特開2024-50449産業オートメーション設備の仮想制御ユニットを管理するシステム、方法、テンプレート
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024050449
(43)【公開日】2024-04-10
(54)【発明の名称】産業オートメーション設備の仮想制御ユニットを管理するシステム、方法、テンプレート
(51)【国際特許分類】
G06F 9/50 20060101AFI20240403BHJP
G06F 9/455 20180101ALI20240403BHJP
G05B 23/02 20060101ALI20240403BHJP
【ＦＩ】
G06F9/50 150D
G06F9/455 150
G05B23/02 Z
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023145721
(22)【出願日】2023-09-08
(31)【優先権主張番号】22198607
(32)【優先日】2022-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】390039413
【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
(74)【代理人】
【識別番号】110003317
【氏名又は名称】弁理士法人山口・竹本知的財産事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100075166
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 巖
(74)【代理人】
【識別番号】100133167
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100169627
【弁理士】
【氏名又は名称】竹本 美奈
(72)【発明者】
【氏名】ライナー ファルク
(72)【発明者】
【氏名】シュテファン ベッカー
(72)【発明者】
【氏名】クリスチャン ペーター ファイスト
(72)【発明者】
【氏名】クラウス－ペーター ホフマン
【テーマコード（参考）】
3C223
【Ｆターム（参考）】
3C223AA01
3C223BA01
3C223CC01
3C223DD01
3C223FF04
3C223FF12
(57)【要約】 （修正有）
【課題】産業オートメーション設備内の機械を制御する仮想制御ユニットを管理することにより、信頼性が高く柔軟な産業オートメーション設備を及びその設備内の機械の動的再構成をサポートしながら、産業オートメーション設備の高い可用性と完全性を確保する仮想制御ユニットを提供する。
【解決手段】産業オートメーション設備は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）を含み、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行する。計算リソース（１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃ，１７０，１９０Ａ，１９０Ｂ）の仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のそれぞれは、複数の機械のうちの少なくとも１つを制御することができ、制御された機械が動作しているときに、計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される。複数の機械は、産業プロセスを実行しており、仮想制御ユニットの少なくとも１つから受信した制御コマンドに従う。
【選択図】図１
【解決手段】産業オートメーション設備は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）を含み、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行する。計算リソース（１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃ，１７０，１９０Ａ，１９０Ｂ）の仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のそれぞれは、複数の機械のうちの少なくとも１つを制御することができ、制御された機械が動作しているときに、計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される。複数の機械は、産業プロセスを実行しており、仮想制御ユニットの少なくとも１つから受信した制御コマンドに従う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
産業オートメーション設備において仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を管理する方法であって、前記産業オートメーション設備は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）を含み、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行するように構成され、
前記方法は、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のそれぞれは、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも１つを制御することができ、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のための１つまたは複数のデプロイメント基準を含む１つまたは複数のテンプレートを生成し、
前記デプロイメント基準に基づいて、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を１つまたは複数の計算ノード（ＣＮ）にマッピングし、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）は、前記制御された機械が動作しているときに、前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化され、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が、認証を使用する前記テンプレートに従っていることを検証し、ここで、前記認証は、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント後に１つまたは複数の決定されたデプロイメントパラメータを確認しており、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）は前記産業プロセスを実行しており、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が有効にインスタンス化されている場合に、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の少なくとも１つから受信した制御コマンドに従う、
ことを含む。
前記方法は、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のそれぞれは、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも１つを制御することができ、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のための１つまたは複数のデプロイメント基準を含む１つまたは複数のテンプレートを生成し、
前記デプロイメント基準に基づいて、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を１つまたは複数の計算ノード（ＣＮ）にマッピングし、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）は、前記制御された機械が動作しているときに、前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化され、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が、認証を使用する前記テンプレートに従っていることを検証し、ここで、前記認証は、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント後に１つまたは複数の決定されたデプロイメントパラメータを確認しており、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）は前記産業プロセスを実行しており、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が有効にインスタンス化されている場合に、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の少なくとも１つから受信した制御コマンドに従う、
ことを含む。
【請求項2】
前記テンプレートによって提供された前記デプロイメント基準に基づいて前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上の負荷を分散することを、さらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が、前記産業オートメーション設備内のローカルネットワーク（１５５）のローカル計算ノード上および／又は外部ネットワーク（１８０）の外部計算ノード上でインスタンス化されるべきか否かを前記デプロイメント基準から決定すること、
前記決定に基づいて、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を、前記ローカル計算ノードおよび／または外部計算ノードにマッピングすること、
をさらに含む、請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法。
前記決定に基づいて、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を、前記ローカル計算ノードおよび／または外部計算ノードにマッピングすること、
をさらに含む、請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項4】
前記テンプレートで提供される優先順位付け基準に基づいて前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）での前記負荷を分散すること、をさらに含み、
前記優先順位基準に基づいて前記ローカル計算ノードおよび前記外部計算ノード間で前記負荷が調整される、請求項２又は３のいずれか１項に記載の方法。
前記優先順位基準に基づいて前記ローカル計算ノードおよび前記外部計算ノード間で前記負荷が調整される、請求項２又は３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
少なくとも２つ以上の前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記テンプレートをマージすることによって前記産業プロセスの統合デプロイメントテンプレートを生成することをさらに含み、
前記統合デプロイメントテンプレートは、共通の計算インフラストラクチャ（１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１７０、１９０Ａ、および１９０Ｂ）上での前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のグローバルデプロイメント基準を特定し、
前記共通計算インフラストラクチャは、少なくとも前記ローカル計算ノードおよび前記外部計算ノードのうちの１つを含む、請求項１又は４のいずれか１項に記載の方法。
前記統合デプロイメントテンプレートは、共通の計算インフラストラクチャ（１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１７０、１９０Ａ、および１９０Ｂ）上での前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のグローバルデプロイメント基準を特定し、
前記共通計算インフラストラクチャは、少なくとも前記ローカル計算ノードおよび前記外部計算ノードのうちの１つを含む、請求項１又は４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記産業プロセスのための前記統合デプロイメントテンプレートを生成することは、
