JP7605000B2 - 情報管理方法および情報管理システム - Google Patents

Description

本技術は、情報管理方法および情報管理システムに関する。

一般的な情報系ネットワークに採用されている標準的なネットワーク（例えば、イーサネット（登録商標））を産業分野のネットワークでも利用できるように拡張する取り組みが進行しつつある。より具体的には、イーサネット（登録商標）をベースにして、ネットワークが確定的な挙動をするように改良されたＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers） ８０２．１ ＴＳＮ（Time Sensitive Networking）（以下、単に「ＴＳＮ」とも称す。）が知られている。ＴＳＮによれば、例えば、イーサネット（登録商標）などの汎用的なハードウェアを用いて、リアルタイム通信をより容易に実現できる。

また、デバイス間でデータ通信を行うための通信スタックとして、ＩＥＣ６２５４１として国際標準化されているＯＰＣ ＵＡ（OPC Unified Architecture）が注目されている。ＴＳＮとＯＰＣ ＵＡとの組み合わせは、「ＯＰＣ ＵＡ ｏｖｅｒ ＴＳＮ」などとも称される。

このように、インダストリーオートメーション（Industry Automation）の分野において、急速な技術進歩が進んでいる。

一方、複数の装置から構成されるシステムを構築するにあたっては、事前に性能などをシミュレーションしたいというニーズがある。

例えば、国際公開第２０１９／２２０６０５号（特許文献１）は、プログラマブルロジックコントローラのシミュレーションを実行するシミュレーション装置を開示する。また、特開２００８－０３０６９０号公報（特許文献２）は、制御システムを構成する各機器に発生する異常を予測することのできるシミュレーション方法を開示する。

また、特開２０２０－０４８１７２号公報（特許文献３）は、オープン化ネットワーク設備の効率的な機能検証を実施する検証装置を開示する。

国際公開第２０１９／２２０６０５号 特開２００８－０３０６９０号公報 特開２０２０－０４８１７２号公報

上述したような先行技術文献は、予め用意されたモデルを組み合わせることでシミュレーションを実現するが、このようなモデルの精度を維持することは容易ではない。

本技術は、シミュレーションや事前検証などに用いるモデルの精度をより容易に高めることができる技術を提供する。

本技術のある実施の形態に従えば、１または複数のコンピュータが実行する情報管理方法が提供される。情報管理方法は、１または複数のデバイスを含む実構成に対応する第１のインスタンスモデルを生成するステップと、１または複数のデバイスから情報を収集するステップと、収集した情報に基づいて、第１のインスタンスモデルを更新するステップと、更新した第１のインスタンスモデルに基づいてタイプモデルの情報を生成するステップと、生成したタイプモデルの情報に基づいて、管理されているタイプモデルを更新するステップとを含む。

この構成によれば、実構成に含まれる１または複数のデバイスの情報に基づいて、インスタンスモデルを更新するとともに、更新したインスタンスモデルに基づいて、タイプモデルを更新できる。このような一連の情報チェーンによって、１または複数の実構成から収集される情報を反映したタイプモデルを構成できる。これによって、タイプモデルの精度を高めることができるとともに、再利用性も高めることができる。

情報管理方法は、タイプモデルをインスタンス化して第２のインスタンスモデルを生成するステップと、生成した第２のインスタンスモデルを対応する新たな実構成に反映するステップとをさらに含んでいてもよい。この構成によれば、新たな実構成を実現する前に、対応する第２のインスタンスモデルを生成し、当該生成した第２のインスタンスモデルを用いて、当該新たな実構成についての事前検討などを行うことができる。

第２のインスタンスモデルを生成するステップは、第１のインスタンスモデルをコピーするステップを含んでいてもよい。この構成によれば、既存の実構成を変更するような事前検討を容易に行うことができる。

情報管理方法は、生成した新たなインスタンスモデルを用いてシミュレーションを実行するステップをさらに含んでいてもよい。この構成によれば、新たな実構成で要求される性能などが発揮されるかを、事前のシミュレーションによって評価できる。

タイプモデルの情報を生成するステップは、更新したインスタンスモデルから当該インスタンスモデルに固有の情報を除くステップを含んでいてもよい。この構成によれば、インスタンスモデルに含まれる実構成に固有の情報などを取り除くことで、汎化されたタイプモデルの情報を生成できる。

インスタンスモデルは、制限された第１の仮想空間上に生成されてもよい。タイプモデルは、複数の第１の仮想空間からアクセス可能な第２の仮想空間で管理されてもよい。この構成によれば、第２の仮想空間において管理されるタイプモデルを複数の第１の仮想空間で生成されるインスタンスモデルに利用できる。

タイプモデルおよびインスタンスモデルには、同一のタイプを特定するための識別情報が付与されていてもよい。この構成によれば、インスタンスモデルを生成するにあたって、各デバイスに対応するモデルの要素を容易に特定できる。

第１のインスタンスモデルを更新するステップは、収集した情報と第１のインスタンスモデルとの誤差を算出し、算出した誤差に基づいて第１のインスタンスモデルの値を変更するステップを含んでいてもよい。この構成によれば、実構成の挙動や動作をより正確に反映した第１のインスタンスモデルを生成できる。

本技術の別の実施の形態に従えば、第１のコンピュータと第２のコンピュータとを備える情報管理システムが提供される。第１のコンピュータは、１または複数のデバイスを含む実構成に対応する第１のインスタンスモデルを生成する手段と、１または複数のデバイスから情報を取得する手段と、取得した情報に基づいて、第１のインスタンスモデルを更新する手段と、更新した第１のインスタンスモデルに基づいてタイプモデルの情報を生成する手段とを含む。第２のコンピュータは、生成したタイプモデルの情報に基づいて、管理されているタイプモデルを更新する手段を含む。

