのアセットライブラリを作成するようにプロセッサを構成する。アセットモデルは、物理モデル規格のレベルに従って定義された複数のモデル化されたアセットから構成され、分散制御アセットは、それぞれ１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する。プロセッサ実行可能命令は、さらに、産業システムのプロセス制御設備を構成するために、アセットライブラリ内の分散制御アセットの１つをモデル化されたアセットのそれぞれにマッピングするように、およびプロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラによって実行されると産業システムの分散制御を提供する、少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを生成するように、プロセッサを構成する。

代替の実施形態では、分散制御システムを構成する際に使用するためのアセット制御モデルを構築することは、複数の分散制御アセットを格納するように構成されたアセット制御モデルライブラリを作成することと、分散制御プログラミング規格に従って分散制御アセットを定義することとを含む。分散制御アセットは、産業システムのプロセス制御設備を表し、１つまたは複数の物理アセットおよび物理モデル規格のレベルに従って定義された１つまたは複数の制御アセットからマッピングされる。１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する分散制御アセットは、１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する分散制御アセットをアセット制御モデルライブラリに自動入力し、プロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラによって実行されると産業システムの分散制御を提供する少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを生成する。

要約と概要は、読者が技術的開示の本質を迅速に把握できるように提供されている。それらは、特許請求の範囲またはその意味を解釈したり制限したりするために使用されないという理解の元で提示されている。要約は、詳細な説明においてさらに説明される概念の一部を簡略化して紹介している。要約は、特許請求の範囲に記載された主題の主要な特徴または必須の特徴を特定することを意図しておらず、特許請求の範囲に記載された主題を決定する際の補助として使用することも意図していない。

本開示では、説明のために、プログラム、及びオペレーティングシステムのような実行可能なプログラムコンポーネントを個別のブロックとして示している。しかし、そのようなプログラム及びコンポーネントは、様々なタイミングでコンピューティングデバイスの異なるストレージコンポーネントに存在し、デバイスのデータプロセッサによって実行されることが認識される。

例示的なコンピューティングシステム環境に関連して説明されているが、本発明の態様の実施形態は、多数の他の汎用または特殊用途のコンピューティングシステム環境または構成で動作可能である。コンピューティングシステム環境は、本発明の任意の態様の使用範囲または機能性に関して、いかなる制限を示唆することも意図されていない。コンピューティングシステム環境は、アセットまたはアセットのセットに関連するセンサベースのデータにリアルタイムでアクセスできなければならない。さらに、コンピューティングシステム環境は、例示的な動作環境に示されるコンポーネントのいずれか一つまたは組み合わせに関連する依存性または要件を有すると解釈されるべきではない。本発明の態様での使用に適し得る周知のコンピューティングシステム、環境、および／または構成の例には、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドまたはラップトップデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、セットトップボックス、プログラム可能な家電製品、携帯電話、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、および上記のシステムまたはデバイスのいずれかを含む分散コンピューティング環境などが含まれるが、これらに限定されない。

本発明の態様の実施形態は、データおよび／または、１つまたは複数の有形の非一時的な記憶媒体に格納され、１つまたは複数のプロセッサまたは他のデバイスによって実行される、プログラムモジュールのようなプロセッサ実行可能命令の一般的な文脈で説明され得る。一般に、プログラムモジュールには、特定のタスクを実行したり、特定の抽象データ型を実装したりするルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、及びデータ構造などが含まれるが、これらに限定されない。本発明の態様は、通信ネットワークを介してリンクされた遠隔地の処理装置によってタスクが実行される分散コンピューティング環境でも実施できる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、メモリ記憶装置を含むローカルおよびリモートの記憶媒体の何れにも配置され得る。

動作において、プロセッサ、コンピュータおよび／またはサーバは、本発明の態様を実施するために、本明細書に例示されているようなプロセッサ実行可能命令（例えば、ソフトウェア、ファームウェアおよび／またはハードウェア）を実行できる。

