JP7002978B2 - データ統合システムおよびデータ統合方法 - Google Patents
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Description
以下の説明では、工場内で計測された電力量を可視化したり、ラインごとの製品の生産数から稼働率を取得するような、収集したデータの可視化や分析などの処理を行うことを「サービス」と呼ぶ。このようなサービスは、例えば、現場データを収集して分析するサービス装置によって利用者に提供される。このサービス装置は、現場データからサービスの用途に適したデータを選定し、選定したデータを利用して、可視化やデータ分析を行う。
例えば、ある特定の設備のデータ構造に精通したデータ分析者は、その特定の設備から収集した現場データを出力したセンサの識別コードから、どのような種類のセンサから得た現場データであるのかを容易に判別できる。したがって、特定の設備に精通したデータ分析者は、その設備の現場データについてのデータ分析を容易に行うことができる。これに対して、同じデータ分析者が、別の設備から得た現場データについての分析を行おうとしても、別の設備が識別コードなどのデータ体系が異なると、容易にはデータ分析ができなくなってしまう。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、1つまたは複数の現場システムから現場データを収集し、収集した現場データを分析するサービス装置に送るデータ統合システムにおいて、サービス装置が分析を実行する上で必要な分析用データについてのデータリストを持つデータ選定情報保持部と、現場システムから現場データを取得するデータ受信部と、データ選定情報保持部が持つデータリストに基づいて、データ受信部が取得した現場データから分析に必要な現場データを選択して分析用データを得ると共に、データ受信部が取得した現場データを説明する現場データ説明情報を、サービス装置が必要なサービス説明情報に変換する変換実行部と、変換実行部が変換したサービス説明情報が付加された分析用データを、サービス装置に送るデータ送信部と、現場データ説明情報を保持する現場データ説明情報保持部と、サービス説明情報を保持するサービス説明情報保持部と、を備える。
そして、データ選定情報保持部は、サービス装置が実行する分析アプリケーションごとに、現場データとサービス説明情報との対応をデータリストに含ませ、現場データ説明情報保持部は、現場システムで取得する現場データの時刻粒度または収集頻度の情報を持ち、サービス説明情報保持部は、分析用データとして必要な時刻粒度または収集頻度の情報を持ち、変換実行部は、データ選定情報保持部からの指示で、現場データの時刻粒度または収集頻度を変換して、分析用データとする。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明の第1の実施の形態例を、図1~図16を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態例のデータ統合システム100を備えたシステム全体の構成例を示す。
データ統合システム100は、複数の現場システム10,20,・・・からネットワークN1を経由して、現場データを収集して、収集した現場データの内で、サービス装置61,62,・・・によりデータ分析に必要とするデータを取り出すものである。ここで、現場データ統合システム100内では、データ分析が適正に行えるように、必要によりデータを変換すると共に、データ分析に必要なデータを選択して、分析用データを得る処理が行われる。
また、図1では、サービス装置61,62とサービス管理装置70を個別の装置とした例を示すが、各サービス装置61,62にサービス管理装置70としての機能を持たせるようにしてもよい。
本実施の形態例での現場システム10,20としては、各種製品を製造する製造プラント、浄水場などの上下水道用の設備、発電を行う発電所、鉄道などの交通を制御する制御システムなど、産業上で使用される様々なシステムに適用が可能である。
各現場システム10からネットワークN1に送出された現場データは、データ統合システム100で受信される。
図1に示す各ネットワークN1,N2,N3としては、組織内のローカルネットワークやインターネットなどが適用可能である。