本技術によれば、シミュレーションや事前検証などに用いるモデルの精度をより容易に高めることができる。

本実施の形態に従う情報管理システムの全体構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおける実構成の情報の収集に係る処理を説明するための図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおいて収集される情報の一例を示す図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおけるプライベート仮想空間への情報送信に係る処理を説明するための図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおけるプライベート仮想空間のインスタンスモデルの更新に係る処理を説明するための図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおけるパブリック仮想空間への情報送信に係る処理を説明するための図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおけるパブリック仮想空間のタイプモデルの情報の更新に係る処理を説明するための図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおけるプライベート仮想空間の構成に係る処理を説明するための図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおける実構成への反映に係る処理を説明するための図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおけるプライベート仮想空間の構成に係る別の処理を説明するための図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおける実構成への反映に係る処理を別の説明するための図である。 本実施の形態に係る情報管理システムのパブリック仮想空間を実現する情報処理装置１５０のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る情報管理システムのスイッチのハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に従う情報管理システムにおける処理手順を示すフローチャートである。

本技術の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜Ａ．適用例＞
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。

図１は、本実施の形態に従う情報管理システム１の全体構成の一例を示す模式図である。図１を参照して、情報管理システム１は、パブリック仮想空間１０と、１または複数のプライベート仮想空間２０Ａ，２０Ｂ，・・・（以下、「プライベート仮想空間２０」と総称することもある。）とを含む。

図１に示す構成例において、プライベート仮想空間２０Ａは、実構成３０Ａに対応して構成され、プライベート仮想空間２０Ｂは、実構成３０Ｂに対応して構成されている。なお、実構成３０Ａ，３０Ｂ，・・・を「実構成３０」と総称することもある。

通常、プライベート仮想空間２０は、対応する実構成３０の所有者あるいは管理者のみがアクセスできる制限された仮想空間である。これに対して、パブリック仮想空間１０は、特定の実構成３０の所有者あるいは管理者だけではなく、第三者もアクセス可能な仮想空間である。言い換えれば、パブリック仮想空間１０は、複数のプライベート仮想空間２０からアクセス可能な仮想空間に相当する。

実構成３０は、現実空間に存在する１または複数のデバイスからなる実体を意味する。典型的には、実構成３０は、現実の製造ラインや製造設備を構成するネットワーク接続された１または複数のデバイスなどに相当する。

本実施の形態に従う情報管理システム１は、実構成３０あるいは実構成３０に含まれるデバイスを可能な限り正確にモデル化して情報を管理する。また、情報管理システム１は、モデル化した情報に基づいて、新たな実構成３０の実現に先だって、より正確な事前のシミュレーションなどを提供する。

パブリック仮想空間１０は、実構成３０に含まれるデバイスのモデルを定義する情報を含む。典型的には、パブリック仮想空間１０は、特定の実構成３０を所有する主体（法人や組織）だけではなく、所定の要件を満たした第三者もアクセスあるいは利用可能になっている。パブリック仮想空間１０が管理する情報は、基本的には、「タイプモデル」の情報である。「タイプモデル」は、同一のタイプあるいは形式に属するデバイスが共通に有している特徴や特質を定義するモデルである。すなわち、「タイプモデル」は、個別のデバイスに依存せず、共通な特性や特質などの情報を意味する。

プライベート仮想空間２０は、対応する実構成３０に対応して構成される情報を含む。プライベート仮想空間２０が含む情報の集合を「アセット」と称することもある。

典型的には、プライベート仮想空間２０は、対応する実構成３０固有の情報を含む。プライベート仮想空間２０は、パブリック仮想空間１０が管理する「タイプモデル」に対して、固有の情報を反映した「インスタンスモデル」を有している。「インスタンスモデル」は、「タイプモデル」に対して、実構成３０に固有の情報を追加して、インスタンス化することで生成される。また、プライベート仮想空間２０に構成される「インスタンスモデル」は、プライベート仮想空間２０の「アセット」の少なくとも一部である。

後述するように、プライベート仮想空間２０が管理する「インスタンスモデル」の情報の一部がパブリック仮想空間１０へ提供（フィードバック）される。このとき、「インスタンスモデル」に含まれる情報のうち対応する実構成３０に固有の情報は、パブリック仮想空間１０へ提供される内容から除外される。このように、プライベート仮想空間２０を管理する情報処理装置は、更新したインスタンスモデルから当該インスタンスモデルに固有の情報を除くことで、タイプモデルの情報を生成する。

以下、図１に示す情報管理システム１を用いた情報管理処理の一例について説明する。以下の説明においては、既存の実構成３０Ａで収集された情報を反映して、新たな実構成３０Ｂを構成する場合を例示する。なお、実構成３０Ａと実構成３０Ｂとは同一の構成とは限らない。なお、以下の情報管理方法は、１または複数のコンピュータが実行する。コンピュータのハードウェア構成例については後述する。

まず、（１）実構成３０Ａの情報が収集される。実構成３０Ａから収集された情報は、（２）プライベート仮想空間２０Ａへ送信される。プライベート仮想空間２０Ａにおいては、実構成３０Ａから送信された情報に基づいて、（３）アセット（インスタンスモデル）が更新される。

さらに、（４）プライベート仮想空間２０Ａにおいて更新されたアセットの情報がパブリック仮想空間１０へ送信される。パブリック仮想空間１０においては、プライベート仮想空間２０Ａから送信された情報に基づいて、（５）タイプモデルの情報が更新される。

その後、（６）目的の実構成３０Ｂに対応するプライベート仮想空間２０Ｂが構成される。そして、構成されたプライベート仮想空間２０Ｂにおいて、（７）必要なシミュレーションなどが実行される。シミュレーション結果に応じて、プライベート仮想空間２０Ｂの構成が変更あるいは更新されることもある。

最終的に、（８）プライベート仮想空間２０Ｂの内容が実構成３０Ｂに反映される。このようなデータチェーンを構成することで、モデルおよびモデルを用いたシミュレーションの精度を高めることができ、実構成へ反映した場合の誤差などを低減できる。

