JP7298646B2 - ネットワークシミュレータ、ネットワークシミュレーション方法およびネットワークシミュレーションプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークシミュレータ、ネットワークシミュレーション方法およびネットワークシミュレーションプログラムに関する。

従来、通信ネットワークの構築などを支援するために、通信ネットワークを構成する通信機器間のトラヒック転送や設定処理をシミュレーションする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５７５０１７５号公報

しかしながら、従来技術には、石油、石油化学、化学、ガスなどを用いた各種プラントにおけるプラントネットワークの構築を効果的に支援するうえで、さらなる改善の余地がある。

従来から、プラントネットワークは、設計者の過去の経験と知識とに依存した設計が行われてきたという現状がある。このため、設計が適切であるかを事前に確認しにくいという問題があった。また、かかる事前の確認に有用なツール等も存在しなかった。

なお、この点において、上記の従来技術は、ネットワーク事業者が、転送ノードと伝送ノードとを備える通信ネットワークにおけるトラヒック転送や設定処理を、転送ループが発生しないようにシミュレーションするものに過ぎない。

本発明は、プラントネットワークの構築を効果的に支援するネットワークシミュレータ、ネットワークシミュレーション方法およびネットワークシミュレーションプログラムを提供することを目的とする。

一側面に係るネットワークシミュレータは、プラントネットワークを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたデータベースから通信を介しまたは直接に前記通信情報を取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記通信情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記通信情報に基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出する算出部と、前記総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定する推定部と、少なくとも前記実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定する判定部と、前記判定部によって判定された判定結果をユーザに対し出力する出力制御部と、を有する。

一側面に係るネットワークシミュレーション方法は、コンピュータが、プラントネットワークを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたデータベースから通信を介しまたは直接に前記通信情報を取得し、取得された前記通信情報を記憶し、記憶された前記通信情報に基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出し、前記総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定し、少なくとも前記実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定し、判定された判定結果をユーザに対し出力する、処理を実行する。

一側面に係るネットワークシミュレーションプログラムは、コンピュータに、プラントネットワークを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたデータベースから通信を介しまたは直接に前記通信情報を取得し、取得された前記通信情報を記憶し、記憶された前記通信情報に基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出し、前記総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定し、少なくとも前記実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定し、判定された判定結果をユーザに対し出力する、処理を実行させる。

一実施形態によれば、プラントネットワークの構築を効果的に支援するネットワークシミュレータ、ネットワークシミュレーション方法およびネットワークシミュレーションプログラムを提供することができる。

プラント制御システムの全体構成例を示す図である。 実施形態に係るネットワークシミュレーション方法の概要説明図である。 通信情報の一例を示す図である。 ネットワークシミュレータの構成例を示すブロック図である。 シミュレーション結果画面の表示例を示す図（その１）である。 シミュレーション結果画面の表示例を示す図（その２）である。 シミュレーション結果画面の表示例を示す図（その３）である。 シミュレーション結果画面の表示例を示す図（その４）である。 ネットワークシミュレータが実行する処理手順を示すフローチャートである。 ネットワークシミュレータの機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。

以下に、本願の開示するネットワークシミュレータ、ネットワークシミュレーション方法およびネットワークシミュレーションプログラムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略し、各実施形態は、矛盾のない範囲内で適宜組み合わせることができる。

また、以下では、複数の同一の要素につき区別を要する場合には、同一の符号の後に「－ｎ」（ｎは自然数）の形式で付番する。

［本実施形態の全体構成例］
まず、実施形態に係るプラント制御システム１の全体構成例から説明する。図１は、実施形態に係るプラント制御システム１の全体構成例を示す図である。プラント制御システム１は、プラント２の運転制御および監視に用いられるプラントシステムであり、プラントネットワークＰＮを含む。プラントネットワークＰＮは、プラント制御システム１における通信インフラストラクチャ、あるいは通信インフラストラクチャによって実現される接続や通信の総体の全部または一部を指す。図１には、全部のプラントネットワークＰＮ－１と、モジュール化された一部のプラントネットワークＰＮ－２とを示している。なお、図１は、あくまでプラントネットワークＰＮの全部または一部を便宜的に示すものであって、プラントネットワークＰＮの構成を限定するものではない。

プラント２は、石油、石油化学、化学、ガスなどを用いた各種プラントの一例であり、生成物を得るためのさまざまな施設を備える工場等を含む。生成物の例は、ＬＮＧ（液化天然ガス）、樹脂（プラスチック、ナイロン等）、化学製品等である。施設の例は、工場施設、機械施設、生産施設、発電施設、貯蔵施設、石油、天然ガス等を採掘する井戸元における施設等である。

プラント２内には、生成物を生成するための各種機器、プラント２内の状態に関する情報を取得する複数のフィールド機器２ａなどが含まれる。

各フィールド機器２ａは、例えばセンサなど、プラント２のさまざまな場所に設定される機器である。フィールド機器２ａは、例えば、センサ機器および操作機器に大別（分類）される。センサ機器は、例えば物理量を取得（検出、測定等）する機器である。センサ機器の例は、圧力センサ、温度センサ、ｐＨセンサ、速度センサ、加速度センサ等である。操作機器は、例えば物理量を操作する機器である。操作機器の例は、バルブ、ポンプおよびファン等であり、モータおよびアクチュエータ等によって駆動される。

