特表 2024-515738 プロセス自動化ノード間で帯域外通信チャネルを活用すること

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-10

(54)【発明の名称】プロセス自動化ノード間で帯域外通信チャネルを活用すること

(51)【国際特許分類】

   H04L 47/12 20220101AFI20240403BHJP

【ＦＩ】

H04L47/12

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023565292

(86)(22)【出願日】2022-04-27

(85)【翻訳文提出日】2023-10-23

(86)【国際出願番号】 IB2022053879

(87)【国際公開番号】W WO2022229852

(87)【国際公開日】2022-11-03

(31)【優先権主張番号】17/244,350

(32)【優先日】2021-04-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

２．ＷｉーＦｉ ＤＩＲＥＣＴ

(71)【出願人】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(72)【発明者】

【氏名】デイヴィッド・エマーソン

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ・マルム

(72)【発明者】

【氏名】アンドリュー・ケラー

(72)【発明者】

【氏名】パトリック・クレイ

(72)【発明者】

【氏名】澤原 英則

(72)【発明者】

【氏名】ヴィエン・グエン

【テーマコード（参考）】

5K030

【Ｆターム（参考）】

5K030GA13

5K030JA10

5K030LC11

5K030MB09

(57)【要約】

プロセス自動化システムのノード間で「帯域外」通信チャネルを活用するための実装形態について、本明細書において説明される。様々な実装形態において、プロセス自動化システムの2つ以上のプロセス自動化ノード間で帯域外通信チャネルが、確立されてよい。帯域外通信チャネルは、その2つ以上のプロセス自動化ノードがプロセス自動化システムの他のプロセス自動化ノードに通信可能に結合されるプロセス自動化ネットワークの外部にあってよい。その2つ以上のプロセス自動化ノードは、少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実装すべく他のプロセス自動化ノードのうちの1つまたは複数と協働してよい。プロセス自動化システムの1つまたは複数の特性が、監視されてよく、その監視に基づいて、トラフィックが、プロセス自動化ネットワークから帯域外通信チャネルに選択的に迂回されてよい。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

1つまたは複数のプロセッサを使用して実行される方法であって、
プロセス自動化システムの2つ以上のプロセス自動化ノード間で帯域外通信チャネルを確立するステップであって、前記帯域外通信チャネルは、前記2つ以上のプロセス自動化ノードが前記プロセス自動化システムの他のプロセス自動化ノードに通信可能に結合されるプロセス自動化ネットワークの外部にあり、前記2つ以上のプロセス自動化ノードは、前記他のプロセス自動化ノードのうちの1つまたは複数と協働して少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実行する、ステップと、
前記プロセス自動化システムの1つまたは複数の特性を監視するステップと、
前記監視に基づいて、トラフィックを前記プロセス自動化ネットワークから前記帯域外通信チャネルに選択的に迂回させるステップと
を含む方法。

【請求項2】

前記プロセス自動化システムの監視される前記1つまたは複数の特性は、前記プロセス自動化ネットワークにおけるネットワークトラフィックを含む、請求項1に記載の方法。

【請求項3】

前記プロセス自動化システムの監視される前記1つまたは複数の特性は、前記プロセス自動化ネットワークにおいて前記ネットワークトラフィックに基づいて検出されるネットワーク輻輳を含む、請求項2に記載の方法。

【請求項4】

前記プロセス自動化システムの監視される前記1つまたは複数の特性は、前記ネットワークトラフィックのうちの少なくともいくらかに割り当てられた或る度合のプライバシーを含み、選択的に迂回させる前記ステップは、第1の度合のプライバシーが割り当てられたネットワークトラフィックを前記プロセス自動化ネットワークから前記帯域外通信チャネルに迂回させるステップを含む、請求項2または3に記載の方法。

【請求項5】

前記プロセス自動化システムの監視される前記1つまたは複数の特性は、前記ネットワークトラフィックのうちの少なくともいくらかに割り当てられた相対的な優先度を含み、選択的に迂回させる前記ステップは、第1の相対的な優先度が割り当てられたネットワークトラフィックを前記プロセス自動化ネットワークから前記帯域外通信チャネルに迂回させるステップを含む、請求項2から4のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記プロセス自動化システムの監視される前記1つまたは複数の特性は、機能ブロックを実行する前記プロセス自動化システムの所与のプロセス自動化ノードの能力を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

監視する前記ステップは、分散制御ノード(DCN)によって、前記DCNが前記プロセス自動化ネットワークの他のプロセス自動化ノードにデータを公開するのに先立って実行される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記帯域外通信チャネルを経由して構成データを前記2つ以上のプロセス自動化ノードの第1のプロセス自動化ノードから前記2つ以上のプロセス自動化ノードの第2のプロセス自動化ノードに送信するステップをさらに含み、前記構成データは、
前記プロセス自動化ネットワークに参加するのに前記第2のプロセス自動化ノードによって使用可能である情報技術(IT)構成データと、
前記プロセス自動化システムの前記他のプロセス自動化ノードのうちの前記1つまたは複数と協働して前記少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実行するために前記第2のプロセス自動化ノードによって使用可能である運用技術(OT)構成データと
を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記2つ以上のプロセス自動化ノードは、少なくとも3つのプロセス自動化ノードを含み、前記帯域外通信チャネルは、前記少なくとも3つのプロセス自動化ノードを通信可能に結合し、かつ前記プロセス自動化ネットワークとは異なる通信技術を使用して実現されるネットワークを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記2つ以上のノード間で前記帯域外通信チャネルを経由してデバイス健全性情報を交換するステップをさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記2つ以上のノード間で前記帯域外通信チャネルを経由してタイムセンシティブなネットワーキングメタデータを交換するステップをさらに含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

分散制御ノード(DCN)であって、
第1の通信インターフェースおよび第2の通信インターフェースと、
回路と
を含み、前記回路は、
プロセス自動化システムの複数のプロセス自動化ノードを通信可能に結合するプロセス自動化ネットワークに、前記第1の通信インターフェースを使用して参加し、
前記第2の通信インターフェースを使用して前記DCNと前記プロセス自動化システムの1つまたは複数の他のプロセス自動化ノードとの間で帯域外通信チャネルに参加し、
イベントの発生を検出し、
前記イベントの前記発生の前記検出に基づいて、少なくともいくらかのトラフィックを前記DCNから前記帯域外通信チャネルに迂回させるように構成された、DCN。

【請求項13】

前記回路は、前記イベントの発生に関して前記プロセス自動化システムの1つまたは複数の特性を監視するようにさらに構成された、請求項12に記載のDCN。

【請求項14】

前記プロセス自動化システムの監視される前記1つまたは複数の特性は、前記プロセス自動化ネットワークにおけるネットワークトラフィックを含む、請求項13に記載のDCN。

【請求項15】

前記イベントは、前記プロセス自動化ネットワークにおけるネットワーク輻輳を含む、請求項14に記載のDCN。

【請求項16】

前記特性のうちの1つまたは複数は、前記ネットワークトラフィックのうちの少なくともいくらかに割り当てられた或る度合のプライバシーを含む、請求項14または15に記載のDCN。

【請求項17】

前記特性のうちの1つまたは複数は、前記ネットワークトラフィックのうちの少なくともいくらかに割り当てられた相対的な優先度を含む、請求項14から16のいずれか一項に記載のDCN。

【請求項18】

前記回路は、前記DCNがデータを前記プロセス自動化ネットワークに公開するたびに、前記プロセス自動化システムの前記1つまたは複数の特性を監視するようにさらに構成された、請求項13から17のいずれか一項に記載のDCN。

【請求項19】

命令を含む少なくとも1つの非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記命令は、分散制御ノード(DCN)の1つまたは複数のプロセッサによる前記命令の実行に応答して、前記1つまたは複数のプロセッサに、
プロセス自動化システムの複数のプロセス自動化ノードを通信可能に結合するプロセス自動化ネットワークに参加させ、
前記DCNと前記プロセス自動化システムの1つまたは複数の他のプロセス自動化ノードとの間で帯域外通信チャネルを確立させ、
イベントの発生に関して前記プロセス自動化システムを監視させ、
前記イベントの検出に応答して、少なくともいくらかのトラフィックを前記DCNから前記帯域外通信チャネルに迂回させる、少なくとも1つの非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項20】

前記DCNと前記プロセス自動化システムの前記他のプロセス自動化ノードのうちの1つまたは複数との間でデバイス健全性情報またはタイムセンシティブなネットワーキングメタデータを交換するための命令をさらに備える、請求項19に記載の少なくとも1つの非一時的コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プロセス自動化ノード間で帯域外通信チャネルを活用することに関する。

【背景技術】

【0002】

プロセス自動化システムは、1つまたは複数のプロセス自動化ネットワークを含むことが可能である。プロセス自動化ネットワークは、分散制御ノード(DCN)などのデバイスが、他のDCN、センサ、アクチュエータなどの、プロセス自動化システムの他のノードと通信する主要な(1つまたは複数の)通信チャネルであることが可能である。プロセス自動化ネットワークは、通常、イーサネットなどの、信頼でき、高速で、相当に大きい帯域幅を有する通信技術を使用して実装される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