なお、上述の説明においては、新たな実構成３０Ｂを構成する場合を例示したが、既存の実構成３０Ａを実構成３０Ｂに改修するような用途にも用いることができる。この場合、プライベート仮想空間２０Ａと実質的に同一のプライベート仮想空間２０Ｂを構成した上で、プライベート仮想空間２０Ｂに基づくシミュレーションを行いながら、プライベート仮想空間２０Ｂの構成を適宜変更する。最終的に、変更後のプライベート仮想空間２０Ｂの内容が実構成３０Ｂに反映される。

以下、各処理の詳細について説明する。
＜Ｂ．処理の詳細＞
［（１）実構成の情報の収集］
図２は、本実施の形態に従う情報管理システム１における実構成３０Ａの情報の収集に係る処理を説明するための図である。図２を参照して、実構成３０Ａの一例として、ネットワーク接続されたＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を含む生産システムを示す。

図２に示す実構成３０Ａにおいて、２つのＰＬＣ３００がスイッチ３１０を介してネットワーク接続されている。２つのＰＬＣおよびスイッチ３１０は、例えば、ＴＳＮ（Time-Sensitive Networking）に従うネットワークプロトコルを利用して、データをやり取りする。データのやり取りは、ネットワークコントローラ３２０によって管理される。

さらに、実構成３０Ａにおいては、監視装置３３０がスイッチ３１２を介してネットワークに接続されている。

ネットワークコントローラ３２０および監視装置３３０は、実構成３０Ａに含まれるデバイスの情報を収集する。ネットワークコントローラ３２０および監視装置３３０は、実構成３０Ａに含まれるデバイスの情報を定期的あるいはイベント毎に収集するようにしてもよい。また、実構成３０Ａの立ち上げ段階に加えて、実構成３０Ａの運用段階においても、実構成３０Ａに含まれるデバイスの情報が収集される。

ネットワークコントローラ３２０は、主として、ネットワークの通信に係る情報（通信情報３２２）を収集する。例えば、ネットワークコントローラ３２０は、ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従うＯＰＣ ＵＡプロトコルや、ＹＡＮＧ（Yet Another Next Generation）モデルに従うＮＥＴＣＯＮＦプロトコルなどを用いて、各デバイス（ＰＬＣ３００およびスイッチ３１０など）から通信情報３２２を収集する。

監視装置３３０は、主として、稼働中の生産システムによる生産情報３３２を収集する。例えば、監視装置３３０は、ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従うＯＰＣ ＵＡクライエント・サーバ通信などを用いて、各デバイス（ＰＬＣ３００など）から生産情報３３２を収集する。

図３は、本実施の形態に従う情報管理システム１において収集される情報の一例を示す図である。

図３（Ａ）には、ＯＰＣ ＵＡのコンパニオン仕様に従って収集されるデバイス毎の情報の一例が示されている。デバイス毎の情報の項目としては、例えば、監視しているデータのトレースに相当する入出力データ、操作ログ、イベントなどが挙げられる。

図３（Ｂ）には、ＴＳＮを中心としたネットワークの管理および制御に関する情報の一例が示されている。ネットワークの管理および制御に関する情報の項目としては、例えば、ネットワーク構成やサイクリック通信設定などのユーザ設定、デバイス能力、通信診断情報などが挙げられる。

なお、ネットワークコントローラ３２０および／または監視装置３３０により収集される通信情報３２２および／または生産情報３３２のうち少なくとも一部は、実構成３０に固有の情報である。

［（２）プライベート仮想空間への情報送信］
図４は、本実施の形態に従う情報管理システム１におけるプライベート仮想空間２０Ａへの情報送信に係る処理を説明するための図である。図４を参照して、ネットワークコントローラ３２０および／または監視装置３３０により収集される情報がプライベート仮想空間２０Ａへ送信される。実構成３０Ａからプライベート仮想空間２０Ａへの情報の送信は、定期的あるいはイベント毎に実行されてもよい。

プライベート仮想空間２０Ａは、共有データ格納部２５０を有しており、実構成３０Ａからの情報が順次格納される。なお、実構成３０Ａからプライベート仮想空間２０Ａへの情報の送信は、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ通信とＭＱＴＴ（Message Queuing Telemetry Transport）プロトコルとを組み合わせた、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ ｏｖｅｒ ＭＱＴＴを用いてもよい。情報は、暗号化されて送信されることが好ましい。

［（３）アセット（インスタンスモデル）の更新］
図５は、本実施の形態に従う情報管理システム１におけるプライベート仮想空間２０Ａのインスタンスモデルの更新に係る処理を説明するための図である。

図５を参照して、プライベート仮想空間２０Ａは、実構成３０に対応して構成される。より具体的には、プライベート仮想空間２０Ａにおいて、２つの仮想ＰＬＣ２００が仮想スイッチ２１０を介してネットワーク接続されている。また、プライベート仮想空間２０Ａにおいては、仮想ネットワークコントローラ２２０が仮想スイッチ２１０に接続されるとともに、仮想監視装置２３０が仮想スイッチ２１２を介して仮想ネットワークに接続されている。

プライベート仮想空間２０Ａに含まれる仮想ネットワークコントローラ２２０および／または仮想監視装置２３０は、共有データ格納部２５０に格納される通信情報３２２および／または生産情報３３２を参照して、プライベート仮想空間２０Ａのアセット（インスタンスモデル）を更新する。すなわち、仮想ネットワークコントローラ２２０および／または仮想監視装置２３０は、実構成３０Ａの対応するデバイスの情報と一致するように、プライベート仮想空間２０Ａのインスタンスモデルの情報を更新する。

このような更新処理を周期的あるいはイベント毎に実行することで、プライベート仮想空間２０Ａのアセット（インスタンスモデル）を実構成３０Ａに反映した状態に維持できる。

