(57)【要約】【課題】  シミュレータが設置されている場所とは離れた場所でシミュレータの稼動状況を監視でき、シミュレータの保守・管理が可能なシミュレータ遠隔保守監視システムを提供することである。【解決手段】  シミュレータシステム２とインストラクタシステム３とがシミュレータネットワーク４に接続されてシミュレータ室１が構成され、シミュレータ室１のシミュレータネットワーク４にゲートウェイ５を介して所内ネットワーク６が接続される。そして、所内ネットワーク６と外部ネットワーク８とをセキュリティ機能を有したセキュリティゲートウェイ７で接続する。【選択図】  図１
2005195722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シミュレータシステムとインストラクタシステムとがシミュレータネットワークに接続されて構成されたシミュレータ室と、前記シミュレータ室の前記シミュレータネットワークにゲートウェイを介して接続された所内ネットワークと、前記所内ネットワークに接続され前記シミュレータシステムのシミュレータの情報を提供するウェブサーバと、前記所内ネットワークと外部ネットワークとを接続するセキュリティ機能を有したセキュリティゲートウェイとを備えたことを特徴とするシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項２】
前記シミュレータシステムは、シミュレーション機能を備え前記シミュレータネットワークに接続されたシミュレータ本体計算機と、前記シミュレータ本体計算機と同等の機能を備えゲートウェイを介して前記シミュレータネットワークに接続されたシミュレータ補助計算機とを備え、前記セキュリティゲートウェイを介した前記外部ネットワーク上で前記シミュレータ補助計算機によるシミュレーション機能を利用可能とし、前記外部ネットワークから前記シミュレータネットワークヘのアクセスを制限し、前記シミュレータ本体計算機の故障または保守時には前記シミュレータ補助計算機を前記シミュレータ本体計算機の代替機として使用可能としたことを特徴とする請求項１記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項３】
前記シミュレータ補助計算機は、前記シミュレータ本体計算機と同等の内容を保持した第１補助記憶装置と、前記第１補助記憶装置から必要なリソースを制限された範囲で複製して記憶した第２補助記憶装置とを備え、前記外部ネットワーク上から前記第１補助記憶装置へのアクセスを制限された領域にのみ許可し、前記外部ネットワークからの書き換えを要する作業は前記第２補助記憶装置でのみ可能としたことを特徴とする請求項２記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項４】
前記シミュレータシステムは、シミュレータシステムの利用状況情報を管理する保守管理計算機を有し、前記ウェブサーバは前記保守管理計算機で管理されるシミュレータの利用状況情報を所内ネットワークまたは外部ネットワーク上に公開することを特徴とする請求項１記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項５】
前記シミュレータシステムは、模擬一対象ごとに適宜分割したシミュレータモデルでの計算所要時間、代表的なパラメータの値およびそれらのパラメータ間の伝達特性を記憶媒体上に保存し、また定期的に前記記憶媒体上に回復可能な特定情報を前記記憶媒体上に保存し、それらを前記記憶媒体とは別の外部記憶媒体に保存することを特徴とする請求項１記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項６】
前記シミュレータシステムは、模擬一対象ごとに適宜分割したシミュレータモデル内の代表的なパラメータ値およびそれらの間の伝達特性の変化を常時監視・計測し、それらをあらかじめ設定した許容区間と比較し、許容区間から外れた場合に警報を出力することを特徴とする請求項１または請求項５記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項７】
前記シミュレータシステムは、モデル内の代表的なパラメータ値およびそれらの間の伝達特性の変化を常時監視・計測してパラメータ間の伝達関数を評価し、その伝達関数の逆関数を求め、出力パラメータのより望ましい値を与える入力パラメータの値を推定し、自動チューニングを行いシミュレーション精度を向上させることを特徴とする請求項５または請求項６記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項８】
前記シミュレータシステムは、各モデルの内部情報を出力する情報単位と、実際に処理を行う処理単位とを揃えたことを特徴とする請求項１または請求項５または請求項６または請求項７記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項９】
前記シミュレータシステムは、模擬一対象ごとに適宜分割したシミュレータモデルまたはオブジェクトの改良または修正を行うに際しては、前記シミュレータ補助計算機をネットワーク的に前記シミュレータ本体計算機から隔離し、前記シミュレータ補助計算機を用いて改良または修正作業を行い、その有効性および健全性を確認した後に、前記シミュレータ本体計算機側とのネットワークを接続することを特徴とする請求項２記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項１０】
前記シミュレータシステムは、前記シミュレータシステムの利用状況情報をネットワーク上に公開するに際し、公開する情報のセキュリティレベルをあらかじめ設定し、公開対象に応じて公開情報にフィルターをかけて公開情報を制限することを特徴とする請求項４記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項１１】