本発明の態様の実施形態は、プロセッサ実行可能な命令を用いて実施され得る。プロセッサ実行可能な命令は、有形のプロセッサ読み取り可能な記憶媒体上の１つまたは複数のプロセッサ実行可能なコンポーネントまたはモジュールに編成されてもよい。本発明の態様は、そのようなコンポーネントまたはモジュールの任意の数および編成で実装されてもよい。例えば、本発明の態様は、図示及び本明細書に記載された特定のプロセッサ実行可能な命令または特定のコンポーネントまたはモジュールに限定されない。本発明の態様の他の実施形態は、本明細書に例示及び説明されるよりも多い又は少ない機能を有する、異なるプロセッサ実行可能な命令またはコンポーネントを含んでもよい。

本明細書に例示及び説明されている本発明の態様の実施形態における実行の順序または動作の実施は、別段の指定がない限り、必須ではない。すなわち、動作は、特に指定されない限り、任意の順序で実行されてもよく、本発明の態様の実施形態は、本明細書に開示されているよりも追加の動作または少ない動作を含んでもよい。例えば、特定の動作を別の動作の前、同時または後に実行または実施することは、本発明の態様の範囲内であると考えられる。

本発明またはその実施形態の態様の要素を導入する際、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「前記」は、１つまたは複数の要素の存在を意味することを意図している。「含む（comprising)」、「含む（includig)」、および「有する（having）」という用語は、包括的（inclusive）であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在する可能性があることを意味する。

以上のことから、本発明の態様のいくつかの利点が達成され、その他の有利な結果が得られることが分かるであろう。

例示または説明されている図示された構成要素のすべてが必須ではない。また、いくつかの実装および実施形態は、追加の構成要素を含んでもよい。構成要素の配置及び種類の変更は、本開示に記載される特許請求の範囲の精神または範囲（scope）から逸脱することなく行うことができる。追加の、異なる、または少ない構成要素が提供されてもよく、構成要素が組み合わされてもよい。代わりに、または加えて、１つの構成要素が複数の構成要素によって実装されてもよい。

以上の説明は、本発明の態様の限定ではなく、例示を目的としている。本説明は、当業者が本発明の態様を作成及び使用することを可能にして、本発明の態様のいくつかの実施形態、適応、変形、代替、および使用について、本発明の態様を実施するベストモードであると現在考えられている形態等を含んで説明している。さらに、本発明の態様は、以下に記載された、または図示された構成の詳細及び構成要素の配置に、適用が限定されないことを理解されたい。本発明の態様は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行できる。また、本明細書で使用されている表現や用語は、説明のためであり、限定のためとみなされるべきではないことが理解されよう。

本発明の態様を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲において定義される本発明の態様の範囲から逸脱することなく、修正及び変形が可能であることは明らかであろう。本発明の態様の範囲から逸脱することなく、上記の構造、製品、及びプロセスに様々な変更を加え得ることが考えられる。先の明細書では、添付の図面を参照して、種々の好ましい実施形態が説明された。しかし、後続の特許請求の範囲に記載された本発明の態様のより広い範囲から逸脱することなく、それに様々な修正及び変更を加えることができ、追加の実施形態が実施され得ることは明らかであろう。したがって、本明細書および図面は、制限的な意味ではなく例示的な意味で捉えられるべきである。

Claims (15)

