JP6707331B2 - 地域的ビッグデータノード、プロセスプラントの動作を向上する方法、プロセスプラント内で地域的ビッグデータをサポートするためのシステム - Google Patents
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Description
本出願は、「DATA PIPELINE FOR PROCESS CONTROL SYSTEM ANALYTICS」と題され、本明細書と同時出願された米国特許出願第62/060,408号(弁理士整理番号06005/593085P)に関し、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれる。本出願は、「STREAMING DATA FOR ANALYTICS IN PROCESS CONTROL SYSTEMS」と題され、本明細書と同時出願された米国特許出願第14/506,863号(弁理士整理番号06005/593070)に関し、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれる。追加として、本出願は、「AUTOMATIC SIGNAL PROCESSING―BASED LEARNING IN A PROCESS PLANT」と題され、本明細書と同時出願された米国特許出願第14/507,252号(弁理士整理番号06005/593086)に関し、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれる。
Claims (22)
- プロセスを制御するプロセスプラント内でビッグデータをサポートするための地域的ビッグデータノードであって、
前記地域的ビッグデータノードを前記プロセスプラントの複数の地域のうちの1つに、第1の通信ネットワークを介して、通信可能に接続するネットワークインターフェースであって、前記複数の地域のうちの前記1つが複数のローカルビッグデータノードを備え、その各々が、前記プロセスがリアルタイムで制御されているとき、前記プロセスプラントによって前記プロセスの前記制御から生成されたデータをリアルタイムで、前記第1の通信ネットワークを介して、送信する、ネットワークインターフェースと、
地域的ビッグデータを記憶するように構成された1つ以上の有形の非一過性コンピュータ可読記憶媒体を備える地域的ビッグデータ記憶領域と、
地域的ビッグデータ受信装置であって、前記複数のローカルビッグデータノードによって送信され、前記ネットワークインターフェースを介して前記地域的ビッグデータノードにおいて受信された前記データを受信し、前記受信されたデータを前記地域的ビッグデータ記憶領域内で記憶する、ように構成された、地域的ビッグデータ受信装置と、
地域的ビッグデータ分析装置であって、
前記地域的ビッグデータの少なくとも一部に対して学習分析を実施し、
前記学習分析の結果に基づいて学習された知識を生成し、かつ、
前記学習された知識が、前記プロセスプラントの前記少なくとも前記一部に対応する受信者ビッグデータノードに、前記第1の通信ネットワークを介して、送信されるようにすることを含めて、前記学習分析の前記結果に基づいて、前記プロセスプラントの少なくとも一部の動作の変化を引き起こす、ように構成された、地域的ビッグデータ分析装置と、を備え、
前記プロセスプラントは、
(i)リアルタイムで前記プロセスの少なくとも一部を制御するための物理機能を実施するフィールドデバイスと、
(ii)一組の入力を受信して、前記一組の入力に基づいて出力の値を決定し、前記物理機能を実施するように、前記出力が前記フィールドデバイスに送信されるようにする制御装置と、
(iii)前記制御装置と前記フィールドデバイスとを通信可能に結合する入力/出力(I/O)デバイスと、
(iv)第2の通信ネットワークであって、前記第2の通信ネットワークを介して、前記制御装置がリアルタイムで他の制御装置と信号を交換することにより、前記プロセスをリアルタイムで制御して、資料素材から出力製品を生み出す前記第2の通信ネットワークと、
を含み、
前記フィールドデバイス、前記制御装置、及び前記入力/出力(I/O)デバイスの少なくとも1つは、前記プロセスプラントの前記複数の領域の1つの前記複数のローカルデータノードに含まれる、
前記地域的ビッグデータノード。 - 前記複数の地域のうちの前記1つの前記複数のローカルビッグデータノードが、前記プロセスプラントに含まれるプロセス制御デバイス、ゲートウェイデバイス、アクセスポイント、ルーティングデバイス、ヒストリアンデバイス、またはネットワーク管理デバイスのうちの少なくとも1つを含み、