データ統合システム100は、データアクセスインターフェース101、データ変換実行部102、判定部103、クエリ実行制御部104、クエリ生成部105、データ受信部106、および通信インターフェース107を備える。また、データ統合システム100は、データ送信部108、データリスト管理部110、データ選定情報保持部111、データ選定インターフェース112、説明情報アクセスインターフェース113、サービス情報管理部120、およびサービス説明情報保持部121を備える。さらに、データ統合システム100は、現場システム情報管理部130および現場データ説明情報保持部131を備える。
データ変換実行部102は、収集した現場データを、分析用データとするために必要なデータ変換処理を実行する。ここでのデータ変換処理としては、現場データに付加された説明情報を、サービス装置61,62が解釈可能なサービス説明情報に変換する処理や、データの粒度を変換する処理などが行われる。
データリスト選定情報保持部111は、サービス装置61,62が利用するデータリストと、データリストに含まれる各データの関係の情報とを、保持する処理(データリスト選定情報保持処理)を行う。データ毎の説明情報は、説明情報アクセスインターフェース113を経由して、サービス情報管理部120から取得される。
データ選定インターフェース112は、サービス管理装置70からのデータリスト選定要求、およびサービス管理装置70へのデータリスト情報提供のための通信処理を行う。
サービス説明情報保持部121に保持されるサービス説明情報は、サービス装置61,62が必要とするデータの説明情報である。これらのデータの説明情報としては、例えば、それぞれのサービス装置61,62が必要とするデータの構成や、サービス装置61,62で扱うデータ粒度が挙げられる。
現場データ説明情報保持部131に保持される現場データ説明情報は、現場システム10,20における現場データに関する説明情報である。現場データに関する説明情報としては、例えば現場データの型情報、システム構成、現場データの粒度が含まれる。型情報、システム構成、粒度は一例であり、現場データそのものに関連して説明する情報であれば、これらのデータに限定されない。
図2に示すコンピュータは、バス8にそれぞれ接続されたCPU(Control Processing Unit:中央処理装置)1、ROM(Read Only Memory)2、およびRAM(Random Access Memory3)を備える。さらに、コンピュータは、記憶装置4、操作部5、表示部6、および通信インターフェース7を備える。
RAM3には、演算処理の途中に発生した変数やパラメータ等が一時的に書き込まれる。本実施の形態例に係る各システムおよび装置における処理の実行は、主にCPU1がプログラムコードを実行することにより実現される。
操作部5には、例えば、キーボード、マウスなどが用いられ、利用者は操作部5を用いて所定の入力を行う。
記憶装置4には、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)などの大容量データ記憶媒体が用いられる。記憶装置4には、各種説明情報や、このコンピュータを機能させるためのプログラムが記録される。
通信インターフェース7には、例えば、NIC(Network Interface Card)などが用いられる。通信インターフェース7は、端子が接続されたLAM(Local Area Network)、専用線などを介して外部と各種データの送受信を行う。
図3は、データ統合システム100が行う機能の概要を示す構成図である。
図3は、データ統合システム100が処理を行う段階でのデータの状態を示している。それぞれの段階でのデータは、必ずしもデータ統合システム100内に格納されているとは限らない。
このデータレイク181についても、データ統合システム100内に、該当する保持部を持たせる構成としてもよいが、データレイク181内の保持部を省略して、仮想的にデータレイク181が存在するようにしてもよい。
第2データマート192としての分析用データは、第2サービス装置62に送られ、第2サービス装置62に用意された第2分析アプリケーションプログラムの実行で、分析処理が行われる。例えば、第2サービス装置62では、各現場システム10,20のエネルギー消費分析が行われる。
これらの各サービス装置61,62で行われるサービス(分析)は一例であり、様々な分析処理に適用が可能である。
次に、データ統合システム100のデータ選定情報保持部111、サービス情報保持部121および現場データ説明情報保持部131に保持されるデータテーブルの例を、図4~図8を参照して説明する。図4~図8に示す各テーブルのデータは、例えばサービス管理装置70からの指示で設定される。サービス管理装置70で、各テーブルのデータを設定する管理画面の例については後述する(図11~図13)。
