JP6547020B2 - Ｉｐアドレス付与のない隔離運転での仮想コンポーネントによる機械の試運転 - Google Patents

Description

本発明は、多数のポートを備えたコンピュータネットワークの稼働方法に関する。

本発明は、さらに、コンピュータネットワークの管理コンポーネントによって実行可能である機械コードを含んだコンピュータプログラムに関し、当該機械コードを実行する管理コンポーネントが、ここに記載する方法に従ってコンピュータネットワークを稼働する、コンピュータプログラムに関する。

本発明は、さらに、コンピュータネットワークの管理コンポーネントに関し、この管理コンポーネントは、ここに記載するコンピュータプログラムによりプログラミングされており、そのコンピュータプログラムの機械コードに基づいてコンピュータネットワークをここに記載する方法に従って稼働する。

本発明は、さらに、多数のポート及びここに記載する管理コンポーネントを備えたコンピュータネットワークに関する。

工業プラントでは、多数の自動化生産機械が運転されていることが多い。これら生産機械はほぼ標準化されている。生産機械は、特に、それぞれが、生産機械のローカルネットワークを通して通信する多数のインテリジェントユニットを有する。例えば、この種の生産機械は、少なくとも自動装置、オペレータインターフェース及びセンサ／アクチュエータインターフェースを有する。多くの場合はさらに、生産機械のローカルネットワークを通して少なくとも自動装置と通信する（たいていはオペレータインターフェースとも通信する）複数の入出力モジュールも存在する。この種の機械は、同じ構成で多重構成されて運転される。

この種の機械の運転にあたっては、当該機械を隔離して運転することが可能である（隔離運転）。この場合、当該生産機械の内部の技術的なデータ構造が同一であるとよい。生産機械の内部ネットワークに関しては特に、新規の生産機械ごとに、異なるインテリジェントユニットのアドレスが互いに異なっている必要があるが、これらアドレスは、その新規の生産機械で再使用可能である。

隔離運転時にはさまざまな問題が生じる。特に、どの生産機械に対しても遠隔アクセスが可能というわけではではない。サービス及びメンテナンス（例えば、データバックアップ又はソフトウェアの更新）は、常に各生産機械の現場で行わなければならない（人が現場へ行かなければならない）。このために従来技術では、ネットワークコネクションによって生産機械のローカルネットワークを拡張することが知られている。この場合、第一に、遠隔アクセスが可能となる。これは、サービス及びメンテナンスのみならず、生産機械の通常運転にも関係する。特に、オペレータ（ユーザ）インターフェースを生産機械外のコンポーネントに移し、それによって生産機械を外部から制御することも可能である。生産機械には、例えばキーボードあるいはディスプレイと組み合わされたタッチスクリーンなどの入力装置を含めた「単なる」表示装置だけが残る。これに対して、編集データを可視化するフォーマット設定を含めた生産機械のデータ処理は、少なくとも部分的に、外部に移されたオペレータインターフェースにおいて行われる。生産機械の外部の当該オペレータインターフェースは、一般に仮想オペレータインターフェースと呼ばれる。

外部に移された仮想オペレータインターフェースによるこの種の生産機械の試運転は、内部のオペレータインターフェースによる生産機械の運転よりも著しく複雑である。これは、特に、生産機械を運転する環境に対してアドレスを適合させるために技術調整が必要であるからである。したがって、生産機械外のコンピュータネットワークへの正しい組み込みが必要である。

コンピュータネットワークに対するインテリジェントユニットの自動的な組み込みは周知であるが、しかし、例えばオフィス及びコンピュータセンタで行われるような普通のＩＴ操作と違って、機械及び設備の建造における工業自動化技術では、既存のコンピュータネットワークに個別のインテリジェントユニットが追加されるのではなくて、インテリジェントユニットグループ、すなわちこの種の生産機械の全てのインテリジェントユニットが同時に追加される。これには、普通のＩＴ操作とは異なったやり方が必要である。特に、個々のインテリジェントユニットを既存のコンピュータネットワークに組み込むだけではなくて、グループ内の関係が維持されたままにすることもさらに必要である。

従来技術では、この種の生産機械は一種類のエンジニアリングプロジェクトによりプログラミングされている。その結果、同じ内部ＩＰアドレスとローカルオペレータインターフェースとを有する一連の機械が生じる。エンジニアリングプロジェクトは、予め設定されたＩＰアドレスのプールから、予約されているインテリジェントユニットの全てにＩＰアドレスを付与する。あるいは、エンジニアリングプロジェクトは、仮想オペレータインターフェースを伴うコンフィギュレーションにＩＰアドレスを付与する。

生産機械はさらに、コンピュータネットワークを通して、生産機械に対して統一された包括的な上位装置と通信することが多い。この種の通信を可能にするためには、生産機械のＩＰアドレスを適合させなければならない。このことは、各生産機械の内部インテリジェントユニットのＩＰアドレスにも、当該生産機械に割り当てられている外部インテリジェントユニット、特に仮想オペレータインターフェース、のＩＰアドレスにも関係する。従来技術においては、ほとんどの場合、この適合化が手動で行われる。したがって、適合化は非常に労働集約的で、間違いを起こしやすい。内部インテリジェントユニットのＩＰアドレスをグループごとに変更できるツールも知られているが、これらのツールは機械主体である。仮想インテリジェントユニットは、それらのツールによって検出することができない。

手動過程は、原理的には自動化することができる。しかし、このためには、生産機械の製造者が相応に広範囲にわたるＩＰノウハウ及び仮想化ノウハウをもっていることが必要である。さらに、様々な顧客において多様な仮想化環境で生産機械を使用する場合、機械メーカーは全ての仮想化環境のためのノウハウを必要とする。一方で、機械メーカーの中核能力は、当然ながら生産機械の構築にあり、仮想化処理にはない。

生産機械の連続運転中には定期的にバックアップが行われる。このために様々なコンセプトが使用される。取得されたデータ及び実行すべきプログラムのアーカイブは種々の方法で計画することができる。

