JP5173324B2 - モニタリングシステムおよびモニタリング方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して処理工場に関し、より具体的には、ユーザ表示やシミュレーションおよび制御[機能]を、処理工場制御アーキテクチャにシステムレベルで統合することを可能にするための知的制御およびシミュレーション環境に関する。

化学薬品の処理や石油精製または他の処理工程で使用されるような分散形処理工程制御システムは、通常、アナログ、デジタルまたはアナログ・デジタル混在バスを介して一つ又は複数のフィールド機器に通信可能につながれた一つ又は複数のプロセス・コントローラを含んでいる。例えば、バルブ、バルブポジショナー、スイッチ、そして（例えば、温度、圧力、レベル、および流量センサなどの）トランスミッタでありえるフィールド機器は、処理工程環境内に設置されており、バルブの開閉や工程パラメータの測定などの処理工程における諸機能を果たす。また、周知のFieldbusプロトコルに準拠するフィールド機器などのスマート・フィールド装置は、制御計算、警報機能、および一般的にコントローラ内で実施されるその他の制御機能を行ないえる。また、プロセス・コントローラは、通常工場環境内に設置されており、プロセス計測且つ又はフィールド機器に関するその他の情報を示す信号（フィールド機器により発せられる）を受信し、さらに例えばプロセス制御についての決定を下す様々な制御モジュールなどを作動させるためのコントローラ・アプリケーションを実行して、受信情報に基づき制御信号を生成し、フィールド機器（例えばHARTおよびFieldbusのフィールド機器など）において実行されている制御モジュール又はブロックを使って調整を行う。コントローラの制御モジュールは、通信線上を通じてフィールド機器に制御信号を送信し、それによって処理工程の動作（オペレーション）が制御さる。

フィールド機器やコントローラからの情報は通常、（オペレータ・ワークステーション、パソコン、データ・ヒストリアン、報告書作成プログラム、集中化データベースなどをはじめとする、通常制御室またはその他厳しい工場環境から離れた場所に配置されている）一つ又は複数の別のハードウェアデバイスに接続されるデータハイウェイを通じて利用可能になっている。これらのハードウェアデバイスは、例えば、プロセス制御ルーチンの設定変更、コントローラまたはフィールド機器内の制御モジュールの動作の修正変更、処理工程の現状表示、フィールド機器およびコントローラにより生成される警報の表示、従業員の教育を目的とする処理工程動作のシミュレーションまたはプロセス制御ソフトウェアの分析試験、コンフィギュレーション・データベースの管理および更新などの処理工程に関連する機能をオペレータが実行できるようにするためのアプリケーションを実行する。

一例として、Emerson Process Management社により販売されているDeltaV制御システムは、処理工場内の様々な場所に設置される種々の異なる機器に格納される（又はそれにより実行される）複数のアプリケーションを含んでいる。一つ又は複数のオペレータ・ワークステーションに存在するコンフィギュレーション用アプリケーションは、ユーザがプロセス制御モジュールを作成または変更し、専用分散型コントローラへのデータハイウェイを介してこれらのプロセス制御モジュールをダウンロードできるようにする。通常、これらの制御モジュールは、制御機構内でそれへの入力に基づいた機能を行い、該制御機構内の他の機能ブロックに出力を供給するところのオブジェクト指向プログラミング・プロトコルのオブジェクト(操作対象)である通信可能に相互に接続される機能ブロックにより構成されうる。コンフィギュレーション用アプリケーションはまた、プロセス制御ルーチン内において、データをオペレータに表示してオペレータが設定点などの設定を変更できるように、設計者が表示アプリケーションにより使用されるオペレータ・インターフェースを作成または変更することを可能にしえる。各専用コントローラおよび場合によってはフィールド機器が、実際のプロセス制御機能を実施するためにそれに割り当てられダウンロードされた制御モジュールを実行するコントローラ・アプリケーションを格納・実行する。一つ又は複数のオペレータ・ワークステーション上で実行しえる表示アプリケーションは、データハイウェイを介してコントローラ・アプリケーションからデータを受信してこのデータを処理工程制御システムの設計者やオペレータまたはユーザ・インターフェースを使用する各ユーザに表示するとともに、オペレータ用表示画面・エンジニア用表示画面・技術員用表示画面などの様々な表示画面をいくつでも複数提供しえる。データ・ヒストリアン（履歴データツール）用アプリケーションは通常、データハイウェイを介して供給されるデータのうちのいくつかまたは全てを収集し格納するデータ・ヒストリアン装置に記憶され、またそれにより実行される。一方、コンフィギュレーション・データベース用アプリケーションは、データハイウェイに接続されるさらに別のコンピュータ中で作動し、それに関連する現プロセス制御ルーチンのコンフィギュレーションおよびデータを格納しえる。或いは、コンフィギュレーション・データベースを、コンフィギュレーション用アプリケーションと同じワークステーションに設置しえる。

上記のように、通常、オペレータ表示アプリケーションは、一つ又は複数のワークステーションにおいてシステム全体にわたり実施され、工場内の制御システムまたは装置の作動状態に関して事前に設定された表示画面をオペレータまたは保全要員に提供する。通常、これらの表示画面は、処理工場内のコントローラまたは装置により発せられる警報を受信する警報画面、コントローラおよび処理工場内の他の装置の作動状態を示す制御画面、保全管理用に処理工場内の装置の作動状態を示す保全管理画面などの形態をとる。これらの表示画面は一般的に言って、処理工場内のプロセス制御モジュールまたは装置から受信される情報またはデータを（周知の様態で）表示するよう事前に設定されている。周知のシステムには、物理的素子または論理素子に関連したグラフィックを備えるオブジェクトを使用して表示画面を形成し、該表示画面が物理的素子または論理素子に関するデータを受信するため物理的素子または論理素子に通信可能につながれているものもある。該オブジェクトにより、受信データに基づいて表示画面上でグラフィックを変更し、例えば、タンクの中身が半分になっている状態などを示すことにより、流量センサにより測定された流量を図示しえる。表示に必要な情報が、処理工場内の装置またはコンフィギュレーション・データベースから送信されてくるが、その情報は、その情報を含む表示画面をユーザに提供するためだけに使用される。したがって、警報を発したり工場内の問題を検出したりするためなどに使用される情報やプログラムはすべて、処理工場の制御システム・コンフィギュレーション設定中に（該工場に関連するコントローラおよびフィールド装置などの）異なる装置により生成され、またその中で設定されなければならない。そして、この場合のみ処理工程作動中に該情報をオペレータ用表示画面に送信・表示できる。

エラー検出プログラムおよびその他のプログラムは、様々なコントローラの中で作動する制御ループに関連する状態・エラー・警報および個々の装置の問題などを検出する上で役立つ一方、処理工場内の異なる場所に設置される様々な装置からのデータの分析を通して検出しなければならないようなシステムレベルの状態またはエラーを認識できるように処理工程制御システムをプログラムすることは困難である。さらにまた、オペレータ用表示画面は通常オペレータや保全要員に対して上記のようなシステムレベルの状態情報を示す又は提供する目的では使用されるものではなく、いかなる場合も表示画面上の素子がそれぞれ異なる情報源及びデータ源を有している場合には、オペレータ用表示画面のオブジェクトにアニメーション設定を施すことは困難である。これは、例えば、（通常の表示画面上で2台の装置の間にまたがる単純線で表示されるような）パイプ内を流れる切削油剤やコンベヤーベルト上で搬送される原材料の動作など、工程材料の流動をアニメーション化およびモデル化して表現しようと試みる場合に特に該当する。また現時点においては、材料が工場内を通り過ぎる過程において流動状態や質量平衡など工場内の特定の状態を検出するための組織化された方式は未だ存在せず、ましてシステムレベルでこれらの機能を実行でき、容易に実施できるようなシステムはいうまでもなく存在しない。

同様に、シミュレーション作業は通常、処理工場のオンライン環境で行なわれる表示・制御作業とは別々に行なわれなければならないので、処理工場または処理工場の一部分のシミュレーションを設定または形成することが困難である。また、工場のシミュレーションを形成できたとしても、このシミュレーションを工場内で使用されているオペレータ表示画面または制御モジュールに統合することは（不可能でないとしても）困難である。

処理工場において、エキスパートシステムは、処理工場における問題を検出したり且つ又は訂正したりする一つの補助手段として使用されうる。例えば、特許文献１には、処理工程制御システムで使用される診断システムについての記述が含まれている。[該診断システムは、]データベースにおける処理工程制御システムの動作に関するデータを収集および格納し、また分析用規則をデータベース内の情報に適用するためにエキスパートエンジンを使用して処理工程制御システム内の問題解決法を決定するものである。処理工程制御システム内で検出された問題の原因を判断するために活用できる様々なタイプの情報、且つ又は検出された問題をさらに分析する又は訂正する段階を該データベースに格納しえる。例えば、データベース内の情報には、検出された問題、および検出された問題が存在するフィールド装置、機能ブロックまたは制御ループに関して特に重要なデータを含みえる。データベースにはまた、該問題の原因の識別且つ又は適した分析手段や是正手段の識別に重要となりえるイベント（例えば、定期保全通知や操作用パラメータの変更など）や警報データを格納しえる。問題が検出された場合、エキスパートエンジンは、診断ツール、イベント・ジャーナルまたはヒストリアンから受信された情報であるデータベース内の関連データに分析用規則を適用しえる。

エキスパートシステムは通常、処理工場のオンライン環境で行なわれた表示・制御作業とは別々に設定およびコンフィギュレーションを行わなければならないので、処理工場または処理工場の一部分を分析するようにエキスパートシステムを設定または形成することは困難である場合がある。さらにまた、エキスパートシステムを処理工場の一部分をモニターするように設定およびコンフィギュレーションを行うことができたとしても、工場内に実装されるオペレータ用表示画面にこのエキスパートシステムを統合することは(不可能でなくとも）困難である。

本出願は、国際特許出願番号PCT/US2005/015556の一部継続出願である。該「Integration of Process Modules and Expert Systems in Process Plants（仮訳：処理工場における工程モジュールとエキスパートシステムの統合）」と題される国際特許出願番号PCT/US2005/015556は2005年5月4日に出願され、よって「Graphical User Interface for Representing, Monitoring, and Interacting with Process Control Systems(仮訳：処理工程制御システムを表示・監視し、またそれと交信するためのグラフィカル・ユーザーインターフェース）」と題される2004年5月4日出願の米国特許仮出願第60/567,980号の利益を享有する。なお、該文献の全開示内容は、ここにおいて参照することにより本稿全体にわたり明示的に援用される。本出願はまた、「Integration of Graphic Display Elements, Process Modules and Control Modules in Process Plants(仮訳：処理工場のグラフィック表示素子、工程モジュールおよび制御モジュールの統合）」と題される2003年7月21日出願の米国特許出願第10/625,481号にも関係する。該米国特許出願第10/625,481号は、特許文献２として2004年8月5日に公開され、「Smart Process Modules and Objects in Process Plants（仮訳：処理工場のスマート工程モジュールおよびオブジェクト）」と題される米国特許出願第10/278,469号（2002年10月22日出願、2004年4月22日に特許文献３として公開）の一部継続出願である。なお、該文献の全開示内容は、ここにおいて参照することにより本稿全体にわたり明示的に援用される。本出願はまた、「Module Class Objects in a Process Plant Configuration System（仮訳：処理工場コンフィギュレーション・システムにおけるモジュール・クラス・オブジェクト）」と題される2003年2月18日出願の米国特許出願第10/368,151号（2004年10月7日に特許文献４として公開）とも関係する。なお、該文献の全開示内容は、ここにおいて参照することにより本稿全体にわたり明示的に援用される。また、本出願は、前述の国際特許出願 (PCT)と同日に出願され且つここに参照することにより本出願において全体的に且つ明示的に援用される以下の国際特許出願(PCT)にも関係する：
「Associated Graphic Displays in a Process Environment（仮訳：工程環境における関連グラフィック表示）」(PCT/US2005/015943、弁護士事件整理番号06005/41111)；
「User Configurable Alarms and Alarm Trending for Process Control Systems（仮訳：処理工程制御システム用ユーザ設定可能アラームおよびアラーム傾向）」(PCT/US2OO5/O15537、弁護士事件整理番号06005/41112)；
「A Process Plant User Interface System Having Customized Process Graphic Display Layers in an Integrated Environment（仮訳：統合化環境にカスタマイズされた工程グラフィック表示層を有する処理工場ユーザ・インターフェース・システム）」(PCT/US2005/015392、弁護士事件整理番号06005/41114)；
「Scripted Graphics in a Process Environment（仮訳：工程環境におけるスクリプト化グラフィックス）」(PCT/US2005/015942、弁護士事件整理番号06005/41115)；
「Graphics Integration into a Process Configuration and Control Environment（仮訳：工程のコンフィギュレーションと制御環境へのグラフィックス統合）」(PCT/US2005/015588、弁護士事件整理番号06005/41116)；
「Graphic Element with Multiple Visualizations in a Process Environment（仮訳：工程環境における視覚化機能を複数備えるグラフィック素子）」(PCT/US2005/015390、弁護士事件整理番号06005/41117)；
「System for Configuring Graphic Display Elements and Process Modules in Process Plants（仮訳：処理工場におけるグラフィック表示素子および工程モジュールを設定するためのシステム）」(PCT/US2005/015391、弁護士事件整理番号06005/41118)
「Graphic Display Configuration Framework for Unified Process Control System Interface（仮訳：一体化されている処理工程制御システム・インターフェース用グラフィック表示システム設定の枠組み）」(PCT/US2005/015393、弁護士事件整理番号06005/41124)；
「Markup Language-Based, Dynamic Process Graphics in a Process Plant User Interface（仮訳：処理工場ユーザ・インターフェースにおけるマークアップ言語ベースの動的工程グラフィックス）」(PCT/US2005/015941、弁護士事件整理番号06005/41127)；
「Methods and Apparatus for Modifying Process Control Data（仮訳：プロセス制御データを修正変更するための方法および装置）」(PCT/US2005/015596、弁護士事件整理番号06005/591622および20040/59-11622)；
「Methods and Apparatus for Accessing Process Control Data（仮訳：プロセス制御データにアクセスするための方法および装置）」(PCT/US2005/015585、弁護士事件整理番号06005/591623および20040/59-11623)；
「Integrated Graphical Runtime Interface for Process Control Systems（仮訳：処理工程制御システム用統合型グラフィカル・ランタイム・インターフェース）」(PCT/US2005/015439、弁護士事件整理番号06005/591628および20040/59-11628)；
「Service-Oriented Architecture for Process Control Systems（仮訳：処理工程制御システム用サービス指向構造）」PCT/US2005/015394; 弁護士事件整理番号06005/591629および20040/59-11629)。
米国特許第6,633,782号明細書米国特許出願公開第2004/0153804号明細書米国特許出願公開第2004/0075689号明細書米国特許出願公開第2004/0199925号明細書米国特許第6,385,496号明細書米国特許第5,680,409号明細書

本発明は、上記を鑑みて、工程の動作を示すプロセス計測に関して工程を制御するための処理工程制御システムを備える処理工場内の工程の動作をオンライン上でモニタリングするためのシステムおよび方法を提供する。

開示[発明]の一態様によるシステムは、処理工程の動作を示すプロセス計測に関連する処理工程を制御する処理工程制御システムを備える処理工場内の処理工程の動作をモニターする際に有用である。該システムは、処理工程動作の模擬表現を示すモデル・データを生成すために処理工場内の複数の物理デバイスをモデル化する工程シミュレーション・モジュールと、モデル・データおよびプロセス計測に基づいて処理工程動作の多変量統計分析を実施する分析モジュールと、工程シミュレーション・モジュールおよび分析モジュールのそれぞれのコンフィギュレーションを格納するコンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアと、処理工程作動中の処理工程制御システムとの通信に基づき処理工程のオンライン・モニタリングを可能にするために工程シミュレーション・モジュールおよび分析モジュールのそれぞれのコンフィギュレーションを実行するためのコンピュータ実行可能な一つ又は複数の実行エンジンとを含む。

分析モジュールのコンフィギュレーションが、モデル・データとプロセス計測間の差異を示す出力データを発生するための主成分分析(PCA)ツールを含む場合もある。分析モジュールのコンフィギュレーショは、その代わりに又はそれに加えて、モデル・データとプロセス計測間の差異を示す出力データを発生させるための部分的最小自乗(PLS)分析ツールを含んでいる。したがって、場合によっては、モデル・データとプロセス計測間の差異を示す出力データを生成させるために、主成分分析(PCA)ツールおよび部分的最小自乗(PLS)分析ツールを組み合わせて利用しえる。

分析モジュールのコンフィギュレーションはまた、コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに格納される規則を備え、且つ多変量統計分析による出力データに適用できるように構成されているエキスパート分析ツールを含みえる。また、分析モジュールのコンフィギュレーションは、その代わりに又はそれに加えて、コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに格納される基準(criteria)を備え、且つ多変量統計分析による出力データに適用できるように構成されている判別分析ツールを含んでいる。

モデル・データが、プロセス計測に基づいて将来の処理工程の作動状態を示す工程パラメータのデータを含み、それによって将来的な処理工程の作動状態を評価するために多変量統計分析の実施において工程パラメータのデータを利用できるようにする場合もある。その代わりにまたはそれに加えて、モデル・データは、プロセス計測により得られ処理工程の動作を示す非計測工程パラメータを含んでおり、非計測工程パラメータの分析に分析モジュールのコンフィギュレーションが採用されるようになっている。