前記プロセス制御デバイスが、前記制御装置、前記フィールドデバイス、または前記入力/出力(I/O)デバイスのうちの1つである、請求項1に記載の前記地域的ビッグデータノード。 - 前記地域的ビッグデータが、複数の種類のデータを含み、一組の種類のデータが、連続データ、事象データ、測定データ、バッチデータ、計算データ、診断データ、構成データ、前記学習された知識に対応するデータ、及び他の学習された知識に対応するデータを含み、
前記学習分析が、部分最小二乗回帰分析、ランダムフォレスト、パターン認識、予測分析、相関分析、主成分分析、データマイニング、データ発見、または発見的学習を含む他の機械学習技法のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の前記地域的ビッグデータノード。 - 前記学習分析の前記結果に基づく前記プロセスプラントの前記少なくとも前記一部の前記動作の前記変化が、前記学習された知識に基づいて前記複数の地域のうちの前記1つにおいて実施されている動作への修正を含み、
前記地域的ビッグデータ分析装置が、前記修正の指示が、前記学習された知識と併せて、前記受信者ビッグデータノードに送信されるようにするようにさらに構成される、請求項1に記載の前記地域的ビッグデータノード。 - 前記学習された知識が第1の学習された知識であり、前記学習分析が第1の学習分析であり、前記複数の地域のうちの前記1つが第1の地域であり、
前記地域的ビッグデータ受信装置が、前記複数の地域のうちの第2の地域の別のビッグデータノードによって生成された第2の学習された知識を受信するようにさらに構成され、
前記地域的ビッグデータ分析装置が、(i)前記受信された第2の学習された知識に基づく修正を、前記第1の地域において実施されている動作にもたらすか、または、(ii)前記受信された第2の学習された知識、及び前記地域的ビッグデータのうちの少なくともいくつかに対して第2の学習分析を実施すること、のうちの少なくとも1つを行うようにさらに構成される、請求項1に記載の前記地域的ビッグデータノード。 - 前記学習された知識が、前記地域的ビッグデータノードに以前は知られていなかった前記プロセスの制御からもたらされる追加データ、アプリケーション、サービス、ルーチン、機能、または別の学習分析のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の前記地域的ビッグデータノード。
- 前記地域的ビッグデータ分析装置が、前記学習された知識に基づいてコンテキスト内検索を実施すること、および、前記学習された知識に基づいてユーザに推奨事項を提供することのうちの少なくとも1つを行うように、さらに構成される、請求項1に記載の前記地域的ビッグデータノード。
- 前記ネットワークインターフェースが、集中型ビッグデータノードに前記地域的ビッグデータノードを、前記第1の通信ネットワークを介して、通信可能に接続し、
前記集中型ビッグデータノードが、1つ以上のそれぞれのアナリティクスルーチンを含み、
前記地域的ビッグデータノードの前記地域的ビッグデータ受信装置が、前記ネットワークインターフェース及び前記第1の通信ネットワークを介して、前記集中型ビッグデータノードにおいて実行している前記1つ以上のアナリティクスルーチンの結果に基づいて生成されたデータを受信し、前記集中型ビッグデータノードから受信した前記データを前記地域的ビッグデータ記憶領域内に記憶する、ようにさらに構成され、かつ、
前記地域的ビッグデータ分析装置が、前記集中型ビッグデータノードから受信された前記データを含む前記地域的ビッグデータの別の部分に対して、前記学習分析または別の学習分析を実施するようにさらに構成されるか、
前記地域的ビッグデータノードが、前記集中型ビッグデータノードから受信された前記データに基づいて、動作を修正するように構成されるか、のうちの少なくとも1つを行う、請求項1に記載の前記地域的ビッグデータノード。 - 前記複数の地域のうちの前記1つが、地理的、物理的、機能的、または論理的グループ化のうちの少なくとも1つに従って形成される、請求項1に記載の前記地域的ビッグデータノード。
- 地域的ビッグデータを利用して、プロセスを制御しているプロセスプラントの動作を向上する方法であって、
前記プロセスプラントの1つ以上の地域的ビッグデータノードにおいてデータを、第1の通信ネットワークを介して、収集することであって、
前記1つ以上の地域的ビッグデータノードの各々が、前記プロセスプラントの複数の地域に含まれるそれぞれの地域に対応し、前記1つ以上の地域的ビッグデータノードの各々が、プロセスプラントの地理的、物理的、機能的、または論理的グループ化のうちの1つに従って形成され、