前記シミュレータシステムに異常が発生したとき、あらかじめ用意・登録されたモバイルエージェントの中からその異常の調査に最も適したモバイルエージェントを選択して起動するエージェントサーバを備え、前記エージェントサーバは前記シミュレータシステムの中に前記モバイルエージェントを巡回させ、必要な情報を取得して報告することを特徴とする請求項１記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項１２】
前記エージェントサーバは、前記シミュレータシステムのモデルのパラメータのばらつき増加などの異常徴候が発生したとき、前記モバイルエージェントを選択して起動し、前記シミュレータシステムの中に前記モバイルエージェントを巡回させ、必要な情報を取得して報告することを特徴とする請求項１１記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項１３】
前記シミュレータシステムは、異常が発生してその原因調査やモデル修正を行うに際しては、前記シミュレータ補助計算機をネットワーク的に前記シミュレータ本体計算機より切り離し、前記シミュレータ補助計算機をセキュリティ管理を行うゲートウェイを介して外部ネットワークに接続し、遠隔にあるシミュレータの保守管理センターから前記シミュレータ補助計算機にアクセスして原因調査やモデル修正を行うことを特徴とする請求項２記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項１４】
前記シミュレータシステムは、前記シミュレータ補助計算機での原因調査やモデル修正が終了した時点で、前記シミュレータ補助計算機の外部ネットワークとの接続を閉じ、前記シミュレータ補助計算機を前記シミュレータ本体計算機に接続してモデル修正部分をシミュレータ本体計算機に送ることを特徴とする請求項１３記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【請求項１５】
前記シミュレータシステムに異常が発生したとき、あらかじめ用意・登録されたモバイルエージェントの中からその異常の調査に最も適したモバイルエージェントを選択して起動するエージェントサーバを備え、前記シミュレータシステムは、異常の原因調査やモデル修正を行うとき、前記モバイルエージェントを選択して起動し、必要な情報を取得したモバイルエージェントを遠隔にあるシミュレータの保守管理センターに送信し、前記保守管理センターではそのモバイルエージェントの異常情報をベースに修正必要箇所をデータベースから検索・取得して保守担当者に修正依頼を行い、修正が終了したら修正部分を携えて前記シミュレータシステムに戻り、修正箇所の自動交換を行うことを特徴とする請求項１３または請求項１４記載のシミュレータ遠隔保守監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔で使用される各種シミュレータの保守・管理を行うシミュレータ遠隔保守監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シミュレータは各種の教育訓練には重宝なツールであり、特に実機を用いた訓練が困難であるプラントにおいては不可欠である。シミュレータはそれ自体が大規模なソフトウェアとハードウェアとからなる計算機システムで構成されている。通常、シミュレータシステムを構成する設備は一カ所に設置され、シミュレータシステム毎に設備が構築されるので設備コストが高くなっている。
【０００３】
そこで、実プラント側に、シミュレータと教官用端末とを汎用ネットワークで接続すると共に訓練員用のオペレータ端末を配置し、メーカ側に模擬制御装置を配置して、ゲートウェイおよび通信回線を介して接続し、シミュレータを構成するシステムを分散して配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。これにより、複数のシミュレータに対して一つの模擬制御装置を共用できるようにしている。
【０００４】
一方、計算機システムのアプリケーションソフトウエアの保守・管理（バージョンアップなども含む）や不具合が生じた場合の対応は、一般的にはマニュアル等を参照しながらユーザーが行う。また、電話やファックス等の通信手段によりカスタマーサービスを受けながらユーザーが解決したり、それでも解決できない場合には、保守担当者の出張を要請して保守担当者が症状を調査し解決を図るようにしている。
【０００５】
シミュレータの場合には、計算機システムの構成が複雑かつ大規模であることが多いので、出荷後に不具合が生じた場合には、その都度、保守担当員を現地に派遣して対応している。すなわち、不具合の再現やその原因調査、さらには不具合の除去や修正を行うことになる。
【特許文献１】特開２０００−４７５６２号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、保守担当者を現地に派遣した場合には、コスト、時間、人的資源を消費してしまうことになる。模擬制御装置を分散配置した場合であっても、シミュレータは実プラント側に配置しているので、シミュレータに不具合が発生した場合には保守担当者の出張による対応が必要となる。
【０００７】
本発明に目的は、シミュレータが設置されている場所とは離れた場所でシミュレータの稼動状況を監視でき、シミュレータの保守・管理が可能なシミュレータ遠隔保守監視システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のシミュレータ遠隔保守監視システムは、セキュリティ機能を有したゲートウェイを介してシミュレータシステムを外部ネットワークに接続し、ウェブサーバによりシミュレータ情報をネットワーク上に公開可能としたことを特徴とする。シミュレータシステムは、シミュレーション機能を備えたシミュレータ本体計算機およびそれと同等の機能を備えたシミュレータ補助計算機とを有し、ゲートウェイを介した外部ネットワーク上でシミュレーション機能が利用可能としており、逆に外部ネットワークからシミュレーションシステムヘのアクセスを制限することにより、シミュレータシステム本体への外乱を排除し、またシミュレータ本体計算機が故障や保守で利用できない場合には、外部ネットワークとシミュレータシステムの専用ネットワーク間のゲートウェイを閉じることにより、シミュレータ補助計算機をシミュレータ本体計算機の代替機として使用可能な構成としている。