実際には、既に述べたように、殆どの場合、一つの工場に多数の自動化生産機械が存在する。このときには、複数の（好ましくは全ての）生産機械について、それぞれ１つの仮想オペレータインターフェースが用意される。さらに、これらの生産機械はコンピュータネットワークを通して上位装置と通信する。例えば、生産機械は、上位装置から製造タスクを受け取り、あるいは運転確認又は発生エラーを上位装置へ伝送する。保守及び修理も簡素化されている場合が多い。仮想オペレータインターフェースは、例えばコンピュータクラスタ内に実装され得る。

一方、新設の生産機械を試運転すること、とりわけ新設機械を既存のコンピュータネットワークへ統合することは困難である。特に、既に作動している生産機械が通信している既存のネットワークに、新しく追加する生産機械を組み込んでこのネットワークにおいて作動させると同時に、その作動時に、起こり得る障害やその他の問題が、既に作動している生産機械の通常通信に影響を及ぼさないことを保証することは、非常に困難である。したがって、新設生産機械を先ず既存のネットワークに組み込むことができ、ただしそこでは隔離状態で運転することができ、この後に初めて（試運転が行われた後に）、完全に既存のコンピュータネットワークに組み込んで統合できると有利である。

特許文献１には、多くのサブネットワークを有するセグメント化されたネットワークのネットワーク加入者のためのネットワークアドレスを付与する方法が開示されている。これらサブネットワークは、それぞれ１つのサブルータを介してサブネットワークを接続する集合ネットワークに接続されている。この開示方法では、サブネットワークルータにより、集合ネットワークを介して分配されるルータ情報の交換によって分散的に共通のアドレス領域が取得され、そのアドレス領域内でネットワーク加入者のネットワークアドレスが確定される。

特許文献２は、制御用のコンピュータプログラムを使用して工業装置のための技術的データを読み出して表示するための方法を開示する。この開示方法では、少なくとも１つのコンピュータユニットが、制御プログラムと少なくとも部分的に互換性のある処理を実行し、該制御プログラムが、１つ以上の工業装置に関する技術的データを読み出すための命令を発生するように構成されたグラフィックオペレータインターフェースを含む。その技術的データはデータネットワークを通して伝送される。

特許文献３は、自動式ネットワークにおいて制御システムコンポーネントによってデータを受信するための方法を開示する。この開示方法は、次のステップを含む。
・制御システムコンポーネントにおいて自動式ネットワークの部分ネットワークのネットワーク機器に対して複数のトンネルを構成する。各トンネルは、制御システムコンポーネントにおける第１終点と、ネットワーク機器のうちの厳密に１つにおける第２終点とを含む。
・ネットワーク機器の少なくとも１つのアドレスを使用して、各トンネルを、トンネルに接続されているネットワーク機器に割り当てる。
・第１プロトコルを用いて第１プロトコルのデータ構造内において前記トンネルを通してデータを受信する。第１プロトコルは自動式ネットワークにおけるデータの経路設定を可能にする。
・前記データ構造からデータを抽出する。抽出後のデータは自動式ネットワークにおける経路設定のための経路設定情報を含んでいない。

欧州特許出願公開：ＥＰ２９５５９０４Ａ１ 米国特許出願公開：ＵＳ２００８／００６５２４３Ａ１ 欧州特許出願公開：ＥＰ２５０６５０３Ａ１

本発明の目的は、既にコンピュータネットワークを通し通信している生産機械に対して不都合な反作用をもたらす心配なくして、上記のような処理順序を実現する可能性を提供すること、すなわち、先ず既存のコンピュータネットワークへの受け入れ、その後に該コンピュータネットワークを介した試運転を実現し、且つ最終的に当該通信構造への完全な組み込みを実現する可能性を提供することにある。

上記目的は、請求項１に記載する特徴事項を有する、コンピュータネットワークの稼働方法によって解決される。この稼働方法の有利な態様が引用形式請求項２〜１３に記載されている。

本発明に係る、多数のポートを備えたコンピュータネットワークの稼働方法は、
前記ポートの一部に接続された生産機械のそれぞれが、少なくとも、該生産機械に割り当てられている仮想オペレータインターフェースと、前記コンピュータネットワークを通して通信し、
この生産機械は、前記コンピュータネットワークを通して上位装置とも通信し、
前記仮想オペレータインターフェース及び前記上位装置が前記生産機械の外部にあり、
監視コンポーネントが、前記コンピュータネットワークにおける監視対象のポートに対する生産機械の追加接続を監視し、
当該コンピュータネットワークの監視対象ポートのいずれかに対する生産機械の追加接続を前記監視コンポーネントが認識したときに、試運転サービスが自動的に起動し、
この起動した試運転サービスは、自動的に、少なくとも、
前記追加接続の生産機械に仮想オペレータインターフェースを割り当て、
前記コンピュータネットワーク内に個別の仮想コンピュータネットワークを新規に構築し、そして
該仮想コンピュータネットワークを利用して、前記追加接続の生産機械を前記割り当てた仮想オペレータインターフェースに接続し、
この試運転サービスによって、前記追加接続の生産機械と前記割り当てられた仮想オペレータインターフェースとの通信が、前記コンピュータネットワークを通し行われるその他の通信から隔離されて実行され、
前記追加接続の生産機械と前記割り当てられた仮想オペレータインターフェースとの間の前記隔離通信は、操作者によって解放命令が入力されるまで維持され、
該解放命令に従って統合サービスが起動し、
この起動した統合サービスは、自動的に、
少なくとも１つの仮想ルータを新規に構築し、
前記仮想コンピュータネットワークを通して、前記仮想ルータを前記追加接続の生産機械に接続し、そして
前記仮想ルータを通して前記追加接続の生産機械が前記上位装置と通信するように、前記仮想ルータを設定する。

コンピュータネットワークのポートの全てを監視対象ポートとする、つまり、監視コンポーネントにより生産機械の追加接続を監視するポートとすることができる。好ましくは、ポートの一部のみを監視対象ポートとする。ただしこのことには関係なく、監視対象ポートであればいずれのポートでも、生産機械を追加接続することができる。すなわち、生産機械が追加接続されるポートは予め決まっている訳ではない。空いている監視対象ポートであればどれでも使用できる。