プラント制御システム１は、フィールド機器２ａを含む複数の通信機器から構成される。図１に示すように、プラント制御システム１は、通信機器として、フィールド機器２ａの他に、運転制御装置１０と、操作監視装置２０と、アラーム管理装置３０と、統合監視装置４０と、エンジニアリング装置５０とを含む。

フィールド機器２ａと運転制御装置１０とは、フィールドバス等を介して相互に通信可能に接続される。運転制御装置１０と、操作監視装置２０と、アラーム管理装置３０とは、ネットワークＮ１を介して相互に通信可能に接続される。アラーム管理装置３０と、統合監視装置４０とは、ネットワークＮ２を介して相互に通信可能に接続される。

エンジニアリング装置５０は、ネットワークＮ１またはネットワークＮ２を介して、運転制御装置１０、操作監視装置２０、アラーム管理装置３０および統合監視装置４０と相互に通信可能に接続される。図１の例では、エンジニアリング装置５０が、ネットワークＮ１に接続されている例を示している。

なお、ネットワークＮ１は、例えば専用に構築された制御バスを採用することができる。ネットワークＮ１で送受信されるデータは、プラント２に関するデータであり、プラント２の制御等を行うためのデータを含む。かかる制御には、リアルタイム制御が含まれ得る。この意味において、ネットワークＮ１におけるデータ伝達の欠落等の不具合を防ぐことは、極めて重要である。

このため、ネットワークＮ１は、信頼性向上等の観点から例えば二重化される。二重化された場合、ネットワークＮ１は、２つの通信経路で同じデータを並列に送受信してもよい。かかる場合、一方の通信経路に不具合等が発生しても、他方の通信経路においてデータの伝達（送受信）が維持される。このようなネットワークＮ１としては、Ｖｎｅｔ／ＩＰ（登録商標）などを利用することができる。また、ネットワークＮ２は、ＬＡＮ（Local Area Network）などを利用することができる。また、ネットワークＮ２についても、信頼性向上等の観点から二重化することができる。

なお、図１は、必ずしも物理的な構成を表すものではない。したがって、プラントネットワークＰＮのネットワーク・トポロジーは、図１に示すバス型に限られない。また、例えばアラーム管理装置３０および統合監視装置４０などが、同一のマシン内に存在してもよい。この場合、上記の相互通信に関しては、内部通信によるやり取りが行われることとなる。

運転制御装置１０は、各フィールド機器２ａからデータを収集し、かかるデータをプロセスデータとしたプロセス制御を実行する装置である。プロセス制御の一例としては、運転制御装置１０は、基本的にはＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）を実行する。

なお、運転制御装置１０は、一般に、各フィールド機器２ａが接続される専用ハードウェアとして構成されるが、汎用のＰＣサーバとして構成されるいわゆるＡＰＣ（Advanced Process Control）サーバの機能の少なくとも一部が、運転制御装置１０上で動作する場合もある。この場合、運転制御装置１０は、プロセス制御の一例としてオプション的に、プラント２の制御に用いられる制御値またはプラント２の稼働状況を示すプロセス値を用いたプラント２の高度制御（ＡＰＣ）を実行することができる。

また、図１に示すように、複数の運転制御装置１０が設けられる場合、プラント制御システム１は、各運転制御装置１０による分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）を構成する。

また、運転制御装置１０は、図示しないＯＰＣ（Open Platform Communications）サーバを介して、またはオリジナルインターフェイスやその他のインターフェイスなどを介して、プラント２を運転制御する規格に従ったデータの送受信を行う。

また、運転制御装置１０は、プロセスデータ値の異常や、各フィールド機器２ａの通信異常、ハードウェア異常等を検知した場合に、操作監視装置２０やアラーム管理装置３０へアラームを通知する。

操作監視装置２０は、プラント２を操作・監視するための装置である。操作監視装置２０は、プラント２に関する各種情報を表示して、各フィールド機器２ａの動作や各種プロセスの状況などをオペレータに監視させる。

操作監視装置２０は、プラント２に関する各種情報として、例えばグラフィック画面やトレンド画面などを表示する。グラフィック画面は、各フィールド機器２ａの動作や状態等をＧＵＩ（Graphical User Interface）化した画面である。トレンド画面は、プロセスデータ値の時系列上の変化や、最大値、最小値および平均値といった統計値、リアルタイム値などを表示する画面である。

なお、グラフィック画面やトレンド画面は、操作監視装置２０が備えるディスプレイ上に、それぞれ複数個ずつ展開することができる。操作監視装置２０は、グラフィック画面やトレンド画面を表示するにあたり、これら画面をそれぞれ生成するために必要となる各種情報を取得する通信要求を運転制御装置１０に対し行うこととなる。

また、操作監視装置２０は、各フィールド機器２ａに対する所望の指示操作をオペレータから受け付け、運転制御装置１０へ通知する。運転制御装置１０は、受け付けられた指示操作に基づき、各フィールド機器２ａを制御する。