いくつかの実施形態においては、該コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに格納され、且つ、ユーザ・インターフェースを作成する際に一つ又は複数の実行エンジンで使用するために採用される工程シミュレーション・モジュールによりモデル化された複数の物理デバイスのグラフィック表示を有する処理工程グラフィックが、該システムにさらに含まれている。該グラフィック表示は、多変量統計分析にのっとって、複数の物理デバイスの現在の作動条件を表示する複数の表示素子をそれぞれ提供するように構成されうる。該複数の表示素子の各表示素子は、分析モジュールを構成するために個々に選択可能でありえる。

処理工程制御システムの素子にはプロセス制御モジュールを含んでいてもよく、同様に該プロセス制御モジュールには、コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに格納され、工程作動中における工程シミュレーション・モジュールおよび分析モジュールへのプロセス計測[データ]の送信を支援するように構成された複数のプロセス制御ルーチンが含まれる。

分析ツールのコンフィギュレーションに主成分分析(PCA)ツールが含まれている場合、該ツールには、複数のモデル・データセットを備えてもよい。（またこの場合、該複数のモデル・データセットは、めいめいの異常作動状況のシミュレーションを行うために工程シミュレーション・モジュールに供給される外乱[データ]の入力に対応する。）

工程シミュレーション・モジュールおよび分析モジュールの実行を、処理工程制御システムのオンライン環境に統合しえる。またそれにより、コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに格納され且つ多変量統計表現により識別された異常状態を示す情報を有する複数の物理デバイスの描写を作成するため、一つ又は複数の実行エンジンの実行に対して採用されるグラフィック表示モジュールが該システムに含まれうる。（該描写は、処理工程制御システムのオンライン環境のオペレータ・インターフェースに統合されたユーザ・インターフェースを介して提供される。）

開示[発明]の別の態様により、処理工程の動作を示すプロセス計測に関連する処理工程の動作についてのオンライン・モニタリングに役立つ方法が提供されうる。該方法は、処理工程の動作の模擬表現を示し且つプロセス計測に基づいたモデル・データを生成するために処理工程の動作のシミュレーションを行う段階とモデル・データおよびプロセス計測に基づいた工程動作の多変量統計分析を実施する段階と、工程作動中に処理工程のオンライン・モニタリングを可能にするために多変量統計分析により得られた出力データを評価する段階とを含む。

場合によっては、該多変量統計分析は、処理工程の動作を示すデータの主成分分析(PCA)を含んでいる。多変量統計分析はまた、その代わりにまたはそれに加えて、処理工程の動作を示すデータの部分的最小自乗(PLS)分析を含んでいる。

ある実施形態において、前記評価段階には、処理工程の動作に異常状態が認められるかどうかを出力データの分類分析により判断する段階を含んでいる。分類分析は1つ以上のエキスパート規則に基づいて行われる。また、その代わりにまたはそれに加えて、出力データの判別分析が分類分析に含まれる。

該方法はまた、処理工程のグラフィック表示をなす段階と、異常状態を伴う工程の一部分に関連したグラフィック表示の一部分を修正変更することにより異常状態を示すデータを表示する段階とを含む。

まだ開示[発明]の別の態様による方法は、処理工程の動作を示すプロセス計測に関連する工程を制御するために処理工程制御システムを備える処理工場内の処理工程の動作のオンライン・モニタリングに有用である。該方法は、プロセス計測に基づいて工程パラメータを生成するために処理工程制御システムを介して制御ルーチンを実行する段階と、工程パラメータとプロセス計測に基づいて統計データを生成するために処理工程の動作の多変量統計分析を実施する段階と、異常状態が存在するかどうかを判断するために工程作動中に多変量統計分析[結果]による統計データを評価する段階と、処理工場内の複数の物理デバイスに関する異常状態の判定を描写することにより処理工程のオンライン・モニタリングを可能にするために工程グラフィックのユーザ・インターフェース表示画面を生成する段階とを含んでいる。

多変量統計分析は、処理工程の動作を示すデータの主成分分析(PCA)を含んでいてもよく、[また]このような主成分分析(PCA)は、処理工程の動作履歴を示すプロセス・データに基づくマルチウェイPCAを含みえる。[なおまた、] 該多変量統計分析は、その代わりにまたはそれに加えて、処理工程の動作を示すデータの部分的最小自乗(PLS)分析を含んでいる。[さらにまた、] このような部分的最小自乗(PLS)分析は、処理工程の動作履歴を示すプロセス・データに基づくマルチウェイPLS分析を含みえる。

ここで図1を参照すると、工場環境内の制御およびシミュレーション機能を強化するために制御モジュールが統合されている工程のグラフィック表示と工程モジュールを形成するスマート工程オブジェクトを使用する代表的な処理工場10の詳細が示されている。より具体的に、該処理工場10は、入・出力(I/O)装置またはカード18（例えばFieldbusインターフェース、Profibusインターフェース、HARTインターフェース、標準の4-20 maインターフェースなどでありえる）を介して一つ又は複数のフィールド装置14および16にそれぞれが接続される一つ又は複数のコントローラ12を有する分散型処理工程制御システムを使用する。また、コントローラ12は、例えばイーサネット（登録商標）・リンクなどのデータハイウェイ24を介して一つ又は複数のホストまたはオペレータ・ワークステーション20および22につながれる。データベース28は、データハイウェイ24に接続され、工場10内のコントローラとフィールドデバイスに関連したパラメータ、状態およびその他のデータを収集し格納するデータ・ヒストリアンとして、且つ又は工場10内処理工程制御システムの現在のコンフィギュレーションを格納する（コントローラ12とフィールド装置14，16にダウンロードして格納する）コンフィギュレーション・データベースとして作動する。コントローラ12、I/Oカード18、フィールド装置14，16は通常、時には厳しい工場環境の下に設置・分散されている。オペレータ・ワークステーション20，22ならびにデータベース28は普通、制御室またはコントローラ(又は保全要員)が簡単にアクセスできる環境条件が前記と比較して緩やかな場所に設置される。

概知の如く、各コントローラ12（一例として、Emerson Process Management社により販売されているDeltaVコントローラが挙げられる）は、独立して実行される個々の異なる制御モジュールまたはブロック29をいくつでも使用して制御手法を実施するコントローラ・アプリケーションを格納および実行する。各機能ブロックが全体的な制御ルーチンの部品またはサブルーチンであり、処理工場10内のプロセス制御ループを実施するために(リンクと呼ばれる通信を介して)他の機能ブロックと共に機能することを特徴とする一般に機能ブロックと呼ばれるものにより各制御モジュール29を構成できる。周知の如く、オブジェクト指向プログラミング・プロトコル内のオブジェクトでありえる機能ブロックは通常、処理工場10内で何らかの物理的機能を行なうためにトランスミッタ、センサまたはその他の工程パラメータ測定装置に関係するなどの入力機能と、PID、ファジィ論理などを行なう制御ルーチンに関係するなどの制御機能と、バルブなどを含む何らかの装置の動作を制御する制御、或いは出力機能とのうちの1つを行なう。もちろん、モデル予測制御コントローラ(MPC)、最適化プログラムなどのハイブリッドおよびその他のタイプの複雑な機能ブロックが存在する。FieldbusプロトコルおよびDeltaVシステム・プロトコルは、オブジェクト指向プログラミング・プロトコルにおいて設計され実施される制御モジュールと機能ブロックを使用する一方、制御モジュールは、機能ブロックまたはその他特定のプログラミング技法を使用しての設計・実施に限らず、例えば、逐次機能ブロック、ラダー論理などをはじめとする所望のあらゆる制御プログラミング機構を使用して設計することができる。

図1において図示される工場10において、コントローラ12に接続されたフィールド装置14および16は、標準の4-20のma装置でありえ、HART、ProfibusまたはFOUNDATION TM Fieldbusフィールド装置などのプロセッサとメモリを備えるスマート・フィールド装置でありえ、またはその他望ましいあらゆるタイプの装置でありえる。これらの装置には、(図1の参照番号16で示される)Fieldbusフィールド装置など、コントローラ12で実施される制御手法に関連する機能ブロックなどのモジュール(またはサブモジュール)を格納・実行しえるものがある。Fieldbusフィールド装置16のうち異なる2台に配置されているような図1において図示される機能ブロック30は、周知の如く、プロセス制御を実施するためにコントローラ12内の制御モジュール29の実行と同時に実行される。もちろん、フィールド装置14および16には、センサ、バルブ、トランスミッタ、ポジショナーなどのいかなるタイプの装置を使用してもよく、また、I/O装置18には、例えばHART、Fieldbus、Profibusなど所望のあらゆる通信またはコントローラ・プロトコルに準拠するものであればいかなるタイプのI/O装置を使用してもよい。

図1の処理工場10においては、許可されるあらゆるユーザ(本稿において時にはシステム構成エンジニアまたはオペレータと呼ばれる者を示すが、その他のタイプのユーザも該当しえる）によりアクセスされ、処理工場10内で接続される諸装置、諸ユニットなどに関する機能を表示・提供できる一式のオペレータ・インターフェース・アプリケーションおよびその他のデータ構造32が、ワークステーション20には備えられている。一式のオペレータ・インターフェース・アプリケーション32は、ワークステーション20のメモリ34に格納され、一式のアプリケーション32の中のアプリケーションまたは構成素子のそれぞれは、ワークステーション20に関係したプロセッサ36で実行できるように適用されうる。一式のアプリケーション32の全体がワークステーション20に格納される状態で図示されているが、これらのアプリケーションまたは他の構成素子のいくつかを工場10内に又はそれに関連する別のワークステーションまたはコンピュータ機器に格納し、およびそこで実行するようにもできる。更に、該一式のアプリケーションは、ワークステーション20に関連する表示画面37（または、または携帯端末、ラップトップ、その他のワークステーション、プリンターなどを望ましいその他の表示画面または表示装置）に表示出力を供給できる。同様に、一式のアプリケーション32内のアプリケーションを2つ以上のコンピュータまたは機械に分けて実行してもよく、またお互いに関連して機能するように設定してもよい。

一般的に言って、一式のアプリケーション32は、4つの異なるタイプの論理構成体の作成および使用を提供し又は可能にし、その実施または動作を、処理工場10内の制御、シミュレーション、分析および表示機能を強化するために統合するようにしてもよい。より具体的に、(一般的に処理工場の一部分に関するオペレータ用表示を提供する)工程のグラフィック表示35と、(一般的に処理工場の一部分のシミュレーションを提供する)工程モジュール39と、(一般的に処理工程のオンライン制御を提供または実行する)制御モジュール29などのプロセス制御モジュールと、(一般的に、例えば、統計分析、エキスパート分析やその他のルールベース分析法、および判別分析など一つ又は複数の[分析法]を提供する)分析モジュールを作成し実施するために、該一式のアプリケーション32を使用しえる。プロセス制御モジュール29は、当業者には一般的に周知の[技術]であり、機能ブロック制御モジュールなどをはじめとするいかなるタイプの制御モジュールを含みえる。下記においてより詳細にわたり説明されている工程のグラフィック表示素子35は、一般的に処理工場およびその中の素子の動作、コンフィギュレーションまたは設定についての情報をオペレータなどのユーザに提供するためにオペレータ用、エンジニア用またはその他の表示画面で使用される素子である。工程モジュール39は、通常工程のグラフィック表示素子35に密接に関連し、処理工場の又はその中で工程のグラフィック表示35により描写されている様態で接続される異なる素子の作動状態のシミュレーションを行なうために使用しえる。工程のグラフィック表示35および工程モジュール39は、ワークステーション20および22に格納され且つそこにおいて実行される状態で図示されているが、工程のグラフィック表示35および工程モジュール39は、ラップトップ、ハンドヘルド装置など、プロセス制御工場10に関連したその他のコンピュータにダウンロードしそこで実行することもできる。

図2は、いくつかのアプリケーションとデータ構造、またはワークステーション20の一式のアプリケーション32の中に含まれるその他の構成素子を示す図である。その他のアプリケーションおよびデータ構造または他の構成素子については、作動中の工程の動作をモニターするための技法に関連して後述される。一般的に言って、ここに記載されるいかなるアプリケーションまたはデータ構造または他の構成素子は、コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに分散された状態またはその他の様態で格納される。よって、[ここで]開示されるシステム、方法または技法の実施法は特定のデータ保存記憶手段のいかなるものにも限定されず、特に、該一式のアプリケーション32は、制御モジュール、工程モジュール、分析モジュール、制御モジュールを作成するためにシステム構成エンジニアにより使用されるグラフィック表示コンフィギュレーション用アプリケーション38、工程モジュール(工程フローモジュールまたは工程シミュレーション・モジュールとも呼ばれる)、分析モジュール、およびこれらに関連するグラフィック表示を含みえる。制御モジュール・コンフィギュレーション用アプリケーション38が標準または周知のいかなる制御モジュール・コンフィギュレーション用アプリケーションでありえる一方、工程モジュール、分析モジュールおよびグラフィック表示コンフィギュレーション用アプリケーションは、一つ又は複数のスマート工程オブジェクトを用いて工程モジュール、分析モジュールおよびグラフィック表示を作成しえる。以下、これの性質を詳細にわたり説明する。なお、工程モジュール、分析モジュールおよび処理工程グラフィック・コンフィギュレーション用アプリケーション38は別々に図示されているが、コンフィギュレーション用アプリケーション1つにより、これらタイプの素子の両方を形成しえる。

スマート工程オブジェクトのライブラリ40は、コンフィギュレーション用アプリケーション38が工程モジュール39と分析（解析）モジュール41およびグラフィック表示35を作成するためにアクセスし、コピーし、そして使用することができる代表的な又は定型のスマート工程オブジェクト42を含む。ライブラリ40は、[ここで]開示される技法に関連したデータ、指示またはその他の構成素子を格納するために利用される前記コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに対応しえる。当然のことながら、コンフィギュレーション用アプリケーション38は一つ又は複数の工程モジュール39を作成するために使用することが可能であり、その各々は、一つ又は複数のスマート工程オブジェクトから構成または作成され、且つ工程モジュールメモリ46に格納される一つ又は複数の工程フローまたはシミュレーション・アルゴリズム45を含みえる。また、コンフィギュレーション用アプリケーション38は、一つ又は複数のグラフィック表示35を作成するために使用することが可能であり、その各々は、一つ又は複数のスマート工程オブジェクト42から構成または作成され、且つ、相互接続される表示素子をいくつでも含みえる。図2には、グラフィック表示35bの一例が、パイプ、導管、電源ケーブル、コンベアなどでありえる接続素子により相互に接続されるバルブ、タンク、センサおよびフロー・トランスミッタなどを含む一組の工程素子を表す図を含んだ状態で展開形として示さている。コンフィギュレーション用アプリケーション38はまた、一つ又は複数の分析モジュール41を作成するために使用することが可能であり、その各々は、一つ又は複数のスマート工程オブジェクト42を含みえ、また、例えば、統計分析、エキスパート分析(またはその他のルールベース分析)、識別分析および他の分類分析、且つそれのいかなる動作、技法、ルーチンおよび手順など、異なるタイプの分析を実施するためのその他のモジュールまたは構成部分をさらに含みえる。ここにおいて用いられる「分類分析」、「分類ツール」という用語、またそれの派生語のいかなるものは、広い意味で使用されており、工程データに関する判定、決定、分析およびその他の手順が関与する（例えば）エキスパート分析と識別分析、および統計分析、観測分析またはそれに由来するその他の分析法(例えば、後述されるSPC、PCAおよびPLS)のいかなるものを含む、様々な異なるタイプの分析および判定法を含み、さらに、一連の観察記録を一組の入力変数または予測変量に基づいて事前に定義された階級（class）に分類する手順に関係しえる(が、関係する必要はない）。

実行エンジン48は、 グラフィック表示35、工程モジュール39および分析モジュール41のそれぞれを実行時（ランタイム中）に作動または実行することにより、グラフィック表示35により定義される一つ又は複数の工程表示画面をオペレータ[が表示できるよう]に作成し、工程モジュール39に関連するシミュレーション機能を実行し、且つ分析モジュール41に関連する分析機能を実行する。実行エンジン48は、アプリケーション、ツールおよび開示[発明]のその他の態様を実施するために個別にまたは統合した形式のいずれかで作動する状態で、いくつかの実行エンジンのうちの1つをなすようにしてもよい。しかしながら、簡単に分かりやすく説明するために、[ここでは]実行エンジン48を単一素子として示す。実行エンジン48には、工程モジュール39且つ又は分析モジュール41全体で、特にこれらのモジュール内のスマート工程オブジェクトで実施される論理を定義することにより、規則データベース50を使用しえる。実行エンジン48はまた、工程モジュール39および分析モジュール41の機能を実施するために、工場10内ならびに工程モジュール39および分析モジュール41内の工程素子間の接続を定義する接続行列(connection matrix、Ｃ．マトリクス)52を使用しえる。