1. 産業システムにおける分散制御を構成する方法であって、
   前記産業システムのプロセス制御設備を表すアセットモデルを構築すること、ここで、前記アセットモデルは、物理モデル規格のレベルに従って定義された複数のモデル化されたアセットを含み、前記モデル化されたアセットは、前記産業システムの物理デバイスを表す；
   分散制御プログラミング規格に従って、分散制御アセットのアセットライブラリを作成すること、ここで、前記分散制御アセットは、それぞれ１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する；
   前記産業システムの前記プロセス制御設備を構成するために、前記モデル化されたアセットのそれぞれに、前記アセットライブラリの前記分散制御アセットの１つをマッピングすること；および
   前記プロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラで実行されると前記産業システムの分散制御を提供する、少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを自動的に生成すること
   を含む、方法。
2. 前記産業システムの前記プロセス制御設備を表す入力を受信することをさらに含み、前記アセットモデルは、受信された入力に応じて構築される、請求項１に記載の方法。
3. 前記アセットモデルを構築することは、以下の少なくとも１つを含む：
   １つまたは複数の機械学習アルゴリズムを実行して、前記受信された入力から情報を抽出し、抽出された情報に基づいて、アセットオントロジーサービスによって、アセットデータベースから、前記プロセス制御設備に関連付けられた前記モデル化されたアセットを検索すること；
   前記受信された入力に基づいて、前記プロセス制御設備に関連付けられた前記モデル化されたアセットを定義するための構成ツールを実行すること；および
   構成ツールを実行して、構成ソフトウェアオブジェクトに基づいて、前記プロセス制御設備に関連付けられた前記モデル化されたアセットを定義すること、ここで、前記構成ソフトウェアオブジェクトは、前記受信された入力に基づく１つまたは複数の構成可能なファセットを含む
   請求項２に記載の方法。
4. 前記アセットベースの制御アプリケーションの実行に応じた前記プロセス制御設備のパフォーマンスに基づいて、機械学習アルゴリズムを訓練すること；および
   前記アセットベースの制御アプリケーションの実行に応じた前記プロセス制御設備のパフォーマンスに基づいて前記構成ツールを修正すること
   のうち少なくとも１つをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記モデル化されたアセットをマッピングすることは、マッピングルールセットのインテリジェンスを適用すること、および前記インテリジェンスに従って前記アセットライブラリから前記分散制御アセットを検索することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記モデル化されたアセットは、１つまたは複数の物理アセットおよび１つまたは複数の制御アセットを含み、前記アセットモデルが前記物理アセットと前記制御アセットとの関係を示す、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. ユーザインタフェースから、前記アセットライブラリ内の選択された分散制御アセットのユーザ選択を受信すること、ここで、前記ユーザ選択は、提案された産業システム設計における前記選択された分散制御アセットの特定の数量、配置、および構成を示す；
   所定の条件および１つまたは複数の前記アセットベースの制御アプリケーションに基づいて、前記提案された産業システム設計の動作をシミュレートすること；および
   前記提案された産業システム設計の改善点を特定するために、シミュレーションされた動作を評価すること
   をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. １つまたは複数の前記アセットベースの制御アプリケーションにアプリケーションライブラリを自動入力することをさらに含み、前記アプリケーションライブラリは、前記選択された分散制御アセット間の依存関係を含む、請求項７に記載の方法。
9. プロセッサと、
   前記プロセッサに接続されたストレージメモリと
   を備えるシステムであって、
   前記ストレージメモリは、プロセッサ実行可能命令を格納し、前記プロセッサ実行可能命令は、前記プロセッサによって実行されると、
   産業システムのプロセス制御設備を表すアセットモデルを構築し、ここで、前記アセットモデルは、物理モデル規格のレベルに従って定義された複数のモデル化されたアセットを含み、前記モデル化されたアセットは、前記産業システムの物理デバイスを表す；
   分散制御プログラミング規格に従って、分散制御アセットのアセットライブラリを作成し、ここで、前記分散制御アセットは、それぞれ１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する;
   産業システムの前記プロセス制御設備を構成するために、前記モデル化されたアセットのそれぞれに、前記アセットライブラリの前記分散制御アセットの１つをマッピングし；および