プロセス自動化システムを管理することは、様々な技術的課題をもたらし得る。一例として、DCNなどのプロセス自動化ノードは、機能不良を生じる可能性、および/または、それ以外でオフラインになる可能性があり、その場合、ノードは、プロセス自動化システムにおいてそのノードの役割(しばしば、1つまたは複数の機能ブロックにより定義される)を実行することができない。別の例として、プロセス自動化ネットワーク自体が、過負荷になること、および/または輻輳する可能性があり、かつ/またはプロセス自動化ネットワークの部分に障害が生じる可能性がある。さらに別の例として、特定のプロセス自動化ノードによって生成されるデータが、他のプロセス自動化ノードによって生成されるデータと比べて、よりセンシティブであると考えられる可能性があり、そのようなセンシティブなトラフィックが、例えば、悪意のある者または他の許可のない者によって容易に傍受され得ないことを確実にすることが望まれ、または求められていることがある。さらに別の例として、特定のプロセス自動化ノードによって生成される、または収集されるデータが、他のプロセス自動化ノードによって生成される、または収集されるデータと比べて、優先度がより高いと考えられる可能性がある。そのような優先度の高いトラフィックが、そのトラフィックの宛先に正確に、かつ/または適時に到着することを確実にすることが望まれ、または求められていることがある。

【0004】

さらに、プロセス自動化ネットワークは、しばしば、そのネットワークに通信可能に結合された多くのプロセス自動化ノードを有する。また、プロセス自動化ネットワークは、他のシステムに対するファイアウォールなどの他のネットワーキングノードを含んでもよい。これらの無数のノードは、マルウェアおよび攻撃者にとっての潜在的な標的となる。プロセス自動化ネットワークが侵害された、または侵入された場合、DCNなどの最近に追加されたデバイスは、そのようなデバイスが、そのようなデバイスを保護することが可能なセキュリティ機構をまだ含まない可能性があるため、特に脆弱であり得る。同様に、最近に追加されたデバイスが、防御が損なわれて、その後、サービス供与するようにされた場合、そのデバイスは、プロセス自動化ネットワーク全体に対してセキュリティ脅威となり得る。

【課題を解決するための手段】

【0005】

したがって、様々な方法でこれらの問題に対処すべくプロセス自動化システムの2つ以上のノード間で「帯域外」通信チャネルを活用するための実装形態について、本明細書において説明される。より詳細には、ただし、排他的にではなく、1つまたは複数のDCNの間で、プロセス自動化システムの主要なプロセス自動化ネットワークの外部の帯域外通信チャネルを確立するための技術について、本明細書において説明される。一部の実装形態において、その帯域外通信チャネルは、Wi-Fi Direct、ユニバーサルシリアルバス(USB)、近距離通信(NFC)、Bluetoothなどの有線通信技術または無線通信技術を使用して実装されてよい。一部の実装形態において、その帯域外通信チャネルは、3つ以上のプロセス自動化ノードを通信可能に結合してよく、したがって、代替として、帯域外ネットワークと呼ばれてよい。そのような帯域外通信チャネルは、プロセス自動化システムの一部として動作するために新たなデバイスをプロビジョニングすること、セキュリティ、負荷分散、冗長性、および/またはネットワークトラフィック管理などの様々な異なる目的で使用されてよい。

【0006】

プロビジョニングおよびセキュリティに関して、その帯域外通信チャネルは、プロセス自動化ネットワーク上で追加されるべきデバイスを悪意のあるコンテンツ(例えば、マルウェア、コンピュータウイルス)から防御することが可能な事実上のファイアウォールの役割をしてよい。さらに、その帯域外通信チャネルが、追加されるべきデバイスとプロセス自動化ネットワークの既存のメンバノード(例えば、DCN)の間で確立される場合、その帯域外通信チャネルは、プロセス自動化ネットワークを、追加されるべきデバイス上にある可能性がある悪意のあるコンテンツから防御しながら、追加されるべきデバイスをセキュリティ保護されて認証するのに使用されてよい。例えば、セキュリティ保護された、かつ/またはプライベートの帯域外通信チャネルを使用することによって、既存のメンバノードは、追加されるべきデバイスにロードされるべきファイル、プログラム、および/またはデータを獲得することができ、追加されるデバイスに対するパススルー(pass-through)の役割をしてよい。その結果、追加されるデバイスは、意図されるとおりに機能するプロセス自動化システムのセキュリティ保護されたメンバとなることがよりよく準備される。一部の実装形態において、既存のメンバノードは、プロセス自動化ネットワークの他の(1つまたは複数の)メンバからこれらのデータを獲得してよい。他の実装形態において、既存のメンバノードは、プロセス自動化管理システム(例えば、中央サーバ)からこれらのデータを獲得してよい。

【0007】

負荷分散および/または冗長性に関して、その帯域外通信チャネルは、2つ以上のプロセス自動化ノード間で、そのチャネルが、データをリアルタイムで交換すべくその2つ以上のプロセス自動化ノードのためのプライベートチャネルとして使用されつづけることが可能であるように維持されてよい。このことは、いずれかのプロセス自動化ノードが、他のプロセス自動化ノードの1つまたは複数の機能(例えば、機能ブロック)を、例えば、停電、マルウェア、人間による介入、ネットワーク接続を失うこと、その他に起因して、他のプロセス自動化ノードがそれらの機能を実行することができない場合に、引き受けること、および/または補足することを可能にし得る。他のプロセス自動化ノードができないときに、いずれの機能をプロセス自動化ノードが実行すべきかについての決定は、人によって手動で設定されること、プロセス自動化ネットワークの他のプロセス自動化ノードによってリアルタイムで選択されること、および/または投票されて決められること、ならびに/あるいは様々な人工知能技術および/または機械学習技術を使用して決められることが可能である。

【0008】

ネットワークトラフィック管理に関して、一部の実装形態において、トラフィックは、プロセス自動化ネットワークから帯域外通信チャネルにリアルタイムで迂回されることが可能である。トラフィックは、このようにして、いくつかを挙げると、(i)プロセス自動化ネットワークにおいて生じることが検出および/または予測される輻輳および/または中断(disruption)、(ii)特定のトラフィックが、その帯域外通信チャネルに結合されたノード間でプライベートであることに留まることを確実にしようとする要望、ならびに(iii)様々なトラフィックの相対的な優先度を含むが、これらには限定されない様々な異なる要因に基づいて、移動されてよい。

【0009】

一部の実装形態において、ネットワーク過負荷がプロセス自動化ネットワーク上で生じた場合、プロセス自動化ネットワークのすべての、または少なくとも一部のデバイスが、フローを維持すべくデバイスのトラフィックを絞り、ボトルネックを回避することが可能である。例えば、プロセス自動化ネットワーク上でデータを公開するDCNなどのデバイス上で動作する各アプリケーションが、公開する時点でネットワーク負荷を確かめることが可能であり、アプリケーションは、このネットワーク負荷に基づいて、アプリケーションの周波数を低減すること、または増加させることが可能であり、かつ/またはトラフィックを、アプリケーションが利用可能な(1つまたは複数の)帯域外通信チャネルに移動させることが可能である。

【0010】

一部の実装形態において、その帯域外通信チャネルは、例えば、資産管理データ(例えば、健全性データ)のために1つ、プロセス自動化制御のために別の1つ、タイムセンシティブな(time-sensitive)ネットワーキングデータ交換のために別の1つといった具合に、多数のチャネルおよび/または多数のサブネットワークを用いて実装されてよい。

【0011】

一部の実装形態において、方法が、1つまたは複数のプロセッサを使用して実装されてよく、この方法は、プロセス自動化システムの2つ以上のプロセス自動化ノード間で帯域外通信チャネルを確立することであって、その帯域外通信チャネルは、その2つ以上のプロセス自動化ノードがプロセス自動化システムの他のプロセス自動化ノードに通信可能に結合されるプロセス自動化ネットワークの外部にあり、かつその2つ以上のプロセス自動化ノードは、少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実装すべく他のプロセス自動化ノードのうちの1つまたは複数と協働する、前記確立すること、プロセス自動化システムの1つまたは複数の特性を監視すること、およびその監視に基づいて、トラフィックを、プロセス自動化ネットワークから帯域外通信チャネルに選択的に迂回させることを含んでよい。

【0012】

様々な実装形態において、プロセス自動化システムの1つまたは複数の監視される特性は、プロセス自動化ネットワーク上のネットワークトラフィックを含む。様々な実装形態において、プロセス自動化システムの1つまたは複数の監視される特性は、プロセス自動化ネットワーク上のネットワークトラフィックに基づいて検出されるネットワーク輻輳を含んでよい。

【0013】

様々な実装形態において、プロセス自動化システムの1つまたは複数の監視される特性は、ネットワークトラフィックのうちの少なくともいくらかに割り当てられた或る度合のプライバシーを含んでよい。様々な実装形態において、選択的に迂回させることは、第1の度合のプライバシーが割り当てられたネットワークトラフィックを、プロセス自動化ネットワークから帯域外通信チャネルに迂回させることを含んでよい。