図2は、スマート工程オブジェクト42eの1つをより詳細に示す図である。スマート工程オブジェクト42eは定型スマート工程オブジェクトの一例として図示されているが、当然のことながら、スマート工程オブジェクト42eに関して上記されているように、他のスマート工程オブジェクトも通常同一の又は類似する素子、特徴、パラメータなどを含み、これらの素子、特徴およびパラメータの特質または数値は、スマート工程オブジェクトの性質および用途により、スマート工程オブジェクトごとに変更しえる又は異なりえる。更に、スマート工程オブジェクト42eは、オブジェクト指向プログラミング環境内のオブジェクトでありえ、したがって、それに関連するデータ・ストアおよび入・出力方法を含みえる。あるいは、スマート工程オブジェクト42eを、その他所望するプログラミング・パラダイムまたはプロトコルにより作成し、且つその中で実用しえる。

当然のことながら、インスタンスを作成する前のスマート工程オブジェクト42は、図1に示される処理工場10内の物理的または論理構成体などの特定タイプの素子に関連しているオブジェクトである。但し、コピー後又はインスタンスを作成後、スマート工程オブジェクト42eは、処理工場内の特定の素子に接続しえる。いかなる場合も、スマート工程オブジェクト42eは、スマート工程オブジェクトが関連付けられている論理構成体からのデータを格納するために使用されるデータ・ストア53を含んでいる。通常、データ・ストア53は、製造メーカ、改訂、名称、タイプなどのスマート工程オブジェクト42eが関係する素子に関するところの一般的または永続情報を格納するデータ・ストア53aを含んでいる。データ・ストア53bには、処理工場10内で過去に存在した、または現在存在する素子に関連したデータを含む、スマート工程オブジェクト42eが関係するところの素子についてのパラメータ・データ、状態データ、入・出力データ、コストまたは変更の対象となるその他のデータなどの可変データを格納してもよい。もちろん、スマート工程オブジェクト42eは、所望のあらゆる通信リンクを介して素子自体から、またはイーサネット（登録商標）バス24を介してヒストリアン28から、または他の所望の様態にて、定期的または非定期的な周期で、このデータ(例えば、コストデータ)を受信するようにコンフィギュレーションまたはプログラムされる。データ・ストア53cには、スマート工程オブジェクト42eが関係し、且つ、図1のワークステーション20に関連した画面37などのオペレータ・インターフェースを介してオペレータに表示する実際の表示画面に使用される素子のグラフィック表示（図形表現）を格納しえる。もちろん、該グラフィックによる表現は、パラメータにより定義される情報、またはデータ・ストア53bに格納される素子についての他の可変データなどの素子に関する情報の(データ・ストア53c内で下線が付いている)プレースホルダー（記憶保持記号）を含みえる。該グラフィックによる表現がグラフィック表示35のうちの1つの一部として表示装置37上でオペレータに提示される場合、このパラメータ・データを該図示表示されているプレースホルダーに表示しえる。グラフィックによる表現(およびスマート工程オブジェクト42e)は、オペレータまたはシステム構成エンジニアがグラフィック表示により描写される通りに上流または下流の構成部分を処理工程素子に接続できるように、事前に定義された接続点(データ・ストア53cにおいて「X」マーク付き)を含みえる。またもちろん、これらの接続点により、スマート工程オブジェクト42eが工程モジュール内に構成される当該のスマート・オブジェクトに接続する素子を認識することが可能になり、且つパイプや導管などの必需接続素子、およびその素子に関連した流れなどを指定しえる。

スマート工程オブジェクト42eはまた、該スマート工程オブジェクト42が使用される工程モジュール内部または外部で他のスマート工程オブジェクトとの通信を可能にするために一つ又は複数のは入力54および出力56をを含みえる。他のスマート工程オブジェクトに対する入力54および出力56の接続のコンフィギュレーションは、システム構成エンジニアが工程モジュールのコンフィギュレーション中に単に他のスマート工程オブジェクトをこれらの入・出力に接続することにより、又は、スマート工程オブジェクト間に生じる特定の通信を指定することにより行いえる。これらの入・出力のいくつかは、上記論じられているスマート工程オブジェクトに関する定義済みの接続点に接続されているスマート工程オブジェクトに接続されている、として定義しえる。これら入力54および出力56はまた、工場10内の異なる装置または素子間の接続を定義し[た後]、規則データベース50および接続行列52内の一組の規則により決定または定義されうる。該入力54および出力56（それに関連するデータ・ストアまたはバッファーを含む）は、一般的に、他のスマート工程オブジェクトからスマート工程オブジェクト42eにデータを通信できるようにするため、又はスマート工程オブジェクト42e内部に格納されている又はそれによって生成されたデータを他のスマート工程オブジェクトに通信できるようにするために使用される。また、これらの入・出力は、例えばフィールド装置14と16、コントローラ12内の制御モジュールなどの処理工程制御システム内の他のオブジェクトとスマート工程オブジェクト42e間で通信が行えるようにするためにも使用されうる。

図2に図示されるように、スマート工程オブジェクト42eはまた、スマート工程オブジェクト42eが使用される工程モジュールの実行または実施中にスマート工程オブジェクト42eにより実施されるべきアルゴリズムでありえるゼロの、一つの、又は複数の方法60(図2に方法60a、60bおよび60cとして図示)を格納するために使用される方法記憶装置58を含んでいる。一般的に、方法記憶装置58に格納された方法60は、処理工場10または工場10内のあらゆる素子についての情報を判断するために、データ記憶装置部分53aおよび53b内に格納されたデータ及び他のスマート工程オブジェクトから得られたデータ 、もしくはその他コンフィギュレーション・データベースまたはヒストリアン28などの情報源から入力54および出力56を介して取得したデータを使用する。例えば、方法60は、スマート工程オブジェクト42eにより定義される素子に対する劣悪なまたは悪い作動条件や、それに関連したエラー、または処理工場10内の他の素子に関連したエラーなどを定義（判断）しえる。方法60は、スマート工程オブジェクトのタイプまたはクラスに基づいて事前に構成または提供することができ、通常はランタイム中に実行エンジン48内でスマート工程オブジェクト42eが実行される度に実行される。スマート工程オブジェクト42eのようなスマート工程オブジェクト内に備えうる代表的な方法60の中には、漏れ、不感帯、不感時間、動作、変動性、状態監視、コスト計算またはその他素子に関連する条件の検出に関するものがある。

該方法60はまた、当該工程素子を通して流れる材料のスマート工程オブジェクトに関連した工程素子の動作のシミュレーションを行う手助けをするために提供されうる。したがって、工場10内の材料に関連する質量平衡、エネルギー収支、流動、温度、成分、蒸気状態および他のシステムレベルまたは流れレベル・パラメータを計算し、素子の動作のシミュレーションを行い、提供される入力などに基づいて要求（期待）される出力を算定するために、該方法60を備えてもよい。もちろんこれらはスマート工程オブジェクト42eに格納でき、またそれにより実行できる方法の数例に過ぎず、[この他にも]利用できる方法が多く存在し、一般的に、このような方法は、代表的な素子のタイプによって処理工場で[各]素子が接続・使用される様態ならびにその他の素子を断定する。スマート工程オブジェクト42eがシステムレベル条件やエラーなどを検出する方法を格納・実行し、その一方装置、プロセス制御モジュールやループなどの論理素子、およびその他の非システムレベルの素子に関するその他の情報を決定するためにこれらの方法を使用しえることは、注目すべき重要点である。望ましい場合は、方法60は、C、C++、C#などの所望のあらゆるプログラミング言語でプログラムまたは提供しえ、また実行中にスマート工程オブジェクト42e対象の規則データベース50内の該当する規則を参照しえる、又はそれのために実行しえる。

望ましい場合、各スマート工程オブジェクトには、工程モジュール内に接続した場合にスマート工程オブジェクトのシミュレーションの動きを定義する際の使用に適したアルゴリズムまたは方法のライブラリを含みえる。このようなライブラリは、図2のスマート工程オブジェクト42eのプルダウン・メニュー61に図示されており、類似するメニューが他のスマート工程オブジェクトの各々に関連付けられるように構成しえる。システム構成エンジニアは、例えばプルダウン・メニュー61を介してシミュレーション・アルゴリズムのライブラリのうちの1つを選択して（所謂方法１、方法2、など）、このスマート工程オブジェクトを工程モジュール39に配置する時に、スマート工程オブジェクトのシミュレーション動作を定義しえる。このようにして、システム構成エンジニアは、スマート工程オブジェクトがモデルに使用されうる工程のタイプまたは性質によって、スマート工程オブジェクトに対する異なるシミュレーションの動作を定義しえる。

望ましい場合、システム構成エンジニアはその代りとして、スマート工程ブロックにより定義された工程素子のシミュレーション動作を定義するために独自に開発したまたはユーザにより提供されたその他のアルゴリズムを備えうる。このようなユーザにより定義されうるアルゴリズム(プルダウン・メニュー61内に「ユーザ定義」入力データとして図示される)は、スマート工程オブジェクトが工程モジュール39内に配置されるまたはそれによって使用される時に該スマート工程オブジェクトに提供またはそれの中に格納されうる。この機能によってユーザはシミュレーション動作をカスタマイズでき、よって、より良い又はより正確なシミュレーションを提供できる。望ましい場合および後述の詳細にわたる説明からも分かるように、スマート工程オブジェクト42または各工程モジュール39は、スマート工程オブジェクト内のシミュレーション・アルゴリズムを使用できないようにし、その代わりとしてハイファイ・シミュレーション・パッケージまたは、例えば、HYSYS社により提供されるプログラムにより工程モジュールの動作を決定するオペレータ作動可能スイッチ(電子スイッチまたはフラグなど)を含みえる。この場合、スマート工程オブジェクト自体に含まれるシミュレーション・アルゴリズムを使用する[場合]とは反対に、スマート工程オブジェクトまたは工程モジュールはハイファイ・シミュレーションにより模擬パラメータを得る。

実行エンジン48によるグラフィック表示35または工程モジュール39の実行または実施中に、該エンジン48は、入力54および出力56により定義されうるグラフィック表示35または工程モジュール39内のスマート工程オブジェクトのそれぞれに対する通信を実施し、且つ該オブジェクトのそれぞれに対する方法60を実施して方法60により提供される機能を実行しえる。上記のように、方法60の機能を、スマート工程オブジェクト内のプログラムに配置してもよく、または、エンジン48により実行される規則データベース50内の一組の規則により、それらの規則により定義される機能を実施するために、スマート工程オブジェクトのタイプ、クラス、識別、タグ名などに基づいて[方法60の機能]を定義しえる。

なお、スマート工程オブジェクト42eのインスタンスには、スマート工程オブジェクト42eが関連付けられている工程モジュールのコンテキスト（前後関係）に合ったタグまたはユニークな名称が与えられており、且つ、該タグまたはユニークな名称は、スマート工程オブジェクト42e への及びスマート工程オブジェクト42e からの通信を提供するために使用してもよく、実行時に実行エンジン48により参照されるようにしてもよい。工程モジュールのタグは制御システムの構成においてユニークなものでなければならない。このようなタグ付けの仕様により、工程グラフィック表示35、工程モジュール39、分析モジュール41および制御モジュール29などその他の[工程モジュール]内の素子が工程モジュール39内の素子を参照できるようになる。さらにまた、スマート工程オブジェクト42eのパラメータには、要求（期待）される単位およびそれに関連する属性を認識している単純パラメータ（単純な数値、構造化パラメータまたはスマート・パラメータなど）を使用できる。確実に全信号が同一単位で送信または適切に変換されうるようにするために、スマート・パラメータをプロセスルール・エンジンまたは実行エンジン48によって解釈および使用することができる。また、スマートルールを適用してスマート工程オブジェクト(または工程モジュール)用の一群の警告アラームをON・OFFし、オペレータを対象としたスマート警報方式且つ又はインターフェースを作成できる。さらにまた、スマート工程オブジェクトのクラスは、工場10のプロセス制御手法内に備えられる設備とモジュールのクラスに関連し、それが解釈またはアクセスしなければならないスマート工程オブジェクトとプロセス変数間における周知のリンク機構を提供しえる。

また、スマート工程オブジェクトが工程のグラフィック表示または工程モジュールにおいて使用される場合に、これらのスマート・オブジェクトが実行時にOFF、起動、正常モードなどの異なるモードにならないようにするために運転モード、状態および警報動作を含み、それの現下の作動状態に基づいてオブジェクトに関連した状態を提供し、且つ、検出された状態（パラメータが範囲・限度から外れている、変動性が高い、など）に基づいて警報アラームを提供しえる。また、スマート工程オブジェクトは、クラス／下位クラス階層を有し、[該階層]により[該スマート工程オブジェクト]をクラス・ライブラリーにおいて分類したり、複合構造にまとめて収集したりなど[の作業を]行うことが可能になる。さらにまた、スマート工程オブジェクトは、制御モジュールおよび他のオブジェクトなどのその他の素子からの情報を利用し、スマート工程オブジェクトが、いつそれの関連素子が使用中であるか、または、例えば工場10内のバッチ制御工程により得られるかを認識できるようにもしえる。

スマート工程オブジェクトは、ポンプ、タンク、バルブなどの物理デバイス、またはプロセス区域、計測または作動装置、制御手法などの論理構成体など、所望のあらゆる工程素子に関連しえる。場合によってスマート工程オブジェクトは、材料、電気、ガスなどを工程内のある地点から別の地点まで移動させる配管、導管、配線、コンベアまたはその他の装置や素子などを含む接続子に関連しえる。スマート工程オブジェクトは、（本稿において時には「スマートリンク」または「接続用素子」と呼ばれる）コネクタに関連付けられ、さらに(実デバイスまたは接続子自体はタグ付けしなくとも処理工場10内で通信できるものであるが、それでも）タグ付けされ、そして一般的に工程内のその他の素子間の材料フローを表わすために使用される。

スマートリンクは通常、異なる材質または現象(電流など)が接続[管上](例えば、蒸気[管]、電流[線]、[送]水[管]、下水など)をどのように流動するかを定義する特性またはパラメータを含んでいる。これらのパラメータは、接続子を通じて流動のタイプおよび性質(例えば、全体的な速度、抵抗係数、乱流・非乱流などの流動タイプ、電磁気など）および接続子を通じて流動する可能性のある一方向または複数の方向を示しえる。スマートリンクは、該スマートリンクが接続する情報源および目的オブジェクトの単位が確実に一致するようにし、一致しない場合には変換を行うプログラミングまたは方法を含みえる。また、スマートリンクの方法として、モデルまたはアルゴリズムを使用して接続子中の流動をモデル化し、実際の接続子中の流動の速度または性質、物理的接続の長さおよびサイズ、流送の遅延などを推定しえる。スマート工程オブジェクト用に格納されたパラメータ(例えば、摩擦パラメータなど）をこれらの方法において使用しえる。したがって、本質的には、スマートリンクまたは接続素子により、スマート工程オブジェクトがその他の上流側・下流側オブジェクトまたは素子を認識できるようになる。もちろん、スマートリンクはあらゆる所望の又は便利な様態において、例えば、他のオブジェクト間の接続、システム内の液体・ガス・電気などの流体のタイプ、素子の上流および下流側、該その他の素子のうちのどれが当該スマート工程オブジェクト用の素子の上流と下流にあるか、更には材料・流体・電気の流動方向などを定義しえる。一実施形態において、行列52を工程フローモジュール実行前に作成してもよく、またそれによって、工場内の異なる装置間の相互接続（つまり、異なるスマート工程オブジェクト間の相互接続）をスマートリンクに対して定義しえる。実際に、実行エンジン48は行列52を用いて上流と下流側素子を確認し、それによりスマート工程オブジェクトとこのスマート工程オブジェクトに関連する方法との通信を定義する。さらにまた、一つ又は複数の組の規則を備え、スマート工程オブジェクトがその規則により、（該スマート工程オブジェクト内の方法の必要性に応じて）お互いに交流してデータをやり取りし、出力接続に関連したスマート・オブジェクトの影響を解決（resolve）するようにしてもよい。

また、望ましい場合、スマート工程オブジェクト42eにより、オブジェクトのタイプに該当しえる、又はスマート工程オブジェクト42eが関係する装置の状況に合わせて(臨界および用途によって)特別に準備された主要文書類にURLなどのホットリンクを含みえる。該文書は供給メーカ支給ものでも、ユーザ独自のものでもよい。該文書の例としては、コンフィギュレーション、起動・停止手順、操作・保全関係書類などが挙げられる。望ましい場合は、オペレータがオペレータ用表示画面に表示されうるオブジェクトをクリックして、オブジェクトまたは関連する装置の状況に関する詳細（該当する場合）および汎用書類を読み出すようにしてもよい。オペレータはまた、システム・ソフトウェアから独立して保全修理依頼、操作上問題の履歴などの書類に追加・削除・変更などを行うことができる。さらに、これらのホットリンクをユーザ設定または変更可能にし、それによってオペレータ・インターフェースにおいてオブジェクトに知識リンクを追加できる機能を提供し、[また]オブジェクトに関連した適切な情報を迅速にナビゲーションできる機能を提供し、[更に]得意先に向けて、または特定のオブジェクトタイプやオブジェクトに関する特定の状況に向けて特別に準備された作業指示を追加できる機能を提供しえる。工程モジュールおよび工程グラフィックスは、異なるスマート工程オブジェクトの相互接続により一緒に作成されうると上記において説明されているが、別々に作成するようにしてもよい。例えば、スマート工程オブジェクトを使用して工程グラフィックを作成し、そして[作成]完了後、グラフィック素子およびグラフィック表示におけるそれらの相互接続に基づいて該グラフィックの工程モジュールを生成しえる。或いは、まずスマート工程オブジェクトを用いて工程モジュールを作成し、作成後、工程モジュールを作成するために使用されたスマート工程オブジェクトにおけるグラフィック表示素子を用いてコンフィギュレーション用アプリケーション38により当該工程モジュールのグラフィック表示を自動的に生成するようにしてもよい。さらにまた、工程モジュールとグラフィック表示を別々に作成し、これらの2つの素子内の個々の素子を(例えば、グラフィック表示と工程モジュール内の素子のタグ特性を利用して)互いに参照を付けることにより手作業で連結するようにしてもよい。この機構によると、スマート工程オブジェクトは複数の被参照表示画面として構成されうる。いかなる場合も一旦作成が完了したら、工程のグラフィック表示および関連する工程モジュールを個々にまたは別々に実行しえるが、通常は要望または必要に応じてパラメータと情報を交互に通信する。