図4に示すように、現場データ毎詳細情報管理テーブルには、現場データ統合システム100に接続された現場システム10、20のデータを識別するための、現場データ識別情報と現場データ毎の詳細情報とが格納される。現場データ識別情報の項目には、例えば第1現場システム10で動作するセンサA、センサBのように、第1現場システム10内の各センサ12a、12b・・・を識別するための情報(ID、名称など)が格納される。現場データ毎の詳細情報は、現場データのデータ特性が格納されており、例えば、時刻粒度(時間幅)、収集頻度などが挙げられる。
図5に示すように、サービス毎詳細情報管理テーブルには、サービス識別情報と、サービス毎の詳細情報と、データリスト参照先とが格納される。
サービス識別情報の項目には、例えば、サービス(A)のためのアプリケーション(X)のように、各サービスやアプリケーションを識別するための情報(ID、名称等)が格納される。サービス毎の詳細情報の項目には、サービスが利用するためのデータ特性や要求仕様が格納されており、例えば、時刻粒度やデータ収集の頻度などが挙げられる。データリスト参照先には、後述のサービス毎データリスト管理テーブルで管理されているデータリストの識別情報への参照先が格納されている。
図6は、データ選定情報の1つである、サービス毎データリスト管理テーブルの構成を示す。
図6に示すように、サービス毎データリスト管理テーブルは、各サービス装置がサービスに必要なデータを参照するための、データリストの識別情報と、データリスト詳細とで構成される。
データリストの識別情報は、図6に示すサービス毎データリスト管理テーブルのデータリストの識別情報と同じであり、データリストの識別情報には、サービス毎データリスト管理テーブルに格納されたデータリスト識別情報への参照先が格納される。
データリストの用途には、例えば散布図描画、円描画といった、データリストの用途が格納される。
なお、図6に示すサービス毎データリスト管理テーブルと、図7に示すデータリスト毎関係管理テーブルは、1つのテーブルで構成してもよい。
「未確認」は、データの関係が未確認であることを示し、「関係有」は、データ間に何らかの関係がある状態を示し、「関係無」は、データの関係がない状態であることを示す。
なお、データの関係は、関係有、関係無の2段階より多くてもよく、またデータの関係を数値で表してもよい。
次に、データ統合システム100が行う処理を説明する。
図9は、現場データ統合システム100がサービス装置61,62またはサービス管理装置70からの関係取得要求を受信したときの動作を示すフローチャートである。
続いて、データリスト管理部110は、データリスト関係取得処理を行う(ステップS12)。ここでは、データリスト選定情報を用いて、データリストに含まれるデータとその関係を取得する。さらに、データリスト管理部110は、データリスト毎関係出力を行う(ステップS13)。データリスト毎関係出力は、算出したデータリスト、データリストに含まれるサービスデータ名、および、サービスデータ名の関係の情報を出力する。
まず、サービス情報管理部120は、サービス装置61,62からのデータ要求を基に、現場システム10、20からデータを検索して取得するルールを作成する(ステップS21)。取得する現場データリストは、データ選定情報、サービス説明情報、および現場データ説明情報を参照して決定される。
さらに、データ変換実行部102が、現場システムから取得したデータを、サービス説明情報や現場データ説明情報を用いて変換する処理を実行する(ステップS24)。この変換処理により、現場データの説明情報が分析用データの説明情報に変換されると共に、データ粒度なども変換される。
そして、データ送信部108は、変換された分析用データを、サービス装置61または62に送信する(ステップS25)。
次に、サービス管理装置70がデータ統合システム100に対して指示を行う管理画面の例を、図11~図13を参照して説明する。
図11は、サービス管理装置70からデータを登録するための、サービス毎のルール統合管理画面の例を示す。この画面は、データ分析者によって操作される。
サービス名入力部は、サービス装置61,62が提供可能なサービス名をデータ分析者が入力するために用いられる。
用途エリアには、現場データを利用する際の用途リストが表示される。データ分析者は用途リストの表示結果から、現場データを利用する際の用途を選択することができる。
データリスト名エリアとデータ名リストエリアには、サービス毎データリスト管理テーブルに登録されている名称が表示される。