【0014】

様々な実装形態において、プロセス自動化システムの1つまたは複数の監視される特性は、ネットワークトラフィックのうちの少なくともいくらかに割り当てられた相対的な優先度を含んでよい。様々な実装形態において、選択的に迂回させることは、第1の相対的な優先度が割り当てられたネットワークトラフィックを、プロセス自動化ネットワークから帯域外通信チャネルに迂回させることを含んでよい。

【0015】

様々な実装形態において、プロセス自動化システムの1つまたは複数の監視される特性は、プロセス自動化システムの所与のプロセス自動化ノードの、機能ブロックを実行する能力を含んでよい。

【0016】

様々な実装形態において、監視することは、DCNによって、DCNがプロセス自動化ネットワークの他のプロセス自動化ノードにデータを公開する前に実行されてよい。

【0017】

様々な実装形態において、方法は、その2つ以上のプロセス自動化ノードの第1のプロセス自動化ノードからその2つ以上のプロセス自動化ノードの第2のプロセス自動化ノードに帯域外通信チャネルを介して構成データを送信することをさらに含んでよい。構成データは、プロセス自動化ネットワークに参加すべく第2のプロセス自動化ノードによって使用可能である情報技術(IT)構成データと、少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実装するようにプロセス自動化システムの他のプロセス自動化ノードのうちの1つまたは複数と協働すべく第2のプロセス自動化ノードによって使用可能である運用技術(OT)構成データとを含んでよい。

【0018】

様々な実装形態において、その2つ以上のプロセス自動化ノードは、少なくとも3つのプロセス自動化ノードを含んでよく、その帯域外通信チャネルは、その少なくとも3つのプロセス自動化ノードを通信可能に結合し、かつプロセス自動化ネットワークとは異なる通信技術を使用して実装されるネットワークであってよい。

【0019】

様々な実装形態において、方法は、その帯域外通信チャネルを介してその2つ以上のノード間でデバイス健全性情報を交換することをさらに含んでよい。様々な実装形態において、方法は、その帯域外通信チャネルを介してその2つ以上のノード間でタイムセンシティブネットワーキングメタデータを交換することをさらに含んでよい。

【0020】

別の態様において、DCNが、第1の通信インターフェースおよび第2のインターフェースと、回路とを含んでよく、回路は、プロセス自動化システムの複数のプロセス自動化ノードを通信可能に結合するプロセス自動化ネットワークに、第1の通信インターフェースを使用して参加すること、第2の通信インターフェースを使用してDCNとプロセス自動化システムの他の1つまたは複数のプロセス自動化ノードの間の帯域外通信チャネルに参加すること、イベントの発生を検出すること、イベントの発生の検出に基づいて、少なくともいくらかのトラフィックをDCNから帯域外通信チャネルに迂回させることを行うように構成される。

【0021】

さらに、一部の実装形態は、1つまたは複数のコンピューティングデバイスの1つまたは複数のプロセッサを含み、その1つまたは複数のプロセッサは、関連付けられたメモリに記憶された命令を実行するように動作可能であり、命令は、前述した方法のいずれかの実行をもたらすように構成される。また、一部の実装形態は、前述した方法のいずれかを実行するように1つまたは複数のプロセッサによって実行可能であるコンピュータ命令を記憶する1つまたは複数の非一時的コンピュータ可読記憶媒体も含む。

【0022】

以上の概念と、本明細書でより詳細に説明されるさらなる概念のすべての組合せが、本明細書において開示される主題の一部であることが企図されることを理解されたい。例えば、本開示の終わりに添付される請求される主題のすべての組合せが、本明細書において開示される主題の一部であることが企図される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施形態による、本開示の選択された態様が実装されてよいシナリオを示す概略図である。

【図2】実施形態による、本開示の選択された態様が実装されてよいシナリオを示す概略図である。

【図3】実施形態による、本開示の選択された態様が実装されてよいシナリオを示す概略図である。

【図4】実施形態による、本開示の選択された態様が実装されてよいシナリオを示す概略図である。

【図5】実施形態による、本開示の選択された態様が実装されてよいシナリオを示す概略図である。

【図6】本開示の選択された態様を実行するための例示的な方法を示す図である。

【図7】本開示の選択された態様を実行するための別の例示的な方法を示す図である。

【図8】本開示の選択された態様が実装されてよい例示的なコンピュータアーキテクチャを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本明細書において使用される「少なくとも部分的に自動化されたプロセス」は、人間による介入をほとんど、またはまったく伴わずに多数のデバイスによってプロセス自動化システム内に協働的に実装される任意のプロセスを含む。少なくとも部分的に自動化されたプロセスの1つの一般的な例が、1つまたは複数のセンサの出力に基づいて1つまたは複数のアクチュエータが自動的に(人間による介入なしに)動作されるプロセスループである。一部の少なくとも部分的に自動化されたプロセスは、前述した単一のプロセスループなどの、全体的なプロセス自動化システムワークフローのサブプロセスであってよい。他の少なくとも部分的に自動化されたプロセスは、プロセス自動化システムワークフロー全体のすべての部分または重要な部分を含むことが可能である。一部の事例において、プロセスが自動化される度合は、自動化の勾配、範囲、またはスケールに沿って存在することが可能である。部分的に自動化されるが、人間による介入を依然として要求するプロセスは、そのスケールの一方の終端に、もしくはその近くにあることが可能である。人間による介入を要求することがより少ないプロセスは、完全に自律的なプロセスを表す、そのスケールの他方の終端に接近することが可能である。プロセス自動化は、一般に、様々な領域における、例えば、化学物質、触媒、機械、その他の製造、開発、および/または改良におけるプロセス(例えば、化学処理)を自動化するのに使用されることが可能である。

【0025】

本明細書において使用される情報技術(IT)構成データは、分散制御ノード(DCN)などのデバイスがプロセス自動化ネットワーク上の他のノードとネットワーク通信することを可能にしてよい。IT構成データは、プロセス自動化ネットワークに参加すること、および/またはプロセス自動化ネットワークを介して通信することに使用され得るネットワーキングパラメータを含むことが可能である。これらのパラメータは、例えば、インターネットプロトコル(IP)アドレス、IPサブネットマスク、ルーティングテーブル、その他を含むことが可能である。また、IT構成データは、ファームウェア更新もしくはオペレーティングシステム(OS)更新、冗長性ポリシー、セキュリティポリシーなどの、デバイスのハードウェアまたはソフトウェアに関連付けられたデータを含むことも可能である。

【0026】

対照的に、運用技術(OT)構成データは、DCNなどのデバイスが、少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実装すべくプロセス自動化ネットワーク上の1つまたは複数のアクチュエータまたはセンサと協働する(例えば、コマンドおよび/またはセンサデータを交換する)ことを可能にしてよい。DCNのためのOT構成データは、とりわけ、DCNにインストールされるべき、かつ/またはDCNによって運用されるべきプロセス自動化アプリケーション、DCNに対して/によって課せられるべき範囲限度、DCNによって使用されるべき好ましい測定単位、DCNによって実装されるべき更新頻度、DCNによって使用されるべき1つまたは複数のアナログ-デジタル変換パラメータ、プロセス自動化システムにおける他のノード(例えば、その役割)についての情報、DCNによって使用されるべき1つまたは複数の信号調整パラメータ、プロセス自動化システムにおける動作のためのセキュリティ資格証明、DCNによって使用されるべき誤り訂正パラメータ(例えば、誤り訂正符号技術)、その他を含んでよい。

【0027】

次に図1を参照すると、本開示の様々な態様が実装されてよい例示的な環境100が、概略で示される。プロセス自動化管理システム102が、プロセス自動化施設108においてプロセス自動化ネットワーク106に動作可能に結合される。プロセス自動化施設108(代替として、「プロセス自動化システム108」と本明細書において呼ばれる)は、多数の形態をとってよく、任意の数の少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実装するように設計されてよい。例えば、プロセス自動化施設108は、化学処理プラント、石油精製所もしくは天然ガス精製所、触媒工場、製造施設、その他のすべて、または一部を形成してよい。

【0028】

プロセス自動化ネットワーク106は、米国電気電子学会(IEEE)802.3標準(イーサネット)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、3GPP(登録商標)ロングタームエボリューション(Long Term Evolution:「LTE」)もしくは3G、4G、5G、およびそれを超えるものとして指定された他の無線プロトコルなどのセルラネットワーク、および/または様々な種類のトポロジ(例えば、メッシュ)の他の種類の通信ネットワークを含むが、これらには限定されない様々な有線通信技術および/または無線通信技術を使用して実装されてよい。プロセス自動化は、利害関係者にとって人間の安全性と財務費用の両方の点で、障害の費用が大きい傾向があるシナリオにおいて、しばしば、用いられる。したがって、様々な実装形態において、プロセス自動化ネットワーク106は、高可用性(high availability:HA)および/または高いサービス品質(quality of service:QoS)をもたらすべく冗長性および/またはバックアップを備えて構成されてよい。さらに、プロセス自動化ネットワーク106を介してデータを交換するノードは、時間同期および/またはリアルタイム制御ストリームを容易化すべくタイムセンシティブネットワーキング(time-sensitive networking:TSN)を実装してよい。