［（４）パブリック仮想空間への情報送信］
図６は、本実施の形態に従う情報管理システム１におけるパブリック仮想空間１０への情報送信に係る処理を説明するための図である。図６を参照して、プライベート仮想空間２０Ａからパブリック仮想空間１０へ送信される情報は、インスタンスモデルの情報（インスタンス情報）をタイプモデルの情報（タイプ情報）に変換したものである。

ここで、タイプモデルの情報（タイプ情報）は、プライベート仮想空間２０Ａのアセットのうち、実構成３０Ａに固有な情報を除いて、いわば汎化した情報を包含する。例えば、タイプ情報としては、以下のようなものが挙げられる。

（ａ）応答性能、遅延時間、処理時間、使用メモリ量などの特性を定義する計算式あるいは関数
（ｂ）エラー許容回数、稼働許容年数、状態遷移条件などの状態を判定するためのしきい値
（ｃ）同一のタイプのデバイスが持つ潜在的な性能の特異点や頻度といったタイプ固有の情報
なお、上述したようなタイプ情報に加えて、インスタンス情報のうち環境情報をパブリック仮想空間１０へ送信するようにしてもよい。例えば、デバイスの製品寿命は、環境に依存するため、タイプ情報とともに環境情報をパブリック仮想空間１０へ送信し、環境情報を反映して、パブリック仮想空間１０が管理するタイプモデルを更新するようにしてもよい。

環境情報としては、例えば、温度や湿度などの自動または手動で測定された情報や、処理負荷の情報などが挙げられる。但し、環境情報は、これらの情報に限定されることなく、環境依存性の傾向や特性を判断できる情報であれば、どのような情報であってもよい。

［（５）タイプモデルの更新］
図７は、本実施の形態に従う情報管理システム１におけるパブリック仮想空間１０のタイプモデルの情報の更新に係る処理を説明するための図である。図７を参照して、パブリック仮想空間１０で管理されるタイプモデル１００，１１０の情報（タイプ情報）には、タイプを特定するための識別情報１０１，１１１が付与されている。一方、プライベート仮想空間２０Ａで管理されるインスタンスモデルの情報（インスタンス情報）にも、タイプを特定するための識別情報２０１，２１１が付与されている。同一のタイプに対応するモデルについては、同一の識別値が付与されており、互いに対応付けられている。

このように、タイプモデルおよびインスタンスモデルには、同一のタイプを特定するための識別情報が付与されている。なお、モデルに付与される識別情報としては、ＤＩＤ（Decentralized Identifiers：分散型ＩＤ）などを用いることができる。分散型ＩＤを用いることで、ブロックチェーンなどの分散型のデータベースによるモデルの管理を容易化できる。

なお、モデルの対象は、上述のＰＬＣに限らず、ネットワーク、スイッチ、ネットワークに接続される任意のデバイスを含む。

パブリック仮想空間１０は、プライベート仮想空間２０Ａから送信されるタイプ情報に基づいて、タイプモデルの情報を更新する。

なお、パブリック仮想空間１０で管理されるタイプモデルの情報に対して、所有者（オーナ）を設定することもできる。この場合、パブリック仮想空間１０で管理されるタイプモデルの所有者が情報を更新するか否かを判断するようにしてもよい。

この場合には、例えば、プライベート仮想空間２０Ａが管理するいずれかのインスタンスモデルが更新されると、当該インスタンスモデルに対応するパブリック仮想空間１０が管理するタイプモデルの所有者に対して、更新された内容が提供される。

所有者は、提供された内容のうち、パブリック仮想空間１０が管理するタイプモデルに反映すべき情報を選択する。これによって、所有者によって選択された情報のみがタイプモデルに反映される。

このような所有者が反映すべき情報を選択することで、特異的な情報がタイプモデルに反映されることを防止でき、タイプモデルのモデル精度を向上できる。なお、所有者は、人間のユーザであってもよいし、ＡＩ（Artificial Intelligence）エンジンが代替してもよい。

また、ＡＩエンジンを利用して、反映すべきタイプモデルの情報を抽出するようにしてもよい。例えば、プライベート仮想空間２０Ａから送信される同一のタイプの多数のインスタンスモデルの情報を統計解析することで、当該タイプに固有の情報を抽出するようにしてもよい。さらに、プライベート仮想空間２０Ａから送信される提供される環境情報を反映して、タイプ情報の更新内容を決定してもよい。例えば、プライベート仮想空間２０Ａから送信される提供される多数の情報から、環境温度の依存性などを推定することができる。

以上のような一連の処理によって、実構成３０Ａで管理および収集される情報に基づいて、パブリック仮想空間１０が管理するタイプモデルの精度を高めることができる。

［（６ａ）プライベート仮想空間２０Ｂの構成、および、（７ａ）シミュレーションの実行］
図８は、本実施の形態に従う情報管理システム１におけるプライベート仮想空間２０Ｂの構成に係る処理を説明するための図である。図８を参照して、例えば、新たに実現した実構成３０Ｂに対応して、プライベート仮想空間２０Ｂにアセット（インスタンスモデル）が構成される。

より具体的には、パブリック仮想空間１０が管理するタイプモデル１００，１１０の情報のうち、実構成３０Ｂにおいて使用されるデバイスのタイプを特定するための識別情報２０１，２１１と同一の識別値を示す識別情報１０１，１１１に対応するタイプモデルが選択される。そして、選択されたタイプモデルがインスタンス化されて、プライベート仮想空間２０Ｂにアセット（インスタンスモデル）が構成される。

より具体的な手順としては、ユーザが、目的のデバイスを任意の方法で選択するとともに、デバイス同士の接続形態や接続方式を指定する。すると、指定されたデバイスに対応するタイプモデルがパブリック仮想空間１０から選択されるとともに、選択されたパブリックにインスタンスモデルの情報（インスタンス情報）が反映される。なお、インスタンス情報については、プライベート仮想空間２０Ａから収集された情報が用いられてもよいし、予め用意された平均的な値からなる情報が用いられてもよい。