より包括的に[説明]するために、工程のグラフィック表示と工程モジュールにおいて（又はそれを作成するために）使用しえるスマート工程オブジェクトの特定の潜在的特長および実施例を、以下により詳細にわたり説明する。その次に、以下説明される素子および特長を使用して作成されうる工程のグラフィック表示と工程モジュールが、制御モジュールに統合されてアドバンスト制御とシミュレーション機能を提供する方法（様態）を説明する。後述からも明らかになるように、スマート工程オブジェクトの素子および特長は当然のことながら、ここにおいて論じられる素子および特長に限定されうるものではなく、希望する場合は、その他の特長および素子を工程のグラフィック表示と工程モジュールのうちの一つ又は両方において（又はそれを作成するために）使用することが可能である。

一般的に言って、事前に定義された一組のグラフィック素子をコンフィギュレーション用アプリケーションに組み込み、処理工場を反映するオペレータ表示またはグラフィック表示をユーザが構築できるようにしてもよい。これらのグラフィック素子は、制御システムと接続するオンライン計測や作動装置を動的に表示するために設計されている。さらに、工程の動作を反映する計測不可能なパラメータは、工程モジュールに備えられるオンライン工程シミュレーションを使用して計算し、関連するグラフィック表示の一体部分として表示しえる。

加えて、技術的用途またはトレーニング用のシミュレーションを目的として使用されうるオフライン環境において、工程モジュールに備えられる工程シミュレーションを、プロセス計測値の代わりにグラフィック素子および関連する制御モジュールで使用しえる。関連する工程モジュールにより計算された数値は、工程グラフィックスで図示されうる手動[入力]外乱値だけではなく作動装置の位置または状態に基づくものでありえる。このように、グラフィック表示および制御モジュールは、オンライン状態（または制御状態）およびオフライン状態（またはシミュレーション状況）の両方において使用しえる。また、多くの場合グラフィック素子の静的部分が周知のグラフィックスライブラリーに含まれる3次元構成素子と同じように見えるかもしれないが、これらのグラフィック素子に関する更なるユニークな特長または特性、これらの素子により表示されうる情報、および制御システムの入・出力および工程シミュレーション・モジュールへのリンクについて、[実施]可能なグラフィック素子のタイプおよび実施例をいくつか参照して以下に説明する。

一般的に言って、スマート工程オブジェクトに関連した工程モジュール内のグラフィック素子およびシミュレーション・アルゴリズムは、流れ素子、工程接続素子、作動素子、処理素子、計測素子および推定特性要素をはじめとする複数の異なるタイプの工程素子の1つに該当する。流れ素子は、一般的に処理工場内の材料の流れを定義し、且つ、成分、密度、流量、温度、圧力、重量、且つ又はその他材料の流れを定義するあらゆるパラメータをグラフィック表示で示して画面上に表示しえる。流れ素子は、工程モジュール入力時に定義され、工程モジュール内の素子に備えうる。またそれによって、材料の流動を工程モジュールによりグラフィック表示にてモデル化および描写することが可能になる。同様に、グラフィック表示で表示される処理工場の一部分における材料の出力をグラフィック表示上で図示するために、工程モジュールの出力または末端に流れ素子を図示するようにしてもよい。流れ素子はまた、異なるグラフィック表示(および関連する工程モジュール)がお互いとどのように接続するかを定義するために使用されうる。例えば、一工程モジュール内の出力流は、別の工程モジュール内の入力流を始点とし、別の工程モジュールの入力流で使用された数値を供給しえる。流れ素子は次の4つの部分を含みえる： 名称(例えば、pH流)、方向(例えば、流入)、計測(例えば、流量、圧力、温度)、および成分(例えば、窒素、アンモニア、など)。しかしながら、希望する場合には、他の部分またはパラメータを流れ[素子]（ストリーム）に含むことができる。

工程接続素子は、固形物質・液体・蒸気・ガスなど工場内の材料がある装置から別の装置に配送または搬送されうる方法を定義する。工程を通じて原料流を明白に図示するために、配管、ダクトおよびコンベアを含む3つの異なるタイプの工程接続を使用しえる。もちろん、電気化学的処理工程などにおける電力潮流を示すための電線（電気ケーブル）などその他の接続素子もまた同様に使用しえる。配管は一般的に工場内の液体および高圧蒸気またはガスの流れを図示する（およびそのシミュレーションを行う)ために使用されうる。ダクトは一般的に工場内の低圧ガスの流れを図示する（およびそのシミュレーションを行う)ために使用されうる。コンベアは一般的に処理装置間における固形物質の移動[状態]を図示する（およびそのシミュレーションを行う)ために使用されうる。このため、各工程接続素子が、管接続部、ダクト接続部、または装置の投入側または出力側で材料を供給するために使用されうるコンベア接続部などの接続部タイプを定義する。

望ましい場合は、接続部により搬送されうる材料の特性を上流側の入力により決定する。この情報を、接続が完了しているかどうかを定義する接続状態変数とともに、グラフィック表示上で接続素子の特性として利用できるようにしてもよい。接続素子は、処理素子の出力、作動素子の出力または流れ素子の出力を始点としえる。同じような方法で、接続素子を、処理素子の入力、作動素子の入力または流入口に[接続することにより]終端しえる。

グラフィック表示で接続素子の上にカーソルを置くことにより接続素子の特性が自動的に表示されうるようにしてもよい。また、接続素子上に計測または推定特性要素(下記に定義)を置くことにより、該接続素子に関連した特性が永久表示として画面上に表示されうるようにしてもよい。望ましい場合は、素子の出力(流出口、処理素子の出力または作動素子の出力など)の上でマウスの左ボタンを押下し、マウスのボタンを押下しながら素子の入力上にカーソルを移動させることにより接続素子を作成しえる。正確に接続を確立するためには、上流側[素子]の入・出力タイプ(パイプ、ダクトまたはコンベア)と下流側素子の入・出力タイプが一致していなければならない。該接続は自動的に上流素子のタイプを示すようになる。

望ましい場合、配管素子は管接続として工程のグラフィック表示において表示または描写でき、ダクト素子(例えば、空気またはガス)はダクトとして表示でき、また、コンベア素子はコンベア・ベルトとして表示しえる。配管、ダクトおよびコンベア素子の接続は処理素子間で自動的にルーティング（経路設定）でき、また、これらの素子を表す図の外側に矢印で流れの方向を表示しえる。上流側の出力が2つの接続により共有される場合、パイプ、ダクトまたはコンベアに「T型」素子を含みえる。同様に、「T型」要素を複数の出力を連結するために使用しえる。コンベア素子の色または他のグラフィック特性を変更して[該素子の]状態（例えば、作動中/停止中、流動中/流動停止中、接続状態、など）を示すこともできる。一般的に、コンベアに沿った原料流は、コンベアに接続されうるモータ駆動により決定される。したがって、モータ駆動作動装置(以下、より詳細に説明されている作動素子)をコンベアに接続してもよい。また、(後述されうる)計測素子はパイプ、ダクトおよびコンベア素子に接続でき、それによって、例えばコンベアの速度 、パイプまたはダクト内の材料の流れ、コンベア、パイプまたはダクト上の又は内の材料の特性（例えば、水分または重量）などの、パイプ、ダクトまたはコンベア素子に関連した計測を表示することが可能になる。また、表示された特性要素は、例えば測定されないパイプ、ダクトまたはコンベア上の又は内の材料の特性(例えば、材料の成分)を表示するために追加しえる。

望ましい場合は、配管、ダクトおよびコンベア接続素子のそれぞれが、グラフィックを使用して動的に（例えば色の変化によって）接続の損失や、選択された特性(圧力、温度、長さ、など)が設定範囲外になっていることを反映するようにしてもよい。更に、関連する工程モジュールにより計算されたパラメータもまた該グラフィック上に表示しえる。例えば、上流の接続から提供される特性（接続状態が良いか悪いか、選択された接続素子の一つ又は複数のパラメータを制限するか、など）は、グラフィック表示にて表示されるため、接続素子またはその接続素子により流動する流れについての情報をオペレータに提供しえる。

一般的に言って、作動素子は、流れに関する何らかの作動機能を行ない、異なる接続素子間、または処理素子と接続素子間に設置しえる素子である。作動素子の例として、調整弁(作動装置付き)、ON-OFFバルブ(作動装置付き)、ポンプ(モーター付き)、押込み送風機(モーター付き)、吸出し送風機(モーター付き)、エダクタ(ON-OFFバルブ付き)、ダンパー(ドライブ付き)、フィーダー(変速モーター付き)、(コンベア素子に接続されうる)コンベア用モータドライブなどが挙げられる。

グラフィックを使用してバルブ素子を表すことにより、そのバルブを制御する関連制御ブロック内の、意図するバルブの位置を(例えば、アニメーションにより)、バルブの不具合を(例えば、色の変化により)、バルブ全開放/閉鎖位置を(例えば、色の変化により)、そしてAO、DO、DC、設定点、PV、OUT、モードなどを(例えば、数字の列または他の指標により)動的に反映しえる。(工程モジュールにおいて使用されうる)バルブ素子に関連するシミュレーション素子は、バルブ作動装置に関連したパラメータ（吐出し圧、質量流量、液体温度、液状成分物、吸込圧力および出口圧など）を計算するシミュレーション・アルゴリズムを有しえる。また希望に応じて、シミュレーションまたは計算されたパラメータを工程グラフィックに表示しえる。しかしながら、ユーザまたはシステム構成エンジニアは通常、バルブとともにバルブの型式(例えば、線形、迅速開放型、同率式、バルブ寸法、など)および開閉動作時間に関連する制御モジュール内のAO、DOまたはDCブロックに対する参照をコンフィギュレーションしなければならない。もちろん、バルブを経由して流れる材料についてのバルブの動作のシミュレーションを行う際に使用できるシミュレーション・アルゴリズムは、バルブのタイプおよび寸法設定情報に依存しえる。

ポンプ素子のグラフィックによる描写は、モータ状態を(例えば、色の変化により)、関連するDOまたはDC機能ブロックモードおよび設定点を(例えば、記号列を使用して)、(変速駆動を使用の場合は)モータ速度を、(変速駆動を使用の場合は)AO設定点、PV、OUTモードを、そしてその他所望のパラメータを、動的に反映しえるものでありえる。同様に、この素子を対象にした(工程モジュールにて使用されうる)工程シミュレーションにより、吐出し圧、液状成分物、液体の温度および質量流量などのパラメータを決定または計算しえる、（また該パラメータをグラフィック表示において表示しえる。）ユーザはポンプのタイプに基づいてポンプ曲線を定義する必要があるかもしれないが、該ユーザは、モータ始動/停止に関連するDOまたはDCブロックへの参照、(使用されている場合は)変速駆動の関連AO機能ブロックへの参照、およびポンプの動作を定義するためのポンプ曲線(例えば圧力 対 流量)を構成することもできる。

押込送風機または吸出し送風機作動素子をグラフィックで描写する際に、モータ状態、DOまたはDC機能ブロックのモードおよび設定点、(変速駆動を使用の場合は)モータ速度、(変速駆動を使用の場合は)AO設定点、PV、OUT、DOまたはDC機能ブロックモード、およびその他所望のパラメータ（いかなるものもグラフィック表示にて表示されうる）を動的に反映する描写を含みえる。この素子を対象にした(工程モジュールにおいて使用されうる)工程シミュレーション素子により、吐出し圧、ガス成分、ガス温度およびガス流量などのパラメータを決定または計算しえる、（また該パラメータをグラフィック表示において表示しえる。）ユーザは、モータ始動/停止用のDOまたはDCブロックへの参照、(使用されている場合は)変速駆動用のAO機能ブロックへの参照、および送風機の模擬動作を定義するための送風機曲線(例えば圧力 対 流量)を構成することもできる。

場合によっては、特定タイプの作動装置は、特定のタイプの接続(例えばパイプ、ダクト、コンベア)によってだけ使用しえる。下表は、一般的な作動素子の代表的な接続制限のいくつかを定義するものである。

処理素子は、何らかの方法により工場内の材料または流れを処理するプラント機器に関するものである。一般的に、処理素子間の入・出力はすべて接続素子を通じて行われる。標準処理素子は、タンク(垂直・水平)、撹拌器、スタティックミキサ、リアクタ、混合機、空気加熱器、およびその他単純な又は標準的な処理作業を行なう何らかのタイプの素子を含む。標準処理素子について、ユーザは、物理装置特性(例えば寸法、体積など)とともに該素子に対する入・出力点数を指定しえる。これら標準処理素子のシミュレーション・アルゴリズムおよび静的表現を、システム設定時に上記の如くユーザにより（修正変更はできないが）選択することが可能となるように設定しえる。もちろん、望ましい場合は、その他のもの(通常、蒸留塔、蒸発器、分離器、ボイラーなどの更に複雑な工場機器設備）も、カスタム処理素子として実装しえる。このようなカスタム処理素子の静的表現、入・出力点数およびシミュレーション・アルゴリズムは、ユーザ・インターフェースの要求条件に適合するように修正変更することが可能である。一旦カスタム処理素子が定義されると、それをコンポジット（複合素子）またはテンプレート（定型）として保存し、別の処理素子を作成する過程の始点として再使用または使用しえる。

タンク標準処理素子(垂直および水平)は、タンクへの配管接続に基づいて構成し、タンク素子によりタンク内のレベルおよび満杯状態もしくは空状態を(例えば、動的なアニメーションを使用して )動的に反映するようにしてもよい。[また、]タンクを対象に工程モジュールのシミュレーションを行うことにより、吐出し温度、出口の構成、液体の温度および模擬タンク・レベルなどのパラメータを計算し且つグラフィック表示を介して表示しえる。しかしながら、タンクをシステムに接続するためには、ユーザまたはシステム構成エンジニアが入・出力点数、タンクへの全接続部、寸法(例えば、直径および高さ)などのタンク特性などを構成する必要がありえる。

ヒーター処理素子は、熱伝達係数を(例えば、色の変化を使用して)、出口製品温度、入口製品温度、出口圧(一定降下を仮定)などを力学的に計算し、グラフィック表示を介して反映しえる。また、ユーザまたはシステム構成エンジニアにより、ヒーターへの全接続、ヒーター表面領域、異物混入などが無い状態における熱伝達係数を構成する必要がありえる。

もちろん、その他の処理素子（スタティックミキサ、中和剤、発酵槽、ボイラー、リアクタ、混合機、空気加熱器、熱交換器など）は、これらのタイプの装置を調整する機能とシミュレーション機能を有しえる。蒸留塔などの非標準処理素子については、貯蔵槽（vessel）に関連するシミュレーションがユーザ定義の（標準選択肢として含まれていない）場合はカスタム処理素子を使用することにより、グラフィックにより表わしえる。これらの素子における処理は、貯蔵槽の各出力に各入力を関連づけるステップ応答モデルとして説明または定義されうる。ユーザは状況に応じて、処理素子の入・出力間の関係を説明する方程式を定義し、またシミュレーションを行なうためにその素子を使用して工程モジュールにこれらの方程式を格納しえる。望ましい場合は、単純で静的なグラフによる表現をいくつか備え、ユーザがカスタム処理素子に関連した静的なグラフィックスを素早く作成できるようにする際に役立ててもよい。これら単純なグラフィックスを使用すれば、ユーザは、所望の入・出力接続数および、カスタム処理素子にサポートされている接続のタイプ(例えば、パイプ、ダクトまたはコンベア)を指定するだけですむ。それに応じて、各グラフィックが表示され、オペレータ・グラフィックの作成においてそのまま使用できる。望ましい場合、ユーザがシミュレーション・アルゴリズムをステップ応答として指定することにした場合、工程素子の各入・出力に関連したゲインおよびいかなるダイナミックス（動特性）を指定するようにしてもよい。ユーザがカスタム・アルゴリズムを選択した場合、表現エディタ（表現編集プログラム）が提供され、それによりユーザがシミュレーション・アルゴリズムを定義しえる。選択された方法に基づき異なった方法でカスタム処理素子の出力の特性を計算しえる。更に、ユーザは、自分が別のソフトウェア一式において定義した一つ又は複数のアルゴリズムを参照しえる。