【０００９】
また、シミュレータシステムに不具合など異常が発生して原因調査などの必要が生じた場合、あらかじめ用意・登録されたモバイルエージェントの中から、異常や調査箇所に最も適したモバイルエージェントを選択して起動し、モバイルエージェントをシミュレータシステムの中に巡回させ、必要な情報を取得して報告する。
【００１０】
さらに、シミュレータ補助計算機をシミュレータ本体計算機および所内ネットワークより切り離し、セキュリティ管理を行うゲートウェイを介して外部ネットワークに接続し、遠隔にあるシミュレータの保守管理センターからシミュレータ補助計算機にアクセスして、必要な原因調査、モデル改良、確認などの保守作業を可能としている。
【００１１】
これにより、ネットワーク上においてシミュレータシステムと通信システムおよび複数の保守管理システムとの統合化を行い、個々のシステムの持っている能力の有効利用を図り、またモバイルエージェントによりコンピュータシステムと人間とのコミュニケーションを仲介し、人間の高度な判断力を反映することにより、迅速で高度なシミュレータ遠隔保守監視システムを実現している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シミュレータシステムと保守管理センターとを外部インターネットで接続しシミュレータに関する情報を公開したので、保守管理センターではシミュレータシステムの利用状況などの一般情報、および保守・修正・拡張に関連した保守情報を取得することができ、シミュレータシステムの使用状況や使い勝手、改良要望などの情報を常時所得することが可能となる。また、不具合などの異常においては遠隔にある開発元の保守担当員などからの支援をセキュリティを損なうことなく受けることが可能であり、信頼性や稼動率の向上したシミュレータ環境を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るシミュレータ遠隔保守監視システムの構成図である。シミュレータ室１は通常のシミュレータの基本構成からなり、シミュレータシステム２およびインストラクタシステム３がシミュレータネットワーク４を介して接続されている。シミュレータシステム２は実機の模擬操作盤とシミュレータ機能を有したシミュレータ計算機とから構成される。インストラクタシステム３もインストラクタ操作盤とインストラクタ計算機とから構成される。これらはシミュレータネットワーク（シミュレータLAN）４によりネットワーク結合されている。
【００１４】
本発明においては、さらにゲートウェイ（GW）５を介して、シミュレータネットワーク４を所内ネットワーク（所内LAN）６に接続し、セキュリティ機能を有したセキュリティゲートウェイ（ファイアウォール）７を介して、外部ネットワーク（広域LAN、例えば公衆回線）８により、シミュレータ室１の保守管理センター９までをネットワークで結合してシミュレータ遠隔保守監視システムを構成している。すなわち、本来、シミュレータ室１の中のシステムをシミュレータシステムと称していたものを所内まで範囲を広げた所内拡張システム１０とし、さらにサイト外の保守管理センター９までを含めてシミュレータ遠隔保守監視システムを構成している。
【００１５】
図２は所内ネットワーク６の詳細を示した所内拡張システム１０の構成図である。所内ネットワーク６上において、管理者１２、ユーザー１３、閲覧者１５などがシミュレータシステム２を利用する。管理者１２は、主に、常時監視しているシミュレータの利用状況、不具合状況、インストラクタや訓練員からの情報（使い勝手等に関する苦情、要望などVOC）の整理・確認を行い、必要であればそれらの情報に基づいた修正や保守管理センター９への依頼などを行う。また、保守管理センター９などヘセキュリティゲートウェイ７を介して提供する情報の確認・選別などを行う。
【００１６】
ユーザー１３はシミュレータシステム２のリソース利用者である。通常のシミュレータではシミュレータ室１において運転訓練に専ら用いられるが、本発明では、シミュレータの備えている解析機能・模擬機能をコンピュータリソースの持っている能力の余裕の範囲内において訓練員以外のユーザー１３に開放することを可能とする。
【００１７】
さらには、シミュレータの利用状況や稼動状況などをウェブサーバ（Webサーバ）１４によりウェブ上に公開して、閲覧者１５からウェブフラウザによる閲覧を可能とする。このようなシミュレータシステムは、従来のシミュレータ室１内に限られたシステムに比べてオープンなシステムであり、こうした利用状況を公開することによりシミュレータの利用価値を訓練員以外にも広くＰＲ可能となる。
【００１８】
すなわち、所内拡張システム１０内（ファイアウォール内部）における公開情報としては、シミュレータの保守管理に関する情報と、シミュレータの利用状況に関する情報とに大別され、それ以外にシミュレータに関連した計算リソース（ハードおよびソフト）の一部が公開される。リソースの公開は単なるリソースの有効活用だけに限らず、シミュレータモデルの改良などにも活用可能である。これはモデルの構成法に依存するので詳細は後述する。
【００１９】
図３は、計算リソースの公開を行う場合のシミュレータ室１の詳細を示した所内拡張システム１０の構成図である。シミュレータ室１は、インストラクタ計算機（ハードディスク装置、表示装置、プリンタなどの補助出力装置なども含む。以下同様）１７、保守管理計算機１８、シミュレータ本体計算機１９、監視制御盤（マンマシンインターフェイス）計算機２０などから構成され、それらはシミュレータネットワーク４で互いに接続されている。
【００２０】