上述したように、タイプ情報として、（ａ）特性を定義する計算式あるいは関数が用いられる場合には、対象となる実構成３０Ｂあるいは対応するインスタンスモデルに応じて、計算式あるいは関数からインスタンス情報を算出するようにしてもよい。また、タイプ情報として、（ｂ）状態を判定するためのしきい値、および／または、（ｃ）タイプ固有の情報などが用いられる場合には、当該タイプ情報をそのままインスタンス情報として用いてもよい。

さらに、環境に依存する情報については、対象となる実構成３０Ｂあるいは対応するインスタンスモデルに応じて、環境要因を算出し、インスタンス情報を生成してもよい。

さらに、必要に応じて、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルを用いて、目的の動作や処理を実行できるか否かについて、シミュレーションで検証が行われる。シミュレーションの結果に応じて、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンス情報が適宜更新される。

以上のような処理手順によって、実構成３０Ｂを現実に構成する前に、実構成３０Ｂの挙動などを予測あるいは予め把握できる。

［（８ａ）実構成３０Ｂへの反映］
図９は、本実施の形態に従う情報管理システム１における実構成３０Ｂへの反映に係る処理を説明するための図である。図９を参照して、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルを用いたシミュレーションの結果、適切であると考えられるインスタンス情報が決定されると、当該決定されたインスタンス情報に基づいて、実構成３０Ｂに必要な情報を設定する。

例えば、プライベート仮想空間２０Ｂの仮想ネットワークコントローラ２２０から実構成３０Ｂの監視装置３３０に対して、必要な情報が送信される。プライベート仮想空間２０Ｂの仮想監視装置２３０から実構成３０Ｂの監視装置３３０に対して、必要な情報が送信される。

さらに、ネットワークコントローラ３２０は、プライベート仮想空間２０Ｂからの情報に従って、実構成３０Ｂに含まれるデバイス（ＰＬＣ３００およびスイッチ３１０など）に対して、必要なデバイス設定を行う。

以上のように、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルを用いたシミュレーションの結果をそのまま実構成３０Ｂに反映することができるとともに、高精度なシミュレーションを実現できることで、実構成３０Ｂに反映したときの再現性を高めることができる。

［（６ｂ）プライベート仮想空間２０Ｂの構成、および、（７ｂ）シミュレーションの実行］
図１０は、本実施の形態に従う情報管理システム１におけるプライベート仮想空間２０Ｂの構成に係る別の処理を説明するための図である。図１０を参照して、例えば、既存の実構成３０Ａを実構成３０Ｂに変更する場合を想定する。この場合においても、変更後の実構成３０Ｂに対応するアセット（インスタンスモデル）がプライベート仮想空間２０Ｂに構成される。

より具体的には、まず、実構成３０Ａに対応するアセット（インスタンスモデル）（プライベート仮想空間２０Ａ）からプライベート仮想空間２０Ｂにコピーされる。その上で、実構成３０Ｂにおいて追加されるデバイスのタイプを特定するための識別情報２０１と同一の識別値を示す識別情報１０１に対応するタイプモデルがパブリック仮想空間１０から選択される。そして、選択されたタイプモデルはインスタンス化されて、プライベート仮想空間２０Ｂに追加される。

より具体的な手順としては、ユーザが、追加すべきデバイスを任意の方法で選択するとともに、デバイス同士の接続形態や接続方式を指定する。すると、指定されたデバイスに対応するタイプモデルがパブリック仮想空間１０から選択されるとともに、選択されたパブリックにインスタンスモデルの情報（インスタンス情報）が反映される。インスタンス化に係る処理については、上述の図８と同様である。

さらに、必要に応じて、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルを用いて、目的の動作や処理を実行できるか否かについて、シミュレーションで検証が行われる。シミュレーションの結果に応じて、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンス情報が適宜更新される。

以上のような処理手順によって、実構成３０Ｂを現実に構成する前に、実構成３０Ｂの挙動などを予測あるいは予め把握できる。

［（８ｂ）実構成３０Ｂへの反映］
図１１は、本実施の形態に従う情報管理システム１における実構成３０Ｂへの反映に係る処理を別の説明するための図である。図１１を参照して、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルを用いたシミュレーションの結果、適切であると考えられるインスタンス情報が決定されると、当該決定されたインスタンス情報に基づいて、実構成３０Ｂに必要な情報を設定する。

例えば、プライベート仮想空間２０Ｂの仮想ネットワークコントローラ２２０から実構成３０Ｂの監視装置３３０に対して、必要な情報が送信される。プライベート仮想空間２０Ｂの仮想監視装置２３０から実構成３０Ｂの監視装置３３０に対して、必要な情報が送信される。

さらに、ネットワークコントローラ３２０は、プライベート仮想空間２０Ｂからの情報に従って、実構成３０Ｂに含まれる既存のデバイス（ＰＬＣ３００およびスイッチ３１０など）に対して必要な設定変更を行うとともに、追加されたデバイス（ＰＬＣ３００など）に対して必要なデバイス設定を行う。

以上のように、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルを用いたシミュレーションの結果をそのまま実構成３０Ｂに反映することができるとともに、高精度なシミュレーションを実現できることで、実構成３０Ｂに反映したときの再現性を高めることができる。

＜Ｃ．ハードウェア構成例＞
（ｃ１：パブリック仮想空間１０を実現するためのハードウェア構成例）
図１２は、本実施の形態に係る情報管理システム１のパブリック仮想空間１０を実現する情報処理装置１５０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図１２を参照して、情報処理装置１５０は、コンピュータの一例であり、１または複数のプロセッサ１５２と、１または複数の主メモリ１５４と、表示部１５６と、入力部１５８と、１または複数の通信インターフェイス１６０と、ストレージ１７０とを含む。各コンポーネントは、バス１６２を介して電気的に接続されている。