前記各テンプレートの前記デプロイメント基準をテストすることによって、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記テンプレートをシミュレートすること、
前記シミュレーション結果を用いて前記グローバルデプロイメント基準を決定すること、
前記グローバルデプロイメント基準に従って前記テンプレートをマージすること、
を含み、
前記グローバルデプロイメント基準は、前記テンプレートそれぞれの前記デプロイメント基準を満たすことを保証する、請求項５に記載の方法。
前記各テンプレートの前記デプロイメント基準をテストすることによって、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記テンプレートをシミュレートすること、
前記シミュレーション結果を用いて前記グローバルデプロイメント基準を決定すること、
前記グローバルデプロイメント基準に従って前記テンプレートをマージすること、
を含み、
前記グローバルデプロイメント基準は、前記テンプレートそれぞれの前記デプロイメント基準を満たすことを保証する、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が前記テンプレートに従っていることを検証することは、
ネットワーク監視モジュールによって前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間のデータフローを決定すること、
前記テンプレートおよび前記統合デプロイメントテンプレートのうちの少なくとも１つの中でテンプレートデータフローと比較して少なくとも１つの逸脱を検出すること、をさらに含む請求項１又は５のいずれか１つに記載の方法。
ネットワーク監視モジュールによって前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間のデータフローを決定すること、
前記テンプレートおよび前記統合デプロイメントテンプレートのうちの少なくとも１つの中でテンプレートデータフローと比較して少なくとも１つの逸脱を検出すること、をさらに含む請求項１又は５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項8】
前記逸脱が検出される場合に、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）が前記産業オートメーション設備内の前記産業プロセスを実行するのを停止させるための緊急停止信号を生成する、ことをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が前記テンプレートに従っていることを検証することは、前記機械を制御する仮想制御ユニットが前記テンプレートに従ってインスタンス化されていない場合に、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの１つの機械の動作が許可されていないと判定する、ことをさらに含む、請求項１のうちのひとつに記載の方法。
【請求項10】
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が前記テンプレートに従っていることを検証することは、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化の前記認証に基づいて前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）の生産計画スケジュールを生成することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項11】
処理ユニットによって実行されると前記方法請求項１～１０を実行する、命令を含むコンピュータプログラマブルプロダクト。
【請求項12】
産業オートメーション設備内の仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を管理するためのソフトウェアアーティファクトであって、前記産業オートメーション設備は、少なくとも１つの産業プロセスを実行するように構成された複数の機械（１３０、１４０、１５０）を有し、前記ソフトウェアアーティファクトは、請求項１～１０の少なくとも１つに記載の前記１つまたは複数のテンプレートとして実装され、
前記テンプレートは、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）であって、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）または前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のサブセットを制御することが可能である、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の識別子と、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）であって、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）の各々は、前記仮想制御ユニットが前記テンプレートに従って有効にインスタンス化されるときに、前記産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行し、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）が動作しているときに計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント基準と、を含む、ソフトウェアアーティファクト。
前記テンプレートは、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）であって、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）または前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のサブセットを制御することが可能である、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の識別子と、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）であって、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）の各々は、前記仮想制御ユニットが前記テンプレートに従って有効にインスタンス化されるときに、前記産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行し、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）が動作しているときに計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント基準と、を含む、ソフトウェアアーティファクト。
【請求項13】
前記テンプレートは、
前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）および関連する計算ノードクラスであって、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）がインスタンス化される１つ又は複数の計算ノード（ＣＮ）を決定し、少なくとも前記計算ノード（ＣＮ）の位置と前記計算ノードタイプ（ＣＮ）のタイプに基づいて定義される前記計算ノードクラスのマップと、
前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間のテンプレートデータフローであって、前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）からのデータフローのレート、仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）からのリアルタイム通信要求、および、仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間で送信されるデータパケットのデータパケットパラメータ、のうちの少なくとも１つに基づいて定義される前記テンプレートデータフローと
をさらに含む、請求項１２に記載のソフトウェアアーティファクト。
前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）および関連する計算ノードクラスであって、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）がインスタンス化される１つ又は複数の計算ノード（ＣＮ）を決定し、少なくとも前記計算ノード（ＣＮ）の位置と前記計算ノードタイプ（ＣＮ）のタイプに基づいて定義される前記計算ノードクラスのマップと、
前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間のテンプレートデータフローであって、前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）からのデータフローのレート、仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）からのリアルタイム通信要求、および、仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間で送信されるデータパケットのデータパケットパラメータ、のうちの少なくとも１つに基づいて定義される前記テンプレートデータフローと
をさらに含む、請求項１２に記載のソフトウェアアーティファクト。
【請求項14】
産業オートメーション設備内の仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を管理するためのシステムであって、
前記産業オートメーション設備は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）を備え、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行するように構成され、前記システムは、
前記処理ユニットによって実行される命令を含む１つまたは複数のメモリユニットに通信可能に結合された１つまたは複数の処理ユニットを備え、
前記命令は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも１つを制御することができる仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール（１３２、１４２、１５２）、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を１つまたは複数の計算ノード（ＣＮ）にマッピングするように構成されたデプロイメントマネージャモジュール（１１０）、および、認証を使用する前記テンプレートに前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が従っていることを検証するように構成されたデプロイメント検証モジュール（１２０）に記憶され、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）は、前記制御された機械が動作しているときに、前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上にインスタンス化されており、
前記認証は前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント後に１つまたは複数のデプロイメントパラメータを確認し、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）は、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が有効にインスタンス化されるときに、前記産業プロセスを実行する、
システム。
前記産業オートメーション設備は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）を備え、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行するように構成され、前記システムは、