どのポートを監視対象ポートとするかは、予め決めておくことができる。操作者がこれを決めるのが好ましい。具体的には、操作者が、前記稼働方法における（例えば始動時の）監視コンポーネントに、コンピュータネットワークのどのポートを監視対象ポートとするかをセッティングすることができる。このために例えばマスクを介して、利用可能なポートを画面上に表示することができる。この場合、操作者に対して、監視対象ポートを選択によって確定するという機会が提供される。

「仮想オペレータ（又はユーザ）インターフェース」とは、本発明では、単純ないわゆる「遠隔表示」を意味するのではなくて、特にいわゆるビジネスロジックも含んだオペレータ（ユーザ）インターフェースを意味する。すなわち、仮想オペレータインターフェースは、（それぞれ少なくとも部分的に、）追加接続される生産機械の入力装置を介した入力の処理と、該追加接続の生産機械の表示部を介し提示すべき出力の処理とを実行する。入力処理の例は、特定キー操作のインターロック検証、あるいは、キー操作に変化があるかどうか（アクティブから非アクティブへの移行又はその逆の移行など）の検証である。出力処理の例は、特定の出力を表示するべき仕様などである。

試運転サービスは、追加接続の生産機械に対し仮想オペレータインターフェースを割り当てるときに、当該仮想オペレータインターフェースを新規に立ち上げることができる。しかしながら、多くの場合、仮想オペレータインターフェースは複数の生産機械に対して同一である。したがって、試運転サービスは、追加接続の生産機械に対し仮想オペレータインターフェースを割り当てるときに、既に立ち上がっている仮想オペレータインターフェースを追加接続の生産機械のために有効とする（解放する）ことも可能であり、この方が好まれることが多い。この場合、該当する仮想オペレータインターフェースに対して、該仮想オペレータインターフェースが追加接続の生産機械と通信すべきものとして選択されたことを、覚えさせるだけである。また、この場合、既に立ち上がっている仮想オペレータインターフェースは、どの仮想コンピュータネットワークが当該通信のために使用されるべきかの通知を受ける。既に存在する仮想オペレータインターフェースがインスタンス化されさえすればよい場合、類似の方法が可能である。

仮想オペレータインターフェースを立ち上げるためには、試運転サービスにとってその仮想オペレータインターフェースの設定（コンフィギュレーション）が既知でなければならない。試運転サービスは、この設定を操作者から又は追加接続の生産機械から受け取ることができる。あるいは、試運転サービスは、追加接続の生産機械からリンクを受信する（例えば積極的に要求する）だけで、仮想オペレータインターフェースの設定はそのリンクを通してダウンロードすることができる。試運転サービスは、取得した設定に基づいて仮想オペレータインターフェースを立ち上げ、又は有効化（解放）し、又はインスタンス化することができる。

好ましくは、追加接続の生産機械とこれに割り当てられた仮想オペレータインターフェースとの通信は独占的に行われる。ただし、試運転サービスは、起動すると自動的に、メモリ及びデータバンク（データベース）のいずれか又は両方を、この仮想コンピュータネットワーク内に追加で組み込む込むことができる。

コンピュータネットワークは分配ノードのトポロジーを有する。試運転サービスがこのトポロジーを知っていることが好ましい。当該試運転サービスは、前記仮想コンピュータネットワークの実装に対応して分配ノードを設定することができる。

仮想ルータを構築するために、例えば、統合サービスで、前記仮想コンピュータネットワークに対する仮想ネットワークカード及び前記上位装置に対する仮想ネットワークカードを実装して設定することにより、追加接続の生産機械が、前記仮想コンピュータネットワークと、該仮想コンピュータネットワークに対する仮想ネットワークカードと、上位装置に対する仮想ネットワークカードとを通して、上位装置と通信することができる。この態様によれば、上位装置との通信が格別簡単に実現される。

統合及び組み込みが完了した生産機械を再び隔離できるようにすることが有意義である。これは、例えば、統合後の生産機械の運転時に問題が発生した場合に、又は生産機械を別の場所に移動しなければならない場合に、有意義である。本発明に係る稼働方法の好ましい態様においては、操作者から除外命令が入力されたときに、除外サービスが起動し、この起動した除外サービスが、自動的に、構築済みの仮想ルータを上位装置から切り離す。この切り離しは、後で必要に応じて取り消すことができる。

切り離しに関し、最もシンプルな態様では、仮想ルータの切り離しだけが行われる。当該仮想ルータ自体は維持される。これとは異なり、除外サービスで、構築済みの仮想ルータを解消してしまうこともできる。

この仮想ルータの解消は、上位装置から仮想ルータを切り離した後に、操作者による解消命令に基づいて、除外サービスが、付加的に、追加接続の生産機械に割り当てられた仮想オペレータインターフェースを当該追加接続の生産機械から切り離す場合に、有益である。最もシンプルな態様では、追加接続の生産機械から該当する仮想オペレータインターフェースを切り離すことだけが行われる。あるいは、除外サービスが、操作者による解消命令に基づいて、付加的に、該当する仮想コンピュータネットワークを切り離してもよい。

上記の監視コンポーネント、試運転サービス、及び統合サービスを連係させるために、好ましくは維持期間設定モジュールが実装される。この場合、
前記監視コンポーネントが、コンピュータネットワークにおける監視対象のポートに対する生産機械の追加接続を認識したことを、前記維持期間設定モジュールに通知し、
前記試運転サービスが前記維持期間設定モジュールによって起動され、
前記維持期間設定モジュールが前記解放命令を操作者から受信し、
前記統合サービスが前記維持期間設定モジュールによって起動される。

上記除外サービスが存在する場合には、好ましくは、前記維持期間設定モジュールが、操作者から除外命令も、そして場合によっては解消命令も受信し、これに応じて除外サービスを起動する。