データ名リストエリアは、データリスト名エリアからデータリスト名を選択し、表示ボタンを押すことで、サービス毎データリスト管理テーブルに登録されたサービスデータ名のリストが表示されるエリアである。
取得要求ルールエリアには、サービス毎詳細情報管理テーブルに記載されている情報が表示される。未登録の場合は、粒度、頻度欄に入力して登録実行すると、サービス毎詳細情報管理テーブルに登録される。
図12に示すように、データリスト毎の関係管理画面は、データリスト名入力部と、用途入力部と、データリストエリアと、関係定義エリアと、表示ボタンとデータリスト登録実行ボタンとを備える。
用途入力部は、データリストの用途を入力するために用いられる。
データリストエリアは、データリスト名に対応するデータを選択するために用いられる。
関係定義エリアは、データリストの関係を選択するために用いられる。この関係定義エリアには、データの関係定義テーブルに定義された関係がボタンで表示される。
登録済のデータリストを表示する場合は、データリスト名入力部に登録済のデータリスト名を入力し、表示ボタンを押すと、登録済の情報が用途入力エリア、データリストエリア、関係定義エリア、および説明エリアに表示される。
登録済みのデータリストを表示した後、データリストおよび関係定義を変更して登録実行を押すと、登録済のデータが更新される。データ更新ごとにリストが管理できるよう、登録実行を押した際に、データリスト名入力部に入力した名称に、自動的にバージョン情報を付与するようにしてもよい。
データ項目の関係選定画面は、用途エリアと、データリストエリアと、サービスデータ名エリアと、表示ボタンと、選定ボタンと、サービス名入力部とを備える。
用途リストで用途を選択して表示ボタンを押すと、用途に対応するデータリストが選択され、サービスデータ名エリアに、データの関係定義で定義した関係ごと、サービスデータ名が表示される。
ここで、分析者はデータリストの識別情報、関係や用途を確認することで、過去のデータ選定結果であるデータリストを利用できるようになる。
次に、現場システム10、20を具体的な現場システムに適用した一つの例として、浄水場の場合における、データ構成の例を、図14~図16を参照して説明する。
図14は、浄水場が備える機器や設備の名称と、その名称の機器または設備に設置したセンサから得られる計測値の例を示す。ここでは、計測値として、取水ポンプの電流、流量、吐出圧力などが挙げられる。これらの機器または設備の名称や各計測値については、標準IDが付与されている。また、現場システム10、20ごとに、機器または設備の名称や各計測値には、サイト固有IDが付与されている。
ここでは、水の消費分析を行うサービス、水の需要予測を行うサービス、浄水場の運用計画を立案するサービス、浄水場の故障診断を行うサービスが用意されている。各サービス装置61,62がどのサービスを行うのかが、サービス管理装置70からの指示で設定される。
例えば、故障診断のサービスをサービス装置61が行う際に必要な、データマートのコンテキストである、現場データの時間刻み、欠測値判定式と、必要な計測データの標準ID、単位が設定される。
次に、本発明の第2の実施の形態例を、図17~図22を参照して説明する。
本発明の第2の実施の形態例は、第1の実施の形態例で説明したデータ統合システム100を、別の現場システムのデータ分析を行うシステムに拡大したものである。
図17は、本発明の第2の実施の形態例のシステム全体の構成を示す。
図17に示すシステムは、2つのデータ統合システム、すなわち、第1データ統合システム100aと第2データ統合システム100bとを備える。それぞれのデータ統合システム100a、100bの構成は、第1の実施の形態例で説明したデータ統合システム100と同一である。
ここまでは第1の実施の形態例で説明した構成とほぼ同じであるが、第2の実施の形態例においては、第2データ統合システム100bと、サービス情報移行装置200とを備える。
サービス情報移行装置200は、第1データ統合システム100aに既に構築済みのデータを、第2データ統合システム100bに移行する処理を行う。
通信インターフェース201は、各データ統合システム100a、100bと通信を行う。
データ抽出操作部202は、第1データ統合システム100aのデータ選定情報およびサービス説明情報を抽出する処理を行う。
抽出データ保存部203には、データ抽出操作部202により抽出されたデータ選定情報およびサービス説明情報が保存される。
データ取り込み操作部204は、抽出データ保存部203が保存したデータ選定情報およびサービス説明情報を、第2データ統合システム100bに送り、第2データ統合システム100b側に登録させる。