【0029】

プロセス自動化管理システム102は、迂回(diversion)モジュール103と、委託(commissioning)モジュール104と、新たなデバイスをプロセス自動化施設108に委託するのに委託モジュール104によって使用される情報を記憶するデータベース105とを含んでよい。迂回モジュール103および/または委託モジュール104などのプロセス自動化管理システム102の様々な態様は、ハードウェアとソフトウェアの任意の組合せを使用して実装されてよい。一部の実装形態において、プロセス自動化管理システム102は、「クラウドインフラストラクチャ」または単に「クラウド」と、しばしば、呼ばれるものの一部として多数のコンピュータシステムにまたがって実装されてよい。しかし、このことは、必須ではなく、図1において、例えば、プロセス自動化管理システム102は、プロセス自動化施設108内に、例えば、単一の建物において、または建物の単一のキャンパスもしくは他の産業インフラストラクチャにわたって実装される。そのような実装形態において、プロセス自動化管理システム102は、1つまたは複数のサーバコンピュータなどの、1つまたは複数のローカルコンピューティングシステム上に実装されてよい。

【0030】

プロセス自動化管理システム102に加えて、様々な他のノード/デバイスが、プロセス自動化ネットワーク106に動作可能に結合される。図1において、例えば、N(正の整数)個のDCN110-1から110-Nが、プロセス自動化ネットワーク106に動作可能に結合される。各DCNは、メモリの中の命令を実行する(1つまたは複数の)プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)などの、様々な形態をとることが可能な回路またはロジック112を含んでよい。各DCN110は、プロセス自動化施設108において果たす1つまたは複数の役割を有してよい。「計算」DCNは、例えば、様々な「現場(field)」デバイス(例えば、センサおよび/またはアクチュエータを有するデバイス)が、いくつかの数の機能制御ブロック(FB)を実行すべく互いに連携するプロセスループ(例えば、化学プロセスループ)を制御してよい。

【0031】

各DCN110は、そのDCN110のOT能力のうちの少なくともいくつか、および、より一般的には、プロセス自動化施設108におけるそのDCN110の役割を規定する様々な入力/出力(I/O)ハードウェア構成要素およびその他のハードウェア構成要素を有してよい。OT能力は、産業により大幅に異なることが可能である。一部の事例において、OT能力は、I/Oチャネルの数、利用可能な(1つまたは複数の)I/Oチャネルの(1つまたは複数の)種類、公称の範囲限度、(1つまたは複数の)公称の測定単位、公称の更新頻度、1つまたは複数のアナログ-デジタル変換パラメータ、1つまたは複数の信号調整パラメータ、オープンプラットフォームコミュニケーションズ(OPC)ユニファイドアーキテクチャ(Open Platform Communications Unified Architecture:OPC UA)および/またはモドバス(Modbus)などのサポートされるオープン標準プロトコル、またはこれらの任意の組合せを含むが、以上には限定されない。

【0032】

図1において、第1のDCN110-1は、フロートランスミッタ(flow transmitter:FT)構成要素114-1と、アクチュエータ(例えば、バルブ)116-1とを含む。第2のDCN110-2は、FT構成要素114-2と、センサ118-2とを含むが、アクチュエータを含まない。第3のDCN110-3は、センサ118-3を含むが、アクチュエータを含まない。

【0033】

アクチュエータ116は、プロセス自動化施設108において生じるプロセス自動化ワークフローの何らかの態様に影響を及ぼすように制御可能である任意の電気構成要素、液圧構成要素、機械的構成要素、および/または圧縮空気(pneumatic)構成要素であってよい。多くの事例において、アクチュエータ116は、センサ信号などの様々な信号、または計算DCN(それら自体、センサ信号に関して監視することが可能である)からのコマンドに応答してアクチュエータ116の機能を実行してよい。アクチュエータ116のいくつかの非限定的な実施例は、バルブ、ピストン、ロータ、スイッチ、加熱器、冷却器、攪拌器、注入器、真空を生じさせるデバイス、ベルト、トラック、ギア、グリッパ(gripper)、モータ、リレー、サーボ機構、その他を含むが、これらには限定されない。センサ118は、圧力センサ、温度センサ、流量センサ(例えば、FT構成要素114)、様々な種類の近接センサ、照明センサ(例えば、フォトダイオード)、圧力波センサ(例えば、マイクロフォン)、湿度センサ(例えば、ヒューミスタ)、放射線量計、レーザ吸収スペクトログラフ(spectrograph)(例えば、マルチパス光学セル)などを含むが、これらには限定されない様々な形態をとってよい。

【0034】

DCN110-1から110-3とは異なり、DCN110-Nは、入力/出力(アクチュエータまたはセンサ)をまったく含まない。代わりに、DCN110-Nは、その役割が、少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実装すべくDCN110-N自体とプロセス自動化ネットワーク106上の他の1つまたは複数のDCN110の間の協働を容易化することである、「計算専用」DCNであってよい。例えば、DCN110-Nは、他の1つまたは複数のDCN110が関与する単一のプロセスループ(例えば、化学プロセス制御ループ)を制御してよい。一部の事例において、そのような計算DCN110は、飛行機上のオートパイロットと類似した役割を実行してよく、すなわち、計算DCN110は、様々な信号を受信してよく、それらの信号ならびに様々な基準および/またはしきい値に基づいて、様々なアクチュエータを制御してよい。例えば、計算DCN110は、化学レベル、流量(例えば、バルブにわたる)、タンク温度、制御率、その他についてのデータを確かめるべく様々なセンサ118および/またはFT構成要素114を監視してよく、これらのデータおよび/または様々な基準および/またはしきい値に対するこれらのデータの比較に基づいて、1つまたは複数のアクチュエータ116を制御してよい。例えば、計算DCN110-Nは、第1のDCN110-1に、オプションとして、第1のDCN110-1に特有であり、かつ/または第1のDCN110-1によって実装されるプロトコルに準拠可能な、対応するコマンドを送信することによってアクチュエータ116-1を制御することが可能である。

【0035】

前述したとおり、プロセス自動化システム108を管理することは、様々な技術的課題をもたらし得る。DCN110-1から110-Nなどのノードは、機能不良を生じる可能性、および/または、それ以外でオフラインになる可能性がある。プロセス自動化ネットワーク106自体が、過負荷になること、および/または輻輳することが可能であり、かつ/またはプロセス自動化ネットワーク106の部分に障害が生じる可能性がある。特定のプロセス自動化ノード(例えば、DCN110-1から110-Nのいずれか)によって生成されるデータが、他のプロセス自動化ノードによって生成されるデータと比べて、よりセンシティブであり、かつ/またはより優先度が高いと考えられる可能性がある。さらに、しばしば多数のノードは、マルウェアおよび攻撃者にとっての無数の潜在的な標的となる。

【0036】

したがって、これらの課題に対処すべくプロセス自動化システム108の2つ以上のノード(例えば、2つ以上のDCN110-1から110-N)間で「帯域外」通信チャネル109を活用するための実装形態について、本明細書において説明される。例えば、様々な実装形態において、帯域外通信チャネル109は、図1におけるDCN110-1とDCN110-3の間などの、2つ以上のDCNの互換性のある有線または無線の通信インターフェース113間で確立されてよい。帯域外通信チャネル109は、プロセス自動化システム108のプロセス自動化ネットワーク106の外部にある(例えば、分離している、異なる通信技術を使用して実装されるといった具合に)ことが可能である。単一の帯域外通信チャネル109が図に示されるが、このことは、限定することを意図していない。任意の数の帯域外通信チャネルが、任意の数のプロセス自動化ノード間で確立されてよい。

【0037】

プロセス自動化ネットワーク106がイーサネットを使用して実装されるシナリオにおいて、DCN110とプロセス自動化ネットワーク106の間の接続107は、一部の実装形態においてレジスタードジャック(registered jack:RJ)45接続であってよい。多くのそのような事例において、帯域外通信チャネル109は、USB、NFC、Bluetoothなどの異なる通信技術を使用して実装されてよい。しかし、他の実装形態において、帯域外通信チャネル109は、プロセス自動化ネットワーク106からサンドボックス処理される(sandboxed)別個のネットワーク/サブネットとしてではあるにせよ、プロセス自動化ネットワーク106と同一の種類の通信技術(例えば、イーサネット)を使用して実装されてよい。

【0038】

様々な実装形態において、帯域外通信チャネル109は、図1において該当するとおり、3つ以上のプロセス自動化ノードの通信インターフェース113を通信可能に結合してよく、したがって、代替として、「帯域外ネットワーク」と呼ばれてよい。帯域外通信チャネル109は、プロセス自動化システムの一部として動作するために新たなデバイスをプロビジョニングすること、セキュリティ、負荷分散、冗長性、および/またはネットワークトラフィック管理などの様々な異なる目的で使用されてよい。