既述した目的は、請求項１４に記載する特徴事項を有するコンピュータプログラムによっても達成される。本発明によれば、その機械コードを実行する管理コンポーネントが、本発明に係る稼働方法に従ってコンピュータネットワークを稼働する。

既述した目的は、さらに、請求項１５に記載する特徴事項を有する、コンピュータネットワークの管理コンポーネンによっても達成される。本発明によれば、該管理コンポーネントは、本発明に係るコンピュータプログラムによりプログラミングされ、この管理コンポーネントが、前記コンピュータプログラムの機械コードの実行により、本発明に係る稼働方法に従ってコンピュータネットワークを稼働する。

既述した目的は、さらに、請求項１６に記載する特徴事項を有するコンピュータネットワークによっても達成される。本発明によれば、該コンピュータネットワークは、本発明に係る管理コンポーネントを有する。

上述した本発明の特性、特徴、利点、そしてにこれらを達成する形態について、次に示す図面を参照して詳細に説明する実施形態により、明らかにする。

コンピュータネットワーク及びこのコンピュータネットワークに接続されたコンポーネントを示す概略図。 図１のコンピュータネットワークと管理コンポーネントを示す概略図。 フローチャート。 マスクを示す概略図。 フローチャート。 コンピュータネットワークの一部を示す概略図。 フローチャート。

図１に示すように、コンピュータネットワーク１（例えばＬＡＮ＝Local Area Network）は、多数のポート２を備える。ポート２は、例えば多数のスイッチ３によってグループ分けされている。スイッチ３の個数は最小限１であるが、複数のスイッチ３が存在し得る。スイッチ３は、物理的なスイッチか又は仮想のスイッチである。ポート２の幾つかには生産機械４が接続されている。この他のポート２は、（少なくとも最初は）未だ使用されていない。ポート２の１つに別個のコンピュータ５が接続されている。

生産機械４は、（少なくともコンピュータネットワーク１から見ると）同じ構造のものであるか、又は少なくとも類似の構造である。ここでいう類似であるということは、各生産機械４が少なくとも制御装置４ａ、センサ／アクチュエータインターフェース４ｂ及びローカルオペレータインターフェース４ｃ（zero terminal）を含むということ、そして、これらインテリジェントユニット４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれが、コンピュータネットワーク１を通して、少なくとも、生産機械４に割り当てられている仮想オペレータインターフェース６（ｖＨＭＩ＝virtual human machine interface）と通信するということ、を意味している。図１において、制御装置４ａ、センサ／アクチュエータインターフェース４ｂ及びローカルオペレータインターフェース４ｃは、図を見易くする理由から、生産機械４の１つについてのみ示されているが、これらは生産機械４のそれぞれに存在する。制御装置４ａは、生産機械４を制御するロジックである。センサ／アクチュエータインターフェース４ｂは、生産機械４にあるセンサの信号を読み取り、また、命令を生産機械４のアクチュエータに出力するインターフェースである。ローカルオペレータインターフェース４ｃは、操作者（図１に示されていない）との情報伝達に使用される。ローカルオペレータインターフェース４ｃは、具体的に言えばディスプレイ及び入力装置で、入力装置は例えば、キーボード又は、ディスプレイと組み合わされるタッチスクリーン等である。ただし、ローカルオペレータインターフェース４ｃは、実質的には、単に操作者から入力を受け付け、そして出力を提示するものであればよい。これに対して、それ以上のデータ処理は、仮想オペレータインターフェース６によって行われる。仮想オペレータインターフェース６は特に、いわゆるビジネスロジックからなる。したがって、仮想オペレータインターフェース６は、完全に又は少なくとも部分的に、ローカルオペレータインターフェース４ｃの入力装置を介して行われる入力の前処理及び後続処理（編集など）を実行し、且つ、ディスプレイを介して提示すべき出力の前処理及び後続処理（編集など）を実行する。以降、本欄で生産機械４の通信を取り上げる場合には、インテリジェントユニット４ａ，４ｂ，４ｃのうちの少なくとも１つと、生産機械４に割り当てられた仮想オペレータインターフェース６又は生産機械４に割り当てられた他のユニットとの通信のことを意味する。

各仮想オペレータインターフェース６は、例えば図１に示すとおり、生産機械４の幾つか又は全てについて、コンピュータ５に実装されている。この場合、仮想オペレータインターフェース６は、コンピュータ５の相応のプログラミングによって実現される。ただし、オペレータインターフェース６は他の手段で実装されていてもよい。上位装置７は、図１に示すとおり、同じくコンピュータ５に実装することができる。この場合に上位装置７は、コンピュータ５の相応のプログラミングによって実現される。ただし、上位装置７は他の手段で実装されていてもよい。重要なことは、仮想オペレータインターフェース６及び上位装置７が生産機械４の外部に設けられていることであり、したがって、生産機械４と仮想オペレータインターフェース６及び上位装置７との通信のためにコンピュータネットワーク１の利用が必要である。

コンピュータネットワーク１は、管理コンポーネント８を備えている。この管理コンポーネント８も、ポート２の１つを通してコンピュータネットワーク１に接続されている。管理コンポーネント８は、場合によっては、コンピュータ５に実装されていてもよい。管理コンポーネント８がコンピュータ５で実現されているか、それともコンピュータ５の外で実現されているかには関係なく、管理コンポーネント８は、コンピュータプログラム９によりプログラミングされている。コンピュータプログラム９は、管理コンポーネント８によって直接的に実行可能である機械コード１０を含む。機械コード１０を実行する管理コンポーネント８は、図２及び他の図面を参照して以下に詳述する稼働方法に従ってコンピュータネットワーク１を稼働する。

機械コード１０を実行する管理コンポーネント８は、監視コンポーネント１１（図２参照）を実装する。監視コンポーネント１１は、ソフトウェアブロックとして実現されているとよい。図３に示すステップＳ１において、監視コンポーネント１１は、コンピュータネットワーク１のポート２において監視対象に決められたポート２に対する生産機械４’の接続を、監視する。この追加接続の生産機械は、コンピュータネットワーク１に既に接続されている既存の生産機械４と区別するために、符号「４’」で示す。図１において追加接続の生産機械４’は、破線で示されている。監視コンポーネント１１は、追加接続の生産機械４’の接続を認識するまでステップＳ１を繰り返し実行する。この監視においては、追加接続の生産機械４’が、コンピュータネットワーク１において厳格に決められた１つのポート２に接続されるか否かということが問題なのではない。コンピュータネットワーク１において監視対象となっているポート２のうちの１つ（つまり、どれか１つ）であることが要件である。