シミュレータ本体計算機１９以外の計算機に関しては、シミュレータシステム全体における部分機能を分担しているのでリソースとしては公開しない。リソースとして公開するのは、シミュレータ本体計算機１９におけるシミュレーション計算部分である。シミュレータ本体計算機１９はシミュレータの部分機能として使用されるため、それとは別にシミュレータ補助計算機２１を設置してそれを公開する。
【００２１】
シミュレータ本体計算機１９は補助記憶装置２２を有し、シミュレータ補助計算機２１は第１補助記憶装置２３および第２補助記憶装置２６を有している。シミュレータ本体計算機１９の第１補助記憶装置２３は、シミュレータ本体計算機１９の補助記憶装置２２のミラーディスクとしての役割を果たし、故障や保守などの理由でシミュレータ本体計算機１９が利用できない場合にはその代替機としてシミュレータシステム２に組み込まれる。
【００２２】
ただし、シミュレータ補助計算機２１はシミュレータネットワーク４には直接には接続されず、ゲートウェイ２４を一旦介することにより、リソースとして公開する際には、シミュレータ本体計算機１９には直接影響を及ぼさないようにする。また、シミュレータ本体計算機１９の代替機として使用する際には、ゲートウェイ２４を閉じることにより、シミュレータ補助計算機２１までを閉じたシミュレータシステムとすることが可能になる。
【００２３】
シミュレータ補助計算機２１の第１補助記憶装置２３には、シミュレータ本体計算機１９と同等のシミュレーションモデルおよびデータが保存されているので、所内ネットワーク６上のユーザー１３は、それらの最新のシミュレーションモデルをゲートウェイ２５を介することにより利用可能である。その場合、ユーザー１３はシミュレータ補助計算機２１の第１補助記憶装置２３には直接アクセス（書き換え）できない。書き換え可能なのは管理者１２のみである。また、第１補助記憶装置２３内のシミュレータモデルやデータのユーザー１３からのアクセス（読み込み）管理は管理者１２が行う。
【００２４】
ユーザー１３は第２補助記憶装置２６を利用し、読み込み可能なモデルやデータを第１補助記憶装置２３から第２補助記憶装置２６にコピーして、それらを利用する。また、シミュレータ本体計算機１９に不具合が生じた場合には、シミュレータ本体計算機１９をネットワークから切り離し、シミュレータ補助計算機２１を代わりに接続して、同様のシミュレーションを行い、シミュレータ本体計算機１９との挙動を比較することにより、不具合の原因がシミュレータ本体計算機１９に起因するものであるかどうかを判断することが可能である。もし、シミュレータ本体計算機１９以外に起因する場合には、ゲートウェイ２５を介して所内ネットワーク６に接続して管理者１２が原因調査を行う。その手法に関しては後述する。
【００２５】
図４は、シミュレータ（シミュレータ本体計算機１９）の利用状況情報に関する情報公開の流れの説明図である。シミュレータの利用状況情報としては、現在使用されているモデル（模擬範囲に関してモデル切替があるような場合）、画面や操作盤などの情報、訓練内容、訓練情報およびそれらの統計情報（使用累積、頻度など）などがある。
【００２６】
これらの情報はシミュレータネットワーク４上、例えば保守管理計算機１８で処理され（Ｓ１）、その結果は、図１や図２に示すゲートウェイ５を介して（Ｓ２）、所内ネットワーク６上のウェブサーバ１４に渡される（Ｓ３）。ウェブサーバ１４ではこれらの情報をHTMLやXMLのようなWebブラウザに表示可能な形式に変換して、所内ネットワーク６上に公開される。ユーザーや閲覧者は汎用ブラウザを通じて、それらの情報が閲覧可能である（Ｓ４）。
【００２７】
このように、保守管理計算機１８は、シミュレータの稼動状況、模擬対象ごとに適宜分割したシミュレータモデルの使用状況、画面や操作盤などの入出力装置の使用状況などを常時監視・計測を行い、さらにそれらの統計処理を行い、シミュレータシステム２の使用状況をネットワーク上に公開する。
【００２８】
以上述べた一般的な情報以外に、主にシミュレータの管理者等の限られた担当者にのみ公開される情報がある。それは、シミュレータの保守・管理に関するデータであり、シミュレータシステム２の稼動時における常時監視情報と、シミュレータシステム２に何らかの不具合が発生した場合の異常時監視情報とに大きく分けられる。基本的な情報としては両者には大差はないが、異常時監視情報には異常が発生した事実、時間、箇所などの情報が加わる。
【００２９】
図５は、常時監視時における情報の流れの説明図である。この図５では時間の流れが上方から下方に向かっており、それがシミュレータ内部での処理されるモデルの遷移を表している。シミュレータが起動されると、シミュレータ全体を統括するシステムプログラムが、シミュレーションに必要なモデル、データなどを読み込み初期化を行う。モデルはシミュレータプログラム全体を分割したサブシステムに相当し、シミュレーション対象の機器や工程などの基本的な単位ごと、あるいはそのまとまり、あるいはその分割など、システム構築や管理保守のやり易さの観点から設定されるプログラムの集まりである。
【００３０】
シミュレータプログラムがあるモデルを呼び出して、そこに処理が移ると、モデル名、呼び出したシステムあるいはモデル名、その時刻、あらかじめ定められた代表的なパラメータ名とその値、そのモデルが処理に要した時間などの情報をダンプ出力する。出力先は記憶媒体である補助記憶装置で、ある一定期間保存され、その期間を超えたものは外部記憶媒体（DATやCDなど）に移された後に消去される。
【００３１】
ただし、後に必要になった場合に復元が簡単に行われるように、外部記憶媒体への保存履歴および保存したデータの特定情報（IDやデータ取得日時など）は補助記憶装置側に残しておく。ダンプ情報の中で重要な情報は、常時情報収集処理システムに集められ、統計処理などの情報整理・縮約を施されて管理担当者に報告される。保存されたダンプ情報は、システムに不具合が生じた際の原因調査に、あるいはモデル改造などが行われた際の比較・検証などに使用される。
【００３２】