前記処理ユニットによって実行される命令を含む１つまたは複数のメモリユニットに通信可能に結合された１つまたは複数の処理ユニットを備え、
前記命令は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも１つを制御することができる仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール（１３２、１４２、１５２）、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を１つまたは複数の計算ノード（ＣＮ）にマッピングするように構成されたデプロイメントマネージャモジュール（１１０）、および、認証を使用する前記テンプレートに前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が従っていることを検証するように構成されたデプロイメント検証モジュール（１２０）に記憶され、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）は、前記制御された機械が動作しているときに、前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上にインスタンス化されており、
前記認証は前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント後に１つまたは複数のデプロイメントパラメータを確認し、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）は、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が有効にインスタンス化されるときに、前記産業プロセスを実行する、
システム。
【請求項15】
産業オートメーション設備内の他の機械と協働して産業プロセスを実行するように構成された前記産業オートメーション設備内の機械（１３０、１４０、１５０）であって、
前記機械は、
前記機械が稼動しているときに、前記産業プロセスの１つまたは複数のステップの実行を可能にするセンサ（Ｓ）およびアクチュエータ（Ａ）と、
前記センサおよびアクチュエータと通信するための入出力（Ｉ／О）インタフェースと、
モジュールとして記憶された命令を含む１つまたは複数のメモリユニットであって、前記機械を制御することが可能な仮想制御ユニットであって、前記機械が稼動しているときに、前記デプロイメント基準に基づいて計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される、前記仮想制御ユニットの１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール（１３２、１４２、１５２）を含む前記メモリユニットと、
前記機械に関連する前記仮想制御ユニットがインスタンス化されるときに前記アクチュエータを制御する制御信号を生成する処理ユニット（１３４、１４４、１５４）と、
を備えることを特徴とする機械。
前記機械は、
前記機械が稼動しているときに、前記産業プロセスの１つまたは複数のステップの実行を可能にするセンサ（Ｓ）およびアクチュエータ（Ａ）と、
前記センサおよびアクチュエータと通信するための入出力（Ｉ／О）インタフェースと、
モジュールとして記憶された命令を含む１つまたは複数のメモリユニットであって、前記機械を制御することが可能な仮想制御ユニットであって、前記機械が稼動しているときに、前記デプロイメント基準に基づいて計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される、前記仮想制御ユニットの１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール（１３２、１４２、１５２）を含む前記メモリユニットと、
前記機械に関連する前記仮想制御ユニットがインスタンス化されるときに前記アクチュエータを制御する制御信号を生成する処理ユニット（１３４、１４４、１５４）と、
を備えることを特徴とする機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、産業オートメーション設備に関する。特に、本発明は、産業オートメーション設備で実行される産業プロセスを制御する仮想制御ユニットの管理に関する。
【背景技術】
【0002】
オートメーション産業では、機械制御、診断機能、プロジェクト計画機能などのオートメーション機能が、ソフトウェア／仮想制御ユニットを使用して仮想的に実装されることが増えている。そのため、機械のオートメーション機能は、独立したハードウェアコンポーネントとして機械に統合されるのではなく、実際の機械の外部にある計算環境にソフトウェアベースで実装される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
産業オートメーション設備のオペレータは、異なるメーカーの生産機械を使用することがある。各メーカーは、機械の制御を実現するために異なるアプローチをとることがあり得る。機械を制御するソフトウェアがハードウェアとは別に提供される場合、メーカーに関係なく機械の稼働を管理することは困難である。
そのため、産業オートメーション設備内のさまざまな機械の仮想制御ユニットを管理する必要がある。
そのため、産業オートメーション設備内のさまざまな機械の仮想制御ユニットを管理する必要がある。
【0004】
本発明の目的は、産業オートメーション設備内の機械を制御する仮想制御ユニットを管理することにより、信頼性が高く柔軟な産業オートメーション設備を提供することである。さらに、産業オートメーション設備内の機械の動的再構成をサポートしながら、産業オートメーション設備の高い可用性と完全性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の目的は、以下に開示する特許請求の範囲によって達成される。
本発明の一実施例において、本発明の目的は、産業オートメーション設備における仮想制御ユニットの管理方法によって達成され、産業オートメーション設備は、複数の機械を含み、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行するように構成され、前記方法は、前記仮想制御ユニットのそれぞれは、前記複数の機械のうちの少なくとも１つを制御することができ、前記仮想制御ユニットのための１つまたは複数のデプロイメント基準を含む１つまたは複数のテンプレートを生成すること、デプロイメント基準に基づいて、前記仮想制御ユニットを１つまたは複数の計算ノードにマッピングすること、を含み、仮想制御ユニットは、制御された機械が動作しているときに、マッピングされた計算ノード上でインスタンス化され、さらに、仮想制御ユニットの前記インスタンス化が、認証を使用する前記テンプレートに従っていることを検証する。ここで、認証は、仮想制御ユニットのデプロイメント後に、１つ又は複数の決定されたデプロイメントパラメータを確認し、複数の機械は、仮想制御ユニットが有効にインスタンス化されると、仮想制御ユニットの少なくとも１つから受信した制御コマンドに従って、産業プロセスを実行する。
本発明の一実施例において、本発明の目的は、産業オートメーション設備における仮想制御ユニットの管理方法によって達成され、産業オートメーション設備は、複数の機械を含み、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行するように構成され、前記方法は、前記仮想制御ユニットのそれぞれは、前記複数の機械のうちの少なくとも１つを制御することができ、前記仮想制御ユニットのための１つまたは複数のデプロイメント基準を含む１つまたは複数のテンプレートを生成すること、デプロイメント基準に基づいて、前記仮想制御ユニットを１つまたは複数の計算ノードにマッピングすること、を含み、仮想制御ユニットは、制御された機械が動作しているときに、マッピングされた計算ノード上でインスタンス化され、さらに、仮想制御ユニットの前記インスタンス化が、認証を使用する前記テンプレートに従っていることを検証する。ここで、認証は、仮想制御ユニットのデプロイメント後に、１つ又は複数の決定されたデプロイメントパラメータを確認し、複数の機械は、仮想制御ユニットが有効にインスタンス化されると、仮想制御ユニットの少なくとも１つから受信した制御コマンドに従って、産業プロセスを実行する。
【0006】
別の実施形態では、産業オートメーション設備の仮想制御ユニットを管理するためのソフトウェアアーティファクトによって目的が達成され、産業オートメーション設備は、少なくとも１つの産業プロセスを実行するように構成された複数の機械を含み、ソフトウェアアーティファクトは、本明細書に開示される１つ又は複数のテンプレートとして実装される。テンプレートは、仮想制御ユニットの識別子と、仮想制御ユニットのデプロイメント基準とを含み、仮想制御ユニットは、複数の機械又は複数の機械のサブセットを制御することができ、仮想制御ユニットは、複数の機械が動作しているときに計算ノード上にインスタンス化され、仮想制御ユニットがテンプレートに従って有効にインスタンス化される場合に、複数の機械のそれぞれが産業プロセスの１つ以上のステップを実行する。
【0007】
別の実施例では、本発明の目的は、産業オートメーション設備によって達成され、産業オートメーション設備は、複数の機械から構成され、各機械は、少なくとも１つの産業プロセスの１又は複数のステップを実行するように構成され、システムは、処理ユニットによって実行される命令を含む１つまたは複数のメモリユニットに通信可能に結合された１つまたは複数の処理ユニットを備え、この命令は、複数の機械のうちの少なくとも１つを制御することができる仮想制御ユニットの１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール、仮想制御ユニットを１つまたは複数の計算ノードにマッピングするように構成されたデプロイメントマネージャモジュール、および、認証を使用するテンプレートに仮想制御ユニットのインスタンス化が従っていることを検証するように構成されたデプロイメント検証モジュール、に記憶され、仮想制御ユニットは、制御された機械が動作しているときにマッピングされた計算ノード上にインスタンス化されており、認証は前記仮想制御ユニットのデプロイメント後に１つまたは複数のデプロイメントパラメータを確認し、複数の機械は、仮想制御ユニットが有効にインスタンス化されるときに、産業プロセスを実行する。
【0008】
別の実施例では、本発明の目的は、産業オートメーション設備内の他の機械と協働して産業プロセスを実行するように構成された前記産業オートメーション設備内の機械によって達成される。機械は、当該機械が稼動しているときに、産業プロセスの１つまたは複数のステップの実行を可能にするセンサおよびアクチュエータと、センサおよびアクチュエータと通信するための入出力インタフェースと、モジュールとして記憶された命令を含む１つまたは複数のメモリユニットであって、機械を制御することが可能な仮想制御ユニットであって、機械が動作しているときに、デプロイメント基準に基づいて計算ノード上でインスタンス化される、仮想制御ユニットの１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュールを含むメモリユニットと、機械に関連する仮想制御ユニットがインスタンス化されるときにアクチュエータを制御する制御信号を生成する処理ユニットとを備える。
【0009】
別の実施形態では、その目的は、処理ユニットによって実行されることにより、本明細書に開示された方法によるステップを処理ユニットに実行させる、機械可読命令を格納したコンピュータ可読媒体によって達成される。
【0010】
本発明をより詳細に説明する前に、特定の語句に対する様々な定義が本特許文献全体を通して提供されており、当業者であれば、そのような定義は、そのような定義された語句の先行使用だけでなく将来的な使用にも、ほとんどではないにせよ、多くの場合に適用されることを理解されたい。
【0011】
いくつかの用語は多種多様な実施形態を含み得るが、添付の特許請求の範囲は、これらの用語を特定の実施形態に明示的に限定し得る。また、提案された方法の文脈で説明された特徴は、システムを適切に構成および適合させることによって、提案されたシステムによっても構成され得ること、および、その逆もまた同様であることが理解されるべきである。
【0012】
本明細書で使用する「産業オートメーション設備」とは、半自動化または完全自動化された製造、生産のための設備を指す。例えば、産業オートメーション設備には、実験設備、建築設備、製造設備などが含まれる。産業オートメーション設備はまた、前述の設備の組み合わせを指すこともある。