また、いくつかの事前に定義されたコンポジットまたはテンプレートは、カスタム処理素子を作成するために提供されうる。これらのテンプレートは、例えば、流出ガス（exit gas）O₂、流出ガス（exit gas）CO、生成された蒸気、ボイラー胴レベルおよびボイラー・ドラフトを計算するカスタム・アルゴリズムを有するボイラー・テンプレートを含みえる。このようなテンプレートは単一の燃料入力に基づくものでありえる。しかしながら、テンプレートの修正変更により、複数の燃料を伴うボイラーのシミュレーションを行うことも可能である。事前に定義されうるその他のテンプレートとして、噴霧乾燥器のカスタム処理素子と共に使用でき、分離器の動作をモデル化するためにステップ応答モデルを含みえる専用貯蔵槽・サイクロン分離器テンプレートが挙げられる。同様に、カラム・テンプレート、噴霧乾燥器および蒸発器本体は、要求（期待）されるプロセス応答を定義するためにステップ応答モデルを利用しえる。蒸発器においては、エネルギー入力および入力流の濃度に基づいて、出口流の濃度および蒸気放出[量]が計算できる。複数の蒸発器素子を熱交換器およびエダクタ素子とともに相互に接続させて、多効蒸発器を作成してもよい。同様に、専用貯蔵槽‐排気筒カスタム・テンプレートの処理素子はボイラー処理素子と共に使用しえる。この場合、入口の特性を（希望に応じて）そのまま排気筒を通して搬送しえる、または、排気筒における排ガス削減を[それに]反映しえる。

グラフィック表示と工程モジュールを作成するために使用できる他のタイプの素子には、計測素子および特性要素が挙げられる。計測素子には、スイッチ素子と、物理的なトランスミッタに関連した測定平均値にアクセスするためにグラフィック表示上で使用しえるトランスミッタ素子を含みえる。一般的に、該トランスミッタ素子は、実際のトランスミッタ(センサ)に関連する不具合状態または不明状態、また関連する制御モジュール内のAI機能ブロックのモード、測定平均値や単位など、および同様に実際のトランスミッタに関連するその他のデータを動的に反映しえる。オフラインモード(またはシミュレーションモード)において、AIまたはPCIブロックに関連した数値の代わりに工程モジュールにより提供されうるシミュレーション値にアクセスして表示するために、或いは測定平均値を模擬制御ルーチンで使用される計測として制御モジュール内の関連AIブロックに提供するために、トランスミッタ素子を使用しえる。トランスミッタ素子を接続素子または処理素子に追加してもよく、このようなトランスミッタ素子が表示画面に追加された場合、通常、ユーザは、計測[機能]を提供しているコントローラの機構（scheme）内に存在する関連AI、PCIまたはDIブロックを識別する必要がある。オンライン・モードで、計測値を該計測素子の隣に表示しえる。オフラインモード(またはシミュレーションモード)では、(対応する工程モジュールにより）模擬計測値が自動的に表示されうるようにしてもよい。計測に失敗した場合には、ユーザはオンライン操作にて制御および表示を模擬値に切り替える選択を行うこともできる。

スイッチ素子は、不具合状態または不明状態、また関連するDIのモード(例えばマニュアルまたはOS)、およびスイッチの離散値(ＯＮ、ＯＦＦ、など)を動的に反映しえる。オフラインのシミュレーションモードになっている場合、ユーザはスイッチ表示素子を使用して、シミュレーション値および手動[入力]値の選択、およびスイッチの値と状態を手作業で入力することにより、グラフィック表示と制御モジュール内のスイッチ・パラメータにアクセスおよびそれを変更しえる。しかしながら、通常、ユーザは、制御機構内の関連するDIブロックへの参照と、スイッチおよび該スイッチの状態変化に関連する限界値と不感帯域をトリガする素子特性への参照とを提供してスイッチ素子をコンフィギュレーションしなければならない。

一般的に、推定特性要素は、工程モジュールにより定義されたシステムの推定特性を示し、当該素子のいかなる特性をも表示するために接続素子または処理素子に追加されうる。この素子が接続素子または1台の設備に設置されると、ユーザは照合検索を行い表示される特性を選択できるようになる。したがって、物理的測定では得ることのできない模擬特性を、推定特性素子を使用することにより表示しえる。このような推定特性要素は、接続状態（良い・悪い）、推定特性値（複数可）、および関連限界や変化領域から外れる特性も動的に反映しえる。ユーザは一般的に、表示されるべき特性（複数可）への参照と、その限界値と、そして該特性が該限界から外れた場合に適用する色の変更をコンフィギュレーションしなければならない。

当然のことながら、トランスミッタ素子および推定特性要素を処理素子・作動素子・および接続素子に接続することにより、これらの工程素子の入・出力に関連した特性をオンライン操作中またはオフラインのシミュレーション中に参照できるようになる。これらの特性もまた、グラフィック表示により画面上に表示しえる。

一般的にオペレータは、（工程10の作動中に或いはシミュレーション環境内において実施される）一つ又は複数の工程モジュール39またはグラフィック表示を作成するために、コンフィギュレーション用アプリケーション38を作動または実行してもよい。一実施形態において、コンフィギュレーション用アプリケーション38は、例えば図3に示されるコンフィギュレーション用画面をシステム構成エンジニアに対して表示する。図3に見られるように、コンフィギュレーション用画面64はライブラリまたはテンプレート欄65および構成欄66を含んでいる。テンプレート欄65には、異なる組に分類された定型スマート工程オブジェクト67の描写（図2のスマート工程オブジェクト42を含むことができ、上記されうる接続部、計測器、流れ、処理、推定特性要素のいかなるものでもありえる）を含みえる。望ましい場合は、グラフィック定義のみを有する非スマート素子68を備えるようにしてもよい。本質的に、テンプレート67と68は、構成欄66上にドラッグして移動させることにより工程モジュールまたはグラフィック表示(または両方)にスマート工程オブジェクトのインスタンスを作成するために使用できる汎用オブジェクトである。部分的に完成させた工程のグラフィック表示35cが、バルブ１個、タンク２個、ポンプ２個、流量トランスミッタ１個とセンサ２個が流路接続子（流動出力を備える前述されうるような接続用素子またはスマートリンクでありえる）によって相互に接続された状態で図示されている。

グラフィック表示35c(または工程モジュール)などのグラフィック表示を作成する際に、システム構成エンジニアは、テンプレート欄65に示されるスマート工程オブジェクト67および素子68を選択してから構成欄66上の所望するいかなる位置にドラッグして移動しえる。一般的に、システム構成エンジニアは、装置を表す一つ又は複数のスマート装置工程オブジェクト67aまたは非スマート素子68を選択して構成欄66上にドラッグする。その後システム構成エンジニアは、構成欄66内でスマート接続子工程オブジェクト67bを使ってスマート装置工程オブジェクトを相互に接続する。またこの際、表示画面に入力流・出力流67cを挿入しえる。また、非スマート素子を表示画面に追加しえる。システム構成エンジニアは、当工程中にポップ・アップ特性メニューなどを使ってスマート工程オブジェクトのそれぞれの特性を変更してもよく、特に、これらのスマート工程オブジェクトに関連する方法、パラメータ、タグ、名称、ホットリンク、モード、クラス、入・出力などを変更しえる。工程エンジニアまたはシステム構成エンジニアは、所望する各素子（通常は工程のコンフィギュレーション<構成>、区域などを表わすもの）を使って工程モジュールを作成した後に、該システム構成エンジニアは、モジュールに関連した規則または他の機能を定義しえる。このような規則は、例えば質量平衡と流量の計算などのシステムレベル方式の性能に関連する実行規則でありえる。また、工程エンジニアまたはオペレータは、オンライン時に有用な傾向表示および表面プレートを工程表示に追加することにしてもよい。グラフィック表示35cを作成後、システム構成エンジニアは、その表示画面をメモリに保存し、その時または後でその表示画面のインスタンスを作成して実行エンジン48に（実行エンジン48がグラフィック表示を提供しえる形式で）ダウンロードしえる。もちろん、システム構成エンジニアは、同じ又は類似した方法で工程モジュールを作成することもできるが、工程モジュール素子として工程のグラフィック表示素子とは異なるグラフィックス表現を採用してもよい。更に、オペレータは工場作動中に必要に応じて詳細表示レベルをＯＮすることもできる。例えば、ある詳細表示レベルでは各接続部の構成要素が表示されうる。

上記のように、工程グラフィックまたは工程モジュールには特定のタグを付加することができる。例えば、グラフィック表示または工程モジュール内のスマート工程オブジェクト素子には、例えば、実行エンジン48が処理工程制御システム内に設定されている1台の設備または経路などその他の因子に基づいて実行時に代用または選択できる別名を含みえるタグを付けるようにしてもよい。別名の使用および処理工程制御システムにおける間接的参照について、その詳細が特許文献５（本発明の特許権者に譲渡されており、ここに参照することにより本稿において明示的に援用される）に記載されている。これらの技法はいかなるものも、ここに記載されうるスマート工程オブジェクトのタグに別名を提供・決定するために使用しえる。また、別名および同種のものを使用することにより、同じ工程モジュールに、複数台の設備などに対する異なる表示構成を含みえる又はそれに対応するために使用しえる。

図3の表示画面64は、工程モジュールまたはグラフィック表示用の異なる表示構成（view）のタブ(表示1、表示2および表示3)を示す。これらのタブを使用して、異なるユーザを対象として構成された、同一のスマート工程オブジェクトをいくつか採用している工程に関連する異なる表示構成にアクセスしえる、またはそれを作成しえる。

一般的に、システム構成エンジニアが工程モジュールまたはグラフィック表示を作成する場合、コンフィギュレーション用アプリケーション38は自動的にスマート工程オブジェクトをその間の接続部とともにデータベースに格納する。該データベースは、コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディア（機器構成情報だけでなく、ここに記載される実行用途における実行または実施に関連したその他のデータも格納する）に対応しえる。説明を簡単にするために、本稿においては、該データベースはいかなる形態または構造を有しえるという前提で、これらのコンピュータ読取り可能なメディアを「単独データベース」と称する。この場合、例えば同じスマート工程オブジェクトを一つ又は複数使用して異なる表示構成を提供しえるその他の工程モジュールおよびグラフィック表示を作成するためにこのデータベースを使用することができる。よって当然の如く、[スマート工程オブジェクト]およびそれに格納されうる第2の表示構成に該スマート工程オブジェクトを置くための方式などのいかなるものもデータベースに既に作成され格納されているため、第2の表示構成を作成する際に、システム構成エンジニアは単にスマート工程オブジェクトを参照すればよいことになる。このように、プロセス制御モジュールとグラフィック表示が作成される時にデータベースにデータを投入できるようになっており、工程フローデータベース内に既に存在するスマート工程オブジェクトを使ってデータベースによりいつでもその他の表示構成、モジュールおよびグラフィック表示を作成・実行することができる。このようなデータベースを用いて、データベース内の各スマート工程オブジェクトを、工程モジュールをサポートする又はそれにおいて使用するようにし、且つ複数グラフィック表示において参照するようにしてもよい。また当然のことながら、該工程モジュールは、これらのモジュールの表示画面を構築することにより構成した後に、工程モジュールにおいて使用されうる又はそれに関連する流量アルゴリズムを指定するように構成してもよい。もちろん、個々の工程モジュールは、異なるコンピュータのそれぞれに展開又は異なるコンピュータにより実行することができ、また、工程モジュールは、通信可能にお互いと接続され、同じまたは異なるコンピュータ上で相互に連結して作動しえる。こうすることにより、入・出力流が外部から参照されて工程モジュールを相互に結び付ける。

上記のように、システム構成エンジニアは、工程モジュールまたはグラフィック表示を作成する一環として、工程モジュールのシミュレーション・アルゴリズムを付与または提供しえる。これらのシミュレーション・アルゴリズムは、例えば、描写される工程に関する又は工程モジュールによりモデル化された工程に関する質量平衡の計算、流量計算、作動能率の計算、経済性の計算などを含む特定の工程またはシステムレベルの特性を計算又は算定するように事前に構成されているものでありえる。結果として、工程モジュール自体が、モード、状態および警報動作を備え、ワークステーションに割り当てられ、そして表示画面をダウンロードする一環としてダウンロードされうる。望ましい場合は、シミュレーション・アルゴリズムは、工程モジュールのスマート工程オブジェクトに備えられるデータを用いて工程シミュレーションに関連する質量または熱平衡の計算、流動経路の指定、流動能率、流動性の最適化、経済性の計算、またはその他所望の計算を行なうために実行エンジン48により実行されうる。さらにまた、これらのシミュレーション・アルゴリズムは、制御手法（即ち、コントローラ、フィールド装置などに関連する又はダウンロードされた制御モジュール）からパラメータにアクセスし、またそれに対して、これらの制御モジュールにデータまたは情報を提供しえる。

当然のことながら、実行エンジン48は、全表示画面上で構成される全工程オブジェクトおよびリンクの併合を全体的に実行するために工程アルゴリズムを利用できるようにする際に必要なものである。これに応じて、(工程モジュール内の)シミュレーション・アルゴリズムは一般的に、ユーザに対する情報を表示する何らかの関連グラフィック表示が読み込まれた（即ち、呼び出された）かどうかにかかわらず実行される。もちろん、工程10全体にわたり又は工程10内の定義されるサブセット全体にわたり、シミュレーション・アルゴリズムを照合確認するようにしてもよい。また、当然のことながら、ある特定の工程モジュールを実行中に、実行エンジン48により、その工程モジュールに関連したグラフィック表示に基づいて工程モジュール内で相互連結されるオブジェクト又は素子を表す表示をオペレータ・インターフェース上でオペレータに提供しえる。該表示のパラメータ、グラフィックスなどは、工程モジュール内のスマート素子のコンフィギュレーションおよび相互接続により決定されうる。更に、この表示または別の表示に提供されうるべき警報アラームおよびその他の情報を、スマート工程オブジェクト内の方式および特定の工程モジュールに関連するシミュレーション・アルゴリズムにより定義且つ生成しえる。望ましい場合は、たとえ実行エンジン48が工程フローモジュールを実行し続けてそれに関連する方式、警報動作、フローアルゴリズムなどを行う場合でも、実行エンジン48は、工程モジュール用の表示を1つ以上のオペレータ・インターフェースに提供しえる、または表示画面を提供しないようにコンフィギュレーションまたは設定しえる。

望ましい場合は、工程モジュールをグラフィック表示から自動的に生成(または逆に[グラフィック表示を工程モジュールから自動的に生成])しえる。また、工程モジュールが利用できる機能は工程グラフィック素子により決定されるようにしてもよい。また、工程のグラフィック表示に影付けするように工程モジュールを構成することが好ましいことは明らかである。このため、ユーザが工程のグラフィック表示を構成する時に、ユーザは、物質またはエネルギーの流れなど、工程モジュールに対する追加情報を含むことができる。これらの流れ素子を工程モジュールにおいて使用し、シミュレーション機能ブロックが必要とする起動条件を確立する。

加えて、工程モジュールはコンピュータで実行される実際のソフトウェアモジュールであるので、コントローラモジュールにより参照する又は参照されることができ、よってコントローラモジュールに関連するパラメータ、制御手法、画面表示などを使用することが可能である。また、この機能を用いて、工程のグラフィック表示とは別に（独立して）工程モジュールを作成することが可能である。

一般的に、工程モジュールは、処理素子、流れ[素子]およびそれに関連する接続により構成されることになっている。(工程モジュールにおいて)工程グラフィックス素子とシミュレーション素子は一対一対応の関係にあるので、ユーザがグラフィック表示を構成し、その表示画面から対応する工程モジュールを自動的に生成することが可能である。もちろん望ましい場合は、ユーザが工程モジュール作成してから、スマート工程オブジェクト内のグラフィックスを用いてそのモジュールからグラフィック表示を自動的に作成するようにしてもよい。しかしながら、工程モジュールの自動生成を可能とするためには、ユーザにより計測素子と推定特性要素に関連する作動装置、接続または処理素子の特性が識別される必要がありえる。ユーザはまた、工程グラフィックスを作成する前に、また場合によっては制御モジュールが構成されうる前に、工程シミュレーションを作成する必要があるかもしれない。シミュレーションが構成された後で、制御モジュール内のI/Oブロックへの参照を入力することが可能になる。また、関連するグラフィック表示が作成されると、既存のプロセスモジュールを照合検索して特性参照を設定することが可能になる。

[但し]場合によっては、必ずしも工程グラフィックに工程シミュレーションを構成するために必要な全詳細が含まれているとは限らない。よって、ユーザが工程グラフィックから自動的に作成されたシミュレーションまたは工程モジュールを編集できるようにするためにエディタ（編集プログラム）を提供することが望ましい。また、同一の設備を複数のプロセスグラフィックスにより表示する必要があえりえるので、工程グラフィックを作図する際に[各]素子を既存のプロセスモジュールに参照付けられるようにする必要がありえる。

一般的に、処理素子に対応するシミュレーションには共通の構造が使用される。望ましい場合は、制御モジュールに参照する必要性をなくすために、シミュレーションのパラメータおよびブロック入力の接続が工程モジュールに格納されうる。更に、シミュレーションの実行がシミュレーション出力の接続に反映されうる、またはシミュレーションのパラメータおよびシミュレーション・アルゴリズムがステップ応答として定義されうるか、またはユーザにより入力されうるため、シミュレーションにサポートされる入・出力の接続数は拡張可能なものとして定義されうる。シミュレーション・アルゴリズムがユーザにより入力される場合、ユーザは各出力の動特性を個々に指定しえる。