監視コンポーネント１１は、コンピュータネットワーク１の全てのポート２を監視対象とすることもできるし、コンピュータネットワーク１のポート２の一部のみを監視対象とすることもできる。操作者１２に対しては、図４に示すとおり、例えばマスク１３を介して画面又は類似の表示装置により、利用可能なポート２が表示されるとよい。この場合、操作者１２は、図４にチェックマークによって例示されているように、指定したいポート２を適切な手段で選択することによって、監視コンポーネント１１が監視すべきコンピュータネットワーク１の監視対象ポート２を決定することができる。

監視コンポーネント１１が生産機械４’の追加接続を認識すると、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、（直接的であれ間接的であれ、自動的に）試運転サービス１４が起動する。例えば、機械コード１０を実行する管理コンポーネント８が、図２に示す維持期間設定モジュール１５を実装する。このときの監視コンポーネント１１は、ステップＳ２の部分実装として図５に示すステップＳ１１において、生産機械４’の追加接続を認識したことを維持期間設定モジュール１５に通報する。これにより維持期間設定モジュール１５は、ステップＳ１２において、試運転サービス１４を起動する。すなわち、ステップＳ１２は図３のステップＳ２を補完する。

起動した試運転サービス１４は、自動的に複数のタスクを実行する。先ず、試運転サービス１４は、ステップＳ３において、追加接続の生産機械４’に仮想オペレータインターフェース６’を割り当てる。この仮想オペレータインターフェースは、以下、該当仮想オペレータインターフェースと呼び、既に存在する他の仮想オペレータインターフェース６と区別するために、符号「６’」を付す。

追加接続の生産機械４’に対して該当仮想オペレータインターフェース６’を割り当てる際に、試運転サービス１４は、例えば、該当仮想オペレータインターフェース６’を新規に構築（初期化）することができる。この例は、図１において該当仮想オペレータインターフェース６’の破線表示によって示されている。これとは異なり、試運転サービス１４は、既に構築されている既存の仮想オペレータインターフェース６を追加接続の生産機械４’のために有効化（解放）することができる。これは、図１において、該当仮想オペレータインターフェース６’を、既存の仮想オペレータインターフェース６と等しくすること（６’＝６）によって示されている。他の種類の構築（初期化）も、例えばインスタンス化よって可能である。

該当仮想オペレータインターフェース６’の設定（コンフィギュレーション）Ｋは、試運転サービス１４にとって既知でなければならない。この目的のために、試運転サービス１４は、設定Ｋを操作者１２から受け取ることができる。あるいは、試運転サービス１４は、設定Ｋを追加接続の生産機械４’から受け取ることができる。代案として、試運転サービス１４は、追加接続の生産機械４’からリンクＬを受信し、このリンクＬを介して設定Ｋをダウンロードすることができる。試運転サービス１４がどの様な手段で設定Ｋを取得するかに関係なく、試運転サービス１４は、該当仮想オペレータインターフェース６’を設定Ｋに基づいて構築するか、又は、該当仮想オペレータインターフェース６’を設定Ｋに基づいて有効化するか、あるいは、該当仮想オペレータインターフェース６’を相応にインスタンス化する。

試運転サービス１４は、ステップＳ４において、コンピュータネットワーク１に個別の仮想コンピュータネットワーク１６（ｖＬＡＮ＝virtual local area network）を新規に構築（初期化）する。試運転サービス１４は、特に、この仮想コンピュータネットワーク１６を構築するにあたってこれに識別子を割り当てる。例えば、試運転サービス１４にとって、コンピュータネットワーク１の分配ノード３（スイッチ３）のトポロジーは既知である。したがって、試運転サービス１４は、分配ノード３をアドレス指定して適切に設定する（特に、分配ノード３に識別子を通知する）ことによって、個別の仮想コンピュータネットワーク１６を構築することができる。講じるべき措置は、当業者には周知である。

試運転サービス１４は、仮想コンピュータネットワーク１６を構築した後、ステップＳ５において、その新規に構築した仮想コンピュータネットワーク１６を通して、追加接続の生産機械４’を、割り当てられている該当仮想オペレータインターフェース６’に接続する。試運転サービス１４は、該当仮想オペレータインターフェース６’及び追加接続の生産機械４’のインテリジェントユニットが仮想コンピュータネットワーク１６を通して互いに通信するように、該当仮想オペレータインターフェース６’と追加接続の生産機械４’の全てのインテリジェントユニットとを適切に設定する。追加接続の生産機械４’のインテリジェントユニットは、特に、追加接続の生産機械４’における制御装置４ａ’、センサ／アクチュエータインターフェース４ｂ’及びローカルオペレータインターフェース４ｃ’である。

試運転サービス１４は、上記設定のために、例えば、該当仮想オペレータインターフェース６’及び追加接続の生産機械４’の全ての対応するインテリジェントユニット４ａ’，４ｂ’，４ｃ’にも、仮想コンピュータネットワーク１６の識別子を通知する。追加接続の生産機械４’及び該当仮想オペレータインターフェース６’のいずれか又は両方と、その他のユニット（例えばメモリ１７及びデータバンク１８のいずれか又は両方）との通信も必要である場合には、起動した試運転サービス１４は、付加的に、これらユニット１７，１８も、新規に構築した仮想コンピュータネットワーク１６に組み込む。これは、図１に一緒には示されていない。仮想コンピュータネットワーク１６に組み込まれるべき個別のユニットについて、試運転サービス１４は、当然ながら事前に知らされている。