【0013】
産業オートメーション設備の特徴は、サイバーフィジカルデバイスである機械が含まれていることである。機械は個々に産業プロセスの一部を実行する。産業プロセスの例としては、自動車のボディの塗装、自動車または自動車の一部の組み立て、化学化合物の製造、倉庫での材料の運搬などが挙げられる。
【0014】
産業オートメーション設備には、工作機械、移動ロボット、無人搬送システムなどの機械が含まれる。これらの機械はコンピュータ制御の機械であり、仮想制御ユニットによって制御される。仮想制御ユニットは、機械とは別の計算基盤上で実行される機械可読命令を指す。
【0015】
仮想制御ユニットは、その機械の制御機能を実現する場合、その機械に属すると考えることができる。当業者であれば、１つまたは複数の仮想制御ユニットが、その動作のために１つの機械にリンクされ得ることを理解するであろう。機械を制御するために機械にコマンドを送ることに加えて、機械からの測定値がリンクされた仮想制御ユニットに送られることになる。
【0016】
したがって、仮想制御ユニットが実行されると、機械の機能が実行される。仮想制御ユニットの機能には、機械制御のような自動化機能が含まれており、いくつかの実施形態では、仮想制御ユニットは、診断機能やプロジェクト計画機能を実行するためにも使用される。
【0017】
本発明は、仮想制御ユニット（ＶＣＮ）のデプロイメントテンプレートを提案する。本発明により、ＶＣＮのコンテンツは、１つまたは複数の機械のオートメーション機能を提供するという意味で首尾一貫したものとなる。個々のＶＣＮは、ローカルエッジクラウドやバックエンドクラウドなど異なる計算サーバ上で実行することができる。
【0018】
本発明で開示するデプロイメントテンプレートにより、個々のＶＣＮの実行に必要な適切な計算リソースを決定することができる。本発明により、産業オートメーション設備のオペレータは、ＶＣＮを自動的に動的かつ確実にインスタンス化することができる。
【0019】
さらに、本発明は、産業オートメーション設備の機械を開発し販売する機械メーカーが、デプロイメントテンプレートを使用して機械の動作条件を定義することを可能にする。したがって、本発明は、柔軟で信頼性の高い産業オートメーション設備のための機械の動的再構成を有利に可能にする。
【0020】
産業オートメーション設備においてＶＣＮを管理する方法は、仮想制御ユニットのための１つまたは複数のデプロイメント基準を含む１つまたは複数のテンプレートを生成することを含み、各ＶＣＮは、複数の機械のうちの少なくとも１つを制御することができる。
【0021】
デプロイメント基準は、ＶＣＮがインスタンス化される計算ノードのクラスを提供する。さらに、デプロイメント基準は、ＶＣＮ間のテンプレートデータフローも含むことができる。テンプレートデータフローは、ＶＣＮからのデータフローのレート、ＶＣＮからのリアルタイム通信要求、およびＶＣＮ間で送信されるデータパケットのデータパケットパラメータの少なくとも１つに基づいて定義することができる。
【0022】
このテンプレートは、どのＶＣＮが機械にリンクされているかを指定し、また、リンクされた機械のＶＣＮのどのデプロイメントが許可されるかについての基準を提供する。デプロイメントテンプレートを生成することにより、本発明はＶＣＮの信頼性の高い自動化されたデプロイメントを有利に提供する。
【0023】
この方法には、デプロイメント基準に基づいてVCNを１つまたは複数の計算ノードにマッピングすることが含まれ、ＶＣＮは、制御された機械が動作しているときに、マッピングされた計算ノード上でインスタンス化される。デプロイメント基準は、VCNを機械にリンクするだけでなく、どの計算ノードがどのようにＶＣＮを実行するかも決定する。したがって、機械のサプライヤは、機械にリンクされたＶＣＮがどのように実行されるかを決定することで、機械の信頼性の高い動作を保証できる。
【0024】
この方法は、テンプレートによって提供されるデプロイメント基準に基づいて、マッピングされた計算ノードの負荷を分散すること、を含むことができる。負荷を分散することの１つの方法は、データ感度に基づいて計算ノード間でＶＣＮのデプロイメントを分散することである。
【0025】
一実施形態において、本方法は、デプロイメント基準から、ＶＣＮが、産業オートメーション設備内のローカルネットワーク内のローカル計算ノードおよび／または外部ネットワーク内の外部計算ノードにインスタンス化されるかどうかを決定することと、決定に基づいてＶＣＮをローカル計算ノードおよび／または外部計算ノードにマッピングすることと、を含むことができる。
【0026】
ＶＣＮをローカル計算ノードに選択的にデプロイすることにより、リンクされた機械や産業プロセスのセンシティブデータは産業オートメーション設備内に留まる。さらに、ローカル計算ノードは、センシティブデータに関連しないＶＣＮやリアルタイム実行を必要としないＶＣＮの計算要件で負担を強いられることはない。
【0027】
別の実施形態では、テンプレートは、デプロイメント基準に加えて、優先順位付け基準を提供することができる。優先順位付け基準は、ＶＣＮがリアルタイム機能をもつ計算ノードにデプロイされるかどうかを定義する。
【0028】
負荷の分散は、優先順位付け基準に基づいて行われてもよい。したがって、本方法は、テンプレートに提供された優先順位付け基準に基づいて、マッピングされた計算ノード上の負荷を分散することをさらに含んでもよい。この場合、負荷は優先順位付け基準に基づいて、ローカル計算ノード及び外部計算ノード間で調整される。
【0029】
本方法はまた、少なくとも2つ以上の仮想制御ユニットのテンプレートを統合することにより、産業プロセスの統合デプロイメントテンプレートを生成することをふくんでもよい。この統合デプロイメントテンプレートは、共通の計算インフラストラクチャ上での仮想制御ユニットのグローバルデプロイメント基準を指定し、この共通計算インフラストラクチャは、ローカル計算ノードと外部計算ノードの少なくとも一方を含む。
【0030】
テンプレートを使用することで、産業オートメーション設備のオペレータは、産業オートメーション設備に関連付けられた適切な計算ノード上で、機械のＶＣＮを自動的にインスタンス化することができる。
【0031】
産業プロセスを実行するために、リンクされた機械が協力してプロセスを実行するように、複数のテンプレートを統合する必要があってもよい。
【0032】
したがって、統合デプロイメントテンプレートは、グローバルデプロイメント基準、つまり、共通の計算インフラストラクチャの計算ノード上に異なる機械のＶＣＮをどのようにデプロイするかを指定するグローバルポリシーを提供する。
【0033】
一の実施形態では、統合デプロイメントテンプレートは、シミュレーションを使用して生成することができる。これに応じて、本方法は、各テンプレートのデプロイメント基準をテストすることによって、仮想制御ユニットのテンプレートをシミュレーションすること、シミュレーション結果を使用してグローバルデプロイメント基準を決定すること、グローバルデプロイメント基準に従ってテンプレートを統合すること、を含んでもよい。ここで、グローバルデプロイメント基準は、テンプレートの各々における前記デプロイメント基準の充足を保証する。
【0034】
本方法はさらに、仮想制御ユニットのインスタンス化が、認証を使用するテンプレートに従っていることを検証することをさらに含み、その認証は、仮想制御ユニットのデプロイメント後に、１つまたは複数の決定されたデプロイメントパラメータを確認し、仮想制御ユニットが有効にインスタンス化されると、複数の機械が、仮想制御ユニットの少なくとも１つから受信した制御コマンドに従って、産業プロセスを実行する。ＶＣＮのデプロイメントが自動的に実行されるシナリオでは、本発明は、このような自動デプロイメントがテンプレートに従って有効に行われることを保証する。デプロイメントパラメータを検証することにより、本発明は、産業オートメーション設備の完全性が維持されることを保証する。
【0035】
一実施形態では、上記の検証はＶＣＮ間データのフローに基づいて実行される。また、検証は、ローカルネットワークと外部ネットワークにおけるデータのフローに基づいて実行される。それに応じて、本方法は、ネットワーク監視モジュールによって、仮想制御ユニット間のデータフローを決定することと、テンプレートおよび統合デプロイメントテンプレートの少なくとも１つに提供されるテンプレートデータフローと比較して、データフローにおける少なくとも１つの逸脱を検出することと、を含んでもよい。
【0036】
一実施形態では、認証は暗号技術およびプロトコルに基づく。デプロイメントの認証は、デプロイメントパラメータが関連するＶＣＮのデプロイメントテンプレートと一致することを確認する暗号的に保護されたデータ構造とすることができる。認証は、検証可能なクレデンシャルであってもよい。例えば、デプロイメントは、デプロイメントパラメータのデジタル署名された確認であってもよい。別の実施形態では、認証は、デプロイされたＶＣＮによって制御される機械のランプアップパラメータを決定することによって実行されてもよい。
【0037】
デプロイメントパラメータが有効でない場合、本方法は、逸脱が検出されたときに、複数の機械または複数の機械のサブセットが産業オートメーション設備において産業プロセスを実行することを停止するための緊急停止信号を生成することをさらに含み得る。
また、本方法は、機械を制御する仮想制御ユニットがテンプレートに従ってインスタンス化されていない場合に、複数の機械のうちのある機械の動作が許可されていないと判定することを含むことができる。したがって、本発明では、ＶＣＮの不正確なデプロイメントが、リンクされた機械の不正確な機能をもたらすことを認識される。リンクされた機械がすでに動作中であれば、緊急停止信号が使用されて動作が停止される。そうでない場合は、機械の初期化が阻止される。
また、本方法は、機械を制御する仮想制御ユニットがテンプレートに従ってインスタンス化されていない場合に、複数の機械のうちのある機械の動作が許可されていないと判定することを含むことができる。したがって、本発明では、ＶＣＮの不正確なデプロイメントが、リンクされた機械の不正確な機能をもたらすことを認識される。リンクされた機械がすでに動作中であれば、緊急停止信号が使用されて動作が停止される。そうでない場合は、機械の初期化が阻止される。
【0038】
したがって、本発明は、産業プロセスの完全性を維持し、安全な産業オートメーション設備を保証する。産業オートメーション設備は、製造実行システムなどの計画およびスケジューリング管理システムを使用して管理することができる。認証は、産業オートメーション設備の計画およびスケジューリングを修正するために、さらに分析することができる。
【0039】
したがって、ＶＣＮのインスタンス化の認証に基づいて、複数の機械の生産計画スケジュールを生成する。認証の結果を製造実行システムにリンクさせることで、産業オートメーション設備の動的管理を実現できる。
【0040】
例えば、生産オーダのタスクは、検証が存在する、あるいは認証が利用可能な、機械に割り当てることができる。
【0041】
ＶＣＮの管理は、テンプレートによって実現される。したがって、本発明は、産業オートメーション設備において仮想制御ユニットを管理するためのソフトウェアアーティファクトを含み、産業オートメーション設備は、少なくとも１つの産業プロセスを実行するように構成された複数の機械を含み、ソフトウェアアーティファクトは、本明細書において１つまたは複数のテンプレートとして実装され、テンプレートはＶＣＮの識別子を含む。
【0042】
仮想制御ユニットは、複数の機械が稼動しているときに、計算ノード上でインスタンス化され、複数の機械の各々は、ＶＣＮの各々がテンプレートに従って有効にインスタンス化されているときに、産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行する。
【0043】
ソフトウェアアーティファクトは、仮想制御ユニットのマップおよび関連する計算ノードクラスをさらに含んでもよく、計算ノードクラスは、仮想制御ユニットがインスタンス化される１つまたは複数の計算ノードを決定し、計算ノードクラスは、少なくとも計算ノードの位置および計算ノードのタイプに基づいて定義される。さらに、仮想制御ユニット間のテンプレートデータフローであって、テンプレートデータフローは、仮想制御ユニットからのデータフローのレート、仮想制御ユニットからのリアルタイム通信要求、及び仮想制御ユニット間で送信されるデータパケットのデータパケットパラメータの少なくとも１つに基づいて定義される。
【0044】