さらにまた、入・出力の接続に対してパラメータの共通集合がサポートされうる。入・出力の接続に関連するパラメータは、配列パラメータまたは構造としてブロック間で通信可能とし、且つ、接続状態(例えば、良い、悪い、制限付き、など)、流量パラメータ、圧力パラメータ、温度パラメータ、比熱パラメータ、密度パラメータ、またはその他所望のパラメータなどのパラメータを含みえる。場合によっては、流れの構成などの他のパラメータも備え、シミュレーション・アルゴリズムにて使用しえる。この必要条件に対応するために、標準および拡張流れ素子を備えてもよい。ユーザは、該拡張流れ素子を構成する過程において、一組の事前定義されたデータ・グループを選択して流れ素子を定義しえる。このような拡張接続[設定]は、この情報を利用するブロックに接続する時のみ可能とされる。概して、拡張パラメータにはグループ名および特定の素子が複数含まれうる。例えば、ボイラー処理素子に対する燃料入力流は、燃料セットと、該燃料中のカーボン、水素、硫黄、酸素、水分および窒素の含有量(望ましい場合、すべて重量%にて示される)などの燃料に関する構成要素を含みえる。別の実施例として、タービン発電機処理素子には蒸気流[素子]を使用し、且つ、シミュレーションに関連する接続には、蒸気セット、該当する段階に入るの蒸気熱関数(実値)、該当する段階を出る時点の蒸気熱関数(実値)、(等エントロピー膨張の場合の)蒸気熱関数などを含む拡張パラメータセットを使用しえる。

また、工程モジュール内のシミュレーション素子が、インターフェースとしてハイファイ・シミュレーション・パッケージに適用される場合に、該拡張グループのセットを使用しえる。この場合、いくつかの流れ[素子]の構成を工程グラフィックにおいて可視的に表示できる。また、望ましい場合は、関連する表面プレートおよびグラフィック表示に提示する制御モジュールの詳細表示とともにグラフィック表示に表示される数値の作成または修正変更が容易になるように、対話型編集用プログラムを備えてもよい。

図4は、上記されうる素子とコンフィギュレーション用アプリケーションを用いて作成しえる代表的なグラフィック表示100を示す図である。特に、グラフィック表示100は、水分、酸およびベース(基剤)から食酢を生産する処理工場の一部分を表す。図4に図示されうるように、工程のグラフィック表示100には、ベース(基剤)給送、酸給送、水給送および冷却水の流れを示す4つの流れ素子102がその入力部に組み込まれている。ベース(基剤)給送の流れ[素子]102は、配管接続部素子104を通して、バルブ106の形をしている作動素子に送られる。バルブ106の出力は、配管接続部素子104を介して、混合機108の第1の入力に接続される。同じような方法で、酸給送102はトランスミッタ素子110に接続され、その後それより下流のバルブ112（混合機108に接続されている）に接続される。酸給送102とトランスミッタ110、トランスミッタ110とバルブ112、そしてバルブ112と混合機108は、配管接続部素子114を介して接続される。

混合機108の出力が、配管および2つのトランスミッタ124と126を介して熱交換器122に接続されていることは明らかである。冷却水流[素子]102はバルブ128を介して熱交換器122に送られ、返送水流れ素子131を形成するためにバルブ130を介して熱交換器から出る。同様に、熱交換器122の出力は、出力された酢酸流れ素子136を給送するために、トランスミッタ素子132およびバルブ134を通して送られる。また、あらゆる場合において、グラフィック表示内の素子は配管接続部素子を介してお互いと接続されている（但し、これらがすべて常時採用されるとは限らない）。

当然のことながら、表示ボックス140（表示要素自体の特性として生成しえる又はトランスミッタおよび推定特性要素または制御モジュール内のブロックを参照する素子の形態を有する別の素子でありえる）が、異なる素子に関連するプロセス変数(PV)値、設定点(SP)値、OUT値などのパラメータを示す又は表示するために、グラフィック表示100に図示されている。また、ユーザが素子のどれかの上にカーソルを置くと、表示100は被参照素子に関連した他の数値を示しえる。例えば、流れ素子のうちの1つ(例えば、酢酸流出口136)にカーソルを置くと、該工程の現時点における酸流[素子]の成分、圧力、温度、密度、流量などが該グラフィックにより表示されうる。もちろん、グラフィック表示100に表示される数値とパラメータは、処理工程制御システム内の実際の被参照トランスミッタ(例えば、制御システム内のAIブロックなど)から、又は素子の機能のシミュレーションを行う工程モジュール・シミュレーション素子から送られるようにしてもよい。図4のグラフィック表示100は、食酢を製造する処理工程の作動中にユーザに提供したり、または例えば設計または作業者訓練に使用できるように該工程のシミュレーションを実施するために備えられるようにしてもよい。

図5は、異なるグラフィック表示を（また同様に異なる工程モジュールを）共に接続し、より高いレベルの表示画面(または工程モジュール)を形成して処理工場のより広範囲にわたり図示(またはシミュレート)できるようにする方法を示す。図5の表示画面150において、工程グラフィック100が、名称または標識および接続点として示されている一組の流入口と流出口とを有するボックス内に折り畳まれている。望ましい場合は、ユーザは、図5の工程グラフィック100を選択し、そして、例えば、該グラフィックをダブルクリックすることにより、選択により図4に示されるものへと展開しえる。また、別の折り畳み状態で示されうるグラフィック表示152と154が、入力流素子156と158を介してベース(基剤)給送口、酸給送口および水分給送口ならびに冷却水給送口に接続された状態で図示されている。工程のグラフィック表示100の流出口136は、食酢貯蔵タンク162の流入口160に接続される。同じような方法で、工程のグラフィック表示152と154の流出口は、麦芽酢とピックリング酢の貯蔵タンク163と164の流入口にそれぞれ接続される。当然のことながら、工程グラフィックス152と154は、処理工場の麦芽酢とピックリング酢を製造するそれぞれの部分にグラフィックスを提供するように構成され、これらの表示画面を展開することにより処理工場のこれらの部分に関係するデータとグラフィックの表示構成を表示しえる。

しかしながら、図5には、流れ素子間の接続を介して処理工場の異なる部分を表すグラフィックを相互に接続しえることも示されている。特に、接続素子に関連した始点特性を定義するために、表示画面上に流れ素子を含みえる。また、流れ素子は表示画面間の接続点として使用しえる。このようなページの余白をはみ出した範囲にある表示画面間の接続について、ユーザは流れをクリックして、被参照接続を含む関連表示画面を直接に読み出しえる。よって、一般的に流れ素子の物質／成分は、工程入力の始点特性（i.e., 始点における供給材料成分など）を定義するために、または別の表示画面上で流れの接続へのリンクを定義するために通常使用される。接続は、物質／成分を示す流れ素子の入力または出力により構成されうる。流れ素子に対して、ユーザは一般的に、流れの名称(システム内で同じものが存在しないユニークなもの)、流れの特性(基準入力または入力用接続がない場合)、流れ[素子に含まれる]異なる構成要素の質量分率(流れが1つ以上の構成要素で構成される場合)、圧力または質量流量、温度、比熱、密度、必要な接続タイプ (パイプ、ダクト、コンベア)、基準入力流(別の表示画面上で流れにアクセスするために用いられる場合)をコンフィギュレーションしえる。同様に、（例えば、BTU/ＨＲ転送などの）工程入力に関連するエネルギーの流れ素子の始点エネルギーを定義するために、または別の表示画面上で流れの接続に関するエネルギー特性へのリンクを定義するために使用しえる。

図5では、流れを使用して異なる折り畳み状態のグラフィック表示を相互に接続する状態を示しているが、同じ手順を使用して異なる工程モジュールを相互に接続する（そしてその相互接続を図示する）ことも可能である。特に、工程モジュールを折り畳み状態にして、名称と流れ素子の入・出力を示すこともできる。そして、異なる工程モジュールの流出口と流入口間の通信接続またはリンクを表す図を用いて通信可能に他の工程モジュールに、該折り畳み状態の工程モジュールをつなぐ又は接続することが可能である。

図6は、図4のグラフィック表示100に対応する工程モジュール100aを示す。[説明からも]明らかになように、工程モジュール100aは、スマート・オブジェクトのシミュレーションまたは図4のグラフィック表示に描写されている物理的素子のそれぞれを表わすブロックを含む。分かりやすく説明するために、図4の素子に対応する図6の各シミュレーション・ブロックには、[図4と]同一の参照番号に「a」を付加したものが割り当てられている。したがって、図6の混合機（ミキサ）シミュレーション・ブロック108aは、図4において描かれた混合機108に対応するシミュレーションである。同様に、バルブのシミュレーション・ブロック106a、112aと118aは、図4に示されるバルブ106、112と118のそれぞれに対応し、且つ通信可能につながれている。

したがって図6の工程モジュール100aは、グラフィック表示100に示される各素子に対して、工程シミュレーション素子（スマート工程オブジェクトに関連する又はスマート工程オブジェクトにより指定される機能ブロックとして表現しえる）を含んでいる。また、これらのシミュレーション・ブロックは、グラフィック表示100において指定される方法によりおよびそれに含まれる接続素子を使用して相互に接続されている。望ましい場合は、グラフィック表示100を作成後、もしくはグラフィック表示100の作成中に、工程モジュール100aを自動的に作成するようにしても良い。

上記のように、工程モジュール100内の各工程シミュレーション素子は、工程で使用される機械装置の動作に基づいたシミュレーション機能 (例えばアルゴリズム、規則、転送機能など)と、該シミュレーション素子への入力に供給される材料の流れ[複数可]の性質とを含んでいる。これらのシミュレーションは、処理、作動装置とトランスミッタ素子のそれぞれの中に含まれるSIMブロックにより図6に示される。またこれにより、装置の動特性とその流れに対する影響を、工程モジュール100a内でモデル化又はシミュレーションしえる。作動装置と処理素子に関連したシミュレーション・ブロックに適用するいくつかの考えられる特性として、(吸込温度、流量と熱容量に基づく)吐出し温度、(素子内の流入口における流体質量と集積量に基づく)出口流、(ユニット全体の圧力損失の想定値または下流側圧力に基づく)出口圧、および(完全混合と入口成分に基づく)出口成分が挙げられる。カスタム計算を実施する場合、出口特性に関連した内在的動特性を、例えば、プロセス入力の変更に対する1次系+不感時間系応答に基づいて追加しえる。望ましい場合、ユーザは該計算された特性のそれぞれに関連した不感時間と遅延時間を指定しえる。プロセス計測素子(例えばトランスミッタ、スイッチ、接続素子)の場合、動特性が被参照特性に導入されないと仮定しえる。但し、変異［特性］およびその他の特性は希望に応じてモデル化しえる。しかしながら、多くの場合、上流の接続からの特性は、下流の接続にそのまま反映されうる。

工程モジュール100aを使用すれば、工程グラフィック100に示される工場の一部分の動作のシミュレーションを行える。工程モジュール100a内のシミュレーション素子からの値が、グラフィック表示100のグラフィックスに自動的に通信され表示されて、制御モジュールにおいて使用され、これによって、このシミュレーションを表示画面100に統合しえる。同様に、トレーニング担当指導者は、該表示画面を使用して工程モジュール100aにより行なわれたシミュレーションに含まれる特性を編集または変更しえる。

望ましい場合は、計測と作動素子のI/O参照基準を定義してから、シミュレーション中にI/Oを行なうために例えばHYSYSなどにおいて現在使用されているDCSインターフェース・テーブルを自動的に作成するためにこれらの参照基準を使用することにより、HYSYS、CAPEなどにより提供されうるようなハイファイ・シミュレーションをシミュレーション機能として追加しえる。標準処理素子テンプレートは、ハイファイ・工程シミュレーションを構成するために使用されるHYSYS(または他のハイファイ・シミュレーション)の構成部分の各々に対して定義されうる。このようなハイファイ・シミュレーション165は、工程モジュール100aに通信可能に接続されている状態で図6に示されている。この場合、ユーザは、工程モジュール100aのシミュレーション素子のそれぞれに行われるシミュレーションを無効にし、その代りにハイファイ・シミュレーション165により提供されるシミュレーションパラメータを使用する選択をしてもよい。ユーザは、スイッチ166(工程モジュール100a内に設定されうる電子スイッチ、フラグなどでありえる)の活発化により、ハイファイ・シミュレーション165の使用を指定しえる。

一般的に言って、スイッチ166がハイファイ・シミュレーション165を使用するように設定される場合、工程モジュール100aにおける関連シミュレーション機能ブロックはシャドーブロックの役割をする。つまり、該[シミュレーション機能ブロック]のシミュレーション・アルゴリズム(SLMブロック)は実行されず、その代わりにブロック・パラメータはハイファイ・シミュレーション165により読み書きされる。それでも、工程モジュール100aのブロックは、工程グラフィックと制御モジュールに同一のパラメータとその他の情報を伝えて、工程グラフィック100(根本的にハイファイ・シミュレーション165で使用するもの)および制御モジュール29から情報を得る。

当然のことながら、このように工程モジュールを使用することにより(つまり、工程モジュール100aに関連した工程のグラフィック表示100を使用することにより)、オペレータ、エンジニアなどにそれを表示し[該オペレータ、エンジニアなどが]それを使用できるように、処理工場内においてハイファイ・シミュレーション・パッケージ(ソフトウェア製品)を接続するための簡単で便利な方法を提供できる。より具体的に、工程モジュールの流れパラメータを、ハイファイ・シミュレーションにおいてモデル化された流動に接続または関連付けることができ、さらに、工程モジュール内の経路指定を自動的に構成したり、或いはハイファイ・シミュレーション内の経路指定に関連付けたりできる。この場合実際の用途においては、該工程モジュールは、ハイファイ・シミュレーション・パッケージ内に含まれる便利なデータ・マッピングの手段を処理工場制御とシミュレーション環境において使用される制御モジュールとグラフィック表示に提供する変数またはデータのプレースホルダーとして使用される。

さらにまた、工程モジュールおよび関連グラフィック表示によりハイファイ・シミュレーション用に別の表示画面（現時点においては通常ハイファイ・シミュレーション提供者により生産され、ユーザ側のコストが高いもの）を提供する必要性が減少またはゼロになる。その代り、既に工程モジュールがグラフィック表示につながれているため、工程モジュールをハイファイ・シミュレーション・パッケージに接続する場合に、ハイファイ・シミュレーション・パッケージにより計算される情報をユーザに提供してユーザまたはオペレータがハイファイ・シミュレーション・パッケージへの入力操作を行えるようにするためにグラフィック表示を適用しえる。さらにまた、工程モジュールが制御モジュールに通信可能に接続されているので、制御モジュールにおいてハイファイ・シミュレーション・パッケージにより生成されたパラメータまたはデータを使用してオンライン制御機能を行いえる。このように工程モジュールを使用することにより、ハイファイ・シミュレーション・パッケージを制御モジュールと平行して、又はそれに加えて、又はそれと統合して実行できる。

上記説明からも分かるように、工程モジュールとグラフィック表示は、グラフィック表示で示される処理工場の動作のシミュレーションを行う工程モジュールとともに処理工場10のある部分の画面をオペレータに対して表示するために、統合した形態で作成且つ実行しえる。ここで有利な点は、工程モジュールとグラフィック表示は、処理工場における当該の区域または部分に関しての制御機能を行なう一つ又は複数の制御モジュールに対して更に統合(例えば、通信可能に接続)できることである。したがって図1に示される制御モジュール29は、図1に示される一つ又は複数の工程モジュール39およびグラフィック表示35と通信可能に統合されうる。もちろん、制御モジュール29、工程モジュール39およびグラフィック表示35は、図1に示されるもの以外にも、何らかの特定の場合における希望または必要に応じて、工場10内の別のコンピュータまたは装置において実施しえる。

図7Aおよび7Bは、制御モジュール29、工程モジュール39およびグラフィック表示35の統合をより詳細に示す図である。特に、グラフィック表示35は、リサイクル・タンク182およびポンプ184の入力に接続されたバルブ180ならびにリサイクル・タンク182の出力に直列接続されたバルブ186を含んでいる。素子180〜186は、配管接続素子(参照符号なし)を介して共に接続され、且つ流れ素子はグラフィック表示35の入・出力に備えられ、それによって当該地点における材料の流れを定義する。

グラフィック表示35のコンフィギュレーションによると、グラフィック表示35と同時に作成される工程モジュール39は、工程シミュレーション素子を、グラフィック表示35に描写される物理的素子に対応するバルブ素子180a、タンク素子182a、ポンプ素子184aおよびバルブ素子186aの形態で含んでいる。グラフィック表示35に関連した(またはそれに描写される)物理的素子のうちの少なくともいくつかを制御する制御モジュール29は、グラフィック表示35および工程モジュール39により描写される素子内の（又はそれと関連する）制御を提供する一組の相互連結機能ブロックを含んでいる。本実施例において、制御モジュール29は2つの制御ループ190および192を含んでいる。第1の制御ループ190は、タンク182に入る流体の流れについての流入情報を受信するアナログ入力(AI)機能ブロックと、タンク182に入る材料について所望の流れをもたらすためにバルブ180を操作するアナログ出力(AO)機能ブロックと、比例・積分・微分(PID)制御を行なうPID制御機能ブロックとを備えている。同様に、制御ループ192は、タンク182内のレベルセンサにより測定されるタンク・レベル情報を提供するAI機能ブロックと、PID制御ブロックからの制御信号を受信してタンク182内の流体レベル制御を達成するためにバルブ186を操作するPD制御ブロックとAO機能ブロックとを含む。制御モジュール29はまた、例えばポンプ184のON／OFF状態または動作を示し且つタンク182に関する制御機能を行なうために望ましい場合は制御ループ190および192により使用されるディスクリート入力(DI)機能ブロックも含んでいる。