アラーム管理装置３０は、アラーム監視の中核となる機能を提供する装置である。アラーム管理装置３０は、運転制御装置１０からのアラームの通知を受けて、予めアラームの見え方や、確認等の操作権限、オペレータごとの監視範囲といったアラームの振る舞いが定義されたアラーム定義情報に従って、アラームの状態遷移を制御する。また、アラーム管理装置３０は、アラームの状態が遷移したことを統合監視装置４０に対してアラームメッセージとして通知する。

なお、アラーム管理装置３０は、ＯＰＣを利用することもできるし、ＯＰＣ以外の独自の規格を利用することもできる。ＯＰＣを利用する場合、運転制御装置１０とアラーム管理装置３０とは、ＯＰＣの規格に沿ってデータを送受信する。また、ＯＰＣ以外の独自の規格を利用する場合、運転制御装置１０とアラーム管理装置３０とは、かかる独自の規格に従ってデータを送受信する。

統合監視装置４０は、アラーム管理装置３０からのアラームメッセージを取得して、アラームメッセージや現在のアラーム状態を表示する装置である。オペレータは、統合監視装置４０に表示された表示内容を通じて、アラームメッセージや現在のアラーム状態を含む、プラント制御システム１全体の状況を確認することができる。

エンジニアリング装置５０は、プラント制御システム１を構成する各種の通信機器のネットワーク定義情報や上記したアラーム定義情報などを定義するためのツール群をエンジニアに対して提供する装置である。かかるツール群は、各定義情報を定義するためのＵＩ（User Interface）を含む。ここで定義された各定義情報は、エンジニアリング装置５０が有するエンジニアリングＤＢ（Database）５１へ登録される。

［従来の問題点］
ところで、従来から、プラントネットワークＰＮは、エンジニアの過去の経験と知識とに依存した設計が行われてきたという現状がある。このため、設計が適切であるかを事前に確認しにくいという問題があった。また、かかる事前の確認に有用なツール等も存在しなかった。

また、その他にも、プラントネットワークＰＮを構築・本運転させるためのプロジェクトの遂行上、プラントネットワークＰＮの仕様確定前にプロジェクトを進めざるを得ず、プロジェクトの終盤で仕様が確定したり、変更したりするケースがあり得る。

また、上記に加えて、昨今は、プラントネットワークＰＮの構築の効率化のため、モジュール化手法によりプラント２のネットワークの一部を分割して設計・検証のうえ出荷し、現場で統合するようなプロジェクトが増えつつある。また、同様に昨今は、いわゆるＯＰＡ（Open Process Architecture）の導入により、設計上、考慮が必要となる通信機器数が増大している傾向にある。

結果として、通信機器、例えば運転制御装置１０や操作監視装置２０の実施する通信が、これら通信機器自身の通信能力を超過している問題が内在していても、これが顕在化しないままプロジェクトが進行してしまう可能性があった。

すると、こうした場合には、プロジェクトが実機テストの段階になってようやく上記の通信能力に起因する問題が顕在化し、設計変更などによる無用な後戻り作業が発生する場合がある。また、最悪の場合には、問題が顕在化しないまま出荷されて本運転に入ってしまい、本運転中に問題が顕在化して重大なプラント事故に至るリスクを孕む可能性がある。

そこで、実施形態に係るネットワークシミュレーション方法では、プラントネットワークＰＮを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたデータベースから通信を介しまたは直接に通信情報を取得し、取得された通信情報を記憶し、記憶された通信情報に基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出し、総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定し、少なくとも実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定し、判定された判定結果をユーザに対し出力する、こととした。

［本実施形態の概要説明］
図２は、実施形態に係るネットワークシミュレーション方法の概要説明図である。また、図３は、通信情報の一例を示す図である。図２に示すように、実施形態に係るネットワークシミュレーション方法では、ネットワークシミュレータ７０を用いる。

ネットワークシミュレータ７０は、以下に説明するネットワークシミュレーション機能を実行するコンピュータであり、例えばプラントネットワークＰＮの設計を担当するエンジニア（以下、適宜「ユーザ」と言う）によって利用される。ネットワークシミュレータ７０は、例えば、デスクトップ型ＰＣや、ノート型ＰＣや、タブレット端末や、スマートフォンを含む携帯電話機や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等によって実現される。また、ネットワークシミュレータ７０は、ユーザが装着するウェアラブルデバイスとして実現されてもよい。

図２に示すように、ネットワークシミュレータ７０は、標準の情報取得Ｉ／Ｆ（Interface）を有する。ネットワークシミュレータ７０は、かかる標準の情報取得Ｉ／Ｆを介して、上記したエンジニアリング装置５０のエンジニアリングＤＢ５１から、プラントネットワークＰＮにおける通信機器の通信情報を取得する（ステップＳ１）。通信情報は、上記したネットワーク定義情報に含まれる情報である。