プロセッサ１５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）などで構成され、ストレージ１７０に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ１５４に展開して実行することで、後述するような各種処理を実現する。

表示部１５６は、液晶ディスプレイなどで構成され、プロセッサ１５２による処理結果を表示する。入力部１５８は、キーボードやマウスなどで構成され、ユーザからの操作を受け付ける。通信インターフェイス１６０は、任意のデバイスとの間でデータをやり取りする。

ストレージ１７０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などで構成され、例えば、ＯＳ１７２と、情報管理プログラム１７４と、タイプモデルの情報（タイプデータ）などを含むデータセット１７６とが格納される。

図１２には、プロセッサ１５２がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードワイヤード回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）など）を用いて実装してもよい。すなわち、情報処理装置１５０で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどを含む処理回路（processing circuitry）で実現してもよい。

さらに、複数の情報処理装置１５０が分散してパブリック仮想空間１０を実現するようにしてもよいし、情報管理システム１を実現するハードウェアリソースについては、どのようなものを採用してもよい。

（ｃ２：プライベート仮想空間２０を実現するためのハードウェア構成例）
本実施の形態に係る情報管理システム１のプライベート仮想空間２０についても、図１２に示す情報処理装置１５０と同様のコンピュータを用いて実現することができる。

（ｃ３：実構成３０の情報を管理および収集するためのハードウェア構成例）
図１３は、本実施の形態に係る情報管理システム１のスイッチ３１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図１３を参照して、スイッチ３１０は、コンピュータの一例であり、プロセッサ３１０２と、主メモリ３１０４と、上位通信インターフェイス３１０６と、フィールド通信インターフェイス３１０８と、ストレージ３１２０とを含む。各コンポーネントは、バス３１１０を介して電気的に接続されている。

プロセッサ３１０２は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどで構成され、ストレージ３１２０に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ３１０４に展開して実行することで、スイッチ３１０としての処理を実現する。

上位通信インターフェイス３１０６は、プライベート仮想空間２０を実現する情報処理装置とのデータ通信を担当する。

フィールド通信インターフェイス３１０８は、ＰＬＣ３００から送受信されるフレームの転送を担当する。フィールド通信インターフェイス３１０８は、イーサネット（登録商標）などの通信規格に準拠する通信回路を含む。

ストレージ３１２０には、典型的には、基本的な処理を実現するためのＯＳ３１２２と、上述したような情報の管理および収集を実現するためのシステムプログラム３１２４とが格納される。

図１３には、プロセッサ３１０２がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードワイヤード回路（例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡを用いて実装してもよい。

また、ネットワークコントローラ３２０についても、図１３と同様のハードウェア構成例によって実現される。

＜Ｄ．処理手順＞
次に、本実施の形態に従う情報管理システム１における処理手順について説明する。

図１４は、本実施の形態に従う情報管理システム１における処理手順を示すフローチャートである。図１４には、パブリック仮想空間１０と、プライベート仮想空間２０Ａ，２０Ｂと、実構成３０Ａ，３０Ｂとを含む場合の例を示す。

図１４を参照して、実構成３０Ａが構成される（ステップＳ２）。構成される実構成３０Ａは、ネットワークコントローラ３２０や監視装置３３０といった、実構成３０Ａに含まれるデバイスからの情報を収集できる収集主体を含む。

また、情報処理装置は、ユーザからの指示に従って、プライベート仮想空間２０Ａに、構成した実構成３０Ａに対応するアセット（インスタンスモデル）を生成する（ステップＳ４）。このように、プライベート仮想空間２０Ａを管理する情報処理装置は、１または複数のデバイスを含む実構成３０Ａに対応するインスタンスモデル（第１のインスタンスモデル）を生成する処理を実行する。なお、インスタンスモデルは、パブリック仮想空間１０が管理するタイプモデルを利用して生成されることになる。

実構成３０Ａの収集主体（ネットワークコントローラ３２０や監視装置３３０）が実構成３０Ａに含まれるデバイスから情報を収集し（ステップＳ６）、プライベート仮想空間２０Ａへ送信する（ステップＳ８）。このように、情報処理装置は、実構成３０Ａに含まれる１または複数のデバイスから情報を取得する。

プライベート仮想空間２０Ａを提供する情報処理装置は、実構成３０Ａからの情報とプライベート仮想空間２０Ａに生成されているインスタンスモデルとの誤差（ズレや差分）を算出し（ステップＳ１０）、算出した誤差に基づいて、プライベート仮想空間２０Ａに生成されているインスタンスモデルを更新する（ステップＳ１２）。

このように、情報処理装置は、収集した情報に基づいて、実構成３０Ａに対応するインスタンスモデル（第１のインスタンスモデル）を更新する。より具体的には、情報処理装置は、収集した情報とインスタンスモデルとの誤差を算出し、算出した誤差に基づいてインスタンスモデルの値を変更することで、インスタンスモデルを更新する。

ステップＳ６～Ｓ１２の処理は、実構成３０Ａの動作や処理の実行に応じて、繰り返される。

プライベート仮想空間２０Ａを提供する情報処理装置は、更新されたインスタンスモデルからタイプモデルの情報（タイプ情報）を生成し（ステップＳ１４）、パブリック仮想空間１０へ送信する（ステップＳ１６）。このように、情報処理装置は、更新した実構成３０Ａに対応するインスタンスモデル（第１のインスタンスモデル）に基づいてタイプモデルの情報を生成する。

パブリック仮想空間１０を提供する情報処理装置は、プライベート仮想空間２０Ａからのタイプモデルの情報とパブリック仮想空間１０が管理するタイプモデルとの誤差（ズレや差分）を算出し（ステップＳ１８）、算出した誤差に基づいて、パブリック仮想空間１０が管理するタイプモデルを更新する（ステップＳ２０）。このように、情報処理装置は、生成したタイプモデルの情報に基づいて、管理されているタイプモデルを更新する。