当然のことながら、グラフィック表示35、工程モジュール39および制御モジュール29のいずれにかに含まれる素子はいかなるものも、(関連する通信タグを介して)他の素子とお互いに通信し合い、これらの異なる素子間で情報を交互に提供し、それによってより優れ且つ更に強化された制御、シミュレーションおよびオペレータ表示画面を提供する。これについては以下、より詳細にわたり説明されている。例えば、図7Bに示されるように、ループ190のPID制御ブロックは、その中の素子間をめぐる矢印線で示すように、PID制御素子により使用されている電流設定点を表示するためにグラフィック表示35に情報を提供するようにコンフィギュレーションしてもよく、又は、制御モジュール29で使用されうる設定点をグラフィック表示35から読み出すようにしてもよい。同様に、工程モジュール39のタンク素子182aは、素子182a内のシミュレーション・アルゴリズムにより決定されうるタンクの模擬レベルを示して、プロセス制御モジュール29の制御ループ192のAI機能ブロックにシミュレーション出力を提供しえる。この模擬タンク・レベルはまた、オペレータ参照用の追加情報としてグラフィック表示29に表示されうる。

望ましい場合は、制御ループ192のAOブロックは、グラフィック表示35のバルブ186に情報を提供しえる、又は該バルブから情報を取得しえる。また、ループ192のAO機能ブロックは、工程モジュール39のバルブ素子186aにその制御出力を提供するようにコンフィギュレーションできる。この場合、バルブ素子I86aは、物理要素における何らかの機能不良があるかどうかを判断するために、バルブの位置の予測値を、制御ループ192において測定されうる実際のバルブ位置と比較しえる。特定の差異が認められる場合[を考慮して]、工程モジュール39は、不具合センサなど、処理工場内で発生する可能性のある問題を示す警報または警告をグラフィック表示35で発するソフトウェアを含みえる。また図7Bにも示されうるように、バルブ素子186aは、オペレータが表示または利用できるグラフィック表示35に模擬計測またはパラメータを提供しえる。このような模擬計測またはパラメータは、バルブ186からの模擬流量または予測流量、またはバルブ186に関連するその他何らかの模擬パラメータをを示しえる。もちろん、他の所望する情報またはデータ（実測データ、模擬データまたはグラフィック表示データを含む）をグラフィック表示35、工程モジュール39および制御モジュール29内の素子に提供して、より良い更に強化された制御、シミュレーションまたは表示画面を提供するようにも構成しえる。

一般的に言って、工程モジュールを制御モジュールに（および望ましい場合は更にグラフィック表示に）統合することにより多くの利点が得られる。上記のように、一事例において、工程モジュールにより行なわれたシミュレーションは、模擬または予測計測、パラメータ又はその他のプロセス値を、システム内で発生する可能性のある問題を検出するために制御モジュールにより提供される測定または計算されたパラメータと比較しえる。例えば、工程モジュール39により計算されるバルブからの流出と工程そのものにおける実測値との間の差異が大きい場合に、何らかの装置問題が存在することを示す警報アラームが生じえる。一方、制御モジュール29は、該制御モジュール29により不具合センサまたはその他の素子が制御モジュールに対して無効又は利用不可能であることが分かっている場合に、模擬パラメータを用いて制御を強化しえる。この場合、制御モジュール29は、オペレータが関与する必要なく且つ工程を停止する必要なく、(異常、不具合状態などを有すると分かっている)測定値または測定されたパラメータを工程モジュールにより生成された模擬出力と自動的に置き換えることができる。また、同一の表示画面上に模擬および実制御データの両方を表示することにより、オペレータまたはユーザが工場内の問題を検出し易くなり、よってこのような表示方法は、シミュレーションモードにおいて、より良い設計機能などを実現する際などにおいて有用である。

図8は、制御モジュール200が工程（処理）モジュール202に(またそれによって工程モジュール202に関連した何らかのグラフィック表示に)通信可能に統合されうる方法についてのより詳細な状態を示す図である。図8の制御モジュール200は、例えばモデル予測制御(MPC)機能ブロックなどのマルチ入力/マルチ出力制御ブロックでありえる制御機能ブロック207に接続される出力を備える3つのAI機能ブロック204、205および206を含む。制御ブロック207からの3つの制御出力は、混合処理を行うために、種々様々な切削油を混合機に給送する工程内のバルブを制御する3つのAO機能ブロック208、209および210の制御入力に送られる。

工程モジュール202は、制御モジュール200により制御される混合機とバルブを有する工程の一部分に関連している。特に、工程モジュール202は、混合機（ミキサ）素子214に流入する3本の流れ(工程モジュール202の左側に矢印で示される)の流動に関するシミュレーションを行うバルブ(作動素子)211、212および213を有する。バルブ素子215は、工程モジュール202の右側の出力流を定義するために混合機素子214から流出する流体の流れに関するシミュレーションを行い、トランスミッタ素子217は、混合機素子214から流出する流体の測定成分を示す（またはそのシミュレーションを行う）。なお、説明を明確にするために、工程モジュール202内における接続素子は簡易回線として示されている。

この場合、AO機能ブロック 208〜210は、処理工場内の(工程モジュール202内の)バルブ211〜213として示されるバルブの動作を制御しえる。また一方 、AI機能ブロックへの制御入力 204〜206は、処理工場内の（工程モジュール202内の)トランスミッタ217として示されうる成分センサ、流量センサまたは他のセンサにより提供されうる。

[説明からも]明らかになように、工程モジュール202および制御モジュール200内の論理素子は、通信可能に相互接続されており、それによって、望ましい又は便利な方法で、工程モジュール202から制御モジュール200に（またその逆に[制御モジュール200から工程モジュール202に]）情報を提供しえる。一実施例において、通信接続(点線218により図示)は、(混合機214内の材料成分の模擬計測を表示する)工程モジュール202のトランスミッタ素子217の出力と、プロセス制御モジュール200内のAIブロック206の模擬入力SIM-INとの間に構成されうる。このように、混合機214内の流体レベルの模擬計測はAIブロック206に提供され、該AIブロック206は、例えば、何らかの理由でそのブロックの制御入力(IN)における信号の状態が悪かったり不具合を伴ったりするような場合に、この模擬入力を使用しえる。このように、AIブロック206が、実際の物理的測定が有効でない又は利用可能でない場合にもAIブロック206に関連する計測の近似値を提供し続けることが可能となり、それによって、不具合センサが存在する状態においても制御モジュール200が機能し続けさらに制御を提供し続けることが可能となる。また、このような接続により、(シミュレーション工程モジュール202により提供される)有効なシミュレーションデータがオフラインの作業者訓練中に又は制御モジュール200をテストするために使用されるところの模擬モードにおいて、制御モジュール200が作動できるようになる。

その代わりとして、またはそれに加えて、通信接続(点線219で図示)は、プロセス制御モジュール200内のAOブロック208の出力と、処理工場内のAOブロック208により制御されている実際のバルブをモデルとするバルブ素子211の入力との間に構成されうる。ここで、バルブ素子211は、模擬データが正確であるか、又は実際の制御ルーチン200において使用されるデータと一致するかを判断するために、実際のバルブから得られたデータ、または実際のバルブに送信されたデータを使用しえる。大きな相違が存在する場合は、工程モジュール202により、発生する可能性のある問題を示す警報または警告を発生しえる、または現実データを使用してより良くより正確な工程モジュール202内のシミュレーションを提供しえる。例えば、バルブ素子211には、シミュレーションに実際のバルブ位置を反映するために、バルブ素子211の位置についてSIMブロックにおける実際の制御データを使用するようにしてもよい。もちろん、工程モジュール202と制御モジュール200内の素子間におけるその他の接続部については、制御且つ又はシミュレーションの強化を行なうために、これらの2つのモジュールのどちらかの方向にデータの流れを提供するように構成されうる。さらにまた、工程モジュール202に関連したグラフィック表示を通じて、オペレータが工程モジュール202または制御モジュール200からの何らかのデータを自動的に利用できるようにしてもよい。

望ましい場合は、工程モジュールが、プロセス制御ネットワークまたは処理工場内に冗長（二重化）機能を提供し、且つそのシミュレーションを行いえる。より具体的に、工程モジュールは、処理工場内に設置される冗長装置や冗長制御ブロックなどの実際の冗長素子の動作のシミュレーションを行い、且つ、該実際の冗長素子の動作を検出またはそれのシミュレーションを行いえる。（例えば、バックアップ用冗長素子が操作を引き継ぐ場合などを含む。）また、望ましい場合は、工程モジュールはそのシミュレーション機能により処理工場内における一組の冗長化されている素子のうちの一つとして使用されてもよい。この場合、工程モジュール(またはそれの一部分)はバックアップ用装置として機能し、一次的な(且つ実際の物理的な)装置に不具合が生じたり問題が検出されたりした場合などにバックアップ・データまたは重複データ(信号、計算値、など)を提供しえる。この場合、冗長素子として機能する工程モジュールは、冗長機能を提供する周知の方法によって、(制御またはセンス動作を行なう)制御モジュールと通信可能に相互連結されうる。このように処理工場において工程モジュールを冗長素子として使用することは、工程モジュールが上記の方法で一つ又は複数のハイファイ・シミュレーション・パッケージに接続される場合に特に有用である。

当然のことながら、ここに記載されうるスマート工程オブジェクト、グラフィック表示要素および工程モジュールの機能は、オペレータ・ワークステーション20において作動させることが可能であり、工場10内のコントローラやフィールド装置などにダウンロードしたり、或いはその内部に構成したりする必要はない。このため、この機能は実行、表示、変更が簡単になる。さらに、通常は、システムレベルの装置に関係する情報はすべて一般的にオペレータ・ワークステーション20により、具体的には実行エンジン48により利用可能となっている反面、通常の場合においては、該情報のすべてが処理工場10内の各コントローラおよびフィールド装置において利用可能となっているわけではない。このため、システムレベルの判定を前記機能により行うことで、プロセス装置やコントローラなどの中[で行う時]よりも簡単になる。しかしながら、より有利と判断される場合、プリミティブ型などの工程モジュールに関連した論理のいくつかを、処理工場環境下に設置されうる装置、設備およびコントローラに埋め込むようにしてもよい。統合型プロセス制御モジュールおよびグラフィック表示を作成する際にスマート工程オブジェクトを使用することによって、実行エンジン48により、例えば自動的に漏れを検出し、スマート警報アラームを生成する際のユーザによるコンフィギュレーション作業が最小限にできるとともに、工場10内の流量および質量平衡を計算およびトラッキングしたり、工場10内の損失（ロス）をトラッキングしたり、工場10により高度な診断[機能]を提供したり、更には技術設計および作業者訓練中に工場の動作のシミュレーションを行ったりすることが可能になる。

図9は、処理工場内において実行エンジン48と工程モジュールおよびグラフィック表示を統合し、それにより分散型制御手法を備える方法で実施可能なものを示す図である。図9に示されるように、工程モジュールにより作成される又はそれに関連する表示画面クラス定義220は、実行エンジン48による実行中にオペレータに対して表示画面を提供し、且つ、制御手法の説明書に記載される所望のあらゆる方法でこれらの表示画面クラス定義を使用する又は体系化しえる制御システム・コンフィギュレーション・データベースおよびエンジニアリング・ツール222に対して備えられている。コンフィギュレーション・データベースとエンジニアリング・ツール222に関連するデータ・ストアには、複数のコンピュータ読取り可能なメディアが含まれえる又は関与しえる。なお、本開示[発明の]システムに関連した他のデータまたは素子を格納するために該[メディア]のいかなる部分を使用しえる。工程（処理）アルゴリズム224はランタイム前にこれらの表示画面クラス定義に接続される。そしてその後、それに連結される表示画面クラス定義および流動アルゴリズムは、インスタンスが作成されて、(一つ又は複数のワークステーション内の一つ又は複数の実行エンジン48の形態で実施される)グラフィック表示/工程（処理）モジュール実行時環境226に提供されうる。グラフィック表示/工程モジュール実行時環境226は、実行中にコードを分析するために(i.e.ジャスト・イン・タイム・オブジェクトコードの変換を行なうために)ダウンロード・スクリプト・パーサー228を使用し、また、流動アルゴリズム又は表示画面クラスに提供または結合される手順に応じてその他の規則を実行するために、該ルールベース（規測に基づく）実行エンジン230を使用する。この工程中に、グラフィック表示/工程モジュール実行時環境226は、制御モジュール実行時環境232にデータまたは情報を提供するために、又は制御モジュール実行時環境232からのデータまたはその他の情報にアクセスするために、該工程に関連したコントローラやフィールド装置において実行される制御モジュール実行時環境232と通信しえる。もちろん、グラフィック表示/工程モジュール実行時環境226は、図1のイーサネット（登録商標）バス24などをはじめとするあらゆる所望の又は事前に設定された通信網を利用して、制御モジュール実行時環境232と通信しえる。さらにまた、ここに記載される方法以外の標準処理工程制御システムまたは処理工場にグラフィック表示、工程モジュールおよび制御モジュールを統合するその他の方法も使用しえる。

上記の説明から明らかなように、工程モジュールとグラフィック表示を統合した形態で作成・実行し、処理工場10の一部分およびグラフィック表示により示されうる処理工場の動作のシミュレーションを行う工程モジュールを示す画面をオペレータに表示しえる。上記のように、処理工場の一区域または一部分に関する制御機能を行なう一つ又は複数の制御モジュールに、工程モジュールとグラフィック表示を付加的に統合しえる。したがって、図1に示される制御モジュール29は、図1に示される工程モジュール39およびグラフィック表示35の一つ又は複数と通信可能に統合しえる。もちろん、制御モジュール29、工程モジュール39およびグラフィック表示35は、図1に示されるもの以外にも、何らかの特定の場合における希望または必要に応じて、工場10内の別のコンピュータまたは装置において実施しえる。

各工程モジュールが上記のように分析機能を含みえる一方、工程モジュール、グラフィック表示および制御モジュールも、作動中の工程のオンライン・モニタリングを自動化およびサポートするために、データ分析機能に統合されうる。例えば、処理工場の一部分をモデル化するために備えられる工程モジュール、またそれに統合する (例えば、それに作動可能に且つ通信可能に接続される)グラフィック表示と制御モジュールをいくつでも、処理工場における当該部分の動作をモニターする目的で一つ又は複数のデータ分析モジュールまたはシステムに統合しえる。後述されるように、データ分析モジュールまたはシステムは、統計分析および分類(例えば、判別式、エキスパート、または他の規則に基づいて行われる)分析（またはその他の論理）の両方を提供・実施して、処理工場における特定の区域または部分に関する異常状態の検出、予測且つ又はその他の異常管理をを援助しえる。これらの目的を達成するために、例えば、統計ツール、分類ツールおよびその他のツールにより、該統計および分類分析を実施しえる。（それに対して該統計ツール、分類ツールは、工程モジュールにより提供されうるシミュレーションモデル・データ、並びに該工程モジュールに関連した処理工場内の物理的素子〈例えばフィールド装置〉に関連した制御モジュールから提供または送信される実際のプロセス計測データを採用する。）その後、例えば、統計分析ツール（分析に適した出力データを作成する機能も備える）により処理されるべきエラー・データを異常状態を検出または予測するために備えられている分類ツールにより生成するために、モデル・データがプロセス計測データと比較される。データパターンまたは他の条件が検出された特定の異常状態を示す場合、検出後、分類ツールは、例えば検出された条件または状態に対応するオペレータ警報アラームの実施を実行する、もしくは実施をもたらす、またそうでなければユーザ・インターフェース表示画面を修正変更して検出された異常状態の指標を提供しえる。工程モジュール、分析モジュール、グラフィック表示および制御モジュールが統合されているため、警告(またはその他の指標)の提供に関与するユーザ・インターフェースの表示画面は、同一のオペレータおよび処理工程制御システムをモニターする際に利用される他のユーザ・インターフェースに対応しえる。結果として、実行時環境226は、結果的に得られる何らかの警告、警報などの提示とともに分析機能の実施に関するものであり、且つそれに関与するものである。ここに記載される分析機能は、代替的にまたは付加的に実行時環境226とは別の環境において実施され、またそれを介して提示されうる。いずれの場合にも、工程モジュールおよび分析モジュールの統合性はまた、工程モジュールに関連して上記されるようなスマート工程オブジェクト内の分析機能の実施にも関与しえる。

図10は、エキスパートモジュール310などの統計機能且つ又は分類機能を提供する一つ又は複数のユニットを備える分析（解析）モジュール308に工程（処理）モジュール304が統合される一実施形態よる代表的なシステム300のブロック図である。工程モジュール部分304は、バルブブロック312、タンクブロック314、ポンプブロック316およびバルブブロック318を含んでいる。バルブブロック312の出力はタンクブロック314の入力に接続され、ポンプブロック316の入力はタンクブロック314の出力に接続される。ポンプブロック316の出力は、バルブブロック318の入力に接続される。バルブブロック312の入力およびバルブブロック318の出力は、流れ素子(参照符号無し)に接続される。バルブブロック312、タンクブロック314、ポンプブロック316およびバルブブロック318は、配管素子(参照符号なし)を介して直列に接続される。