図３に示すように、通信情報は例えば、各通信機器の機種、設置箇所（ドメイン）、通信種別、通信データ数、通信頻度、通信関係などを含む。通信種別は、各通信機器が実施するアプリケーション通信の種別を指す。かかる種別は、例えば、上記したグラフィック画面か、トレンド画面か、他のアプリケーションかといった区別である。通信関係は、例えば対象の通信機器が、他のどの通信機器と通信しているかを示す通信相手に関する情報である。例えば、対象の通信機器が通信機器Ａであり、通信機器Ａは、通信機器Ｂ～Ｄを通信相手として通信を行う場合、通信機器Ａについては、（１）通信機器Ａ～通信機器Ｂ間、（２）通信機器Ａ～通信機器Ｃ間、（３）通信機器Ａ～通信機器Ｄ間の通信関係が存在し、通信情報にはこれらが漏れなく定義されている。そして、通信機器Ａの総通信量は、これら（１）～（３）それぞれの通信量を合算した値となる。また、後述する推定条件の入力においては、これら（１）～（３）の通信関係のそれぞれにつき、個別に通信内訳、例えば上記通信種別およびそのセッションごとの使用有無の選別が可能である。ユーザは、例えば、通信機器Ａ～通信機器Ｂ間におけるグラフィック画面の使用有無を任意に指定することができる。また、ユーザは、例えば、通信機器Ａ～通信機器Ｂ間においてグラフィック画面を使用する場合、その数を任意に指定することができる。また、ユーザは、例えば、通信機器Ａ～通信機器Ｂ間においてグラフィック画面を使用する場合、グラフィック画面のそれぞれにつき、その使用有無を任意に指定し、調整することができる。

図２の説明に戻る。なお、標準の情報取得Ｉ／Ｆは、例えば通信Ｉ／Ｆであり、ＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。また、標準の情報取得Ｉ／Ｆは、通信Ｉ／Ｆに限らず、周辺機器を直接に接続可能なＵＳＢ（Universal Serial Bus）等によって実現されてもよい。これらの点は、後述する拡張の情報取得Ｉ／Ｆについても同様である。

そして、ネットワークシミュレータ７０は、取得した通信情報および予めネットワークシミュレータ７０に組み込まれた通信量算出方法に基づいて、各通信機器の総通信量を算出する（ステップＳ２）。なお、ここに言う総通信量は、各通信機器が実施する通信における理論上の最大通信量である。

そして、ネットワークシミュレータ７０は、算出した各通信機器の総通信量をユーザに対し提供する。ユーザは、提供された各通信機器の総通信量に基づいて、自身がシミュレーションしたい推定条件を入力する。推定条件には、例えば、上記したグラフィック画面数やトレンド画面数などを指定可能である。なお、推定条件は、シミュレーション条件と言い換えてもよい。

そして、ネットワークシミュレータ７０は、入力された推定条件に基づき、各通信機器において使用される通信種別の使用有無を選別のうえ、各通信機器において実施される通信の実通信量を推定する（ステップＳ３）。

そして、ネットワークシミュレータ７０は、推定した実通信量と予めネットワークシミュレータ７０に組み込まれた各通信機器の通信能力とを比較し（ステップＳ４）、その比較結果である判定結果をユーザに対し提供する。判定結果には、通信能力を超える通信が実施されている通信機器の存否や、自身の通信能力に対する各通信機器の余裕度などが含まれる。こうした判定結果を示すシミュレーション結果画面の表示例については、図５～図８を用いた説明で後述する。

なお、一般にプラントシステムにおいては、複数のベンダの通信機器によってプラントネットワークＰＮが構成されるため、シミュレーションに必要となるすべての情報が既知とは限らない。かかる既知ではない未知の情報については、図２に示すように、ネットワークシミュレータ７０は、拡張の情報取得Ｉ／Ｆを有する。

そして、ユーザは、例えば他ベンダ製品のような未知の通信機器に関する情報については、必要に応じ拡張通信機器情報として準備し、拡張の情報取得Ｉ／Ｆを介してネットワークシミュレータ７０にこれを取得させる（ステップＳ１）。拡張通信機器情報には、通信情報、通信量算出方法、通信能力などが含まれており、アドオン情報としてステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４においてそれぞれ反映されることとなる。

このように、実施形態に係るネットワークシミュレーション方法では、プラントネットワークＰＮを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたデータベースから通信を介しまたは直接に通信情報を取得し、取得された通信情報を記憶し、記憶された通信情報に基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出し、総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定し、少なくとも実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定し、判定された判定結果をユーザに対し出力する、こととした。

したがって、実施形態に係るネットワークシミュレーション方法によれば、プラントネットワークＰＮの構築を効果的に支援することができる。以下、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０の構成例について、より具体的に説明する。

［ネットワークシミュレータ７０の機能構成］
図４は、ネットワークシミュレータ７０の構成例を示すブロック図である。なお、図４では、本実施形態の説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図４に示すように、ネットワークシミュレータ７０は、第１情報取得Ｉ／Ｆ７１と、第２情報取得Ｉ／Ｆ７２と、出力部７３と、入力部７４と、記憶部７５と、制御部７６とを有する。

第１情報取得Ｉ／Ｆ７１は、図２に示した標準の情報取得Ｉ／Ｆに対応する。同様に、第２情報取得Ｉ／Ｆ７２は、図２に示した拡張の情報取得Ｉ／Ｆに対応する。

出力部７３は、例えばディスプレイなどによって実現され、各通信機器の総通信量や、任意の推定条件における各通信機器の実通信量を含むシミュレーション結果画面を出力する。