例えば、個々のモデルに要した処理時間のばらつきやパラメータ値の変動は、数値的な原因に基づく不具合の原因調査に有効な情報となる。すなわち、計算時間が平均的な範囲を超えて大きな値を示しているようなモデル内では、数値的な収束が悪化して異常な反復計算を繰り返しているようなことが予測される。
【００３３】
また、あるモデルのあるパラメータ値は正常な変動範囲内にあるのに、その次に現れるパラメータ値がその範囲を超えているような場合には、両パラメータ間の関係、すなわち伝達関数に異常を生じていることが予測されるので、両ケース共にそれらのモデル内に異常の原因を特定できる。こうした計算時間やパラメータ値の正常時での変動区間は、通常のシミュレータ運転時に常時計測して保存をしておく。それらの正常時における平均値と分散とを求め、計算時間やパラメータ値が正常時での信頼区間（例えば平均値±標準偏差の３倍であれば９５%）をはみ出した場合、あるいは変動幅が増加傾向にあり、やがて信頼区間を外れると予測されるような状況では、警告を管理者に報告する。
【００３４】
図６はパラメータ分布からシミュレータの異常を検知する場合の説明図である。パラメータ値の分布３０で３σの範囲をはみ出たような場合には警告を出す。分布の信頼区間自体は、あらかじめ設定された信頼区間（パラメータの分布許容範囲）３１内に収まっているので、伝達関数としては問題ないが、分布３２のように広がり既設定範囲３１をはみ出すような場合には伝達関数自体の精度に問題が生じてきており、パラメータ値、モデルを含めた修正や改良が必要になってくる。これは、パラメータ値だけでなく、例えば計算時間や収束の反復回数といった解法に関わるパラメータにも適用可能である。こうしたパラメータを監視することにより、収束計算が収束せずに特定のモデル内に計算が長時間留まることやフリーズすることを防ぐ。
【００３５】
このように、モデル内の代表的なパラメータ値およびそれらの間の伝達特性の変化を常時監視・計測して、それらをあらかじめ設定した許容区間と比較し、またそれらの変化の統計量を求めておき、許容区間から外れた場合、変化のばらつき（分散）が増加傾向にある場合、あるいはそれが許容区間を超えた場合などに、警報あるいは警告により管理者に報知する。
【００３６】
次に、パラメータ間での伝達関数評価は異常の発生予測・検知以外にも、パラメータ値調整によるシミュレータの精度向上に使うことができる。パラメータ値には、シミュレータの対象となる実プラントで測定可能なデータもあれば、内部変数として測定不能なデータもある。また、一般に、シミュレータは実プラントの運転開始以前に訓練用として実運用される場合が多く、その場合には実プラントデータは存在せず、モックアップ試験による実験データや各構成機器の設計データ、あるいは解析により予測した値などを用いることになる。モデル間での伝達関数を評価しておけば、例えば実プラント運転開始後に得られた実機データを用いてパラメータ値を変更した場合に、その伝達特性より実データの得られないパラメータ値をチューニングして、実プラントの模擬特性を向上させることが可能である。こうしたシミュレータの自動学習は、シミュレータ内でのモデル間の伝達特性を常時監視、評価、保存することにより可能となる。
【００３７】
図７は、パラメータの伝達特性に基づいたパラメータチューニングの原理の説明図である。図７（ａ）において、パラメーターＸからパラメーターＹの伝達関数Ｙ＝ｆ（Ｘ）を評価しておけば（これは、通常のパラメータ間の関係、パラメータＸの変化に伴うパラメータＹの変動を表すので、順方向の伝達関数、順伝達関数とする）、図７（ｂ）に示すように、その逆写像である逆伝達関数Ｙ＝ｆ−１（Ｘ）を評価することが可能である。これにより、図７（ｃ）に示すように、Ｙのより望ましい値を与えるパラメータＸの値をチューニングすることが可能である。
【００３８】
このように、モデル内の代表的なパラメータ値およびそれらの間の伝達特性の変化を常時監視・計測して、パラメータ間の伝達関数を評価し、その伝達関数の逆関数を求めることにより、出力パラメータのより望ましい値を与える入力パラメータの値を推定し、自動チューニングを行いシミュレーション精度を向上させる。
【００３９】
次に、モデルの構成法の具体例を記述する。まず、シミュレータはいくつかの大きなシステムから構成されている。すなわち、シミュレータの物理システム（シミュレーションモデルシステム）、操作・表示システム（インターフェイスシステム）、インストラクタシステム、データベースシステム、シミュレータ統合化・管理システムなどである。各システムはあらかじめ決められた手順でデータ（情報）を交換することにより互いに結合している。さらに、各システムは機能的に互いに分離可能なサブシステムに分割されるが、ここではそれをモデルと称することにする。
【００４０】
モデルは、システムあるいは他のモデルとあらかじめ決められた手順でデータを交換することにより互いに結合している。さらに、モデルは各機能を実現するための基本的な要素システムであるオブジェクトから構成され、モデルあるいは他のオブジェクトとあらかじめ決められた手順でデータを交換することにより互いに結合している。
【００４１】
図８は、シミュレータシステムの各モデルやオブジェクトの処理単位と情報単位の同期の説明図である。図８に示すように、システムからオブジェクトまで入れ子構造を構成している。ここでは、データは一方的な流れでしか表示していないがフィードバックの流れも存在する。システム、モデル、オブジェクトは保守・管理における重要情報出力（情報ダンプ）の単位要素としても機能する。すなわち、シミュレータ処理単位と情報ダンプ単位とを揃えておくことにより、保守・管理の観点から非常に有利になる。
【００４２】
シミュレーションモデル（物理モデルに基づいたプログラムソフト）を対象とした場合、オブジェクトの種類は大きく２つに分けられる。すなわち模擬対象としての実プラントを構成する機器単位としてのオブジエクトと、実プラントの中で行われる処理単位（化学プラントなら単位操作）としてのオブジェクトである。機器単位オブジェクトの場合の機器は、例えばタンク、ポンプ、熱交換器などであり、処理単位オブジェクトの場合の処理は、移送、蒸留、熱交換などである。処理単位オブジェクトはは実物（モノ）としての機器単位オブジェクトの操作、すなわちメソッドと扱えるので、処理単位オブジェクトに関しては機器単位オブジェクトの一部として本発明では扱う。