【0039】

一部の実装形態において、迂回モジュール103は、前述した様々な課題のうちの1つまたは複数に対処すべく帯域外通信チャネル109がどのように活用されるかを制御するように、かつ/またはそのことに影響を与えるように構成されてよい。例えば、一部の実装形態において、迂回モジュール103は、DCN110-1から110-Nのうちの1つまたは複数などの1つまたは複数のプロセス自動化ノードに、それらのノード間で帯域外通信チャネル109を確立すること、および/または帯域外通信チャネル109にトラフィックを迂回させることをさせるように構成されてよい。さらに、迂回モジュール103は、プロセス自動化施設108の様々な(1つまたは複数の)特性を監視してよく、その監視された(1つまたは複数の)特性に基づいて、トラフィックをプロセス自動化ネットワーク106から帯域外通信チャネル109に選択的に迂回させてよく、または他のプロセス自動化ノードに、トラフィックをそのように選択的に迂回させることを行わせてよい。

【0040】

様々な実装形態において、本明細書において迂回モジュール103に帰せられる機能のすべて、または部分が、さらに、または代替として、DCN110-1から110-Nのうちのいずれかなどの任意のプロセス自動化ノードにおいて実行されてよい。例えば、個々のDCN110が、データをプロセス自動化ネットワーク106に公開する直前にプロセス自動化システム108の1つまたは複数の特性を監視して、例えば、個々のDCN110が、いくらかのトラフィックまたはすべてのトラフィックを帯域外通信チャネル109に選択的に迂回させることができるようにしてよい。

【0041】

様々な実装形態において、迂回モジュール103および/または他の構成要素が、検出される、または予測されるネットワーク輻輳および/または中断に基づいて、ネットワークトラフィックを帯域外通信チャネル109に選択的に迂回させてよい。例えば、迂回モジュール103が、しきい値レベルのネットワーク輻輳および/または中断を検出した、または予測したとき、そのことは、迂回モジュール103が、DCN110-1から110-3のうちの1つまたは複数に対して、それらのDCNの公開されるネットワークトラフィックのいくらか、またはすべてを帯域外通信チャネル109に迂回させる(1つまたは複数の)コマンドを反応的に、または先制的に発行することをトリガしてよい。ネットワーク輻輳および/または中断は、迂回モジュール103によって検出される/予測されるか、または他のプロセス自動化ノード(例えば、DCN110-1から110-3のうちのいずれか)によって検出される/予測されるかにかかわらず、使用される全帯域幅のパーセンテージ、ドロップされるパケットの数もしくはパーセンテージ、何らかの時間的しきい値を満たす、もしくは超える検出された待ち時間、タイムセンシティブなネットワーキング誤りの検出などの様々な方法で検出されること、または予測されることが可能である。

【0042】

一部の実装形態において、ネットワーク輻輳は、履歴上、ネットワーク輻輳に先立って生じている他の条件の検出に基づいて、将来に予想されてよい。これらの条件は、例えば、時間帯(例えば、動作のピーク時間)、(1つまたは複数の)或るセンサ条件が満たされること、或るプロセスが実施されること、その他を含んでよい。これらの予測は、規則に基づくもの、または機械学習に基づくものであってよい。例えば、そのような機械学習モデルを使用して処理される入力は、離散化された条件を含んでよい。そのようなモデルに基づいて生成される出力は、例えば、ネットワーク輻輳確率の指標を含んでよい。そのような機械学習モデルは、サポートベクタマシン、ランダムフォレスト、ニューラルネットワークなどの様々な形態をとってよい。一部の実装形態において、リカレントニューラルネットワーク(recurrent neural network:RNN)、長短期記憶(long short-term memory:LSTM)ネットワーク、ゲート付きリカレントユニット(gated recurrent unit:GRU)ネットワークなどの時系列機械学習モデルが、ネットワーク輻輳のインスタンスにつながるデータを含む、履歴データに対して訓練されてよい。訓練されると、時系列モデルは、様々なセンサ値のデータスナップショットの時間的シークエンスなどの、プロセス自動化システム108からサンプリングされた時系列データに反復的に適用されてよい。各繰り返しにおいて、出力は、ネットワーク輻輳確率の何らかの指標を含んでよい。

【0043】

一例として、ネットワーク輻輳がまったく存在しない場合、迂回モジュール103は、トラフィックを帯域外通信チャネル109にまったく迂回させなくてよい。しかし、ネットワーク輻輳が存在する場合、迂回モジュール103は、DCN110-1から110-3のうちの1つまたは複数に対して、それらのDCNのトラフィックのうちの少なくともいくらかを、特に、DCN110-1から110-3のうちの別のDCNを宛先とするトラフィックを帯域外通信チャネル109に迂回させるコマンドを発行してよい。一部の実装形態において、迂回モジュール103または別の構成要素が、プロセス自動化ネットワーク106上のネットワークトラフィックボトルネックの特定のロケーションを(例えば、ネットワークトポロジおよび/または物理的ロケーションの点で)識別してよい。そのロケーションに基づいて、迂回モジュール103は、そのボトルネックに最も近く、かつそれらのDCN110に利用可能な帯域外通信チャネル109を有するDCN110に対して、トラフィックをプロセス自動化ネットワーク106から迂回させることをして、それにより、ボトルネックを軽減するよう命令してよい。

【0044】

ネットワーク輻輳に加えて、またはその代わりに、一部の実装形態において、迂回モジュール103は、トラフィックが帯域外通信チャネル109に選択的に迂回される際、プロセス自動化ネットワーク106を介して交換されるデータのプライバシーの所望される(1つまたは複数の)レベルおよび/または相対的な優先度を考慮に入れてよい。例えば、迂回モジュール103は、ときとして、ネットワーク輻輳に応答して、ときとして、ネットワーク輻輳とは無関係に、非常にセンシティブなネットワークトラフィック、私有のネットワークトラフィック、および/または優先度の高い/低いネットワークトラフィックが帯域外通信チャネル109を経由するように選択的に迂回されるようにしてよい。一部の実装形態において、ネットワークトラフィックを形成するネットワークパケットに、優先度および/またはプライバシーの度合が、例えば、それらのパケットを生成した迂回モジュール103および/またはDCN110によって、割り当てられてよい。これらの優先度割当ておよび/またはプライバシー割当ての明示的な指定は、例えば、それらのパケットのパケットヘッダおよび/またはペイロードに含められてよい。

【0045】

代替として、一部の実装形態において、優先度、および/またはプライバシーの度合は、例えば、プロセス自動化システム108のすべてもしくは(1つもしくは複数の)部分の状態、および/または個々のセンサ信号の状態に基づいて、コンテクストにより割り当てられて、または推測されてよい。一例として、重大なしきい値を超える、または下回る測定されたセンサ読取り値を搬送するパケットは、例えば、そのパケットを生成した迂回モジュール103またはDCNによって、優先度が高いものとして自動的にタグ付けされてよく、それに相応して帯域外通信チャネル109に迂回されてよい。別の例として、プロセス自動化システム108において実装される特定のサブプロセスが、私有の様態および/または秘密の態様を含むものと想定されたい。サブプロセスが活性である間、そのサブプロセスに関与する(1つまたは複数の)DCNによって生成されるネットワークトラフィックは、私有である、かつ/または秘密であるものとして指定されてよく、その結果、そのトラフィックが、プロセス自動化ネットワーク106から傍受されるのを回避すべく、利用可能な1つまたは複数の帯域外通信チャネルに迂回されてよい。対照的に、サブプロセスが不活性であるとき、同じそれらの(1つまたは複数の)DCNによって生成されるトラフィックは、代わりに、プロセス自動化ネットワーク106を介して送信されてよい。

【0046】

一部の実装形態において、優先度、および/またはプライバシーの度合は、迂回モジュール103および/または1つもしくは複数の個別のDCN110によって実施される1つまたは複数のポリシーまたは規則に基づいて決定されてよい。例として、第2のDCN110-2が、様々な時点で、第1のDCN110-1に、重大でない、またはタイムセンシティブでない第1のセンサ読取り値を、FT構成要素114-2から供給することが可能である。他の様々な時点で、第2のDCN110-2が、第1のDCN110-1に、第1のセンサ読取り値とは異なり、プロセス制御ループのために重大であり、かつ/またはタイムセンシティブである第2のセンサ読取り値を、センサ118-2から供給することが可能である。このシナリオにおいて、第2のDCN110-2は、第1のセンサ読取り値を第1のDCN110-1に、例えば、ネットワーク輻輳が存在するかどうかにかかわらず、プロセス自動化ネットワーク106を介して送信することが可能である。しかし、プロセス自動化ネットワーク106上でネットワーク輻輳が検出された場合、第2のDCN110-2は、代わりに、第2のセンサ読取り値を第1のDCN110-1に、帯域外通信チャネル109を経由するように迂回させてよい。