あるシナリオでは、産業オートメーション設備はシステムを使用して管理される。システムはまた、ＶＣＮを管理することができる。システムは、処理ユニットによって実行される命令を含む１つまたは複数のメモリユニットに通信可能に結合された１つまたは複数の処理ユニットを含み、命令は、複数の機械のうちの少なくとも１つを制御することができる仮想制御ユニットの１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュールに格納される。
【0045】
システムはまた、仮想制御ユニットを１つまたは複数の計算ノードにマッピングするように構成されたデプロイメントマネージャモジュールを含み、仮想制御ユニットは、制御対象機械が動作しているときに、マッピングされた計算ノード上でインスタンス化される。さらに、システムは、仮想制御ユニットのインスタンス化が、認証を使用するテンプレートに従っていることを検証するように構成されたデプロイメント検証モジュールを含み、この認証は、仮想制御ユニットのデプロイメント後に１つ以上のデプロイメントパラメータを決定し、仮想制御ユニットが有効にインスタンス化されると、複数の機械が産業プロセスを実行する。
【0046】
一実施形態では、システムの処理ユニットは、本明細書に開示された方法のステップを実行するように構成されている。
産業オートメーション設備は、少なくとも１つの機械を含む。機械は、本発明を実施するように構成することができる。機械は、その機械が動作している場合に産業プロセスの１つ以上のステップの実行を可能にするセンサとアクチュエータを含んでいる。機械は、センサおよびアクチュエータと通信するための入出力インタフェースをさらに備えている。
産業オートメーション設備は、少なくとも１つの機械を含む。機械は、本発明を実施するように構成することができる。機械は、その機械が動作している場合に産業プロセスの１つ以上のステップの実行を可能にするセンサとアクチュエータを含んでいる。機械は、センサおよびアクチュエータと通信するための入出力インタフェースをさらに備えている。
【0047】
機械はまた、モジュールとして記憶された命令を含む１つ以上のメモリユニットを含み、メモリユニットは、機械を制御することができる仮想制御ユニットの１つ以上のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュールを含み、仮想制御ユニットは、機械が動作しているときに、デプロイメント基準に基づいて計算ノード上にインスタンス化される。
【0048】
機械はまた、機械に関連する仮想制御ユニットがインスタンス化されたときに、アクチュエータを制御する制御信号を生成する処理ユニットを含む。ＶＣＮが有効にインスタンス化されると、処理ユニットはアクチュエータに制御信号を生成し、それによって産業プロセスの１つ以上のステップが実行される。ＶＣＮが正しくインスタンス化されていない場合、処理ユニットは、機械の運転を停止するための緊急信号を生成する。ＶＣＮが正しくインスタンス化されていない場合、処理ユニットは、ＶＣＮが正しくインスタンス化されるまで機械が始動しないように、負の始動信号を生成することもできる。
【0049】
以上、当業者が以下の詳細な説明をよりよく理解できるように、本開示の技術的特徴をかなり大まかに概説した。
以下、特許請求の範囲の主題を形成する、本開示の追加的な特徴および利点を説明する。当業者であれば、仮想制御ユニットが有効にインスタンス化された場合に、産業プロセスを実行するための基礎として、開示された構想および具体的な実施形態を容易に使用できることを理解するであろう。
以下、特許請求の範囲の主題を形成する、本開示の追加的な特徴および利点を説明する。当業者であれば、仮想制御ユニットが有効にインスタンス化された場合に、産業プロセスを実行するための基礎として、開示された構想および具体的な実施形態を容易に使用できることを理解するであろう。
【0050】
以下、本発明を図に示す実施形態を用いて説明する。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【発明を実施するための形態】
【0052】
以下、本発明を実施するための実施形態を詳細に説明する。様々な実施形態は、図面を参照して説明され、同様の参照数字は、全体を通して同様の要素を参照するために使用される。
【0053】
以下の説明では、説明の便宜上、１つまたは複数の実施形態を十分に理解できるように、多数の具体的な詳細を記載する。このような実施形態は、これらの具体的な詳細がなくても実施され得ることは明らかであろう。
【0054】
図１は、本発明の一実施形態による産業オートメーション設備を示す。産業オートメーション設備は、１つまたは複数の産業プロセスを実行するための機械１３０、１４０、１５０を含む。機械１３０、１４０、１５０は、オートメーションネットワーク１５５を介して計算リソース１６０Ａおよび１６０Ｂに通信可能に結合されている。
【0055】
機械１３０、１４０、１５０は、エンタープライズネットワーク１６５を介して計算リソース１６０Ｃに通信可能に結合されている。計算リソース１６０Ａおよび１６０Ｂは、産業オートメーション設備内のエッジ計算プラットフォームであり、計算ノードはリアルタイムおよび非リアルタイムの計算能力を有する。
【0056】
産業オートメーション設備は、機械１３０、１４０、１５０、通信ネットワーク１５５、１６５、および計算リソース１６０Ａ－Ｃから構成される。産業オートメーション設備は、それぞれ、専有および非専有の無線ネットワーク１７０および１８０に通信可能に結合される。例えば、無線ネットワーク１７０は、５Ｇマルチアクセスエッジ計算（５Ｇ／ＭＥＣ）ネットワークを含む。ＭＥＣ、すなわちマルチアクセスエッジ計算は、任意のネットワークのエッジ上のデバイスで実行される計算を指す。
【0057】
５Ｇ／ＭＥＣは、５Ｇモバイルネットワークによって計算リソースを提供するモバイルエッジ計算を指す。無線ネットワークの別の例は、インターネット１８０である。インターネット１８０を介して、産業オートメーション設備は、クラウド計算リソース１９０Ａおよび１９０Ｂに通信可能に結合される。計算リソース１６０Ａ－Ｃ、１７０及び１９０Ａ－Ｂは、仮想制御ユニットＶＣＮ１、ＶＣＮ２およびＶＣＮ３がデプロイされる計算ノードＣＮを含む。
【0058】
本発明の利点は、産業オートメーション設備が、デプロイメント管理（ＤＭ）モジュール１１０及びデプロイメント検証（ＤＶ）もジュール１２０をさらに含むことである。ＤＭモジュール１１０およびＤＶモジュール１２０は、機械１３０、１４０、１５０、ならびに計算リソース１６０Ａ～Ｃ、１７０及び１９０Ａ～Ｂに通信可能に結合されている。
【0059】
図１は、産業オートメーション設備の機械１３０、１４０、１５０を用いた本発明の応用例を示している。機械１３０、１４０、１５０はそれぞれ、処理ユニット１３４、１４４、１５４を有する。さらに、機械１３０、１４０、１５０は、センサＳおよびアクチュエータＡに対する入出力インタフェースＩＯを有する。
【0060】
機械１３０、１４０、１５０の制御と監視は、仮想制御ユニットＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３によって実行される。ＶＣＮ１～ＶＣＮ３のデプロイメントを可能にするために、機械１３０、１４０、１５０はそれぞれ、デプロイメントテンプレート（ＤＴ）モジュール１３２、１４２、１５２を含む。
【0061】
さらに、機械１４０及び１５０は、それぞれデプロイメント管理モジュール１４６及び１５６を任意に含むことができる。さらに、機械１５０は、デプロイメント検証モジュール１５８を任意に含むことができる。
【0062】
機械１３０、１４０、１５０が動作しているとき、それぞれの機械にリンクされたＶＣＮも、ＤＴモジュール１３２、１４２、１５２が提供するテンプレート／デプロイメントテンプレートに従って、適切な方法でインスタンス化されなければならない。例えば、ＶＣＮ１は機械１３０にリンクされている。したがって、機械１３０が稼動している場合、ＶＣＮ１は、ＤＴモジュール１３２によって提供されるデプロイメントテンプレートに従ってデプロイされなければならない。
【0063】
デプロイメントテンプレートは、ＶＣＮ１が計算ノードＣＮを有するそれぞれの計算リソースにデプロイされなければならないことを規定することができる。さらに、デプロイメントテンプレートは、機械の要件と、どのリンクされたＶＣＮをデプロイするかについての基準を規定する。例えば、機械１４０の要件は、リンクされたＶＣＮ２のリアルタイムのデプロイメントである。したがって、ＶＣＮ２は、計算リソース１６０Ａ内の計算ノードＣＮにデプロイされる。
【0064】
一実施形態では、テンプレートは、１つ以上の識別子、ハッシュおよび／または署名者（ＶＣＮイメージ）によって参照されるＶＣＮの詳細を含む。各ＶＣＮ、すなわちＶＣＮ１、ＶＣＮ２、及びＶＣＮ３について、テンプレートは、これがインスタンス化され得る場所の指示を含む。この例としては、８コア、３２ＧＢ ＲＡＭなどの技術的要件、ネットワークレイテンシの要件、サービスプロバイダに基づくハイパースケーラの制限など、計算ノードＣＮの要件が含まれる。
【0065】
テンプレートには、ＶＣＮ（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間の要件も含まれる。例えば、要件は、ＶＣＮが同じクラスの計算ノード上で実行されなければならないこと、またはVCNが同じノード上で実行されてはならないこと、またはＶＣＮがローカルネットワークノード（例えば、オートメーションネットワーク１５５内の計算リソース１６０Ａおよび１６０Ｂ上の計算ノード）上で実行されなければならないこと、またはＶＣＮがリアルタイム計算ノード上または安全承認計算ノード上でインスタンス化されなければならないことである。本明細書で上述した要件は、デプロイメント基準と総称される。したがって、テンプレートは、ＶＣＮのデプロイメント基準を含む。
【0066】
テンプレートは、ＶＣＮおよび関連する計算ノードクラスのマップ／リストを含むことができる。計算ノードクラスは、ＶＣＮがインスタンス化される１つまたは複数の計算ノードを上述の基準に基づいて決定する。計算ノードクラスは、少なくとも計算ノードの位置および計算ノードのタイプに基づいて定義される。
【0067】
テンプレートは、ＶＣＮ間および／またはＶＣＮと機械１３０～１５０のうちの１つとの間のデータフローをさらに含むことができる。データフローは、データレート、リアルタイム要求、および対応するネットワークデータパケットを検出するためのトラフィック記述子（例えば、ＩＰヘッダ、プロトコル、ポート番号、ＨＴＴＰヘッダ）に基づいて定義される。
【0068】
テンプレートは、計算需要を反映する指標を含む。したがって、データフローは、RAMメモリ、ストレージメモリ、計算性能、計算環境のタイプ、例えば、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）ネイティブ、コンテナ、ＶＭ、信頼された実行環境、および計算ノードで利用可能なリソース、例えばTPMセキュアエレメント、推論エンジン、グラフィックアクセラレータ、暗号アクセラレータ、セーフティウォッチドッグなどの要件に基づいて、さらに定義することができる。
【0069】
ＤＭモジュール１１０、およびオプションとしてＤＭモジュール１４６と１５６は、機械のＶＣＮ（例えば機械１３０のＶＣＮ１）を計算リソースにマッピングするように構成される。この目的のために、ＤＴモジュール１３２、１４２及び１５２によって提供されるデプロイメントテンプレートは、計算ノードのクラスおよび機械の要件を開示する構成情報を含む。別の実施形態では、ＶＣＮ１と計算ノードＣＮのマッピングは、ディスカバリプロシージャを使用して利用可能な計算ノードを検出することにより、自動的に割り当てることができる。
【0070】
計算ノードＣＮの割り当てが実行された後、ＤＶモジュール１２０とオプションでＤＶモジュール１５８は、機械１３０、１４０、１５０にリンクされたＶＣＮの実際のデプロイメントをチェックするように構成される。このチェックは、ＤＴモジュール１３２、１４２、１５２によって生成されたデプロイメントテンプレートと比較して実行される。これに応じて、機械のランプアップを解除することができる。
【0071】
あるいは、機械１３０、１４０、１５０の処理ユニット１３４、１４４、１５４に、暗号的に保護されたデプロイメント認証を提供することもできる。デプロイメント認証は、デプロイメントが関連するデプロイメントテンプレートと一致することを確認する、暗号的に保護されたデータ構造である。例えば、デジタル署名または検証可能なクレデンシャルの形式とすることができる。
【0072】