【００４３】
ただし、さらに細かく処理をプログラムソフトで実現する手段、例えば行列解法、積分法、あるいはそれらを組み合わせたものは、いわゆる関数としてオブジェクトと同様に扱うことが可能であり、そのように扱ったほうが保守・管理上は望ましい。すなわち、行列式や微分方程式を解く場合に用いる解法プログラムに関しては、使用側には一般にシグネチャと呼ばれる関数名と引数との並び、およびそれら引数の意味と使用法のみを公開して、中身の実際のコーディングなどは非公開としておく。使用側は使用目的に合ったオブジェクトを選び、それを使用する。オブジェクト内部でのバグ等により解法上問題が生じた場合には、そのオブジェクト内部を修正することにより、オブジェクトを参照（使用）している箇所での修正は不要である。
【００４４】
あるモデルは模擬対象とするプラントのある一部分を模擬しているとして、オブジェクトはその部分を構成する要素機器を模擬したサブプログラムであるとする。要素機器はそれぞれ特徴とする属性と、それに対する可能な操作により特徴付けられる。例えば、タンクであれば最も基本的な属性は、容積と格納物質およびその量であり、それに対する可能な操作は格納物質の移送操作（出し入れ）である。これらの属性と操作はどんなタンクであろうとも、定義されている必要があり、更に多様なタンクの種類としては熱交換が可能である、攪拌が可能である、複数の流入・流出管あるいは手段がある、といったものが考えられるが、それらは最も基本的なタンクの追加属性・手段として定義できる。
【００４５】
すなわち、要素機器（モノ）を定義するためには、まずその最も基本的な定義を行い、その定義を継承して、いくつかの新たな定義を加えたより特化された要素機器を複数定義し、オブジェクトあるいはモデルはそれらを組み合わせて構成する。いわゆる共通部品化である。こうしたモデル化、プログラミング手法は一般にオブジェクト指向と呼ばれている。オブジェクト指向を採用したシミュレータシステムは既に数多く開発されているが、本発明では、作成時のモデル化の単位、すなわち処理単位と、作成後の使用時における情報出力の単位、すなわち情報単位とを揃えておくことにより、使用時における保守・管理を容易にすることにある。すなわち、各モデルおよびその内部において伝達特性などの内部情報を出力する情報単位と、実際に処理を行う処理単位とを揃えることにより、処理単位の修正・交換などの保守を容易に行えるようにしている。
【００４６】
例えば、ユーザーが新しいモデルやモデル内の機能などを開発し、それをシミュレータシステムに反映するためには、こうしたオブジェクト単位で作成し、それを管理者に依頼して、シミュレータシステム内に試験的に組み込んでもらう。この場合には、図３で示したゲートウエイ２４を閉じて、シミュレータ補助計算機２１を使用する。試したいオブジェクトはユーザーがアクセス可能な第２補助記憶装置２６にあるので、管理者は第１補助記憶装置２３の中にある現在使用しているオブジェクトの代わりに、第２補助記憶装置２６内にあるオブジエクトを参照してシミュレータシステム２を再構築して、そのシミュレータシステム２の試運転する。その結果、改良の有効性、バグの無いこと、システム全体が無矛盾で問題なく動くことが確認されれば、改良されたオブジェクトを補助計算機２１の第１補助記憶装置２３にインストールする。最終的にはゲートウェイ２４を開けて、シミュレータ本体計算機１９の補助記憶装置２２にもインストールする。
【００４７】
この際、何時でも速やかに元のオブジェクトに復帰できるように、元のオブジェクトはバックアップとして残し、変更履歴も残しておく。これは、一般にはオブジェクトのバージョン管理により実施する。すなわち、変更箇所は日時などの変更履歴とバージョンを一対一に対応化し、オブジェクトの保存されたファイル名にバージョン番号を付加し、システム再構築はこのバージョン番号で行う。何時、どのような変更を行う前のシステムに復帰したい場合には、その情報を入れることによりシステム再構築ツールが自動的にそれに対応したバージョン番号のファイルを参照あるいは取得して再構築を行う。
【００４８】
このように、モデルやオブジェクトの改良や修正を行うに際しては、シミュレーション補助計算機２１をネットワーク的にシミュレーション本体計算機１９から隔離して、シミュレーション補助計算機２１を用いたシミュレータシステムで改良・修正作業を行う。そして、その有効性、健全性を確認した後に、シミュレーション本件計算機１９側とのネットワークを接続する。これにより、シミュレーション本体計算機１９（シミュレータシステム）の改良や保守が可能であり、また任意の改良バージョンのシミュレータシステムに復帰が可能となる。
【００４９】
次に、外部ネットワーク８にシミュレータの情報を公開する際のセキュリティについて説明する。公衆回線を介した外部ネットワーク８との情報交換で問題となるのは、セキュリティと情報量である。また、これは副次的な問題であるが所内ネットワーク６に比べると情報交換が疎遠になることからレスポンスも問題となる。一般的なシミュレータ使用状況は、シミュレータを改良、拡張あるいは新規開発するにあたっての重要な顧客情報であり、シミュレータ開発メーカーにとっては得がたい情報である。また、シミュレータ使用側にとってもシミュレータシステムのＰＲや今後の改良、拡張計画の策定などに役立つ情報である。
【００５０】
図９は、セキュリティレベルに基づいた情報の外部ネットワークへの公開の流れの説明図である。まず、所外に公開するに際しては公開すべきでない情報を除外する必要がある。それらは管理者１２が選定して除外することになるが、選定したセキュリティレベルを番号により各情報Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３に付記しておく。所外公開の際にはその番号をチエックしてフィルターをかけるようにする。アプリケーションサーバ５２は、こうした情報を収集してフィルターをかける。