追加接続の生産機械４’のために個別に構築される仮想コンピュータネットワーク１６を通した通信によって、追加接続の生産機械４’と、これに割り当てられた該当仮想オペレータインターフェース６’（及び場合によっては他のユニット１７，１８）との通信が実施され、当該通信は、コンピュータネットワーク１を通して行われるその他の通信から隔離されている。

追加接続の生産機械４’と、これに割り当てられた該当仮想オペレータインターフェース６’（及び場合によっては他のユニット１７，１８）との隔離通信は、先ずは維持される。そして、ステップＳ６において、操作者１２による解放命令Ｆの入力を待機する。解放命令Ｆが入力されると、この解放命令Ｆに従いステップＳ７において、（直接的であれ間接的であれ、自動的に）統合サービス１９が起動する。例えば、図５に示すステップＳ１３において、維持期間設定モジュール１５が解放命令Ｆを受信し、そしてステップＳ１４において統合サービス１９を起動する。

起動した統合サービス１９は、自動的に複数のタスクを実行する。（コンピュータネットワーク１に基づいた）そのタスクの結果、その前に隔離運転されていた追加接続の生産機械４’が、コンピュータネットワーク１の全体構造に（上位装置７との通信を含めて）統合される。

タスクを実行する統合サービス１９は、ステップＳ８において、仮想ルータ２０（図６参照）を新規に構築する。例えば統合サービス１９は、仮想ルータ２０を実装するために、新規に構築された仮想コンピュータネットワーク１６に対する仮想ネットワークカード２１と、上位装置７に対する仮想ネットワークカード２２とを実装する。さらに、統合サービス１９は、ステップＳ９において、仮想コンピュータネットワーク１６を通し、新規に構築した仮想ルータ２０を追加接続の生産機械４’に接続する。統合サービス１９は、特に、仮想コンピュータネットワーク１６に対する仮想ネットワークカード２１を、この仮想ネットワークカード２１が仮想コンピュータネットワーク１６に対する通信を管理するように、設定する。このために、例えば、追加接続の生産機械４’に対する仮想ネットワークカード２１に、ＩＰアドレスを割り当てることができる。このアドレスは、統合サービス１９にとって予め既知のものである。さらに、統合サービス１９は、追加接続の生産機械４’が仮想ルータ２０を通して上位装置７と通信するように、新規に構築した仮想ルータ２０を設定する。統合サービス１９は、特に、上位装置７に対する仮想ネットワークカード２２を、この仮想ネットワークカード２２が上位装置７に対する通信を管理するように、設定する。このために、例えば、仮想ネットワークカード２２に、原則として、予め設定されたプールからいずれかのＩＰアドレスを割り当てることができる。統合サービス１９は、そのプールからＩＰアドレスを選択し、これを仮想ネットワークカード２２に割り当てる。ルータの設定は（仮想ルータの設定も含めて）当業者に周知である。

結果的に、仮想ルータ２０が自動設定され、この仮想ルータ２０の設定後、仮想コンピュータネットワーク１６と、仮想コンピュータネットワーク１６に対する仮想ネットワークカード２１と、上位装置７に対する仮想ネットワークカード２２とを通して、追加接続の生産機械４’と、追加接続の生産機械４’の上位装置７との通信が行われる。その仮想ルータ２０において、２つの仮想ネットワークカード２１，２２により、必要なＩＰアドレス変換が行われる。この過程は当業者には周知である。必要であれば、仮想ルータ２０の機能は実行中にも調整され得る。

試運転サービス１４は、ポート２のいずれかを通した、追加接続の生産機械４’への直接アクセスを利用可能にすることもできる。例えば、試運転サービス１４は、割り当ての無い（専有されていない）ポート２がどれであるかを確認し、操作者１２に対して、割り当ての無いポート２を選択のために提示し、そして、操作者１２によって選択されたポート２を仮想コンピュータネットワーク１６に組み込むことができる。場合によっては、試運転サービス１４は、さらに別の仮想コンピュータネットワーク（図示されていない）を構築（初期化）することもできる。このときの試運転サービス１４は、構築した別の仮想コンピュータネットワークに、追加接続の生産機械４’のインテリジェントユニット４ａ’，４ｂ’，４ｃ’を組み込むが、割り当てた該当仮想オペレータインターフェース６’は組み込まない。この場合は、相当するポート２によって、追加接続の生産機械４’のインテリジェントユニット４ａ’，４ｂ’，４ｃ’への直接アクセスが可能となる。

この指定ポート２を通した追加接続の生産機械４’へのアクセスは、追加接続の生産機械４’と上位装置７との通信の構築後にも維持することができる。しかし、このアクセスは、統合サービス１９により追加接続の生産機械４’が完全に生産ネットワークに組み込まれるまでの間だけ維持される。この後は当該アクセスは取り消される。この取り消しは、好ましくは統合サービス１９によって行われる。

以上の方法は、一番始めから、すなわち、コンピュータネットワーク１に対し第１号機の生産機械４の接続を始めるところから、実行することができる。この場合、１つの生産機械４を接続する都度、個別の仮想コンピュータネットワーク１６が新規に構築され、この仮想コンピュータネットワーク１６を通して、各生産機械４は、関係する各仮想オペレータインターフェース６（及び場合によっては他のユニット）と通信する。この場合、各生産機械４に対して仮想ルータ２０も個別に構築されてそれぞれ設定される。

好ましくは、コンピュータネットワーク１の全体において仮想コンピュータネットワーク１６の組み込み及び統合を取り消すことができるようにする。例えば、図７に示すステップＳ２１において、操作者１２が除外命令Ａ１（図２参照）を入力したかどうかをチェックする。除外命令Ａ１があれば、ステップＳ２２において除外サービス２３が起動する。ステップＳ２３において起動した除外サービス２３は、自動的に、構築済みの仮想ルータ２０を上位装置７から切り離す。例えば、ステップＳ２３において、構築済みの仮想ルータ２０と上位装置７との接続が遮断される。除外サービス２３は、ステップＳ２３において、構築済みの仮想ルータ２０を解消することもできる。