   前記プロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラで実行されると前記産業システムの分散制御を提供する、少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを自動的に生成する
   ように前記プロセッサを構成する、システム。
10. 前記アセットモデルは、前記産業システムの前記プロセス制御設備を表す入力に応じて構築され、前記ストレージメモリは、プロセッサ実行可能命令をさらに格納し、前記プロセッサ実行可能命令は、プロセッサによって実行されると、以下のうちの少なくとも１つを実行するように前記プロセッサを構成する：
    １つまたは複数の機械学習アルゴリズムを実行して前記入力から情報を抽出し、抽出された情報に基づいて、アセットオントロジーサービスによって、アセットデータベースから前記プロセス制御設備に関連付けられた前記モデル化されたアセットを検索して、前記アセットモデルを構築すること；
    前記入力に基づいて、前記プロセス制御設備に関連付けられた前記モデル化されたアセットを定義する構成ツールを実行して、前記アセットモデルを構築すること；および
    構成ツールを実行して、構成ソフトウェアオブジェクトに基づいて、前記プロセス制御設備に関連付けられた前記モデル化されたアセットを定義して、前記アセットモデルを構築すること、ここで、前記構成ソフトウェアオブジェクトは、前記入力に基づく１つまたは複数の構成可能なファセットを含む
    請求項９に記載のシステム。
11. 前記ストレージメモリは、プロセッサ実行可能命令をさらに格納し、
    前記プロセッサ実行可能命令は、プロセッサによって実行されると、
    前記アセットベースの制御アプリケーションの実行に応じた前記プロセス制御設備のパフォーマンスに基づいて、前記機械学習アルゴリズムを訓練すること；
    前記アセットベースの制御アプリケーションの実行に応じた前記プロセス制御設備のパフォーマンスに基づいて前記構成ツールを修正すること；および
    マッピングルールセットのインテリジェンスを適用し、および前記インテリジェンスに従って前記アセットライブラリから前記分散制御アセットを検索して、前記モデル化されたアセットをマッピングすること
    のうちの少なくとも１つのためにプロセッサを構成する
    請求項１０に記載のシステム。
12. 前記モデル化されたアセットは、１つまたは複数の物理アセットおよび１つまたは複数の制御アセットを含み、前記アセットモデルは、前記物理アセットと前記制御アセットとの関係を示す、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記ストレージメモリは、プロセッサ実行可能命令をさらに格納し、
    前記プロセッサ実行可能命令は、プロセッサによって実行されると、
    ユーザインタフェースから、前記アセットライブラリ内の選択された分散制御アセットのユーザ選択を受信し、ここで、前記ユーザ選択は、提案された産業システム設計における前記選択された分散制御アセットの特定の数量、配置、および構成を示す；
    所定の条件および１つまたは複数の前記アセットベースの制御アプリケーションに基づいて、前記提案された産業システム設計の動作をシミュレートし；および
    前記提案された産業システム設計の改善点を特定するために、シミュレーションされた動作を評価する
    ように前記プロセッサを構成する、請求項９〜１２のいずれかに記載のシステム。
14. 前記ストレージメモリは、プロセッサ実行可能命令をさらに格納し、
    前記プロセッサ実行可能命令は、プロセッサによって実行されると、
    １つまたは複数の前記アセットベースの制御アプリケーションにアプリケーションライブラリを自動入力するように前記プロセッサを構成し、ここで、前記アプリケーションライブラリは、前記選択された分散制御アセット間の依存関係を含む
    請求項９〜１３のいずれかに記載のシステム。
15. 分散制御システムの構成に使用するためのアセット制御モデルを構築する方法であって、
    複数の分散制御アセットを格納するように構成されたアセット制御モデルライブラリを作成すること；
    分散制御プログラミング規格に従って分散制御アセットを定義すること、ここで、前記分散制御アセットは産業システムのプロセス制御設備を表し、前記分散制御アセットは、物理モデル規格のレベルに従って定義された１つまたは複数の物理アセットおよび１つまたは複数の制御アセットからマッピングされる；
    前記分散制御アセットの各々に、１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを提供すること；
    前記アセット制御モデルライブラリに、１つまたは複数の事前定義された組み込みファセットを有する前記分散制御アセットを自動入力すること；
    前記プロセス制御設備の１つまたは複数のコントローラにより実行されると、前記産業システムの分散制御を提供する、少なくとも１つのアセットベースの制御アプリケーションを自動的に生成すること
    を含む方法。

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