ステップＳ１４～Ｓ２０の処理は、適宜繰り返される。
次に、情報処理装置は、ユーザからの指示に従って、プライベート仮想空間２０Ｂに、目的の実構成３０Ｂに対応するアセット（インスタンスモデル）を生成する（ステップＳ２２）。このように、プライベート仮想空間２０Ｂを管理する情報処理装置は、タイプモデルをインスタンス化して実構成３０Ｂに対応するインスタンスモデル（第２のインスタンスモデル）を生成する。なお、インスタンスモデルは、パブリック仮想空間１０が管理するタイプモデルを利用して生成されることになる。

あるいは、上述の図１０に示すような処理例においては、プライベート仮想空間２０Ｂを管理する情報処理装置は、プライベート仮想空間２０Ａのインスタンスモデルをコピーして、プライベート仮想空間２０Ｂにインスタンスモデルを生成する。

そして、ユーザは、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルを用いて、目的のシミュレーションなどを実行する（ステップＳ２４）。ユーザは、シミュレーションの結果に応じて、インスタンスモデルのパラメータなどを変更あるいは更新する。このように、プライベート仮想空間２０Ｂを管理する情報処理装置は、生成した新たなインスタンスモデルを用いてシミュレーションを実行する。

シミュレーションの結果、目的の性能が発揮される見込みが得られると、ユーザは、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルを対応する実構成３０Ｂに反映する（ステップＳ２６）。このように、情報処理装置は、生成したインスタンスモデルを対応する新たな実構成３０Ｂに反映する。より具体的には、インスタンスモデルを反映する処理は、インスタンスモデルに設定されているパラメータを実構成の対応するデバイスに設定（コピー）する処理を含む。この結果、実構成３０Ｂは、プライベート仮想空間２０Ｂに生成されたインスタンスモデルに対応する設定等に従って動作するようになる。

なお、ステップＳ２～Ｓ２０の処理と、ステップＳ２２～Ｓ２６の処理とは、並列的に実行してもよいし、実行順序は問わない。

＜Ｅ．応用例＞
本実施の形態に従う情報管理システム１は、典型的には以下のような分野に適用可能である。

（１）ファクトリーオートメーション（ＦＡ）
情報管理システム１は、装置やラインを制御するためのＰＬＣなどのコントローラと各デバイスとの通信などのシミュレーションに応用できる。このようなシミュレーションにより通信を効率化することで、制御応答性を高めて、タクトタイムの低減を実現できる。また、製造ラインをフレキシブルに変更するようなニーズに対して、モジュールの組み替えの事前検証を行うこともできる。

（２）ビルディングオートメーション（ＢＡ）
情報管理システム１は、エレベータ、エアコンディショナ、照明などを制御するコントローラと各デバイスとの通信などのシミュレーションに応用できる。このようなシミュレーションにより通信を効率化することで、制御応答性を高めることができる。また、外的環境や人の動きに応じた使用効率をリアルタイムに制御できるかといった事前検証を行うこともできる。

（３）プロセスオートメーション（ＰＡ）
情報管理システム１は、装置や工程を制御するためのコントローラと各デバイスとの通信などのシミュレーションに応用できる。このようなシミュレーションにより通信を効率化することで、制御応答性を高めることができる。また、材料や電力の消費を削減できるかといった事前検証を行うこともできる。さらに、製造ラインをフレキシブルに変更するようなニーズに対して、モジュールの組み替えの事前検証を行うこともできる。

（４）スマートグリッド
情報管理システム１は、風力や太陽光パネルなどを制御するコントローラと各デバイスとの通信などのシミュレーションに応用できる。このようなシミュレーションにより通信を効率化することで、制御応答性を高めることができる。また、外的環境要因に応じて発電効率および使用効率をリアルタイムに制御できるかといった事前検証を行うこともできる。

＜Ｆ．まとめ＞
本実施の形態に従う情報管理システムは、シミュレーションなどに用いるタイプモデルを管理するとともに、実構成から提供される情報に基づいて、タイプモデルを更新等することができる。

一般的に、シミュレーションなどに用いるモデルは、製造段階で、コントローラの制御性能やネットワークデバイスの通信性能を測定および評価し、当該評価結果に基づいて構成される。しかしながら、測定および評価の方法や条件などによっては、実構成に配置した状態を適切に反映したモデルを構成できない場合もある。そのため、事前のシミュレーションで評価したとしても、実構成で試行錯誤的に調整せざるを得ない場合も多い。

本実施の形態に従う情報管理システムは、実構成の状態をプライベート仮想空間に正しく反映することで、モデルと実構成との誤差（ズレや差分）を算出できる。このようなモデルと実構成との誤差をパブリック仮想空間へフィードバックすることで、パブリック仮想空間が管理するタイプモデルのモデル精度を高めることができる。

さらに、パブリック仮想空間が管理するモデルを次のシミュレーションにも利用できるので、シミュレーションのモデルの精度を順次高めていくことができる。

＜Ｇ．付記＞
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。

［構成１］
１または複数のコンピュータ（１５０）が実行する情報管理方法であって、
１または複数のデバイス（３００，３１０）を含む実構成に対応する第１のインスタンスモデルを生成するステップ（Ｓ４）と、
前記１または複数のデバイスから情報を収集するステップ（Ｓ６）と、
前記収集した情報に基づいて、前記第１のインスタンスモデルを更新するステップ（Ｓ１２）と、
前記更新した第１のインスタンスモデルに基づいてタイプモデルの情報を生成するステップ（Ｓ１４）と、
生成したタイプモデルの情報に基づいて、管理されているタイプモデルを更新するステップ（Ｓ２０）とを備える、情報管理方法。

［構成２］
前記タイプモデルをインスタンス化して第２のインスタンスモデルを生成するステップ（Ｓ２２）と、
前記生成した第２のインスタンスモデルを対応する新たな実構成に反映するステップ（Ｓ２６）とをさらに備える、構成１に記載の情報管理方法。