前記収集されたデータが、前記それぞれの地域のそれぞれの複数のローカルビッグデータノードによって、前記第1の通信ネットワークを介して、送信されたデータを含み、
各々のローカルビッグデータノードが、前記各々のローカルビッグデータノードの前記それぞれの地域のオンライン操作からもたらされるそれぞれのデータを、前記第1の通信ネットワークを介して、リアルタイムで送信し、
前記プロセスプラントは、
(i)リアルタイムで前記プロセスの少なくとも一部を制御するための物理機能を実施するフィールドデバイスと、
(ii)一組の入力を受信して、前記一組の入力に基づいて出力の値を決定し、前記物理機能を実施するように、前記出力が前記フィールドデバイスに送信されるようにする制御装置と、
(iii)前記制御装置と前記フィールドデバイスとを通信可能に結合する入力/出力(I/O)デバイスと、
(iv)第2の通信ネットワークであって、前記第2の通信ネットワークを介して、前記制御装置がリアルタイムで他の制御装置と信号を交換することにより、前記プロセスをリアルタイムで制御して、資料素材から出力製品を生み出す前記第2の通信ネットワークと、
を含むことを特徴とする前記データを収集することと、
前記1つ以上の地域的ビッグデータノードにおいて地域的ビッグデータとして前記収集されたデータを記憶することと、
前記地域的ビッグデータの少なくとも一部に対して、前記1つ以上の地域的ビッグデータノードによって、1つ以上の学習分析を実施することと、
前記1つ以上の学習分析の結果に基づいて学習された知識を生成することと、
前記プロセスプラントの前記少なくとも一部に対応する受信者ビッグデータノードに前記学習された知識を送信することを含む、前記1つ以上の学習分析の前記結果に基づいて、前記プロセスプラントの少なくとも前記一部の動作の変化を引き起こすことと、を含む、方法。 - 前記1つ以上の地域的ビッグデータノードにおいて前記データを収集することが、前記プロセスプラントのプロセス制御デバイス、ゲートウェイデバイス、アクセスポイント、ルーティングデバイス、ヒストリアンデバイス、ユーザインターフェースデバイス、またはネットワーク管理デバイスのうちの少なくとも1つによって送信されたデータを収集することを含み、 前記プロセス制御デバイスが、前記制御装置、前記フィールドデバイス、または前記入力/出力(I/O)デバイスのうちの1つであり、
前記収集されたデータが、連続データ、事象データ、測定データ、バッチデータ、計算データ、診断データ、構成データ、及び他の学習知識に対応するデータを含む一組のデータ種類に含まれる少なくとも1種類のデータを含む、請求項10に記載の方法。 - 前記1つ以上の学習分析を実施することが、機械学習分析、予測分析、データマイニング、またはデータ発見のうちの少なくとも1つを実施することを含み、
前記学習された知識を生成することが、前記1つ以上の地域的ビッグデータノードに以前は知られていなかった追加データ、新しいもしくは修正されたアプリケーション、新しいもしくは修正された機能、新しいもしくは修正されたルーチン、新しいもしくは修正された学習分析、または新しいもしくは修正されたサービスのうちの少なくとも1つを生成することを含む、請求項10に記載の方法。 - 前記学習された知識が第1の学習された知識であり、前記1つ以上の地域的ビッグデータノードにおいて前記データを収集することが、前記1つ以上の地域的ビッグデータノードによって、または前記プロセスプラントの別のビッグデータノードによって生成された第2の学習された知識を収集することを含む、請求項10に記載の方法。
- 方法が、任意のリアルタイムユーザ入力を用いることなく、自立的に実施される、請求項10に記載の方法。
- プロセスプラント内で地域的ビッグデータをサポートするためのシステムであって、
1つ以上の地域的ビッグデータノードと、
複数のローカルビッグデータノードと、
前記1つ以上の地域的ビッグデータノードと前記複数のローカルビッグデータノードとを通信可能に接続している第1の通信ネットワークであって、前記複数のローカルビッグデータノードが複数の地域に配置され、各々が、前記1つ以上の地域的ビッグデータノードに含まれるそれぞれの地域的ビッグデータノードによってサービスを提供される、第1の通信ネットワークと、を備え、前記それぞれの地域的ビッグデータノードが、
前記それぞれの地域的ビッグデータノードによってサービスを提供された前記それぞれの地域に関連付けられた一組のローカルビッグデータノードによってリアルタイムに生成されたデータを収集することであって、前記データが、前記プロセスプラント内でのプロセスのリアルタイム制御のために、前記一組のローカルビッグデータノードによってリアルタイムに生成されることと、