【００５１】
また、公開するのはWebブラウザで閲覧できる形式、すなわちHTMLやXML形式に変換しウェブサーバ５３により公開する。所外に公開するにはセキュリティの保証された方式、例えばHTTPSプロトコルを用いて行う。HTTPSでは認証を行うので、あらかじめ承認された相手にしか公開されない。
【００５２】
また、こうしたシミュレータの使用状況はシミュレータ開発メーカーにとって有益な情報であるので、情報を公開するにあたり有償で公開したり、あるいはシミュレータ保守費とあらかじめ取り決めたレートで交換するといったビジネスモデルを導入することも可能である。こうしたビジネスモデルにおける課金処理もアプリケーションサーバ５２に行わせる。
【００５３】
以上述べたように、セキュリティレベルによる公開情報のフィルタリングと、セキュアなプロトコルを使用した情報公開とで、セキュリティと情報量との問題はある程度解決可能である。
【００５４】
次に、残りの部分と遠隔地でのレスポンスを解決する手段としてモバイルエージェントを導入する。モバイルエージェントは、コンピュータネットワーク上を移動して自律的に有用な処理を行うソフトウェアおよびソフトウェア作成技術である。
【００５５】
本発明によるシミュレータシステムでは、シミュレータ稼動中に常時情報ダンプを行っているので、そのダンプ情報をデーモンプログラムにより定期的に収集することが可能であるが、シミュレータに不具合が生じたような異常時や、定型的に取得している情報以外に必要な情報が発生した場合などには、こうした定型処理を行うデーモンプログラムは相応しくない。例えば、シミュレータシステムのあるモデルで不具合が生じた場合を想定する。これは例えば図６で示したあるパラメータが設定区間を越えたことによるシミュレーション結果の異常、あるいは収束計算がうまく行かずにあるモデル内で計算がフリーズしてしまっている状況、あるいはロジック異常で互いに矛盾なためロジック判定できないような場合を想定できる。
【００５６】
そこで、モバイルエージェントを導入し異常情報を収集する。図１０はモバイルエージェントによる異常情報収集の流れの説明図である。図１０において、シミュレータシステム２に異常が発生した場合には、まずシミュレータシステム２から管理者１２に警報が発報され、同時に異常発生がエージェントサーバ６３に通報される。異常情報には発生時間、発生場所、異常なパラメータとその値、あるいは異常の状況が含まれている。エージェントサーバ６３はこれらの情報を基に、異常に対応するのに最も適したエージェントプログラムをエージェントデータベース６４から選び、それを起動してシミュレータシステム２に送り込む。送り込まれたモバイルエージェントは、異常情報に基づいて必要な箇所を巡回して情報を収集する。
【００５７】
例えば、あるモデルのあるパラメータが異常であれば、そのパラメータの含まれているモデルやその上流側の情報を収集する。情報を収集するとモバイルエージェントはその結果を管理者に報告する。また、一部公開可能な情報はウェブサーバ１４に報告する。報告を受けた管理者１２は不具合調査のために必要な情報を選び出し、ウェブサーバ１４に報告して公開する。
【００５８】
モバイルエージェントはその異常に応じて探索するルートやその代替情報を備えており、必要とした情報が得られなかった場合は、その代替情報を代わりに収集するといった柔軟な処理が可能である。また、警報に至る前の徴候（あるパラメータのばらつきが増加し始めた）をとらえた場合にも、こうしたモバイルエージェントが起動させるような発報信号をシミュレータシステム側に備えておけば、モバイルエージェントが情報を収集し、管理者や保守担当者に報告して、未然に不具合を防ぐことも可能である。
【００５９】
シミュレータシステム２で不具合などの問題点が発生した場合、所内で対処できずにシミュレータ開発元の保守担当者の協力を必要とすることが多い。その場合、いかに保守担当者にシミュレータ側の情報を正確に伝えるかということが、原因調査や修正・復帰といった保守作業にとって重要である。保守担当員が現地に赴き作業するのが最も効率的のように思われるが、現地に赴くための時間や費用といった空間的ギャップの他に、開発元にしか存在しない情報の利用といった情報ギャップも存在するため、必ずしも現地作業が効率的とはいえない。逆に現地側の情報が的確に開発元に入ってくれば、開発元で保守作業を行う方が効率的であるといえる。これまで述べてきたシミュレータ補助計算機２１の導入、モデルのオブジェクト化、処理単位と情報単位との一致化、情報のダンプ、公開、モバイルエージェントの利用などはこのような遠隔保守作業をサポートするための手段である。
【００６０】
次に、シミュレータ補助計算機２１を用いてシミュレータシステム２の遠隔保守作業にも応用できる。モバイルエージェントなどから入手した情報から不具合箇所の予測がつき修正法がわかれば、シミュレータ補助計算機２１を介して必要な修正を行い、それをシミュレータシステム２に組み込み動作確認を行う。その結果、修正が十分か不十分か他にも修正箇所があるのかどうかといったことがわかる。
【００６１】
図１１は、シミュレータ補助計算機２１を外部ネットワーク（公衆回線）８を介して開発元が使用する際のネットワークの接続関係の説明図である。
【００６２】
シミュレータ補助計算機２１を用いてシミュレータシステム２の遠隔保守作業を行う場合には、シミュレータ補助計算機２１とシミュレータ本体計算機１９とをネットワーク的に切り離す（Ｐ１）と同時に、所内ネットワーク６からも切り離して（Ｐ２）、公衆回線を介して開発元のネットワーク、例えば保守管理センター９と結合させる。こうすれば、開発元からシミュレータ補助計算機１９をあたかも手元にあるように使用することが可能である。
【００６３】