【0047】

一部の実装形態において、トラフィックを帯域外通信チャネル109に/から選択的に迂回させる際、例えば、迂回モジュール103および/または他のプロセス自動化ノードによって、DCN110-1から110-3などの個々のプロセス自動化ノードの機能および/または利用可能性が、考慮に入れられてよい。例えば、類似した、または同一の多数のDCN110が、帯域外通信チャネル経由で互いに通信可能に結合される(例えば、デイジーチェーン接続される)ことが可能であるが、その多数のDCNのうちの1つだけが、プロセス自動化ネットワーク106に直接に通信可能に結合されることが可能である。その他のDCNは、その1つのDCNのセンサ118もしくはアクチュエータ116に障害が生じた場合、またはその1つのDCNの機能ブロックに障害が生じた場合、その他のDCNのうちの1つまたは複数が引き継ぐことが可能であるように、冗長性の目的でバックアップの役割をすることが可能である。その1つのDCNが、依然として、プロセス自動化ネットワーク106を介して通信することができるものと想定すると、このことは、その1つのDCNのIPアドレスを別のDCNに再割当てする必要性を回避する。言い換えると、プロセス自動化施設108の他のノードの見地から、ネットワークに変更はまったくない。

【0048】

図2は、プロセス自動化施設108の通常の動作の一例を示す。この実施例において、第3のDCN110-3のセンサ118-3が、アクチュエータ116-1を制御すべく第1のDCN110-1によって、例えば、単独で、またはFT構成要素114-1によって提供される流量などの他のデータと併せて使用されるセンサデータを生成する。第3のDCN110-3が、236において示される白の矢印によって示されるとおり、このセンサデータをセンサ118-3から第1のDCN110-1に中継することが可能である。一部の実装形態において、このセンサデータを中継することの一環として、第3のDCN110-3は、このセンサデータを、第1のDCN110-1と互換性のある、かつ/または第1のDCN110-1によって受け入れられる、もしくは理解されるフォーマットに、このセンサデータをフォーマットすることなど、様々な方法で処理することが可能である。

【0049】

陰影付き矢印238によって示されるとおり、一部の事例において、この中継されるセンサデータは、第2のDCN110-2(および、潜在的に、プロセス自動化施設108の他のノード)によってプロセス自動化ネットワーク106から傍受されることも可能であり得る。センサ118-3によって生成されるセンサデータのうちのいくらかは、センシティブである、プライベートである、かつ/または私有であると見なされる可能性がある。さらに、プロセス自動化施設108を制御するエンティティが、第2のDCN110-2の製造業者に対してよりも、第3のDCN110-3の製造業者に対してより高いレベルの信頼を有することがあり得る。そのような状況下で、第2のDCN110-2が、プロセス自動化施設108の外部の1つまたは複数のエンティティに対して何らかのネットワーク接続(例えば、バックドア)を保持することの何らかの懸念が存在する可能性があり、したがって、第2のDCN110-2が、この傍受されるセンサデータを許可のない相手に晒し得ることの何らかのリスクが存在する可能性がある。帯域外通信チャネル109が、DCN110-2を回避するのに使用されてよく、それにより、そのようなセンサデータが第2のDCN110-2によって傍受されることが防止され得る。

【0050】

DCN110-1から110-Nのうちのいずれかなどのプロセス自動化システム108の個々の構成要素は、様々な方法で信頼の度合を割り当てられてよい。一部の実装形態において、デバイスの信頼の度合は、製造業者または卸売り業者などのそのデバイスに関するサプライチェーンの一部を形成するエンティティに関連付けられた(例えば、割り当てられた)信頼の度合に対応してよい。さらに、または代替として、信頼の度合は、DCN110などのデバイスに、そのデバイス自体の状態または構成に基づいて、割り当てられてよい。デバイスのソフトウェア(例えば、ウイルス対策、機能ブロックなどのセキュリティソフトウェア)が、最新でない場合、そのデバイスは、最新の他のデバイスと比べて、それほど信頼できないと考えられることが可能である。また、デバイスのネットワーク設定および/またはネットワーク上のロケーションが、そのデバイスの信頼の度合を決定する際に考慮されてもよい。ファイアウォールの背後のデバイスは、防御されない他のデバイスと比べて、より大きい信頼の度合が割り当てられてよい。

【0051】

例えば、高い度合のプライバシーがフラグとして付けられた(1つまたは複数の)パケットを検出することに応答して、迂回モジュール103は、第2のDCN110-2をプロセス自動化ネットワーク106に接続されたままにしながら、DCN110-2とDCN110-3の間の帯域外通信チャネル109の部分をディスエーブルにすること、および/または切断することを行うよう第3のDCN110-3に命令してよい。このことは、迂回モジュール103および/または第3のDCN110-3が、センサ118-3によって生成されるセンサデータをプロセス自動化ネットワーク106から帯域外通信チャネル109に迂回させることによって、傍受のリスクに対処することを可能にし得る。

【0052】

図3は、プロセス自動化ネットワーク106上で中断340が生じた例示的なシナリオを示す。図3における他の構成要素および全体的なシナリオは、図1～図2に示されるものと同一である。中断340は、いくつかのパケットがドロップされることをもたらし、かつ/またはいくつかのパケットの適時の配信を妨げるネットワーク輻輳であってよい。代替として、中断340は、第1のDCN110-1と第3のDCN110-3の間のプロセス自動化ネットワーク106における破損(例えば、もつれた部分または切られた部分)であってよい。いずれが該当するにせよ、中断340は、例えば、DCN110-1/110-3のいずれか、および/または迂回モジュール103によって検出されてよく、一番下の陰影付き矢印によって示されるとおり、第3のDCN110-3によって第1のDCN110-1にアドレス指定されたトラフィックが帯域外通信チャネル109を経由するようにする迂回をトリガしてよい。

【0053】

一部の実装形態において、第3のDCN110-3によって第1のDCN110-1によってアドレス指定されたトラフィックが、このようにして迂回されるだけでなく、中断340に起因してトラフィックの宛先に到達することができない(または、少なくともその宛先に適時に到達することができない)任意のトラフィックが、少なくとも中断340が改善されるまで、DCN110-1/110-3を経由するように迂回されてよい。例えば、迂回モジュール103は、中断340を検出して、DCN110-2から110-Nのうちのすべて、またはいくつかに、第1のDCN110-1にアドレス指定されたトラフィックが、第3のDCN110-3のIPアドレスに再ルーティングされて、第3のDCN110-3がその情報を、帯域外通信チャネル109を介して第1のDCN110-1へ中継することができるようにすべきことを命令してよい。さらに、図3には示されないものの、第2のDCN110-2もまた、帯域外通信チャネル109に結合され、したがって、第2のDCN110-2が十分なレベルの信頼を有するものと想定すると、トラフィックを第1のDCN110-1に/から迂回させるのにさらに、または代替として使用されてよい。

【0054】

図4は、陰影付けされて示されるとおり、第3のDCN110-3のセンサ118-3に障害が生じた例示的なシナリオを示す。しかし、第3のDCN110-3は、それ以外では、動作可能である。前述したとおり、第1のDCN110-1は、センサ118-3によって生成されるセンサデータに少なくとも部分的に基づいて、アクチュエータ116-1を動作させる。その結果、第1のDCN110-1は、センサ118-3が失われたことにどのようにか対処せずには、アクチュエータ116-1を適切に動作させることができない可能性がある。

【0055】

しかし、類似した、または同一でさえあるセンサが、別のDCNに関連して利用可能であり得る。例えば、第2のDCN110-2のセンサ118-2が、第3のDCN110-3のセンサ118-3と類似する、または同一でさえあることが可能である。そのようなシナリオにおいて、センサ118-2に過度の負担がかからないものと想定すると、図4の一番下の陰影付き矢印によって示されるとおり、第2のDCN110-2が、センサ118-2によって生成される「代用」センサデータを、帯域外通信チャネル109経由で第3のDCN110-3に迂回させてよい。次に、図2と同様に、矢印236によって示されるとおり、第3のDCN110-3が、この代用センサデータを、プロセス自動化ネットワーク106を介して第1のDCN110-1に中継してよい。このことは、個々のIPアドレス、ルーティングテーブル、ドメインネームサーバ(DNS)テーブルなどのプロセス自動化ネットワーク106パラメータを再構成しなければならないことを回避する。

【0056】

一部の事例において、第1のDCN110-1の見地からは、第1のDCN110-1が受信するデータにまったく変更がないことが可能であり、第1のDCN110-1は、通常どおりに動作を継続することができる。しかし、第2のDCN110-2は、センサ118-2によって生成されるセンサデータを、センサ118-3によって生成されるセンサデータを公開するのに第3のDCN110-3によって使用されるのとは異なるフォーマットで公開するように構成されてよい。一部のそのような実装形態において、迂回モジュール103は、第2のDCN110-2に、代用センサデータを特定のフォーマットで公開するよう、必要な場合、そのようにフォーマットすることを可能にすべく第2のDCN110-2にOT構成データがインストールされるようにプロビジョニングすることまでさえ行って、命令してよい。代替として、迂回モジュール103は、第1のDCN110-1に、第2のDCN110-2によってネイティブで公開されるフォーマットで代用センサデータを受け付けるよう、またはその公開された代用センサデータを第1のDCN110-1独自のフォーマットに変換するよう命令してよい。さらに別の代替として、計算DCN110-Nなどの別のDCNが、これらの様々なセンサデータフォーマットの間で変換を行うことができるゲートウェイの役割をしてよい。そのような事例において、帯域外通信チャネル109は、そのような変換を容易化すべく、例えば、第2のDCN110-2および/または第1のDCN110-1から、DCN110-Nにまで拡張されてよい。