ＤＭモジュール１１０とＤＶモジュール１２０は、機械１３０、１４０、１５０に統合することもできるし（機械１５０に示されているように）、それとは別に実装することもできる。これらは、オートメーションネットワーク１５５にローカルに実装することができる。さらに、アプリやウェブサービスとして実装することもできる。ＤＭ及びＤＶアプリケーションは、機械１３０、１４０、１５０または産業用オートメーション設備を管理するように構成された産業用コントローラによってダウンロード可能であり得る。
【0073】
産業オートメーション設備における産業プロセスは、機械１３０、１４０、１５０が予め決められた方針に従って操作されることで実行される。この機械１３０、１４０、１５０のオーケストレーションは、ＤＭモジュール１１０を用いて実現される。ＤＭモジュール１１０は、ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、およびＶＣＮ３のテンプレートをマージすることによって、産業プロセス用の統合デプロイメントテンプレートを生成するように構成されている。統合デプロイメントテンプレートは、共通計算インフラストラクチャ１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１７０、１９０Ａ、１９０Ｂ上のＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３のグローバルデプロイメント基準を指定する。
【0074】
図１に見られるように、共通計算インフラストラクチャは、計算リソース１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１７０のローカル計算ノードＣＮと、計算リソース１９０Ａ、１９０Ｂの外部計算ノードから構成される。
【0075】
シミュレーションの結果は、関連するＶＣＮが関連するデプロイメントテンプレートに従ってデプロイされたときの機械１３０、１４０、１５０の動作を予測するシミュレーション結果である。グローバルデプロイメント基準は、シミュレーション結果を用いて決定される。
【0076】
さらに、ＤＭモジュール１１０は、グローバルデプロイメント基準に従ってテンプレートをマージするように構成され、ここで、グローバルデプロイメント基準は、テンプレートの各々におけるデプロイメント基準の充足を保証する。
【0077】
さらに、グローバルデプロイメント基準は、産業プロセスの性能を保証する。一実施形態では、ＤＶモジュール１２０からのデプロイメント検証結果は、生産計画システム、例えば製造実行システムに送信されることがある。
【0078】
製造実行システムＭＥＳは、デプロイメント検証結果に基づいて機械１３０、１４０、１５０に割り当てられる生産オーダの生産タスクを生成するように構成される。一例として、デプロイメント検証結果は有効な認証の形式である場合がある。したがって、有効な認証が利用可能な機械１３０、１４０、１５０で実行可能な、複数の今後の生産オーダから作業オーダを選択することができる。
【0079】
図２は、本発明の一実施形態による、図１に開示された産業オートメーション設備を管理するためのアーキテクチャ２００を示す。このアーキテクチャは、ソフトウェア定義オートメーションの基礎として機能するオープンオートメーションエコシステムを反映している。オープンオートメーションエコシステムの特徴は、計算リソース１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１７０、１９０Ａおよび１９０Ｂが、産業オートメーション設備の中央管理を可能にすることである。
【0080】
さらに、産業用オートメーション設備はオープンスタンダードに基づいて運用される。産業用オートメーション設備がオープンスタンダードに基づいて運用される場合、エンドユーザーによる機能拡張やカスタマイズが可能になる。オープンオートメーションエコシステムを備えた産業用オートメーション設備の例としては、モジュール式製造設備、無人搬送車（ＡＧＶ）を使用した倉庫、自律型工場などがある。
【0081】
図２では、機械１３０、１４０、１５０のアクチュエータとセンサが、アクチュエータとセンサ層２１０として図示されている。アクチュエータセンサ層２１０は、機械１３０、１４０、１５０の仮想機械２２０と相互作用する。仮想機械２２０はアーキテクチャ２００と相互作用する。
【0082】
アーキテクチャ２００は、オープンオートメーションランタイム（ＯＡＲ）２３０を含む。ＯＡＲ２３０は、オペレーティングシステムＯＳを含む。ＯＳは、リアルタイム拡張機能を備えた標準的なＬｉｎｕｘ（登録商標）ベースのＯＳであってもよい。他の例には、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ベースのＯＳのような産業用ＰＣ ＯＳが含まれる。
ＯＡＲ２３０は、さらにランタイムアプリケーションおよびランタイムサービス２４０を含む。
ＯＡＲ２３０は、さらにランタイムアプリケーションおよびランタイムサービス２４０を含む。
【0083】
ランタイムアプリケーションは、ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、およびＶＣＮ３がデプロイされるためのコンテナ化された環境を提供する。さらに、特定の実施形態では、デプロイメント検証モジュール１２０は、代替的または追加的に、ランタイムアプリケーションとしてもデプロイできる。ランタイムサービス２４０は、デプロイメント管理モジュール１１０およびデプロイメント検証モジュール１２０を含む。モジュール１１０及び１２０の動作は、本明細書で開示した通りである。
【0084】
アーキテクチャ２００はさらに、アプリケーションデバイス管理層２５０を含む。アプリケーションおよびデバイス管理層２５０は、エッジ管理モジュール２５２、クラウド管理モジュール２５４、アプリケーション管理モジュール２５６、デバイス管理モジュール２５８、およびデプロイメント管理モジュール１１０を含む。エッジ管理モジュール２５２は、オートメーションネットワーク１５５内の接続性を管理する。
【0085】
クラウド管理モジュール２５４は、インターネット１８０を介したクラウドリソース１９０Ａおよび１９０Ｂとの接続を担当する。アプリケーション管理モジュール２５６は、ＶＣＮ（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメントを管理する。デバイス管理モジュール２５８は、機械１３０、１４０、１５０を制御するために送信される命令を管理する。
【0086】
アーキテクチャ２００は、ＩＴ層２７０とＯＴ層２６０も含む。ＯＴ層２６０は、産業オートメーション設備に送信される制御に関するデバッグを管理するデバッグモジュール２６２を含む。ＯＴ層２６０はまた、産業オートメーション設備の構成およびサポートのためのサービスモジュール２６４を含む。
【0087】
ＩＴ層２７０は、アプリケーション開発のための開発環境および／またはツールを提供する開発モジュール２７２を含む。ＩＴ層２７４はまた、産業オートメーション設備のサービス遠隔監視を可能にするプラットフォームのデバッグおよびトレース操作のために使用されるサービスモジュール２７４を含む。
【0088】
本発明は、複数の相手先商標製品製造業者が、ＶＣＮで提供されるソフトウェア定義機能を備えた機械１３０、１４０、１５０を提供できるようにすることで、オープンオートメーションエコシステムを有利に実現する。ＶＣＮは、ランタイムアプリケーションモジュール内のコンテナとしてデプロイされる。
【0089】
さらに、本発明は、産業オートメーション設備のオペレータが機械１３０、１４０、１５０を安全かつ効率的に使用することを可能にする。これらの利点は、デプロイメント管理モジュール１１０によって生成されたテンプレートを使用することによって達成される。テンプレートは、機械１３０、１４０、１５０を安全に操作するためのＶＣＮのデプロイメント基準を定義する。
【0090】
図３は、本発明の実施形態による、産業オートメーション設備における仮想制御ユニットの管理方法を示す図である。
【0091】
この方法は、３つの主なステップを含む。ステップ３１０で、ＶＣＮのデプロイメント用テンプレートが生成される。ステップ３２０で、VCNが実行のために計算ノードにマッピングされる。ステップ３３０では、テンプレートに従って、計算ノード上でのＶＣＮのインスタンス化が検証される。ステップの詳細は後述する。
【0092】
ステップ３１０は、ＶＣＮの１つまたは複数のデプロイメント基準を含む１つまたは複数のテンプレートを生成することを含む。デプロイメント基準は、ＶＣＮがインスタンス化される計算ノードのクラスを提供する。さらに、デプロイメント基準は、ＶＣＮ間のテンプレートデータフローも含むことができる。テンプレートは、どのＶＣＮが機械にリンクされるかを指定し、リンクされた機械のＶＣＮのデプロイメントが許可される基準も提供する。
【0093】
ステップ３２０は、デプロイメント基準に基づいてＶＣＮを１つまたは複数の計算ノードにマッピングすることを含み、ＶＣＮは、制御された機械が動作しているときに、マッピングされた計算ノード上でインスタンス化される。デプロイメント基準は、ＶＣＮを機械にリンクするだけでなく、どの計算ノードがどのようにＶＣＮを実行するかも決定する。したがって、機械のサプライヤは、機械にリンクされたＶＣＮがどのように実行されるかを決定することで、機械の信頼性の高い動作を保証することができる。
【0094】
ステップ３１０は、それに応じて、各テンプレートのデプロイメント基準をテストすることによって仮想制御ユニットのテンプレートのシミュレーションを行い、シミュレーション結果を使用してグローバルデプロイメント基準を決定することを含むことができる。テンプレートは、各テンプレートのデプロイメント基準が満たされるように、グローバルデプロイメント基準に従ってマージされる。
【0095】
さらに、各テンプレートのデプロイメント基準を満たすことで、機械１３０、１４０、１５０によって産業プロセスが実行可能となる。
【0096】
ステップ３２０は、テンプレートによって提供されたデプロイメント基準に基づいて、マッピングされた計算ノードの負荷を分散することも含むことができる。負荷分散の１つの方法は、データ感度に基づいて計算ノード間でＶＣＮのデプロイメントを分散することである。
【0097】
一実施形態では、ステップ３２０は、デプロイメント基準から、ＶＣＮが、産業オートメーション設備内のローカルネットワーク内のローカル計算ノードおよび／または外部ネットワーク内の外部計算ノード上にインスタンス化されるかどうかを決定することと、決定に基づいて、ＶＣＮをローカル計算ノードおよび／または外部計算ノードにマッピングすることとを含んでもよい。
【0098】
ステップ３２０は、テンプレートに提供された優先順位付け基準に基づいて、マッピングされた計算ノードの負荷のバランスを取ることをさらに含んでもよい。ここで、負荷は、優先順位付け基準に基づいて、ローカル計算ノードと外部計算ノードとの間で調整される。
【0099】
ステップ３３０は、認証を使用して、仮想制御ユニットのインスタンス化がテンプレートに従っていることを検証することを含む。認証は、仮想制御ユニットのデプロイメント後に、１つまたは複数の決定されたデプロイメントパラメータを確認する。
【0100】
機械１３０、１４０、１５０は、ＶＣＮが有効にインスタンス化されている場合、ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３から受信した制御コマンドに従って、産業プロセスを実行する。
【0101】
一実施形態において、ステップ３３０は、ネットワーク監視モジュールによって仮想制御ユニット間のデータフローを決定することと、テンプレートおよび統合デプロイメントテンプレートの少なくとも１つに提供されるテンプレートデータフローと比較して、データフローの少なくとも１つの偏差を検出することと、を含み得る。
【0102】
デプロイメントパラメータが有効でない場合、ステップ３３０は、逸脱が検出されたときに、産業オートメーション設備において複数の機械が産業プロセスを実行するのを停止するための緊急停止信号を生成することを、さらに含み得る。
【0103】
また、ステップ３３０は、機械を制御する仮想制御ユニットがテンプレートに従ってインスタンス化されていない場合、機械１３０、１４０、１５０の機械の動作が許可されていないと判定することも含むことができる。したがって、本発明は、ＶＣＮの不正確なデプロイメントが、リンクされた機械の不正確な機能をもたらすことを認識する。
【0104】
リンク先の機械がすでに動作中であれば、緊急停止信号を使用して動作を停止する。そうでない場合は、機械の初期化が阻止される。したがって、本発明は産業プロセスの完全性を維持し、安全な産業オートメーション設備を保証する。
【0105】