次に、サービス情報移行装置200からの指示に基づいて行われるデータ移行処理を、図18および図19を参照して説明する。
図18は、サービス情報移行装置200のデータ抽出操作部202から、第1データ統合システム100aがデータ抽出要求を受けた際の動作を示すフローチャートである。
まず、第1データ統合システム100aでは、指示を受けたサービスデータ名の特定処理を行う(ステップS31)。ここでは、抽出するデータリスト名とそのサービスデータ名をデータリスト選定情報から得る。
そして、第1データ統合システム100aは、抽出結果の出力処理を行う(ステップS33)。ここでは、抽出したサービスデータ名、データリスト、データ間の関係を出力し、出力された情報をサービス情報移行装置200が取得する。
まず、第2データ統合システム100bでは、データ取り込み操作部204からの指示により、サービスデータ情報の登録処理を行う(ステップS41)。ここでは、各サービスデータの説明情報を、サービス説明情報として登録する。そして、第2データ統合システム100bは、データリスト登録処理を行う(ステップS42)。ここでは、データリスト名とデータリストに含まれるデータの関係を、データリスト選定情報に登録する。
さらに、第2データ統合システム100bは、サービスデータ関係登録処理を行う(ステップS43)。ここでは、サービスリストごとの関係を、データリスト選定情報に登録する。
図20は、データ抽出操作部202での操作で、サービス情報移行装置200が備える表示部(不図示)に表示される抽出データ選択画面を示す。
図20に示すように、抽出データ選択画面は、用途エリアと、データリスト名エリアと、サービスデータ名エリアと、抽出データの表示エリアと、抽出データ確認ボタンと、サービス抽出ボタンとを備える。
用途エリアは、抽出するデータの用途を選択するエリアであり、抽出する用途を選択するために用いられる。
データリスト名エリアは、抽出するデータのデータリスト名を選択するエリアであり、抽出するデータリストを選択するために用いられる。
サービスデータ名のエリアは、データの関係定義で定義した関係ごとに、サービスデータ名を表示するエリアである。
また、移行作業を行う操作者が、サービス抽出ボタンを押すと、選択したデータの用途、データリスト、サービスデータ名、データの関係が出力され、サービス情報移行装置200に出力されたデータが保存される。
図21に示すように、データ取り込み画面は、抽出データファイル指定部と、データ確定ボタンと、取り込みデータ表示部と、取り込みデータ表示エリアとを備える。
抽出データファイル指定部は、抽出データ選択画面で出力した抽出データのファイル名を指定するために用いられる。取り込み先指定部は、取り込み先のデータ統合システム(ここでは第2データ統合システム100b)を指定するために用いられる。移行作業を行う操作者が、データ確定ボタンを押すと、読み込んだ抽出データを、データ統合システム100bに取り込まれる。
したがって、第1サービス装置61で既に実行しているサービスと同様のサービスを、別のシステムに対して第2サービス装置62が行う際に、改めてデータ選定などを行う必要がなく、低コストで簡単にデータ統合システムの移行や規模の変更を行うことができる。
図22は、本発明の第2の実施の形態例のデータ移行処理を、浄水場に適用した具体例を示す。
ここでは、第1データ統合システム100aは、図22の左側に示すように、1つの浄水場Aの現場データを変換して、サービス装置61に送るものとする。一方、第2データ統合システム100bは、図22の右側に示すように、3つの浄水場A、B、Cの現場データを変換して、サービス装置62に送るものとする。
なお、図22に示す構成では、データ分析を行う現場システム(浄水場)の規模が拡大した場合の例を示した。これに対して、第1データ統合システム100aが扱う現場システムと、第2データ統合システム100bが扱う現場システムが、全く異なるデータ体系を有する場合にも、サービス情報移行装置200を使ってデータ移行を行うようにしてもよい。この場合に必要な移行データの修正については、例えばサービス管理装置72からの指示で行う。
なお、上述した各実施の形態例では、データリストをデータ統合システム100(100a,100b)が持つようにしたが、それぞれのサービス装置61,62が、データリストを持つようにしてもよい。この場合、データ統合システム100では、各サービス装置61,62がサービスを実行する際に、各サービス装置61,62からデータリストを取得して、対応した変換処理を実行する。
