(57)【要約】【課題】サーバラックに格納されたサーバの部品交換を自動的に行う。【解決手段】サーバ２０，３０内の部品と交換可能な部品を交換部品プール装置４０にストックしておき、部品の交換が必要となった場合、交換制御装置５２において、組み合わせデータベース５３を参照して互換性がある部品を検索し、交換の必要が生じた部品をアーム装置１２によってサーバ２０，３０の側面から取り出し、交換部品プール装置４０から検索された部品をサーバ２０，３０の側面から挿入して実装する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバラックに格納されたサーバ内の部品を交換する部品交換システムであって、
前記サーバ内の部品には、当該部品の前記サーバへの実装に必要となる情報が読み出し可能に書き込まれた記録媒体が取り付けられ、
前記サーバ内の部品と交換可能な部品を、当該部品の前記サーバへの実装に必要となる情報が読み出し可能に書き込まれた記録媒体が取り付けられた状態で格納する交換部品プール装置と、
前記サーバ内の部品と前記交換部品プール装置に格納された部品との互換性が、前記記録媒体に書き込まれた情報を用いて登録されたデータベースと、
前記サーバ内の部品に交換の必要が生じた場合、前記データベースを参照し、前記交換部品プール装置に格納された部品のうち、前記サーバ内にて交換の必要が生じた部品と互換性がある部品を検索し、前記部品の交換を指示する交換制御装置と、
前記交換制御装置の指示に基づいて、前記サーバ内にて交換の必要が生じた部品を当該サーバの側面から取り外し、前記交換部品プール装置から検索された部品を当該サーバの側面から挿入して実装するアーム装置とを有する部品交換システム。
【請求項２】
請求項１に記載の部品交換システムにおいて、
前記交換制御装置は、ネットワークを介して遠隔制御される部品交換システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の部品交換システムにおいて、
前記アーム装置は、前記部品を実装する際に当該部品を導くガイドを有する部品交換システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品交換システムにおいて、
前記部品は、前記アーム装置によって前記サーバの側面から取り外し可能とするためのフックを有する部品交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーバラックに格納されたサーバの部品交換を部品交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラックマウント式サーバのように多数のサーバを管理している環境においては、サーバラックは限られた設置面積で多数のサーバを収納し、個々のサーバをラック筐体から引き出して部品交換等のメンテナンス作業が可能なために非常に有用であるが、類似したサーバが並んでいるために、故障しているサーバを目視で特定することが困難であり、また、ラック筐体の高い位置に格納されている場合には、引き出してメンテナンスする際にラック筐体全体のバランスが悪くなるうえに、手が届きにくく交換作業が困難となるほか、重い筐体を格納する作業にも危険を伴う。
【０００３】
また、電源ケーブルやネットワークケーブル等の抜き差し、あるいは故障したディスクや拡張カードの交換等、サーバ装置の物理的な構成変更には現地での作業が必要であるが、このような交換作業を人間が実施する場合には、静電気の除去等の手順の確認不足や、経験不足による接続方法のミス等により、かえって装置を破損させてしまう場合があり、ある程度の専門知識がなければむやみに故障部品の交換をすべきではない。そのため、ベンダーの保守サービスに依頼して保守員を呼ぶ必要があるが、その場合、保守員が交換部品を持って到着するまでの間復旧することができず、また、計画的に保守作業を行なう場合でも、深夜や休日などのサービス停止時間帯に交換する場合が多く、人的、時間的な制約から交換作業のスケジューリングに制限が生じてしまう。
【０００４】