本開示は、特定の実施形態を参照して詳細に説明されてきたが、本開示は、それらの実施形態に限定されないことが理解されるべきである。本開示に鑑みて、本明細書に記載されるような本開示の様々な実施形態の範囲から逸脱することなく、当業者には、多くの修正および変形がそれ自体存在するであろう。
【0106】
したがって、本開示の範囲は、前述の説明によってではなく、以下の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意味および同等性の範囲内に入るすべての変更、修正、および変形は、その範囲内で考慮される。方法特許請求の範囲に記載された全ての有利な実施形態は、システム／デバイス特許請求の範囲にも適用することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2024-02-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
産業オートメーション設備において仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を管理する方法であって、前記産業オートメーション設備は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）を含み、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行するように構成され、
前記方法は、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のそれぞれは、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも１つを制御することができ、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のための１つまたは複数のデプロイメント基準を含む１つまたは複数のテンプレートを生成し、
前記デプロイメント基準に基づいて、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を１つまたは複数の計算ノード（ＣＮ）にマッピングし、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）は、前記制御された機械が動作しているときに、前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化され、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が、認証を使用する前記テンプレートに従っていることを検証し、ここで、前記認証は、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント後に１つまたは複数の決定されたデプロイメントパラメータを確認しており、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）は前記産業プロセスを実行しており、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が有効にインスタンス化されている場合に、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の少なくとも１つから受信した制御コマンドに従う、
ことを含む。
前記方法は、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のそれぞれは、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも１つを制御することができ、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のための１つまたは複数のデプロイメント基準を含む１つまたは複数のテンプレートを生成し、
前記デプロイメント基準に基づいて、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を１つまたは複数の計算ノード（ＣＮ）にマッピングし、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）は、前記制御された機械が動作しているときに、前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化され、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が、認証を使用する前記テンプレートに従っていることを検証し、ここで、前記認証は、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント後に１つまたは複数の決定されたデプロイメントパラメータを確認しており、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）は前記産業プロセスを実行しており、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が有効にインスタンス化されている場合に、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の少なくとも１つから受信した制御コマンドに従う、
ことを含む。
【請求項2】
前記テンプレートによって提供された前記デプロイメント基準に基づいて前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上の負荷を分散することを、さらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が、前記産業オートメーション設備内のローカルネットワーク（１５５）のローカル計算ノード上または外部ネットワーク（１８０）の外部計算ノード上で、インスタンス化されるべきか否かを前記デプロイメント基準から決定すること、
前記決定に基づいて、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を、前記ローカル計算ノードまたは外部計算ノードにマッピングすること、
をさらに含む、請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法。
前記決定に基づいて、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を、前記ローカル計算ノードまたは外部計算ノードにマッピングすること、
をさらに含む、請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項4】
前記テンプレートで提供される優先順位付け基準に基づいて前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）での負荷を分散すること、をさらに含み、
前記優先順位付け基準に基づいて前記ローカル計算ノードおよび前記外部計算ノード間で前記負荷が調整される、請求項３に記載の方法。
前記優先順位付け基準に基づいて前記ローカル計算ノードおよび前記外部計算ノード間で前記負荷が調整される、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
少なくとも２つ以上の前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記テンプレートをマージすることによって前記産業プロセスの統合デプロイメントテンプレートを生成することをさらに含み、
前記統合デプロイメントテンプレートは、共通の計算インフラストラクチャ（１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１７０、１９０Ａ、および１９０Ｂ）上での前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のグローバルデプロイメント基準を特定し、
前記共通計算インフラストラクチャは、少なくとも前記ローカル計算ノードおよび前記外部計算ノードのうちの１つを含む、請求項４に記載の方法。
前記統合デプロイメントテンプレートは、共通の計算インフラストラクチャ（１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１７０、１９０Ａ、および１９０Ｂ）上での前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のグローバルデプロイメント基準を特定し、
前記共通計算インフラストラクチャは、少なくとも前記ローカル計算ノードおよび前記外部計算ノードのうちの１つを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記産業プロセスのための前記統合デプロイメントテンプレートを生成することは、
前記各テンプレートの前記デプロイメント基準をテストすることによって、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記テンプレートをシミュレートすること、
前記シミュレーション結果を用いて前記グローバルデプロイメント基準を決定すること、
前記グローバルデプロイメント基準に従って前記テンプレートをマージすること、
を含み、
前記グローバルデプロイメント基準は、前記テンプレートそれぞれの前記デプロイメント基準を満たすことを保証する、請求項５に記載の方法。
前記各テンプレートの前記デプロイメント基準をテストすることによって、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記テンプレートをシミュレートすること、
前記シミュレーション結果を用いて前記グローバルデプロイメント基準を決定すること、
前記グローバルデプロイメント基準に従って前記テンプレートをマージすること、
を含み、
前記グローバルデプロイメント基準は、前記テンプレートそれぞれの前記デプロイメント基準を満たすことを保証する、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が前記テンプレートに従っていることを検証することは、
ネットワーク監視モジュールによって前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間のデータフローを決定すること、
前記テンプレートおよび前記統合デプロイメントテンプレートのうちの少なくとも１つの中でテンプレートデータフローと比較して少なくとも１つの逸脱を検出すること、をさらに含む請求項５に記載の方法。
ネットワーク監視モジュールによって前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間のデータフローを決定すること、
前記テンプレートおよび前記統合デプロイメントテンプレートのうちの少なくとも１つの中でテンプレートデータフローと比較して少なくとも１つの逸脱を検出すること、をさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記逸脱が検出される場合に、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）が前記産業オートメーション設備内の前記産業プロセスを実行するのを停止させるための緊急停止信号を生成する、ことをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が前記テンプレートに従っていることを検証することは、前記機械を制御する仮想制御ユニットが前記テンプレートに従ってインスタンス化されていない場合に、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの１つの機械の動作が許可されていないと判定する、ことをさらに含む、請求項１のうちのひとつに記載の方法。
【請求項10】
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化が前記テンプレートに従っていることを検証することは、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の前記インスタンス化の前記認証に基づいて前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）の生産計画スケジュールを生成することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項11】
処理ユニットによって実行されると請求項１、２、９、又は１０のいずれか１項に記載の方法を実行する命令を含むコンピュータプログラマブルプロダクト。