この現状において、仮想コンピュータネットワーク１６は存続する。したがって、追加接続の生産機械４’と該当仮想オペレータインターフェース６’との通信は可能である。ただし、現状におけるこの通信は、コンピュータネットワーク１を通して行われるその他の通信から隔離されて行われる。この状態は通常、一時的なものである。再び組み込みが行われる、すなわちステップＳ２３が取り消されるか、又は、追加接続の生産機械４’が完全にコンピュータネットワーク１から取り除かれるか、そのいずれかが行われる。したがって、ステップＳ２４及びステップＳ２５において、操作者１２が再組込命令Ｗを入力するか否か、そして解消命令Ａ２を入力するか否かがチェックされる。操作者１２が再組込命令Ｗを入力した場合には、ステップＳ２６において、ステップＳ２３が取り消される。ステップＳ２６は、部分的に又は全体的にステップＳ８及びステップＳ９に相当する。ステップＳ２６は、除外サービス２３又は統合サービス１９の要求に応じて実行されるとよい。操作者１２が解消命令Ａ２を入力した場合には、除外サービス２３が、ステップＳ２７において付加的に、追加接続の生産機械４’に割り当てられた該当仮想オペレータインターフェース６’を、追加接続の生産機械４’から切り離す。

本発明に関し次にまとめる。

コンピュータネットワーク１が、一部に生産機械（ＰＭ＝production machine）４が接続されている複数のポート２を備え、その生産機械４は、コンピュータネットワーク１を通して、少なくとも、生産機械４の外部にある、それぞれに割り当てられた仮想オペレータインターフェース（ｖＨＭＩ）６及び上位装置７と通信する。監視コンポーネント１１が、予め監視対象とされたポート２を生産機械４’の追加接続に関して監視する。生産機械４’の追加接続が認識されると、自動的に試運転サービス１４が起動し、試運転サービス１４が、自動的に、少なくとも、追加接続の生産機械４’に仮想オペレータインターフェース６’を割り当て、コンピュータネットワーク１に仮想コンピュータネットワーク１６を新規に構築し、この仮想コンピュータネットワーク１６を通して、追加接続の生産機械４’をこれに割り当てられた仮想オペレータインターフェース６’に接続する。これによって、追加接続の生産機械４’と割り当てられた仮想オペレータインターフェース６’との通信が、その他の通信と隔離されて行われる。この隔離通信は、解放命令Ｆが入力されるまで維持される。この後に統合サービス１９が起動し、統合サービス１９が、自動的に、少なくとも１つの仮想ルータ２０を新規に構築し、仮想コンピュータネットワーク１６を通して仮想ルータ２０を追加接続の生産機械４’に接続し、そして、この仮想ルータ２０を通して追加接続の生産機械４’が上位装置７と通信するように、仮想ルータ２０を設定する。

本発明は多くの利点をもつ。特に、監視コンポーネント１１、試運転サービス１４及び統合サービス１９の組み合わせによって（場合によっては維持期間設定モジュール１５と結合して）簡単且つ自動化された方法で、追加接続の生産機械４’の隔離運転も、コンピュータネットワーク１に対する追加接続の生産機械４’の完全な統合も実現することができる。プロジェクトプランニングの、特にＩＰアドレスの、手動調整が不要である。メンテナンスが簡素化される。また、例えば、ローカルオペレータインターフェース４ｃ，４ｃ’を、事前にデータ保護を行わずとも容易に取り換えることができる。

本発明を好適な実施形態を用いて詳しく説明したが、本発明は開示した例に限定されず、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく他の変形例を導き出すことができる。

１ コンピュータネットワーク
２ ポート
３ 分配ノード（スイッチ）
４ 生産機械
４’ 追加接続の生産機械
４ａ，４ａ’ 制御装置
４ｂ，４ｂ’ センサ／アクチュエータインターフェース
４ｃ，４ｃ’ ローカルオペレータインターフェース
５ コンピュータ
６ 仮想オペレータインターフェース
６’ 該当仮想オペレータインターフェース
７ 上位装置
８ 管理コンポーネント
９ コンピュータプログラム
１０ 機械コード
１１ 監視コンポーネント
１２ 操作者
１３ マスク
１４ 試運転サービス
１５ 維持期間設定モジュール
１６ 仮想コンピュータネットワーク
１７ メモリ
１８ データバンク（データベース）
１９ 統合サービス
２０ ルータ（仮想ルータ）
２１ 仮想ネットワークカード
２２ 仮想ネットワークカード
２３ 除外サービス
Ｆ 解放命令
Ａ１ 除外命令
Ａ２ 解消命令
Ｋ 仮想オペレータインターフェースの設定
Ｌ リンク（情報）
Ｗ 再組込命令

Claims (16)