ここで、遠隔地において、サーバの障害を検知するシステムが考えられており、例えば、特許文献１に開示されている。このようなシステムを用いれば、サーバの障害を遠隔地にて検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５９３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたシステムにおいては、サーバの障害を遠隔地にて検知することができるものの、上述したような部品交換までは行うことができない。部品交換を行う場合は、結局、サーバが設置されている場所に作業員が実際に出向いて作業を行うこととなり、上述したような問題は解決されない。
【０００７】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであって、サーバラックに格納されたサーバの部品交換を自動的に行うことができる部品交換システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、
サーバラックに格納されたサーバ内の部品を交換する部品交換システムであって、
前記サーバ内の部品には、当該部品の前記サーバへの実装に必要となる情報が読み出し可能に書き込まれた記録媒体が取り付けられ、
前記サーバ内の部品と交換可能な部品を、当該部品の前記サーバへの実装に必要となる情報が読み出し可能に書き込まれた記録媒体が取り付けられた状態で格納する交換部品プール装置と、
前記サーバ内の部品と前記交換部品プール装置に格納された部品との互換性が、前記記録媒体に書き込まれた情報を用いて登録されたデータベースと、
前記サーバ内の部品に交換の必要が生じた場合、前記データベースを参照し、前記交換部品プール装置に格納された部品のうち、前記サーバ内にて交換の必要が生じた部品と互換性がある部品を検索し、前記部品の交換を指示する交換制御装置と、
前記交換制御装置の指示に基づいて、前記サーバ内にて交換の必要が生じた部品を当該サーバの側面から取り外し、前記交換部品プール装置から検索された部品を当該サーバの側面から挿入して実装するアーム装置とを有する。
【０００９】
このような部品交換システムにおいては、交換する部品や基板の種類が限定されている工場内の組み立て・交換作業では、その種別が判明しているだけで問題ないが、ユーザが運用中の環境では、多種多様な部品を持つ複数種のサーバを混在させている場合が多く、物理的形状（高さ、幅、ケーブルの接続位置等）についての情報が必要不可欠となる。
【００１０】
また、例えば、種別としては同じネットワークカードであっても製品として転送速度が異なる場合には使用できるケーブルが限定される場合がある（１Ｇｂｐｓではカテゴリー５以上のケーブルなど）など、互換性に関する情報が非常に重要であり、それらの物理的形状、互換性を情報をもとに交換を実施するのが本発明の特徴である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上述したように構成されているので以下に記載するような効果を奏する。
【００１２】
（１）交換部品プール装置に格納された部品を用いて、交換制御装置の制御によって部品の交換が行われるため、保守員が現地作業を行なうことなく、専門知識のないオペレータでも交換作業を実施することができる。
【００１３】
（２）交換が必要となる部品をサーバの側面から取り外し、新たな部品をサーバの側面から挿入してサーバに実装するため、ラックマウント式サーバの部品交換作業を、設置した高さによらず容易に行うことができる。
【００１４】
（３）部品に取り付けられた記録媒体に、その部品のサーバへの実装に必要となる情報が書き込まれており、その情報に基づいて部品の交換が行われるため、静電気対策忘れ、不完全な部品の接続、手順ミス等を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の部品交換システムの実施の一形態を示す図である。
【図２】図１に示したサーバとアーム装置の構成例を示す図である。
【図３】図１に示したサーバとケーブル集約装置の構成例を示す図である。