ただし、無条件に公開するのではなくファイアウォール７６を介したアクセス制限（ログインできるユーザーの制限、作業、アクセスできる範囲の限定など）を行う。もし、ファイアウォール７６を超えても所内ネットワーク６やシミュレータ本体計算機１９とはネットワーク的に繋がっていないので所内のセキュリティは確保できる。保守作業が終了してシミュレータの動作が確認されれば、公衆回線とシミュレータ補助計算機２１を遮断して（Ｐ３）、シミュレータ補助計算機２１とシミュレータ本体計算機１９とを接続する。そして、シミュレータ補助計算機２１側の修正箇所をシミュレータ本体計算機１９側に送り、シミュレータ本体計算機１９側のシミュレータシステム２を再構築する。
【００６４】
以上の説明は、大規模な保守作業を要する場合であるが、修正箇所が特定されオブジェクト単位で修正可能な場合には、モバイルエージェントによる自動転送機能を用いて修正する。図１２はモバイルエージエントによるシミュレータモデルの自動修正手順のステップの説明図である。
【００６５】
図１２において、シミュレータシステム２の異常発生を検出すると（Ｓ１００）、警報信号に基づきエージェントが生成されシミュレータシステム内を巡回する（Ｓ１１０）。モバイルエージェントは不具合情報を収集し管理者１２にその結果を報告する（Ｓ１２０）。管理者は開発元の保守管理センター６での修正が必要か否かを判断し（Ｓ１３０）、管理者が開発元の保守管理センター６での修正が必要と判断したときは、不具合情報を携えたモバイルエージェントを保守管理センターへ転送すると共に保守担当者に修正依頼をメールで通知する（Ｓ１４０）。これにより、モバイルエージェントが保守管理センター６に送信され（Ｓ１５０）、保守担当者に修正依頼が送信される（Ｓ１６０）。
【００６６】
保守管理センター６に転送されたモバイルエージェントは、不具合情報を基に修正を要するモデルのオブジエクト情報から、対応するプログラムソースやデータ値をデータベースに検索依頼して取得する（Ｓ１７０）。変更部分を取得したモバイルエージェントは保守担当者に修正依頼し、保守担当者は修正するプログラムソースやデータを入手すると必要な修正を施し（Ｓ１８０）、修正したソースやデータと共に変更履歴情報をモバイルエージェントに与えて、依頼元の管理者に転送する（Ｓ１９０）。
【００６７】
管理者は修正を確認すると、そのモバイルエージェントをシミュレータシステムヘ転送する。モバイルエージェントは変更履歴情報を基に、修正されたオブジェクトを修正前のオブジェクトと交換する（Ｓ２００）。この場合、復帰可能なように修正前オブジェクトは保存しておく。そして、シミュレータを再構築し（Ｓ２１０）、動作確認・検証を行う（Ｓ２２０）。
【００６８】
このように、シミュレータシステム２の異常情報をベースに修正必要箇所をデータベースから検索・取得して保守担当者に修正依頼を行い、修正が終了したら修正部分を携えてシミュレータシステムに戻り修正箇所の自動交換を行うので、
修正箇所が特定されオブジェクト単位で修正可能な場合には、モバイルエージェントによる自動転送機能により修正できる。従って、シミュレータが設置されている場所とは離れた場所でシミュレータの保守・管理ができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係るシミュレータ遠隔保守監視システムの構成図。
【図２】本発明の実施の形態における所内ネットワークの詳細を示した所内拡張システムの構成図。
【図３】本発明の実施の形態における計算リソースの公開を行う場合のシミュレータ室の詳細を示した所内拡張システムの構成図。
【図４】本発明の実施の形態におけるシミュレータ（シミュレータ本体計算機）の利用状況情報に関する情報公開の流れの説明図。
【図５】本発明の実施の形態におけるシミュレータシステムの常時監視時における情報の流れの説明図。
【図６】本発明の実施の形態におけるシミュレータシステムのパラメータ分布からシミュレータの異常を検知する場合の説明図。
【図７】本発明の実施の形態におけるシミュレータシステムのパラメータの伝達特性に基づいたパラメータチューニングの原理の説明図。
【図８】本発明の実施の形態におけるシミュレータシステムの各モデルやオブジェクトの処理単位と情報単位の同期の説明図。
【図９】本発明の実施の形態におけるセキュリティレベルに基づいた情報の外部ネットワークへの公開の流れの説明図。
【図１０】本発明の実施の形態におけるモバイルエージェントによる異常情報収集の流れの説明図。
【図１１】本発明の実施の形態におけるシミュレータ補助計算機を外部ネットワーク（公衆回線）を介して開発元が使用する際のネットワークの接続関係の説明図。
【図１２】本発明の実施の形態におけるモバイルエージエントによるシミュレータモデルの自動修正手順のステップの説明図。
【符号の説明】
【００７０】
１…シミュレータ室、２…シミュレータシステム、３…インストラクタシステム、４…シミュレータネットワーク、５…所内側ゲートウェイ、６…所内ネットワーク、７…セキュリティゲートウェイ、８…外部ネットワーク、９…保守管理センター、１０…所内拡張システム、１２…管理者、１３…ユーザー、１４…ウェブサーバ、１５…閲覧者、１７…インストラクタ計算機、１８…保守管理計算機、１９…シミュレータ本体計算機、２０…監視制御盤計算機、２１…シミュレータ補助計算機、２２…補助記憶装置、２３…第１補助記憶装置、２４、２５…ゲートウェイ、２６…第２補助記憶装置、３０…パラメータ値の正常分布、３１…パラメータの分布許容範囲、３２…パラメータ値の異常分布、５２…アプリケーションサーバ、５３…ウェブサーバ、６３…エージェントサーバ、６４…エージェントデータベース、７６…ファイアウォール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005195722.tif 000011
【図１０】
2005195722.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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