【0057】

多数の候補プロセス自動化ノードが、ディスエーブルにされたプロセス自動化ノードによって実行される役割を引き継ぐことができる場合、様々な技術が、いずれの候補プロセス自動化ノードが引き継ぐかを選択するのに用いられてよい。一部の実装形態において、1つまたは複数の帯域外通信チャネルの利用可能な帯域幅が、最良の候補代役プロセス自動化ノードを選択すべく解析されてよい。例えば、或る特定のプロセス自動化ノードが、異なる2つの候補代役プロセス自動化ノードに異なる2つの帯域外通信チャネル経由で接続されることが可能である。その2つの候補代役プロセス自動化ノードのうちのいずれかが、機能不良を生じた別のノードの責務を引き継ぐのに適切である可能性がある。それらの帯域外通信チャネルのうちの一方が、他方と比べて、より多くの利用可能な帯域幅を有する場合、その対応する候補代役プロセス自動化ノードが、代役として選択されてよい。

【0058】

さらに、または代替として、一部の実装形態において、プロセス自動化ノードは、例えば、各ノードが、そのノード独自の自己利益(例えば、センサデータを適時に受信しつづける)に基づいて投票して、候補に対して票決を行ってよい。例えば、或るプロセス自動化ノードが代役を必要とするとき、残りの各プロセス自動化ノードが、投票するそのプロセス自動化ノード自らのパフォーマンスに悪影響を及ぼす可能性が最も低い(1つまたは複数の)候補代役プロセス自動化ノードに投票してよい。その結果、最も多くの投票を得た候補代役ノードが、プロセス自動化システム全体としてのパフォーマンスを低下させることなく、置き換えられるべきノードの機能を引き継ぐことができる可能性が最も高いノードであり得る。さらに、または代替として、投票するプロセス自動化ノードは、それらのノード独自の見地から、および/または客観的なメトリックに基づいて、最良の、最も適時の、および/または最も一貫性のあるパフォーマンスを示した候補代役プロセス自動化ノードに票を投じてよく、その着想は、最も多くの票を得るノードが、他のノードの責務を引き継ぐのに最もよく適しているものとして最も頼りにされることが可能であるということである。

【0059】

一部の実装形態において、人工知能および/または機械学習が、多数の候補プロセス自動化ノードから選択を行うのに用いられてよい。例えば、各プロセス自動化ノードに関して、それぞれのノードの様々な特徴を含む特徴ベクトルまたは特徴埋め込みが、生成されてよい。次に、これらの特徴ベクトルが、いずれのノードが引き継ぐのに最もよく適しているかを決定すべく、例えば、コサイン類似度または内積などの技術を使用して、ディスエーブルにされたプロセス自動化ノードとの類似度に関して解析されてよい。別の例として、異なる候補プロセス自動化ノードがディスエーブルにされたノードの機能を引き継ぐ場合に存在することになるプロセス自動化施設108の異なる置換(permutation)が、生成されて、候補状態特徴ベクトルとして表現されてよい。例えば、ノードがディスエーブルにされるのに先立つプロセス自動化施設108の構成に対して、または類似したプロセス自動化施設の知られている機能的置換に対して最も類似度の大きい候補状態特徴ベクトルが、選択されてよい。

【0060】

図5は、センサ118-3に障害が生じた、図4と同一のシナリオを示す。この例において、第3のDCN110-3自体にも、障害が生じていても、障害が生じていなくてもよい。いずれにせよ、図4において該当するように、代用センサデータを第2のDCN110-2から帯域外通信チャネル109経由で第3のDCN110-3に迂回させ、次いで、第3のDCN110-3からプロセス自動化ネットワーク106経由で第1のDCN110-1に戻すのではなく、一番下の斜線付き矢印によって示されるとおり、第2のDCN110-2は、単に、代用センサデータを、帯域外通信チャネル109経由で第1のDCN110-1に直接に送信してよい。一部のそのような実装形態において、迂回モジュール103および/または第2のDCN110-2は、代用センサデータが、プロセス自動化ネットワーク106を経由してではなく、帯域外通信チャネル109経由で着信することになることを第1のDCN110-1にまず知らせてよい。

【0061】

図6は、本明細書において開示される実装形態による、本開示の選択された態様を実施するための例示的な方法600を示すフローチャートである。便宜のため、フローチャートの動作は、それらの動作を実行するシステムを参照して説明される。このシステムは、迂回モジュール103、および/またはDCN110-1から110-Nのうちのいずれかなどの他のデバイスなど、様々なコンピュータシステムの様々な構成要素を含んでよい。さらに、方法600の動作は、特定の順序で示されるが、このことは、限定することは意図していない。1つまたは複数の動作が、並べ替えられてよく、省かれてよく、または追加されてよい。

【0062】

ブロック602において、システムが、プロセス自動化システム(例えば、108)の2つ以上のプロセス自動化ノード(例えば、DCN110-1から110-Nのうちの2つ以上)の間で帯域外通信チャネル(例えば、109)を確立してよい。前述したとおり、帯域外通信チャネルは、その2つ以上のプロセス自動化ノードがプロセス自動化システムの他のプロセス自動化ノードに通信可能に結合されたプロセス自動化ネットワーク(例えば、106)の外部にあること、および/またはそのネットワークとは別個であるもしくは分離していることが可能である。帯域外通信チャネル109経由で結合された2つ以上のプロセス自動化ノードは、少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実装すべく、他のプロセス自動化ノードのうちの1つまたは複数と協働してよい。

【0063】

その2つ以上のプロセス自動化ノードのうちの1つまたは複数がプロセス自動化システムに追加されている(例えば、代役、追加、アップグレード、その他として)一部の実装形態において、ブロック604において、その2つ以上のプロセス自動化ノードのうちの第1のノードが、その2つ以上のプロセス自動化ノードのうちの第2のノードに帯域外通信チャネル経由で構成データを送信してよい。様々な実装形態において、構成データは、プロセス自動化ネットワークに参加するのに第2のプロセス自動化ノードによって使用可能である情報技術(IT)構成データと、少なくとも部分的に自動化されたプロセスを実装すべく、プロセス自動化システムの他のプロセス自動化ノードのうちの1つまたは複数と協働するのに第2のプロセス自動化ノードによって使用可能であるOT構成データとを含んでよい。様々な実装形態において、プロセス自動化ネットワーク106を介するのではなく、帯域外通信チャネル109経由のIT構成データおよび/またはOT構成データは、少なくとも部分的におよび/または一時的に、少なくとも、適切なセキュリティ対策が実施され得るまで、追加されているプロセス自動化ノード、および他の既存のメンバノードの両方を、ウイルス、トロイの木馬などの悪意のあるソフトウェアから防御することが可能である。

【0064】

ブロック606において、システムが、例えば、迂回モジュール103および/または個々のDCN110により、プロセス自動化システムの1つまたは複数の特性を監視してよい。前述したとおり、これらの特性は、ネットワークトラフィック、プロセス自動化システムの(1つまたは複数の)プロセス自動化ノードによって実装される(1つまたは複数の)機能ブロックの利用可能性および/または有効性、その他を含んでよいが、これらには限定されない。ネットワークトラフィックに関して、特性は、ネットワーク輻輳および/または中断の度合(例えば、使用される帯域幅のパーセンテージ、ドロップされる/遅延されるパケットのパーセンテージ、その他)、ネットワークトラフィックの少なくともいくらかに帰せられることが可能なプライバシーもしくはセンシティブな性質の(1つまたは複数の)度合、ネットワークトラフィックのパケットの間における相対的な優先度、その他を含んでよいが、これらには限定されない。監視することに基づいて、ブロック608において、システムが、例えば、迂回モジュール103がコマンドを送ること、および/または個々のノードがアクションを行うことにより、トラフィックをプロセス自動化ネットワークから帯域外通信チャネルに選択的に迂回させてよい。

【0065】

オプションのブロック610において、システムが、例えば、個々のDCN110により、帯域外通信チャネル経由でその2つ以上のノード間でデバイス健全性情報を交換してよい。例えば、第3のDCN110-3が、第1のDCN110-1に、ハートビートなどの健全性データ、またはセンサ118-3(第1のDCN110-1が、アクチュエータ116-1の動作のために依拠する)のステータスを周期的に供給してよい。第1のDCN110-1が、この健全性データを受信しない場合、または健全性データが、センサ118-3に障害が生じたことを示す場合、第1のDCN110-1は、例えば、迂回モジュール103に知らせること、第2のDCN110-2に代用センサデータを要求することなどによって、適切に対処することが可能である。プロセス自動化ネットワーク106を介してではなく、帯域外通信チャネル109経由でデバイス健全性情報を交換することは、それを交換するその2つ以上のノードの外部では有用でない可能性がある、このさらなるデバイス健全性トラフィックでプロセス自動化ネットワーク106に負担をかけることを回避することが可能である。