【図４】図１に示したサーバに実装される部品の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の部品交換システムの実施の一形態を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、本形態においては、ラック筐体１０に２台のサーバ２０，３０が格納されている。なお、本形態ではラック筐体１０に２台のサーバ２０，３０が格納されているが、格納するサーバの数は２台に限らない。サーバ２０，３０は、それぞれマザーボード２１，３１を内蔵し、これらマザーボード２１，３１上には、その種別や拡張スロットの位置等、サーバ２０，３０への実装に必要となる情報が書き込まれた記録媒体であるＩＣタグ２２，３２が実装されている。サーバ２０には、交換対象となる部品２６が実装され、部品２６には、その種別や接続するケーブルの種類や位置等、サーバ２０，３０への実装に必要となる情報が書き込まれた記録媒体であるＩＣタグ２７が実装されている。
【００１９】
サーバ２０，３０のそれぞれには、ケーブル集約装置２３，３３から、それぞれネットワークケーブル２４，３４や電源ケーブル２５，３５等のケーブルが接続されている。ケーブル集約装置２３，３３は、外部接続装置１１に接続され、ラック筐体１０外部の電源やネットワーク等に接続される。
【００２０】
また、ラック筐体１０には、アーム装置１２が設置され、アーム制御装置５１の制御によってラック筐体１０内でアームを移動し、交換部品プール装置４０に格納された部品４１，４２等の交換部品をサーバ装置２０，３０に着脱し、部品交換を実施する。交換部品プール装置４０に格納された部品４１，４２には、部品２６と同様に、その種別や接続するケーブルの情報等、サーバ２０，３０への実装に必要となる情報が書き込まれた記録媒体であるＩＣタグ４３，４４が実装されており、交換部品として使用可能かどうかを確認することができる。
【００２１】
アーム装置１２には、ＩＣタグ読み取り装置１３が実装されており、ＩＣタグ２２，２７，３２，４３，４４から情報を読み出し、組み合わせデータベース５３と照合し、交換可能かどうかを判定するためにその情報を利用することができる。
【００２２】
交換制御装置５２は、サーバ２０，３０にどのような部品がどの位置に接続されたかを記憶し、ＩＣタグ２２，２７，３２，４３，４４及び組み合わせデータベース５３から得られた情報を用いて、交換作業を総合的に管理、実施する。交換制御装置５２は、通信装置５４によりネットワーク６０を介して保守作業ＰＣ５５と接続される。
【００２３】
保守作業ＰＣ５５は、作業者が交換作業を指示したり、進捗状況や、サーバ２０，３０の現在の部品実装状態等の情報を取得したりすることができるように、交換制御装置５２とメッセージの交換を行なう。
【００２４】
図２は、図１に示したサーバ２０とアーム装置１２の構成例を示す図である。なお、図２では、アーム装置１２がサーバ２０に部品２６を取り付けている状況を示している。
【００２５】
サーバ２０は、上述したようにマザーボート２１を内蔵している。マザーボード２１は、部品２６を側面から簡単に着脱するためのドータボード１１２を実装している。ドータボード１１２には、接続スロット１１３が実装され、部品２６と接続することができる。また、ドータボード１１２には、部品２６を接続スロット１１３に接続する際に容易に位置合わせをするための部品装着用ガイド１１４が設置されている。
【００２６】
アーム装置１２は、アーム１３１と、アーム制御装置１３３と、アーム１３１を移動するためのアーム移動用レール１３２と、アーム１３１を移動するための動力となるアーム移動用モーター１３４とから構成されている。アーム１３１は、交換部品プール装置４０から部品を取り外してサーバ２０に実装するものであり、部品を移動、実装する際に部品２６を安定させるための部品装着用ガイド３５を備えている。この部品装着用ガイド３５は、部品を固定するための溝を有しており、この溝とアーム３１によって掴むことにより、サーバ２０に実装する部品を安定させて導く機能を有する。
【００２７】
図３は、図１に示したサーバ２０とケーブル集約装置２３の構成例を示す図である。
【００２８】
本例においては、図３に示すように、交換可能な部品として、電源２１１、拡張カード２１２，２１３、ハードディスク２１４，２１５がサーバ２０に実装されている。サーバ２０には、ケーブル集約装置２３が隣接、もしくは内蔵して設置される。サーバ２０，３０毎にケーブル集約装置２３，３３が存在する理由は、第１にケーブルが短くて済み結線がシンプルにできるためであり、第２にサーバ２０，３０毎に接続されうるケーブルが異なるため、ケーブル集約装置２３，３３内に要求される内部の配線や提供するケーブルの数や種類はサーバ２０，３０毎に異なり、固有のものとなるためである。