［構成３］
前記第２のインスタンスモデルを生成するステップは、前記第１のインスタンスモデルをコピーするステップを含む、構成２に記載の情報管理方法。

［構成４］
前記生成した新たなインスタンスモデルを用いてシミュレーションを実行するステップ（Ｓ２４）をさらに備える、構成２または３に記載の情報管理方法。

［構成５］
前記タイプモデルの情報を生成するステップは、前記更新したインスタンスモデルから当該インスタンスモデルに固有の情報を除くステップを含む、構成１～４のいずれか１項に記載の情報管理方法。

［構成６］
前記インスタンスモデルは、制限された第１の仮想空間（２０）上に生成され、
前記タイプモデルは、複数の第１の仮想空間からアクセス可能な第２の仮想空間（１０）で管理される、構成１～５のいずれか１項に記載の情報管理方法。

［構成７］
前記タイプモデルおよび前記インスタンスモデルには、同一のタイプを特定するための識別情報（１０１，１１１，２０１，２１１）が付与されている、構成１～６のいずれか１項に記載の情報管理方法。

［構成８］
前記第１のインスタンスモデルを更新するステップは、前記収集した情報と前記第１のインスタンスモデルとの誤差を算出し、算出した誤差に基づいて前記第１のインスタンスモデルの値を変更するステップを含む、構成１～７のいずれか１項に記載の情報管理方法。

［構成９］
第１のコンピュータ（１５０）と第２のコンピュータ（１５０）とを備える情報管理システム（１）であって、
前記第１のコンピュータは、
１または複数のデバイスを含む実構成に対応する第１のインスタンスモデルを生成する手段（Ｓ４）と、
前記１または複数のデバイスから情報を取得する手段（Ｓ８）と、
前記取得した情報に基づいて、前記第１のインスタンスモデルを更新する手段（Ｓ１２）と、
前記更新した第１のインスタンスモデルに基づいてタイプモデルの情報を生成する手段（Ｓ１４）とを備え、
前記第２のコンピュータは、
生成したタイプモデルの情報に基づいて、管理されているタイプモデルを更新する手段（Ｓ２０）を備える、情報管理システム。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 情報管理システム、１０ パブリック仮想空間、２０，２０Ａ，２０Ｂ プライベート仮想空間、３０，３０Ａ，３０Ｂ 実構成、１００，１１０ タイプモデル、１０１，１１１，２０１，２１１ 識別情報、１５０ 情報処理装置、１５２，３１０２ プロセッサ、１５４，３１０４ 主メモリ、１５６ 表示部、１５８ 入力部、１６０ 通信インターフェイス、１６２，３１１０ バス、１７０，３１２０ ストレージ、１７２，３１２２ ＯＳ、１７４ 情報管理プログラム、１７６ データセット、２００ 仮想ＰＬＣ、２１０，２１２ 仮想スイッチ、２２０ 仮想ネットワークコントローラ、２３０ 仮想監視装置、２５０ 共有データ格納部、３００ ＰＬＣ、３１０，３１２ スイッチ、３２０ ネットワークコントローラ、３２２ 通信情報、３３０ 監視装置、３３２ 生産情報、３１０６ 上位通信インターフェイス、３１０８ フィールド通信インターフェイス、３１２４ システムプログラム。

Claims (9)

1. １または複数のコンピュータが実行する情報管理方法であって、
   １または複数のデバイスを含む実構成に対応する第１のインスタンスモデルを管理するステップと、
   前記１または複数のデバイスから情報を収集するステップと、
   前記収集した情報に基づいて、前記第１のインスタンスモデルを更新するステップと、
   前記更新した第１のインスタンスモデルに基づいてタイプモデルの情報を生成するステップと、
   生成したタイプモデルの情報に基づいて、管理されているタイプモデルを更新するステップとを備える、情報管理方法。
2. 前記タイプモデルをインスタンス化して第２のインスタンスモデルを生成するステップと、
   前記生成した第２のインスタンスモデルを対応する新たな実構成に反映するステップとをさらに備える、請求項１に記載の情報管理方法。
3. 前記第２のインスタンスモデルを生成するステップは、前記第１のインスタンスモデルをコピーするステップを含む、請求項２に記載の情報管理方法。
4. 前記生成した新たなインスタンスモデルを用いてシミュレーションを実行するステップをさらに備える、請求項２または３に記載の情報管理方法。
5. 前記タイプモデルの情報を生成するステップは、前記更新したインスタンスモデルから当該インスタンスモデルに固有の情報を除くステップを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の情報管理方法。
6. 前記インスタンスモデルは、制限された第１の仮想空間で管理され、
   前記タイプモデルは、複数の第１の仮想空間からアクセス可能な第２の仮想空間で管理される、請求項１～５のいずれか１項に記載の情報管理方法。
7. 前記タイプモデルおよび前記インスタンスモデルには、同一のタイプを特定するための識別情報が付与されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の情報管理方法。
8. 前記第１のインスタンスモデルを更新するステップは、前記収集した情報と前記第１のインスタンスモデルとの誤差を算出し、算出した誤差に基づいて前記第１のインスタンスモデルの値を変更するステップを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の情報管理方法。
9. 第１のコンピュータと第２のコンピュータとを備える情報管理システムであって、
   前記第１のコンピュータは、
   １または複数のデバイスを含む実構成に対応する第１のインスタンスモデルを管理する手段と、
   前記１または複数のデバイスから情報を取得する手段と、
   前記取得した情報に基づいて、前記第１のインスタンスモデルを更新する手段と、
   前記更新した第１のインスタンスモデルに基づいてタイプモデルの情報を生成する手段とを備え、
   前記第２のコンピュータは、
   生成したタイプモデルの情報に基づいて、管理されているタイプモデルを更新する手段を備える、情報管理システム。

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