このデータリストの自動生成は、サービス装置61,62が行ってもよいが、データ統合システム100が、サービス装置61,62から分析アプリケーションプログラムを取得して生成するようにしてもよい。
図1や図17に示す各処理部については、ソフトウェアで実現する場合の他、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによってハードウェアで実現してもよい。
Claims (5)
- 1つまたは複数の現場システムから現場データを収集し、収集した現場データを分析するサービス装置に送るデータ統合システムにおいて、
前記サービス装置が前記分析を実行する上で必要な分析用データについてのデータリストを持つデータ選定情報保持部と、
前記現場システムから現場データを取得するデータ受信部と、
前記データ選定情報保持部が持つ前記データリストに基づいて、前記データ受信部が取得した現場データから前記分析に必要な現場データを選択して前記分析用データを得ると共に、前記データ受信部が取得した現場データを説明する現場データ説明情報を、前記サービス装置が必要なサービス説明情報に変換する変換実行部と、
前記変換実行部が変換したサービス説明情報が付加された前記分析用データを、前記サービス装置に送るデータ送信部と、
前記現場データ説明情報を保持する現場データ説明情報保持部と、
前記サービス説明情報を保持するサービス説明情報保持部と、を備え、
前記データ選定情報保持部は、前記サービス装置が実行する分析アプリケーションごとに、現場データとサービス説明情報との対応を前記データリストに含ませ、
前記現場データ説明情報保持部は、前記現場システムで取得する前記現場データの時刻粒度または収集頻度の情報を持ち、
前記サービス説明情報保持部は、前記分析用データとして必要な時刻粒度または収集頻度の情報を持ち、
前記変換実行部は、前記データ選定情報保持部からの指示で、前記現場データの時刻粒度または収集頻度を変換して、前記分析用データとする
データ統合システム。 - 前記データ選定情報保持部が持つデータリストは、前記サービス装置または前記サービス装置を管理する管理装置からの指示により登録する
請求項1に記載のデータ統合システム。 - さらに、前記データ選定情報保持部が持つデータリストを抽出して、別のデータ管理システムに移行させるサービス情報移行装置を備える
請求項1に記載のデータ統合システム。 - さらに、前記データ選定情報保持部が保持するデータリストを管理するデータリスト管理部を備え、
前記データリスト管理部は、予め設定されたルールに基づいて、分析アプリケーションから前記データリストを自動的に生成する
請求項1に記載のデータ統合システム。 - 1つまたは複数の現場システムから現場データを収集し、収集した前記現場データを分析するサービス装置に送る処理をコンピュータに実行させるデータ統合方法において、
前記コンピュータが、前記サービス装置が前記分析を実行する上で必要な分析用データについてのデータリストを保持するデータ選定情報保持処理と、
前記コンピュータが、前記現場システムから現場データを取得する受信処理と、
前記コンピュータが、前記データリストに基づいて、前記受信処理で取得した現場データから前記分析に必要な現場データを選択して前記分析用データを得ると共に、前記受信処理で取得した現場データを説明する現場データ説明情報を、前記サービス装置が必要なサービス説明情報に変換する変換処理と、
前記コンピュータが、前記変換処理で変換したサービス説明情報が付加された前記分析用データを、前記サービス装置に送る送信処理と、
前記コンピュータが、前記現場データ説明情報を保持する現場データ説明情報保持処理と、
前記コンピュータが、前記サービス説明情報を保持するサービス説明情報保持処理と、を含み、
前記コンピュータが行う前記データ選定情報保持処理では、前記サービス装置が実行する分析アプリケーションごとに、現場データとサービス説明情報との対応を前記データリストに含ませ、
前記コンピュータが行う前記現場データ説明情報保持処理では、前記現場システムで取得する前記現場データの時刻粒度または収集頻度の情報を持ち、
前記コンピュータが行う前記サービス説明情報保持処理では、前記分析用データとして必要な時刻粒度または収集頻度の情報を持ち、
前記コンピュータが行う前記変換処理では、前記データ選定情報保持処理で保持された前記現場データ説明情報に基づいた指示で、前記現場データの時刻粒度または収集頻度を変換して、前記分析用データとする
データ統合方法。
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