【００２９】
電源２１１は、ケーブル集約装置２３と外部接続装置１１を経由して外部の電源に接続され、マザーボード２１に電源を供給する。拡張カード２１２は、ケーブル集約装置２３と外部接続装置１１を経由して外部のネットワークやストレージに接続されている。拡張カード２１３は、ケーブル集約装置２３を経由してハードディスク２１４，２１５と接続されており、外部には接続されていない。
【００３０】
ケーブル集約装置２３には、未接続コネクタ格納装置２２１が存在し、部品にまだ接続されていないコネクタはここに格納される。未接続コネクタ格納装置２２１の役割は、未接続のコネクタの位置を特定し、アーム装置１２がケーブルを接続する際に正確にコネクタを掴めるようにすることである。ケーブル集約装置２３内の配線や、未接続コネクタの初期位置に関する情報は、マザーボード２１上のＩＣタグ２２から読み出され、交換管理制御装置５２にて記憶、管理されている。
【００３１】
図３に示した例においては、ケーブル２４１〜２４３は既に結線済みで、その一端がケーブル集約装置２３に接続され、他端はそれぞれ電源２１１，拡張カード２１２，２１３、ハードディスク２１４，２１５に接続されている。また、ケーブル２４４においては、使用されていないため、その一端はケーブル集約装置２３に接続されているが、他端は未接続コネクタ格納装置２２１に格納され、新しく追加する部品のために備えられる。ケーブル集約装置２３は、外部接続装置１１と接続され、ラック筐体１０外部のネットワークや電源と接続される。
【００３２】
図４は、図１に示したサーバ２０，３０に実装される部品の構造を示す図であり、交換部品プール装置４０に格納された部品４１を例として示す。
【００３３】
図１に示したサーバ２０，３０に実装される部品４１は、図４に示すように、サーバ２０，３０の側面から差し込みやすいように、マザーボード接続部３１１とケーブル接続部３１２が互いに反対方向を向くように配置されている。この構造により、アーム装置１２が一方向に部品４１を押し込むだけでマザーボード２１，３１への実装することを可能としつつ、ケーブルの抜き差しも容易にする。また、部品４１は取り外すことを容易にするための部品取り外し用フック３１３を有し、アーム装置１２が部品４１を一方向に引き出すだけで部品４１を取り外すことを容易にする。
【００３４】
次に、ＩＣタグ２２，２７，３２，４３，４４に書き込まれた情報について説明する。マザーボード２１，３１に実装されたＩＣタグ２２，３２は、マザーボード２１，３１上にどのようなドータボード１１２が実装されているかや、部品と接続するスロットがどのような種類で物理的にどの位置にあるかや、セットで使用されるケーブル集約装置２３，３３における未接続コネクタの初期位置等の情報が書き込まれており、交換制御装置５２において、その情報が記憶、管理されている。そして、交換制御装置５２は、この情報を用いてアーム装置１２をどこに移動すべきかを判断する。そのため、マザーボード２１，３１上のＩＣタグ２２，３２に書き込まれた情報は、ドータボード１１２やケーブル集約装置２３，３３を交換した場合に、正確な情報を示すように適切に維持される必要がある。
【００３５】
また、部品２６，４１，４２に実装されたＩＣタグ２７，４３，４４には、部品２６，４１，４２そのものの形状や、接続するケーブルの種別、コネクタの物理的な位置の情報が書き込まれており、交換制御装置５２において、これらの情報が同様に記憶、管理されている。そして、交換制御装置５２は、ドータボード１１２の接続スロット位置からの相対位置によりケーブルの接続位置を認識し、ケーブルの挿抜を行なう。
【００３６】
上述したように、本形態においては、ラックマウント式のサーバ２０，３０の部品（ホストバスアダプタ、ネットワークインターフェースカード、電源、ネットワークケーブル、ディスクドライブ装置等）を、サーバ２０，３０の側面から単純な操作で抜き差しできる構造とするとともに、交換用の部品を交換部品プール装置４０に格納しておき、交換が必要になった場合、ラック筐体１０に設置された自動制御式のアーム装置１２による物理的な抜き差しにより部品を交換する。また、各サーバ２０，３０のマザーボード２１，３１や部品２６は、実装可能な組み合わせや交換手順を特定できるように、サーバ２０，３０への実装に必要となる情報をＩＣタグに書き込んでおくとともにその情報を交換制御装置５２にて管理しておき、また、部品の互換性をＩＣタグに書き込まれた情報を用いて組み合わせデータベース５３に登録しておき、これらの情報に基づいてサーバ２０，３０間で交換用部品を共有する。