【請求項12】
産業オートメーション設備内の仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を管理するためのソフトウェアアーティファクトであって、前記産業オートメーション設備は、少なくとも１つの産業プロセスを実行するように構成された複数の機械（１３０、１４０、１５０）を有し、前記ソフトウェアアーティファクトは、請求項１、２、９、又は１０のいずれか１項に記載の前記１つまたは複数のテンプレートとして実装され、
前記テンプレートは、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）であって、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）または前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のサブセットを制御することが可能である、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の識別子と、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）であって、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）の各々は、前記仮想制御ユニットが前記テンプレートに従って有効にインスタンス化されるときに、前記産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行し、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）が動作しているときに計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント基準と、を含む。
前記テンプレートは、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）であって、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）または前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）のサブセットを制御することが可能である、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の識別子と、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）であって、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）の各々は、前記仮想制御ユニットが前記テンプレートに従って有効にインスタンス化されるときに、前記産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行し、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）が動作しているときに計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント基準と、を含む。
【請求項13】
前記テンプレートは、
仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）および関連する計算ノードクラスであって、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）がインスタンス化される１つ又は複数の計算ノード（ＣＮ）を決定し、少なくとも前記計算ノード（ＣＮ）の位置と前記計算ノード(ＣＮ）のタイプに基づいて定義される前記計算ノードクラスのマップと、
前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間のテンプレートデータフローであって、前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）からのデータフローのレート、仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）からのリアルタイム通信要求、および、仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間で送信されるデータパケットのデータパケットパラメータ、のうちの少なくとも１つに基づいて定義される前記テンプレートデータフローと
をさらに含む、請求項１２に記載のソフトウェアアーティファクト。
仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）および関連する計算ノードクラスであって、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）がインスタンス化される１つ又は複数の計算ノード（ＣＮ）を決定し、少なくとも前記計算ノード（ＣＮ）の位置と前記計算ノード(ＣＮ）のタイプに基づいて定義される前記計算ノードクラスのマップと、
前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間のテンプレートデータフローであって、前記仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）からのデータフローのレート、仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）からのリアルタイム通信要求、および、仮想制御装置（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）間で送信されるデータパケットのデータパケットパラメータ、のうちの少なくとも１つに基づいて定義される前記テンプレートデータフローと
をさらに含む、請求項１２に記載のソフトウェアアーティファクト。
【請求項14】
産業オートメーション設備内の仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を管理するためのシステムであって、
前記産業オートメーション設備は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）を備え、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行するように構成され、前記システムは、
処理ユニットによって実行される命令を含む１つまたは複数のメモリユニットに通信可能に結合された１つまたは複数の処理ユニットを備え、
前記命令は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも１つを制御することができる仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール（１３２、１４２、１５２）、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を１つまたは複数の計算ノード（ＣＮ）にマッピングするように構成されたデプロイメントマネージャモジュール（１１０）、および、認証を使用する前記テンプレートに前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のインスタンス化が従っていることを検証するように構成されたデプロイメント検証モジュール（１２０）に記憶され、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）は、前記制御された機械が動作しているときに、前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上にインスタンス化されており、
前記認証は前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント後に１つまたは複数のデプロイメントパラメータを確認し、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）は、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が有効にインスタンス化されるときに、前記産業プロセスを実行する、
システム。
前記産業オートメーション設備は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）を備え、各機械は少なくとも１つの産業プロセスの１つまたは複数のステップを実行するように構成され、前記システムは、
処理ユニットによって実行される命令を含む１つまたは複数のメモリユニットに通信可能に結合された１つまたは複数の処理ユニットを備え、
前記命令は、複数の機械（１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも１つを制御することができる仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）の１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール（１３２、１４２、１５２）、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）を１つまたは複数の計算ノード（ＣＮ）にマッピングするように構成されたデプロイメントマネージャモジュール（１１０）、および、認証を使用する前記テンプレートに前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のインスタンス化が従っていることを検証するように構成されたデプロイメント検証モジュール（１２０）に記憶され、
前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）は、前記制御された機械が動作しているときに、前記マッピングされた計算ノード（ＣＮ）上にインスタンス化されており、
前記認証は前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）のデプロイメント後に１つまたは複数のデプロイメントパラメータを確認し、前記複数の機械（１３０、１４０、１５０）は、前記仮想制御ユニット（ＶＣＮ１、ＶＣＮ２、ＶＣＮ３）が有効にインスタンス化されるときに、前記産業プロセスを実行する、
システム。
【請求項15】
産業オートメーション設備内の他の機械と協働して産業プロセスを実行するように構成された前記産業オートメーション設備内の機械（１３０、１４０、１５０）であって、
前記機械は、
前記機械が稼動しているときに、前記産業プロセスの１つまたは複数のステップの実行を可能にするセンサ（Ｓ）およびアクチュエータ（Ａ）と、
前記センサおよびアクチュエータと通信するための入出力（Ｉ／О）インタフェースと、
モジュールとして記憶された命令を含む１つまたは複数のメモリユニットであって、前記機械を制御することが可能な仮想制御ユニットであって、前記機械が稼動しているときに、デプロイメント基準に基づいて計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される、前記仮想制御ユニットの１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール（１３２、１４２、１５２）を含む前記メモリユニットと、
前記機械に関連する前記仮想制御ユニットがインスタンス化されるときに前記アクチュエータを制御する制御信号を生成する処理ユニット（１３４、１４４、１５４）と、
を備えることを特徴とする機械。
前記機械は、
前記機械が稼動しているときに、前記産業プロセスの１つまたは複数のステップの実行を可能にするセンサ（Ｓ）およびアクチュエータ（Ａ）と、
前記センサおよびアクチュエータと通信するための入出力（Ｉ／О）インタフェースと、
モジュールとして記憶された命令を含む１つまたは複数のメモリユニットであって、前記機械を制御することが可能な仮想制御ユニットであって、前記機械が稼動しているときに、デプロイメント基準に基づいて計算ノード（ＣＮ）上でインスタンス化される、前記仮想制御ユニットの１つまたは複数のデプロイメント基準を含む少なくとも１つのテンプレートを生成するように構成されたテンプレートモジュール（１３２、１４２、１５２）を含む前記メモリユニットと、
前記機械に関連する前記仮想制御ユニットがインスタンス化されるときに前記アクチュエータを制御する制御信号を生成する処理ユニット（１３４、１４４、１５４）と、
を備えることを特徴とする機械。
【外国語明細書】