入力部７４は、例えばキーボードやマウスなどによって実現され、推定条件の入力といったユーザからの各種の操作を受け付ける。なお、出力部７３および入力部７４は、タッチパネルディスプレイ等によって一体に構成されてもよい。

記憶部７５は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、図４の例では、記憶部７５は、通信情報７５ａと、算出方法情報７５ｂと、条件情報７５ｃと、通信能力情報７５ｄとを記憶する。

通信情報７５ａについては図３を用いて説明済みのため、ここでの説明を省略する。算出方法情報７５ｂは、各通信機器における通信量の算出方法に関する情報であり、例えば各通信機器における通信量の算出アルゴリズムや、機械学習等を介して学習された算出モデルなどを含む。

算出方法情報７５ｂは、既知の通信機器に関する算出方法については予め組み込むことができる。また、算出方法情報７５ｂは、未知の通信機器に関する算出方法については、必要に応じ、第２情報取得Ｉ／Ｆ７２を介してこれを取得し、追加することができる。

条件情報７５ｃは、ユーザにより、入力部７４を介して入力される推定条件が格納される。通信能力情報７５ｄは、各通信機器の通信能力に関する情報である。通信能力情報７５ｄは、既知の通信機器の通信能力については予め組み込むことができる。また、通信能力情報７５ｄは、未知の通信機器の通信能力については、必要に応じ、第２情報取得Ｉ／Ｆ７２を介してこれを取得し、追加することができる。

制御部７６は、コントローラ（controller）であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって、記憶部７５に記憶されている図示略の各種プログラム（ネットワークシミュレーションプログラムの一例に相当）がＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部７６は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現される。

図４に示すように、制御部７６は、取得部７６ａと、算出部７６ｂと、出力制御部７６ｃと、推定部７６ｄと、判定部７６ｅと有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。なお、制御部７６の内部構成は、図４に示した構成に限られず、後述する情報処理を行うことができる構成であれば他の構成であってもよい。また、制御部７６が有する各処理部の接続関係は、図４に示した接続関係に限られず、他の接続関係であってもよい。

制御部７６は、図２を用いて説明したネットワークシミュレーション機能を実現するための各処理を実行する。

取得部７６ａは、第１情報取得Ｉ／Ｆを介し、既知の通信機器に関する通信情報をエンジニアリングＤＢ５１から取得し、通信情報７５ａへ格納する。また、取得部７６ａは、第２情報取得Ｉ／Ｆを介し、未知の通信機器に関する通信情報、通信量の算出方法および通信能力を拡張通信機器情報から取得し、通信情報７５ａ、算出方法情報７５ｂおよび通信能力情報７５ｄへそれぞれ格納する。

算出部７６ｂは、通信情報７５ａおよび算出方法情報７５ｂに基づいて少なくとも、各通信機器が実施する通信における理論上の最大通信量である各通信機器の総通信量を算出する。また、算出部７６ｂは、かかる総通信量に対する各通信機器の通信内訳を算出する。なお、算出部７６ｂは、総通信量や通信内訳の他、各通信機器の通信に関するさまざまな算出値を適宜算出してもよい。ユーザは、算出部７６ｂによって算出されたこれら総通信量や通信内訳等を確認しながら、入力部７４を介し、各通信機器において使用される通信内訳の使用有無等を選別して推定条件を調整することとなる。

出力制御部７６ｃは、算出部７６ｂによって算出された算出結果、すなわち前述の総通信量や通信内訳等を出力部７３に対し出力させる出力制御を行う。具体的には、出力制御部７６ｃは、前述の総通信量や通信内訳等をレイアウトした出力画面を生成し、出力部７３に出力させる。また、出力制御部７６ｃは、後述する判定部７６ｅによって判定される判定結果であるシミュレーション結果をレイアウトした出力画面を生成し、出力部７３に対し出力させる出力制御を行う。

推定部７６ｄは、算出部７６ｂによる算出結果の提供を受けて、ユーザから入力部７４を介し入力・調整される推定条件を受け付け、推定条件を条件情報７５ｃへ格納する。また、推定部７６ｄは、条件情報７５ｃに基づき、各通信機器において使用される通信内訳の使用有無を選別のうえ、各通信機器において実施される通信の実通信量を推定する。

判定部７６ｅは、推定部７６ｄによって推定された各通信機器の実通信量と、通信能力情報７５ｄに含まれる各通信機器の通信能力とを比較し、各通信機器の実通信量が各通信機器の通信能力を超えていないか否かを判定する。

また、判定部７６ｅは、実通信量が通信能力を超えている通信機器が存在する場合、総合的な判定結果をＮＧとする。また、判定部７６ｅは、実通信量が通信能力を超えている通信機器が存在しない場合、総合的な判定結果をＯＫとする。

また、判定部７６ｅは、判定した総合的な判定結果とともに、各通信機器自身の通信能力に対する各通信機器の余裕度等を算出して出力制御部７６ｃへ通知する。出力制御部７６ｃは、判定部７６ｅから通知される各種の情報に基づいて例えばシミュレーション結果画面を生成し、出力部７３に対し出力させる。