【００３７】
このような仕組みにより、保守員が遠隔地からサーバの故障を診断したうえで、現地に赴かずに交換を実施したり、専門知識のない作業者が交換作業を実施したりすることが可能となる。また、ラック筐体１０の手が届きにくい位置に設置したサーバのメンテナンスも容易となる。交換の際、交換部品は事前にストックしておくことで、部品調達に時間を費やすことなく、部品交換を実施できる。
【００３８】
以下に、上記のように構成された部品交換システムの動作について説明する。
【００３９】
まず、全体の動作の流れについて説明する。
【００４０】
図１に示した部品交換システムにおいて、ラック筐体１０に格納されたサーバ２０に故障が発生し、サーバ２０自体の自己診断機能や、保守員による保守作業ＰＣ５５を用いた遠隔地からの調査によって故障箇所が特定されると、サーバの管理者は、保守作業ＰＣ５５から、ネットワーク６０を介して通信装置５４に接続し、交換制御装置５２に部品２６の交換を指示する。
【００４１】
交換制御装置５２は、ＩＣタグ２２，２７から予め読み取られた情報により、マザーボード２１と部品２６の種別や接続状態を記憶、管理している。また、交換制御装置５２は、同様に、ＩＣタグ４３，４４から読み取られた情報により、交換部品プール装置４０に部品４１，４２がストックされていることも記憶、管理している。また、組み合わせデータベース５３には、部品２６，４１，４２について、互いに交換可能であるか、すなわち互換性についての情報が、ＩＣタグ２２，２７，４３，４４に書き込まれた情報を用いて登録されている。例えば、種別について互いに異なる種別であっても互換性があるものどうしが対応づけられている。
【００４２】
交換制御装置５２は、現在のサーバ２０に部品２６が実装されていることを確認し、組み合わせデータベース５３を参照し、交換部品プール装置４０に格納された部品４１，４２の中から、これら部品４１，４２に実装されたＩＣタグ４３，４４に書き込まれた情報と部品２６に実装されたＩＣタグ２７に書き込まれた情報とを用いて、部品２６の代用として使用できる部品４１を検索する。
【００４３】
交換制御装置５２は、上述したように、サーバ２０における現在の接続状態を記憶しているため、部品２６がサーバ２０のどの位置に接続され、どの種類のケーブルが接続されているかを記憶している。そのため、交換制御装置５２は、この情報を用いて、アーム制御装置５１に対して部品２６を部品４１に交換するための指示を出す。
【００４４】
すると、アーム制御装置５１は、アーム装置１２を動作させ、部品２６からのケーブルの抜去及びサーバ２０から部品２６の取り外しを行い、部品２６を交換部品プール装置４０へ格納する。その後、交換制御装置５２は、アーム制御装置５１に指示を出してアーム装置１２を動作させ、交換部品プール装置４０に格納されていた部品４１をサーバ２０に実装し、ケーブルを部品４１に接続し、交換作業を完了する。
【００４５】
このように、交換可能な部品を交換部品プール装置４０にストックしておき、部品交換を実施すべき状況であると判明した場合に、ストックされた部品の中から交換すべき部品と互換性がある部品を検索し、ラック筐体１０に設置されたアーム装置１２を使用して部品交換を実施するため、保守員が現地に出張して交換する場合に比べ、サーバが停止している時間が短縮されることに加え、部品調達の必要がなくなる。
【００４６】
また、個々のサーバ２０，３０における実装すべき拡張スロットの位置や、サーバ２０，３０に実装される部品における挿抜すべきケーブルの種別やコネクタの位置や数等、サーバ２０，３０への実装に必要となる情報が、マザーボード２１，３１や部品２６にそれぞれ実装されたＩＣタグ２２，２７，３２から読み出されて交換制御装置５２にて記録、管理されているので、部品交換を実施する際には、それらの情報に基づいてアーム装置１２の制御手順を導出して自動的に交換を実施することとなり、また、その際にマザーボードと部品を組み合わせて使用可能であるかについて、組み合わせデータベース５３に登録された情報に基づいて確認することとなるため、人手で交換を実施することによる作業ミスを防止できるほか、専門知識のないオペレータだけでも交換作業を行なうことが可能となる。なお、取り外した故障部品は、保守員が後日新規補充部品と交換することで次回の故障に備える。