前記それぞれの地域的ビッグデータノードに含まれる地域的ビッグデータ記憶領域においてそれぞれの地域的ビッグデータとして前記収集されたデータを記憶することと、
前記それぞれの地域的ビッグデータノードに含まれるビッグデータ分析装置を用いて、前記記憶されたそれぞれの地域的ビッグデータの少なくとも一部に対して、学習分析を実施し、
前記実施された学習分析の結果に基づいて学習された知識を生成することと、かつ、
(i)前記地域的ビッグデータ記憶領域において、追加のそれぞれの地域的ビッグデータとして前記学習された知識を記憶すること、または、(ii)前記プロセスプラントに含まれる受信者ビッグデータノードに前記学習された知識を送信すること、のうちの少なくとも1つを行う、ように構成され、
前記プロセスプラントは、
(i)リアルタイムで前記プロセスの少なくとも一部を制御するための物理機能を実施するフィールドデバイスと、
(ii)一組の入力を受信して、前記一組の入力に基づいて出力の値を決定し、前記物理機能を実施するように、前記出力が前記フィールドデバイスに送信されるようにする制御装置と、
(iii)前記制御装置と前記フィールドデバイスとを通信可能に結合する入力/出力(I/O)デバイスと、
(iv)第2の通信ネットワークであって、前記第2の通信ネットワークを介して、前記制御装置がリアルタイムで他の制御装置と信号を交換することにより、前記プロセスをリアルタイムで制御して、資料素材から出力製品を生み出す前記第2の通信ネットワークと、
を含むことを特徴とする、
前記システム。 - 前記一組のローカルビッグデータノードによってリアルタイムで生成された前記データが、
前記フィールドデバイス、
前記制御装置、
前記入力/出力(I/O)デバイス、
ゲートウェイデバイス、
アクセスポイント、
ルーティングデバイス、
ヒストリアンデバイス、または、
ネットワーク管理デバイス、のうちの1つ以上によってリアルタイムで生成されたデータを含む、請求項15に記載の前記システム。 - 前記学習された知識が、前記受信者ビッグデータノードに送信され、前記受信者ビッグデータノードが、(i)受信された学習された知識に基づく前記受信者ビッグデータノードへの修正、または、(ii)前記受信者ビッグデータノードへのビッグデータのプロバイダへの修正のうちの少なくとも1つを引き起こす、請求項15に記載の前記システム。
- 前記学習された知識が、前記プロセスの前記リアルタイム制御からもたらされる追加データ、アプリケーション、機能、サービス、ルーチン、または別の学習分析のうちの少なくとも1つを含む、請求項15に記載の前記システム。
- 前記実施された学習分析の前記結果が、前記記憶されたそれぞれの地域的ビッグデータのうちの前記少なくとも前記一部のプロパティに基づく予測を含む、請求項15に記載の前記システム。
- 集中型ビッグデータノードまたは別の種類のビッグデータノードのうちの少なくとも1つをさらに備え、
前記収集されたデータが第1の収集されたデータであり、
前記それぞれの地域的ビッグデータノードが、
前記集中型ビッグデータノードまたは前記別の種類のビッグデータノードのうちの前記少なくとも1つにおいて、学習分析の成果によって生成された第2のデータを収集し、
前記それぞれの地域的ビッグデータノードに含まれる前記地域的ビッグデータ記憶領域において第2の収集されたデータを記憶し、かつ、
前記第2の収集されたデータを含む一組の記憶されたそれぞれの地域的データ上で、前記学習分析または別の学習分析を実施することか、または、前記第2の収集されたデータが、別のビッグデータノードに送信されるようにすること、のうちの少なくとも1つを行うようにさらに構成される、請求項15に記載の前記システム。 - それぞれの学習分析を有するユーザインターフェースビッグデータノードをさらに備え、
前記収集されたデータが第1の収集されたデータであり、
前記それぞれの地域的ビッグデータノードが、
前記ユーザインターフェースビッグデータノードにおいて前記それぞれの学習分析の成果によって生成された第2のデータを収集し、
前記それぞれの地域的ビッグデータノードに含まれる前記地域的ビッグデータ記憶領域において第2の収集されたデータを記憶し、かつ、
前記第2の収集されたデータを含む一組の記憶されたそれぞれの地域的データ上で、前記学習分析または別の学習分析を実施する、
ようにさらに構成される、請求項15に記載の前記システム。 - 前記複数のローカルビッグデータノードが、地理的、物理的、機能的、または論理的グループ化のうちの少なくとも1つに従って前記複数の地域内に配置される、請求項15に記載の前記システム。
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