1. 多数のポート（２）を備えたコンピュータネットワーク（１）の稼働方法であって、
   前記ポート（２）の一部に接続された生産機械（４）のそれぞれが、少なくとも、該生産機械（４）に割り当てられている仮想オペレータインターフェース（６）と、前記コンピュータネットワーク（１）を通して通信し、
   前記生産機械（４）は、前記コンピュータネットワーク（１）を通して上位装置（７）とも通信し、
   前記仮想オペレータインターフェース（６）及び前記上位装置（７）が前記生産機械（４）の外部にあり、
   監視コンポーネント（１１）が、前記コンピュータネットワーク（１）における監視対象のポート（２）に対する生産機械（４’）の追加接続を監視し、
   当該コンピュータネットワーク（１）の監視対象ポート（２）のいずれかに対する生産機械（４’）の追加接続を前記監視コンポーネント（１１）が認識したときに、試運転サービス（１４）が自動的に起動し、
   この起動した試運転サービス（１４）は、自動的に、少なくとも、
   前記追加接続の生産機械（４’）に仮想オペレータインターフェース（６’）を割り当て、
   前記コンピュータネットワーク（１）内に個別の仮想コンピュータネットワーク（１６）を新規に構築し、そして
   該仮想コンピュータネットワーク（１６）を利用して、前記追加接続の生産機械（４’）を、前記割り当てた仮想オペレータインターフェース（６’）に接続し、
   該試運転サービス（１４）によって、前記追加接続の生産機械（４’）と前記割り当てられた仮想オペレータインターフェース（６’）との通信が、前記コンピュータネットワーク（１）を通し行われるその他の通信から隔離されて実行され、
   前記追加接続の生産機械（４’）と前記割り当てられた仮想オペレータインターフェース（６’）との前記隔離通信は、操作者（１２）によって解放命令（Ｆ）が入力されるまで維持され、
   該解放命令（Ｆ）に従って統合サービス（１９）が起動し、
   この起動した統合サービスは、自動的に、
   少なくとも１つの仮想ルータ（２０）を新規に構築し、
   前記仮想コンピュータネットワーク（１６）を通して、前記仮想ルータ（２０）を前記追加接続の生産機械（４’）に接続し、そして
   前記仮想ルータ（２０）を通して前記追加接続の生産機械（４’）が前記上位装置（７）と通信するように、前記仮想ルータ（２０）を設定する、稼働方法。
2. 前記コンピュータネットワーク（１）のポート（２）の一部のみが前記監視対象ポート（２）である、請求項１に記載の稼働方法。
3. 前記コンピュータネットワーク（１）のどのポート（２）を前記監視対象ポート（２）にするかが、操作者（１２）によって前記監視コンポーネント（１１）にセッティングされる、請求項１又は２に記載の稼働方法。
4. 前記割り当てられた仮想オペレータインターフェース（６’）は、少なくとも部分的に、前記追加接続の生産機械（４’）の入力装置を介した入力の処理と、該追加接続の生産機械（４’）の表示部を介し提示すべき出力の処理とを実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の稼働方法。
5. 前記試運転サービス（１４）は、前記追加接続の生産機械（４’）に対し前記仮想オペレータインターフェース（６’）を割り当てるときに、当該仮想オペレータインターフェース（６’）を新規に立ち上げるか、又は、既に立ち上がっている仮想オペレータインターフェース（６）を前記追加接続の生産機械（４’）のために有効とするか、又は、既に立ち上がっている仮想オペレータインターフェース（６）を前記追加接続の生産機械（４’）のためにインスタンス化する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の稼働方法。
6. 前記試運転サービス（１４）は、操作者（１２）から又は前記追加接続の生産機械（４’）から前記割り当てる仮想オペレータインターフェース（６’）の設定（Ｋ）を受け取るか、又は、前記追加接続の生産機械（４’）からリンク（Ｌ）を受信し、該リンク（Ｌ）を通して前記割り当てる仮想オペレータインターフェース（６’）の設定（Ｋ）をダウンロードし、
   前記試運転サービス（１４）は、取得した前記設定（Ｋ）に基づいて前記割り当てる仮想オペレータインターフェース（６’）を立ち上げる、又は有効化する、請求項５に記載の稼働方法。
7. 前記試運転サービス（１４）は、起動すると自動的に、少なくともメモリ又はデータバンクを、前記仮想コンピュータネットワーク（１６）内に付加的に組み込む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の稼働方法。
8. 前記コンピュータネットワーク（１）の分配ノード（３）のトポロジーが前記試運転サービス（１４）において既知であり、前記試運転サービス（１４）は、前記仮想コンピュータネットワーク（１６）の実装に対応して前記分配ノード（３）を設定する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の稼働方法。
9. 前記統合サービス（１９）が、前記仮想ルータ（２０）を構築するために、前記仮想コンピュータネットワーク（１６）に対する仮想ネットワークカード（２１）と、前記上位装置（７）に対する仮想ネットワークカード（２２）とを実装して設定することにより、前記追加接続の生産機械（４’）が、前記仮想コンピュータネットワーク（１６）と、該仮想コンピュータネットワーク（１６）に対する前記仮想ネットワークカード（２１）と、前記上位装置（７）に対する前記仮想ネットワークカード（２２）とを通して、前記上位装置（７）と通信する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の稼働方法。
10. 操作者（１２）から除外命令（Ａ１）が入力されたときに除外サービス（２３）が起動し、
    この起動した除外サービス（２３）は、自動的に、構築済みの前記仮想ルータ（２０）を前記上位装置（７）から切り離す、請求項１〜９のいずれか１項に記載の稼働方法。
11. 前記除外サービス（２３）は、構築済みの前記仮想ルータ（２０）を解消する、請求項１０に記載の稼働方法。
12. 前記除外サービス（２３）は、前記上位装置（７）から前記仮想ルータ（２０）を切り離した後に、操作者（１２）による解消命令（Ａ２）に基づいて、付加的に、前記追加接続の生産機械（４’）に割り当てられた前記仮想オペレータインターフェース（６’）を当該追加接続の生産機械（４’）から切り離す、請求項１１に記載の稼働方法。
13. 維持期間設定モジュール（１５）が実装され、
    前記監視コンポーネント（１１）が、前記コンピュータネットワーク（１）における前記監視対象ポート（２）に対する生産機械（４’）の追加接続を認識したことを、前記維持期間設定モジュール（１５）に通知し、
    前記試運転サービス（１４）が前記維持期間設定モジュール（１５）によって起動され、
    前記維持期間設定モジュール（１５）が前記解放命令（Ｆ）を操作者（１２）から受信し、
    前記統合サービス（１９）が前記維持期間設定モジュール（１５）によって起動される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の稼働方法。
14. コンピュータネットワーク（１）の管理コンポーネント（８）によって実行可能である機械コード（１０）を含むコンピュータプログラムであって、
    前記機械コード（１０）を実行する前記管理コンポーネント（８）が、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の稼働方法に従って前記コンピュータネットワーク（１）を稼働する、コンピュータプログラム。
15. コンピュータネットワーク（１）の管理コンポーネントであって、
    請求項１４に記載のコンピュータプログラム（９）によりプログラミングされ、該管理コンポーネントが、前記コンピュータプログラム（９）の機械コード（１０）を実行することにより、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の稼働方法に従ってコンピュータネットワークを稼働する、管理コンポーネント。
16. 多数のポート（２）と請求項１５に記載の管理コンポーネント（８）とを有する、コンピュータネットワーク。