【００４７】
次に、図２を参照しながら、アーム装置１２が部品を交換する動作について説明する。
【００４８】
アーム制御装置５１は、アーム移動用モーター１３４を動作させることにより、アーム移動用レール１３２上にてアーム１３１をサーバ２０の位置まで移動させる。この移動位置は、サーバ２０をラック筐体１０に格納した際に、マザーボード２１上に実装されたＩＣタグ２２読み取ることでマザーボード２１を一意に特定し、その位置を記録することによって交換制御装置５２にて事前に把握されている。
【００４９】
アーム制御装置５１は、さらにアーム１３１を部品２６に位置を合わせて部品装着用ガイド１１４，１３５上を滑らせてアーム装置１２側に移動させる。この引き抜く作業においては、図４に示した部品取り外し用フック３１３にアーム１３１を引っ掛けることにより実施する。なお、この部品取り外し用フック３１３の正確な位置は、部品２６に実装されたＩＣタグ２７に書き込まれた情報によって事前に取得されている。
【００５０】
このようなアーム１３１の移動に伴って接続スロット１１３から引き抜かれた部品２６は、アーム移動用レール１３２とアーム移動用モーター１３４により、交換部品プール装置４０の空き領域に移動、収納される。
【００５１】
その後、交換部品プール装置４０から検索された交換部品がサーバ２０に実装されることになるが、その交換部品の実装においては、上述した手順が逆に行われることとなる。
【００５２】
次に、図３を参照しながら、サーバ２０に実装された部品からケーブルの挿抜を行う動作について説明する。
【００５３】
サーバ２０に実装された部品は、マザーボードに接続されるだけでなくケーブルにより結線し、電源や外部のネットワーク等に接続される必要がある。そのため、交換制御装置５２は、マザーボード及び各部品のＩＣタグから読み出された情報から、接続すべきケーブルの種別とコネクタの物理的な位置情報を導出する。ケーブルを接続する際、交換制御装置５２は、アーム１３１を移動させ、未接続コネクタ格納装置２２１から、適切な種類のケーブルを選択し、個々の部品のコネクタと接続する。ケーブルを抜去する際には、未接続コネクタ格納装置２２１へ移動し、マザーボードのＩＣタグから読み出した、ケーブルの初期格納位置に戻される。
【００５４】
以上説明した部品交換システムは、出荷前のサーバ装置と拡張カード類の膨大な組み合わせ評価を自動化する等といった用途に適用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１０    ラック筐体
１１    外部接続装置
１２    アーム装置
１３    ＩＣタグ読み取り装置
２０，３０    サーバ
２１，３１    マザーボード
２２，２７，３２，４３，４４    ＩＣタグ
２３，３３    ケーブル集約装置
２４    ネットワークケーブル
２５    電源ケーブル
２６，４１，４２    部品
４０    交換部品プール装置
５１    アーム制御装置
５２    交換制御装置
５３    組み合わせデータベース
５４    通信装置
５５    保守作業ＰＣ
６０    ネットワーク
１１２    ドータボード
１１３    接続スロット
１１４，１３５    部品装着用ガイド
１３１    アーム
１３２    アーム移動用レール
２１１    電源
２１２，２１３    拡張カード
２１４，２１５    ハードディスク
２２１    未接続コネクタ格納装置
２４１〜２４４    ケーブル
３１１    マザーボード接続部
３１２    ケーブル接続部
３１３    部品取り出し用フック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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