［シミュレーション結果画面の表示例］
次に、出力制御部７６ｃが出力部７３に表示させるシミュレーション結果画面の表示例について、図５～図８を用いて説明する。図５は、シミュレーション結果画面の表示例を示す図（その１）である。また、図６は、シミュレーション結果画面の表示例を示す図（その２）である。また、図７は、シミュレーション結果画面の表示例を示す図（その３）である。また、図８は、シミュレーション結果画面の表示例を示す図（その４）である。

図５に示すように、例えば出力制御部７６ｃは、出力部７３に対し、シミュレーション結果画面として、シミュレーション全体の総合的な判定結果と、通信機器ごとの判定結果とを併せて表示させる。

図５の例は、総合的な判定結果が「ＮＧ」であることを示している。また、その総合的な判定結果の例えば下方には、シミュレーションの対象となった通信機器の一覧が表示されており、通信機器ごとの判定結果、通信機器、設置箇所、実通信量、余裕度等が表示されていることを示している。

ここで、図５に示すように、運転制御装置１０－２の判定結果がＮＧ（図中の「×」印参照）であったものとする。かかる場合、出力制御部７６ｃは、例えば一覧中の運転制御装置１０－２に該当する行全体を他の行とは別の色で表示させるなどの出力制御を行って、判定結果がＮＧである通信機器を明示化する。

また、ここでユーザにより、カーソルＣｒを用いて運転制御装置１０－２の行が選択されたものとする。すると、図６に示すように、出力制御部７６ｃは、例えば運転制御装置１０－２に関する詳細なシミュレーション結果画面を表示させる。

図６の例は、詳細なシミュレーション結果として、運転制御装置１０－２が実施する通信において、操作監視装置２０－１，２０－２をそれぞれ通信要求元とするグラフィック画面、トレンド画面等の通信要求があったことを示している。

かかる場合に、同図に示すように、出力制御部７６ｃは、例えば強調表示（図中の「！」マーク参照）などの出力制御を行って、推定条件において適正でないと推定されるパラメータ値を明示化する。

また、出力制御部７６ｃは、かかるパラメータ値がユーザにより、カーソルＣｒを用いて選択された場合に、図７に示すように、該当のパラメータ値を修正させるためのガイダンス情報などを表示させるように出力制御を行ってもよい。図７の例は、該当の要求数が多すぎること、また、推奨値が３以下であることを示すガイダンス情報を表示した例を示している。これにより、例えば運転制御装置１０および操作監視装置２０の間で実施される通信の適正化を図ることができ、プラントネットワークＰＮの構築をより効果的に支援することができる。

このようなガイダンス情報のその他の例を図８に示す。図８に示すように、詳細なシミュレーション結果として、アラーム管理装置３０が実施する通信において、運転制御装置１０－１，１０－２をそれぞれアラーム収集元とする収集周期のうち、運転制御装置１０－２に関する収集周期パラメータが適正でないとして明示化されていたものとする。

かかるパラメータ値がユーザにより選択された場合、出力制御部７６ｃは、同図に示すように、例えば該当の周期が短すぎること、また、推奨値が１００以上であることを示すガイダンス情報を表示する。これにより、例えば運転制御装置１０およびアラーム管理装置３０の間で実施される通信の適正化を図ることができ、プラントネットワークＰＮの構築をより効果的に支援することができる。

なお、図８には、アラームの収集周期を例に挙げたが、単位時間あたりのアラーム収集本数などであってもよい。

［ネットワークシミュレータ７０が実行する処理手順］
次に、ネットワークシミュレータ７０が実行する処理手順について、図９を用いて説明する。図９は、ネットワークシミュレータ７０が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図９に示すように、まず取得部７６ａが、通信情報７５ａを取得する（ステップＳ１０１）。そして、算出部７６ｂが、通信情報７５ａおよび算出方法情報７５ｂに基づいて、各通信機器が実施する通信における理論上の最大通信量である各通信機器の総通信量を算出する（ステップＳ１０２）。

そして、出力制御部７６ｃが、算出部７６ｂによって算出された各通信機器の総通信量を出力させる（ステップＳ１０３）。

つづいて、推定部７６ｄが、ユーザから入力部７４を介し入力される条件情報７５ｃを取得する（ステップＳ１０４）。そして、推定部７６ｄは、条件情報７５ｃに応じた各通信機器の実通信量を推定する（ステップＳ１０５）。

そして、判定部７６ｅが、推定部７６ｄによって推定された各通信機器の実通信量と、通信能力情報７５ｄに含まれる各通信機器の通信能力とを比較し、実通信量が通信能力を超えている通信機器の存否を判定する（ステップＳ１０６）。

ここで、実通信量が通信能力を超えている通信機器がある場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、判定部７６ｅは、シミュレーションの総合的な判定結果としてＮＧと判定する（ステップＳ１０７）。また、実通信量が通信能力を超えている通信機器がない場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、判定部７６ｅは、シミュレーションの総合的な判定結果としてＯＫと判定する（ステップＳ１０８）。

そして、出力制御部７６ｃが、判定部７６ｅによる判定結果、各通信機器の実通信量および余裕度を出力させ（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