【0066】

オプションのブロック612において、システムが、例えば、個々のDCN110により、帯域外通信チャネル経由でその2つ以上のノード間でタイムセンシティブなネットワーキングメタデータを交換してよい。石油/化学精製または石油/化学処理などのプロセス自動化が展開される多くのシナリオにおいて、時間が要点であり得る。したがって、ノードは、基礎を成すプロセス自動化ネットワーク106が、イーサネットなどの非同期の通信技術を使用して実装されているにもかかわらず、ノードが、ノードによるデータの交換を時間的に同期することを可能にするタイムセンシティブなネットワーキングメタデータを交換してよい。プロセス自動化ネットワーク106を介してではなく、帯域外通信チャネル109経由でタイムセンシティブなネットワーキングメタデータを交換することは、それを交換するその2つ以上のノードの外部では有用でない可能性がある、このさらなるトラフィックでプロセス自動化ネットワーク106に負担をかけることを回避することが可能である。

【0067】

図7は、本明細書において開示される実装形態による、DCN(例えば、110-1から110-Nのうちのいずれか)が本開示の選択された態様を実施する例示的な方法700を示すフローチャートである。方法700の動作は、特定の順序で示されるが、このことは、限定することは意図していない。1つまたは複数の動作が、並べ替えられてよく、省かれてよく、または追加されてよい。

【0068】

ブロック702において、DCN(例えば、図1～図5における110-1から110-Nのいずれか)が、第1の通信インターフェース(例えば、107)を使用してプロセス自動化ネットワークに参加してよい。プロセス自動化ネットワークは、プロセス自動化システムの複数のプロセス自動化ノードを通信可能に結合してよい。ブロック704において、DCNが、第2の通信インターフェース(例えば、113)を使用して、そのDCNとプロセス自動化システムの他の1つまたは複数のプロセス自動化ノードの間で帯域外通信チャネル(例えば、109)に参加してよい。

【0069】

ブロック706において、DCNが、トラフィックをプロセス自動化ネットワークから帯域外通信チャネルに迂回させることをトリガするイベントの発生を検出してよい。例えば、DCNは、ネットワークトラフィック(例えば、ネットワーク輻輳および/またはネットワーク利用可能性、センシティブなパケットおよび/または優先されるパケット)、ノードのそれぞれの役割を実行するノードの能力などのプロセス自動化システムの特性を監視してよい。イベントは、例えば、ネットワーク輻輳が何らかのしきい値に達した場合、プロセス自動化ネットワークの一部分が利用不可能になった場合、ネットワークトラフィックのセンシティブな性質もしくは優先度が上昇した、または低下した場合、あるいは1つまたは複数のプロセス自動化ノードがもはや、それらのノードの役割を実行することができなくなった場合、検出されることが可能である。検出されたイベントに基づいて、ブロック708において、DCNが、少なくともいくらかのトラフィックをDCNから帯域外通信チャネルに迂回させてよい。

【0070】

図8は、本明細書において説明される技術の1つまたは複数の態様を実行するのにオプションとして利用されてよい例示的なコンピューティングデバイス810のブロック図である。コンピューティングデバイス810は、通常、バスサブシステム812を介していくつかの周辺デバイスと通信する少なくとも1つのプロセッサ814を含む。これらの周辺デバイスは、例えば、メモリサブシステム825およびファイル記憶サブシステム826を含む記憶サブシステム824と、ユーザインターフェース出力デバイス820と、ユーザインターフェース入力デバイス822と、ネットワークインターフェースサブシステム816とを含んでよい。入力デバイスおよび出力デバイスは、コンピューティングデバイス810とのユーザ対話を可能にする。ネットワークインターフェースサブシステム816は、外部ネットワークに対するインターフェースをもたらし、他のコンピューティングデバイスにおける対応するインターフェースデバイスに結合される。

【0071】

ユーザインターフェース入力デバイス822は、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドなどのポインティングデバイス、またはグラフィクスタブレット、スキャナ、ディスプレイに組み込まれたタッチスクリーン、音声認識システム、マイクロフォンなどのオーディオ入力デバイス、および/または他のタイプの入力デバイスを含んでよい。一般に、「入力デバイス」という術語の使用は、コンピューティングデバイス810に、または通信ネットワークに情報を入力する可能なすべての種類のデバイスおよび方法を含むことを意図する。

【0072】

ユーザインターフェース出力デバイス820は、ディスプレイサブシステム、プリンタ、ファックス機、あるいはオーディオ出力デバイスなどの非視覚的ディスプレイを含んでよい。ディスプレイサブシステムは、陰極線管(CRT)、液晶ディスプレイ(LCD)などのフラットパネルデバイス、投影デバイス、あるいは可視の画像を生成するための他の何らかの機構を含んでよい。また、ディスプレイサブシステムは、オーディオ出力デバイスを介するなどして非視覚的ディスプレイをもたらしてもよい。一般に、「出力デバイス」という術語の使用は、コンピューティングデバイス810からユーザに、または別の機械もしくはコンピューティングデバイスに情報を出力する可能なすべての種類のデバイスおよび方法を含むことを意図する。

【0073】

記憶サブシステム824は、本明細書において説明されるモジュールのいくつか、またはすべてのモジュールの機能をもたらすプログラミングおよびデータ構造を記憶する。例えば、記憶サブシステム824は、図6～図7の方法の選択された態様を実行するとともに、図1～図5に示される様々な構成要素を実装するロジックを含んでよい。

【0074】

これらのソフトウェアモジュールは、一般に、プロセッサ814によって単独で、または他のプロセッサとの組合せで実行される。記憶サブシステム824において使用されるメモリ825は、プログラム実行中に命令およびデータを記憶するためのメインランダムアクセスメモリ(RAM)830と、固定の命令が記憶される読取り専用メモリ(ROM)832とを含む、いくつかのメモリを含むことが可能である。ファイル記憶サブシステム826は、プログラムファイルおよびデータファイルのための永続記憶装置を提供することができ、ハードディスクドライブ、関連付けられたリムーバブルメディアを伴うフロッピディスクドライブ、CD-ROMドライブ、光ドライブ、またはリムーバブルメディアカートリッジを含んでよい。いくつかの実装形態の機能を実装するモジュールは、記憶サブシステム824におけるファイル記憶サブシステム826によって、または(1つもしくは複数の)プロセッサ814によってアクセス可能な他の機械に記憶されてよい。

【0075】

バスサブシステム812は、意図されるとおりにコンピューティングデバイス810の様々な構成要素およびサブシステムに互いに通信させるための機構を提供する。バスサブシステム812は、単一のバスとして概略で示されるものの、バスサブシステムの代替の実装形態は、多数のバスを使用してよい。

【0076】

コンピューティングデバイス810は、ワークステーション、サーバ、コンピューティングクラスタ、ブレードサーバ、サーバファーム、または他の任意のデータ処理システムもしくはコンピューティングデバイスを含む様々な種類のものであることが可能である。コンピュータおよびネットワークの絶えず変化する性質のため、図8に示されるコンピューティングデバイス810についての説明は、一部の実装形態を例示することを目的とする特定の実施例として意図されるに過ぎない。図8に示されるコンピューティングデバイスと比べて、より多くの構成要素、またはより少ない構成要素を有するコンピューティングデバイス810の他の多くの構成が、可能である。

【0077】

いくつかの実装形態について、本明細書において説明され、例示されてきたが、機能を実行するため、ならびに/または、結果および/もしくは本明細書において説明される利点のうちの1つもしくは複数を獲得するための様々な他の手段および/または構造が、利用されてよく、そのような変形形態および/または変更形態のそれぞれが、本明細書において説明される実装形態の範囲に含まれるものと考えられる。より一般的には、本明細書において説明されるすべてのパラメータ、寸法、材料、および構成は、例示的であることが意図され、実際のパラメータ、寸法、材料、および/または構成は、教示が使用される1つまたは複数の特定の応用形態に依存する。当業者は、定常的な実験に過ぎないものを使用して、本明細書において説明される特定の実装形態の多くの均等形態を認識することになる、または確かめることができる。したがって、前段の実装形態は、単に例として提示され、添付の特許請求の範囲内、およびそれらと均等の範囲内で、実装形態は、具体的に説明され、請求されるのとは異なる様態で実施されてよいことを理解されたい。本開示の実装形態は、本明細書において説明される個別の各特徴、システム、物品、材料、キット、および/または方法を対象とする。さらに、2つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、および/または方法の任意の組合せが、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および/または方法が互いに矛盾しない場合、本開示の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0078】

100 環境
102 プロセス自動化管理システム
103 迂回モジュール
104 委託モジュール
105 データベース
106 プロセス自動化ネットワーク
107 接続
108 プロセス自動化施設
109 帯域外通信チャネル
110-1、110-2、110-3、110-N 分散制御ノード
112-1、112-2、112-3、112-N ロジック
113-1、113-2、113-3、113-N 通信インターフェース
114-1、114-2 フロートトランスミッタ構成要素
116-1 アクチュエータ
118、118-2、118-3 センサ
810 コンピューティングデバイス
812 バスサブシステム
814 (1つまたは複数の)プロセッサ
816 ネットワークインターフェース
820 ユーザインターフェース出力デバイス
822 ユーザインターフェース入力デバイス
824 記憶サブシステム
825 メモリサブシステム
826 ファイル記憶サブシステム
830 ランダムアクセスメモリ
832 読取り専用メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】