［効果］
上述してきたように、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０は、プラントネットワークＰＮを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたエンジニアリングＤＢ５１（「データベース」の一例に相当）から通信を介しまたは直接に通信情報７５ａを取得する取得部７６ａと、取得部７６ａによって取得された通信情報７５ａを記憶する記憶部７５と、記憶部７５に記憶された通信情報７５ａに基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出する算出部７６ｂと、総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定する推定部７６ｄと、少なくとも実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定する判定部７６ｅと、判定部７６ｅによって判定された判定結果をユーザに対し出力する出力制御部７６ｃと、を有する。したがって、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０によれば、プラントネットワークＰＮの構築を効果的に支援することができる。

具体的には、プラントネットワークＰＮの設計が適正に行われているかをシステマチックに事前確認することが可能となる。また、設計ミスによる後戻り作業を防止できるだけでなく、プロジェクト遂行上のやむを得ない仕様変更による影響なども極小化することができる。結果的に、工数増による工期延長および費用増大のリスクを極小化することができる。

また、モジュール化手法によるプラントネットワークＰＮの分割設計時に最終的なネットワーク形態を想定したシミュレーションを行うことで、多数の通信機器が接続される大規模なプラントネットワークＰＮであっても短納期で高品質にプロジェクト遂行が可能となる。すなわち、高効率・高品質な大規模プロジェクトの遂行を実現することができる。

また、本運転後に問題が顕在化して重大なプラント事故に至ってしまうような潜在リスクを排除できるため、プラント２の安定操業に貢献することができる。

また、取得部７６ａは、エンジニアリングＤＢ５１を有するエンジニアリング装置５０から既知の通信機器に関する通信情報７５ａを取得する。したがって、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０によれば、プラントネットワークＰＮの実際のネットワーク定義情報に基づいた正確なシミュレーションを実行することができる。

また、取得部７６ａは、未知の通信機器に関する通信情報７５ａ、通信量算出方法および通信能力を拡張的に取得可能に設けられる。したがって、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０によれば、他ベンダ製品といった未知の通信機器がプラントネットワークＰＮに加わる場合であっても、これら通信機器の通信情報７５ａを拡張的に取得したうえで、正確なシミュレーションを実行することが可能となる。

また、推定部７６ｄは、推定条件に基づき、各通信機器における通信内訳ごとの使用有無を選別のうえ、各通信機器において実施される通信の実通信量を推定する。したがって、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０によれば、例えば画面表示やその他のアプリケーション処理といった通信種別の使用有無に応じた適正なシミュレーションを実行することが可能となる。

また、判定部７６ｅは、推定された実通信量が自身の通信能力を超える通信機器が存在する場合に、推定条件に基づくプラントネットワークＰＮの通信に異常あり（ＮＧ）と判定し、推定された実通信量が通信能力を超える通信機器が存在しない場合に、推定条件に基づくプラントネットワークＰＮの通信に異常なし（ＯＫ）と判定する。したがって、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０によれば、推定条件の指定内容を適正に評価することが可能となり、プラントネットワークＰＮの通信に問題が内在することを抑制することができる。

また、出力制御部７６ｃは、上記判定結果、各通信機器の実通信量、および、判定部７６ｅによって算出される各通信機器の余裕度を出力する。したがって、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０によれば、プラントネットワークＰＮの構築において問題が内在する箇所を明示化し、ユーザに即座に認識させることができる。

また、出力制御部７６ｃは、上記判定結果に基づいて、ユーザに対し推定条件の修正を促すガイダンス情報を出力する。したがって、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０によれば、プラントネットワークＰＮの構築において問題が内在する箇所を明示化し、さらにユーザに適正に修正させることができる。

［その他の実施形態］
さて、これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

［表示例等］
上記実施形態で用いた表示例の表示レイアウトなどは、あくまで一例であり、任意に変更することができる。

［総通信量の判定］
また、上記実施形態は、算出部７６ｂによって算出される総通信量の正否を判定するようにしてもよい。例えば、算出部７６ｂによって算出される総通信量が所定の基準値を上回る場合は、推定条件の入力を受け付けることなく、プラントネットワークＰＮの構成を見直すようにユーザに対し促すガイダンス情報を通知してもよい。

［算出方法情報７５ｂおよび通信能力情報７５ｄの取得］
また、上記実施形態は、算出方法情報７５ｂおよび通信能力情報７５ｄがネットワークシミュレータ７０に予め組み込まれることとしたが、これら情報を外部装置にデータベース化しておき、かかる外部装置から必要に応じて適宜取得するようにしてもよい。外部装置は、例えばプラント制御システム１内におけるデータベース管理装置として実現されてもよいし、インターネット等を通じてアクセス可能なクラウドサーバとして実現されてもよい。

［システム］
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

［ハードウェア］
上述してきた実施形態に係る運転制御装置１０や、操作監視装置２０、アラーム管理装置３０、統合監視装置４０、エンジニアリング装置５０およびネットワークシミュレータ７０は、例えば図１０に示すような構成のコンピュータ１００によって実現される。以下、ネットワークシミュレータ７０を例に挙げて説明する。図１０は、実施形態に係るネットワークシミュレータ７０の機能を実現するコンピュータ１００の一例を示すハードウェア構成図である。

図１０に示すように、コンピュータ１００は、通信装置１００ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１００ｂ、メモリ１００ｃ、プロセッサ１００ｄを有する。また、図１０に示した各部は、バス等で相互に接続される。

通信装置１００ａは、ＮＩＣなどであり、他の装置との通信を行う。ＨＤＤ１００ｂは、図４に示した機能を動作させるプログラムやデータベースを記憶する。

プロセッサ１００ｄは、図４に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをＨＤＤ１００ｂ等から読み出してメモリ１００ｃに展開することで、図４等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させる。例えば、このプロセスは、ネットワークシミュレータ７０が有する各処理部と同様の機能を実行する。具体的には、プロセッサ１００ｄは、取得部７６ａ、算出部７６ｂ、出力制御部７６ｃ、推定部７６ｄ、判定部７６ｅ等と同様の機能を有するプログラムをＨＤＤ１００ｂ等から読み出す。そして、プロセッサ１００ｄは、取得部７６ａ、算出部７６ｂ、出力制御部７６ｃ、推定部７６ｄ、判定部７６ｅ等と同様の処理を実行するプロセスを実行する。

このように、コンピュータ１００は、プログラムを読み出して実行することで各種処理方法を実行する情報処理装置として動作する。また、コンピュータ１００は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施形態と同様の機能を実現することもできる。なお、ここにいうプログラムは、コンピュータ１００のみによって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のハードウェア構成を有するコンピュータまたはサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ（Magneto－Optical disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することができる。

１ プラント制御システム
２ プラント
２ａ フィールド機器
１０ 運転制御装置
２０ 操作監視装置
３０ アラーム管理装置
４０ 統合監視装置
５０ エンジニアリング装置
５１ エンジニアリングＤＢ
７０ ネットワークシミュレータ
７１ 第１情報取得Ｉ／Ｆ
７２ 第２情報取得Ｉ／Ｆ
７３ 出力部
７４ 入力部
７５ 記憶部
７５ａ 通信情報
７５ｂ 算出方法情報
７５ｃ 条件情報
７５ｄ 通信性能情報
７６ 制御部
７６ａ 取得部
７６ｂ 算出部
７６ｃ 出力制御部
７６ｄ 推定部
７６ｅ 判定部
Ｎ１ 第１ネットワーク
Ｎ２ 第２ネットワーク
ＰＮ プラントネットワーク

Claims (9)

1. プラントネットワークを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたデータベースから通信を介しまたは直接に前記通信情報を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記通信情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記通信情報に基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出する算出部と、
   前記総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定する推定部と、
   少なくとも前記実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定する判定部と、
   前記判定部によって判定された判定結果をユーザに対し出力する出力制御部と、
   を有する、ネットワークシミュレータ。
2. 前記取得部は、
   前記データベースを有するエンジニアリング装置から既知の通信機器に関する前記通信情報を取得する、
   請求項１に記載のネットワークシミュレータ。
3. 前記取得部は、
   未知の通信機器に関する前記通信情報、通信量算出方法および前記通信能力を拡張的に取得可能に設けられる、
   請求項１または２に記載のネットワークシミュレータ。
4. 前記通信情報は、少なくとも各通信機器の通信種別を含み、
   前記推定部は、
   前記推定条件に基づき、各通信機器における通信内訳ごとの使用有無を選別のうえ、各通信機器において実施される通信の前記実通信量を推定する、
   請求項１、２または３に記載のネットワークシミュレータ。
5. 前記判定部は、
   前記実通信量が前記通信能力を超える通信機器が存在する場合に、前記推定条件に基づく前記プラントネットワークの通信に異常ありと判定し、前記実通信量が前記通信能力を超える通信機器が存在しない場合に、前記推定条件に基づく前記プラントネットワークの通信に異常なしと判定する、
   請求項１～４のいずれか一つに記載のネットワークシミュレータ。
6. 前記出力制御部は、
   前記判定結果、各通信機器の前記実通信量、および、前記判定部によって算出される各通信機器の余裕度を出力する、
   請求項１～５のいずれか一つに記載のネットワークシミュレータ。
7. 前記出力制御部は、
   前記判定結果に基づいて、ユーザに対し前記推定条件の修正を促すガイダンス情報を出力する、
   請求項１～６のいずれか一つに記載のネットワークシミュレータ。
8. コンピュータが、
   プラントネットワークを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたデータベースから通信を介しまたは直接に前記通信情報を取得し、
   取得された前記通信情報を記憶し、
   記憶された前記通信情報に基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出し、
   前記総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定し、
   少なくとも前記実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定し、
   判定された判定結果をユーザに対し出力する、
   処理を実行する、ネットワークシミュレーション方法。
9. コンピュータに、
   プラントネットワークを構成する通信機器に関する通信情報が定義されたデータベースから通信を介しまたは直接に前記通信情報を取得し、
   取得された前記通信情報を記憶し、
   記憶された前記通信情報に基づいて、各通信機器が実施する通信において想定される各通信機器の総通信量を算出し、
   前記総通信量に基づいてユーザにより指定される任意の推定条件に応じた各通信機器の実通信量を推定し、
   少なくとも前記実通信量が通信能力を超える通信機器の存否を判定し、
   判定された判定結果をユーザに対し出力する、
   処理を実行させる、ネットワークシミュレーションプログラム。

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