分析モジュール308は、エキスパートまたは判別分析ツールまたはシステム(または他の分類機能)を提供し、それにより少なくとも工程モジュール304内のブロックからの工程データ且つ又はシミュレーションデータを利用して、工程モジュール304中のブロックに関連した物理的素子のうちの少なくともいくつかに関連した異常状態の検出且つ又は管理を支援しえる。すなわち、エキスパート、判別式または他の分類分析は、少なくとも工程モジュール304からのデータを利用して処理工場内の実際の異常状態の検出、予防且つ又は管理を支援しえる。また、エキスパート、判別式または他の分類分析は、工程モジュール304中のブロックと関連した物理的素子の少なくともいくつかの（またはそれに関連した）シミュレーションに関連する、又はそれにより示される実際の異常状態の検出、予防且つ又は管理を支援しえる。このように、エキスパート、判別式または他の分類分析は、例えば、処理工場内の模擬異常状態の検出且つ又は管理を支援しえる。これは、例えば、制御システム、安全システム、警報システムなどを構成する且つ又は設計する際、且つ又はオペレータを教育する際に有用となりえる。また、工程モジュール304のシミュレーション機能を使用することにより、工程パラメータが処理工場で直接的に測定されたものでなくとも、該工程パラメータにより示されうる異常状態の検出、予防且つ又は管理をサポートしえる。例えば、工程モジュール304のシミュレーション機能は、作動中の工程から得られた一組のプロセス計測［データ］に基づいて計測が不可能な工程パラメータを示すモデル・データを生成しえる。該計測が不可能な工程パラメータにより、実際に将来の工程作動状態をも示しえる。このように、分析システム308は、工程モジュール304により提供されるシミュレーションモデルに基づいて異常状態を予測することができる。

図10に示される代表的な実施形態において、分析モジュール308は一組の規則324、および該規則を適用するエキスパートエンジン326を含んでいる。規則324は、例えば、異なる状況において行なわれる処置を指定するヒューリスティックスまたは「経験則」を代表するものでありえる。通常、該規則は、規則を適用できる根拠となる特定のファクト（事実）の一組を指定する「IF」部を含みえる。また、該規則は、「IF」部の規則が満たされた場合に実施すべき対応処置を指定する「THEN」部を含みえる。大抵の場合、規則324は工程モジュールに関連した異常状態を検出するように構成されうる。このような実施例において、該実施すべき対応処置には、異常状態が発生したこと又は発生していることを従業員に通知することに関連しえる。このように、規則324には、「警告または警報アラームを発生する」、「オペレータ用画面に通知を表示する」、「Eメールを送信する」、「ポケットベルに呼出しをかける」などを、実施すべき対応処置として示してもよい。同様に、規則324には、実施すべき対応処置として、例えば「警告または警報アラームをスクリーニングする」などの処置を示すようにしてもよい。例えば、原因が不明であるため問題が解決できないと、警告または警報アラームが関連機器、測定、パラメータなどに対して大量に生成される結果となりえる。分析モジュール308は、このような結果として生じる警告および警報アラームが大量に発せられて根本的な問題を覆い隠してしまわないように、該警告および警報アラームをスクリーニングする際に役立つ。また、実施すべき対応処置は、異常状態を訂正すること且つ又はその作用を緩和することに関連しえる。したがって、規則324には、「制御信号値を上書きする」、「設定点値を上書きする」、「設備設定を修正変更する」、「設備を停止する」などを、実施すべき対応処置として示してもよい。

エキスパートエンジン326は、工程モジュール304に関連したデータに適用されうる規則324を評価しえる。例えば、エキスパートエンジン326が、工程モジュール304により生成された又はそれから得られたモデル・データを分析するようにしてもよい。例えば、工程モジュール304内の素子はいかなるものも、(関連する通信タグを介して)分析モジュール308と通信することにより、分析モジュール308に情報を提供し、それによってより良い又はより強化された制御、シミュレーション且つ又は異常状態の予防を提供する。例えば、タンクブロック314は、プロセス変数(例えば、タンク・レベル測定、入力流計測、など)、警報、パラメータなどをエキスパートエンジン326に提供するように構成されうる。あるいは、分析モジュール308を、タンクブロック314から情報を得るかまたはそうでなければそれによって利用可能とされたデータを得るように構成しえる。同様に、バルブブロック312および318を、プロセス変数(例えば、バルブの位置、制御信号値、など)、警報、パラメータなどをエキスパートエンジン326に提供するように構成してもよいし、或いは、エキスパートモジュールを、バルブブロック312と318から情報を得るように構成してもよい。

また、エキスパートエンジン326は、工程モジュール304中の工程ブロックに関連した(例えば、イベント・クロニクル<事象記録ツール>またはデータ・ヒストリアン<履歴データツール>に格納されている)過去の警報と警告、オペレータの行為、設定点の変更、操作モードなど、そして(例えば、データ・ヒストリアンに格納されている)過去の履歴において重要とされるプロセス変数、パラメータ値など、さらに(ステップ応答モデルや一次的主要モデルなどのモデルに基づいて求められる)将来的なプロセス変数、パラメータ値などの、工程モジュール304に関連した他のデータを分析しえる。さらに、エキスパートエンジン326は、他の工程モジュールに関連したデータや、工程モジュール304に示されていない設備に関連したデータなど、その他のタイプのデータも状況に応じて分析しえる。

エキスパートエンジン326は、CLIPSエキスパートシステム・ツールから成りえる、且つ又はその他の適したエキスパートシステム・ツールならばいかなるもの（例えば市販のものでも又は特注設計のもの）からも構成されうる。したがって、通常の技術を有する当業者にとっては、CLIPSエキスパートシステム・ツールが必要ではないことが明らかなはずである。図10にはエキスパートエンジン326が分析モジュール308の構成要素として描写されているが、エキスパートエンジン326は分析モジュール308から独立して構成されてもよい。例えば、1つのエキスパートエンジンは、めいめいの工程モジュールに関連した複数のエキスパートモジュールの規則を適用することもできる。図2によると、実行エンジン48には代替的に一つ又は複数のエキスパートエンジン326を含みえる。

また、分析モジュール308が図10では工程モジュール304から独立した状態で描写されているが、工程モジュール304内に分析モジュール308を組み入れることも可能である。単なる一例として、規則324は工程モジュール304の一部でありえ、また、エキスパートエンジン326は工程モジュール304から独立して構成できる。更に概して言えば、エキスパートエンジン326と規則324を示すデータのコンフィギュレーションは、所望のあらゆる方法またはデータ構造にて、コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディア（例えば、コンフィギュレーション・データベースとエンジニアリング・ツール222（図9）、工程ヒストリアン、など）に格納しえる。

他の実施例において、分析モジュール308は、他のタイプの分類機能、ツール、素子などを1つ以上含んでいる。エキスパートエンジン326およびエキスパート規則324の実施と統合に関する前述の描写は、エキスパート、エキスパートシステム、エキスパート規則またはエキスパートエンジンを伴う実施形態だけに限定されるものではない。

次に、工程モジュールと分析モジュールの統合および相互作用に関するその他の詳細を以下に開示する。上記のように、共に機能して処理工場における工程素子、論理構成体、ユニットなどを表現するのに役立つ複数の相互接続する工程オブジェクトを工程モジュールには含みえる。また、上記のように、該スマート工程オブジェクトには、スマート工程オブジェクト、非スマート工程オブジェクト、制御モジュール、工程グラフィックスなどの間で（スマート工程オブジェクトにより生成されうる、またはそれに格納されている、などの）データを通信するための入・出力が備えられている。したがって、工程モジュールは、［一つあれば］処理工場に設置されている何らかの物理装置または論理装置に関連した複数の装置から様々なデータを単独で入手できるオブジェクトを提供しえる。なおまた、工程モジュール304がシステム300の分析モジュール308に統合されているので、エキスパートシステムは、従来のエキスパートシステムよりも簡単に構成および統合できる。例えば、工程モジュール304は、そのモデル・データのうちのいくつかまたは全てを分析モジュール308に対して自動的に提供することが可能である。エキスパートシステムを利用した従来のプロセス・システムでは、オペレータが、エキスパートシステムに供給されうるべきデータを手作業で決定且つ設定する必要があり、多大な時間を必要とした。工程モジュール304などの工程モジュールは、関連する工程グラフィックを備えうるので、工程グラフィックを参照にこのようなコンフィギュレーションを行いえる場合にエキスパートモジュールのコンフィギュレーションを簡素化しえる。さらに、工程モジュール304がモデル化且つ又はシミュレーション機能を提供しえるため、分析モジュール308はこれらの機能を使用して、工程モジュール304により生成されたデータにアクセスできるため便利である。さらにまた、関連エキスパート規則または他の分析ツールを備える工程モジュールの諸クラスを作成しえる。例えば、分析ツールのデフォルト規則または異常判定基準を工程モジュールの［各］クラスに設定しえる。その後該工程モジュール・クラスのインスタンスが作成されると、デフォルト規則または異常判定基準を備える総合分析モジュールをそれに提供しえる。そして望ましい場合は、ユーザがその後デフォルト規則を修正変更するか、または、例えば、そのまま工程モジュールのインスタンスのデフォルト規則を利用できる。これらのおよびその他のコンフィギュレーション機能は、コンフィギュレーション用アプリケーション38(図2)など一つ又は複数のコンフィギュレーション用アプリケーションを介して提供されうる。

工程モジュール304内の工程モジュール304且つ又は工程オブジェクトには、分析モジュール308との統合をサポートする追加パラメータを含みえる。例えば、異常(例えば計測における異常)があるかどうか示すために、一つ又は複数の工程オブジェクトにパラメータを含みえる、または既存のパラメータを修正変更できるようになっている。例えば、センサに関連した計測に異常があることを示す際に、分析モジュール308はまずセンサに異常があると判断し、それから工程モジュール304を修正変更しえる。他の工程ブロック、制御モジュールなどによりこのデータを利用することもできる。同様に、工程モジュールの工程グラフィックにこのデータを反映して、オペレータに検出異常を示すこともできる。一般的に、分析モジュール308（の内部状態、規則評価、など）により生成された出力は、工程モジュール304の且つ又は該工程モジュールの工程オブジェクトのパラメータとして表示されうる。したがって、表示されたパラメータは、工程モジュールおよびその他のモジュールなどの工程グラフィックにより参照することができる。

また、警告且つ又は警報のスクリーニングを可能にするために、一つ又は複数の工程オブジェクトはパラメータを含みえる、または既存のパラメータを修正変更できるようになっている。同様に、警告且つ又は警報のスクリーニングを可能にするために、工程モジュール304もパラメータを含みえる、または既存のパラメータを修正変更できるようになっている。例えば、分析モジュール308は、工程モジュール304に関連した根本的な問題を検出した後に、警報アラーム（該根本的な問題の結果発生するが、該根本的な問題の説明については明示しない）をスクリーニングするために工程モジュール304を修正変更しえる。上述のように、このような警報アラームのスクリーニングにより、根本的な問題を発見しようとする際に便利である。

図1および10では、(分析モジュール308の素子および要素の中でも特に)エキスパート規則324はコンフィギュレーション・データベース28に格納できることが示されている。このようにして、規則324では、工程モジュール304の素子、工程、または他の工程モジュール［の要素］（特性、パラメータ、モード、状態など）を参照するために、タグ且つ又は別名を利用することが可能である。また、システム構成エンジニアにより工程モジュール304が変更、更新、改名などされた場合、例えば、分析モジュール308は続けてタグ且つ又は別名を使用して工程モジュール304からの情報を参照することができる。同様に、例えばシステム構成エンジニアが分析モジュール308により参照されるパラメータを削除しようとする際に、パラメータが分析モジュール308により参照されているとの旨を、コンフィギュレーション用ソフトウェアからシステム構成エンジニアに通知することが可能である。したがって、一般的に、分析モジュール308を工程モジュール304に統合すること、且つ又はエキスパート規則324をコンフィギュレーション・データベース28に格納することにより、処理工場のコンフィギュレーションの変更に対応してエキスパート規則324を最新データとして維持することが容易になる。また、コンフィギュレーション・データベースの多くは、コンフィギュレーションのバージョンをトラッキングするためにバージョン管理技法を利用している。したがって、規則324のバージョンをコンフィギュレーション・データベース28に格納すればトラッキングが可能となる。

図9および10において、制御手法の説明文書に記載される所望のあらゆる方法で分析モジュールを利用しえる制御システム・コンフィギュレーション・データベースおよびエンジニアリング・ツール222には、工程モジュールに関連した分析モジュールを備えうる。エキスパート規則324は、ランタイム前に表示画面クラス定義に関連付けられ、その後それに強いられる表示画面クラス定義およびエキスパート規則のインスタンスが作成されて、グラフィック表示/工程モジュール実行時環境226(一つ又は複数のワークステーション内の一つ又は複数の実行エンジン48として実施されうる)に提供されうる。エキスパート規則は、例えば、グラフィック表示/工程モジュール実行時環境226またはルールベース実行エンジン230により実施されるエキスパートエンジンにより適用されうる。このような実施形態においては、分析モジュール308が、様々な実時間データ(および状況に応じて非実時間データ)にアクセスできるようにしてもよい。例えば、（コードネーム［暗号名］で「Longhorn」と呼ばれる）Microsoft(R) Windows（登録商標）オペレーティングシステムのVistaバージョンなどのオペレーティングシステムを利用する場合、分析モジュール308は、提供サービスを介して各種データ供給源により提供されうる実時間・非実時間データへのアクセスを有しえる。

さらに他のモジュールも、分析モジュール308の状態、パラメータ、特性、出力などの実時間値へのアクセスを有しえる。例えば、オペレータ・ワークステーションに表示される工程グラフィックスは、一つ又は複数の分析モジュール308からのデータに応じて修正変更されうる。単なる一実施例として挙げると、分析モジュール308がセンサに不具合があると判断した場合、オペレータ・ワークステーションに表示された工程グラフィックを修正変更して不具合のあるセンサを示すことができる。例えば、センサを表す図の色を変更したり、センサを表す図が点灯するようにしたり、又はセンサを表す図の隣に、例えば、不具合が存在する可能性を示すウィンドウ画面を表示することもできる。また、分析モジュール308は警告と警報アラームを生成でき、例えば、他のモジュールの警告および警報アラームをスクリーニングできる。さらに、Microsoft(R) Windows（登録商標）オペレーティングシステムの「Longhorn」というコードネーム［暗号名］のバージョンなどのオペレーティングシステムを利用する場合、分析モジュール308は、提供サービスを介して他のモジュールにデータを提供する。

さらに、オペレータは、ランタイム中に一つ又は複数の分析モジュールを調査且つ又は修正変更できる。例えば、オペレータは、分析モジュール308の別のパラメータ、状態、モードなどをさらに表示するため、ランタイム中に工程グラフィックを修正変更できる。同様に、オペレータはランタイム中に規則324を修正変更するか、またそうでなければ、分析判定基準および分類論理を修正変更できる。例えば、オペレータは、別の規則をさらに追加したり、規則を修正変更したり、規則を削除したり、且つ又は規則を無効又は有効にしたりできる。

一般的に、分析モジュール308などの分析モジュールを設定するためのユーザ・インターフェースには、オペレータにより利用される一組の事前に定義された規則または判定基準を含みえる。例えば、事前に定義された規則は、ファクト（実際の状況）に応じて実施すべき対応処置に対応する事前に定義されたファクト・テンプレートおよび対応処置テンプレートを含みえる。例えば、ファクト・テンプレートおよび対応処置テンプレートは、特定の処理工場素子またはヒーターなどの装置に備えうる。ユーザがヒーター工程モジュールのための特定のファクト・テンプレートおよび特定の対応処置テンプレートを利用すると決定した場合、分析モジュールのコンフィギュレーション用アプリケーションは自動的に、ファクト・テンプレートおよび対応処置テンプレートに対応する規則または基準を作成しえる。さらに、該規則または基準は、工程モジュール内の適切な工程オブジェクトに自動的に結び付けられるようにしてもよい。また、ユーザが、定義済みの規則を修正変更、且つ又は新しい規則を新規作成できるようにしてもよい。例えば、オペレータが、処理工場に関連したファクト(実際の状況)を照合検索して選択できるようにしてもよい。さらに、ユーザが、CLIPSエキスパートシステム・ツールまたはその他適切な何らかの分類ツールによる評価に適した新しい規則を新規作成できるようにしてもよい。

さらに、ユーザ・インターフェースが、作動中に分析モジュール308の動作を観察する権限をユーザに与えるようにしてもよい。例えば、規則324により指定されたファクト(実際の状況)が、エキスパートモジュールの実行中にユーザに対して表示されうるようにしてもよい。さらに、ユーザが、これらのファクト(実際の状況)に応じて分析モジュール308の動作を観察するために、当該のファクト(実際の状況)を修正変更且つ又は指定できるようにしてもよい。さらに、ユーザ・インターフェースは、例えば、ユーザが規則にブレークポイント（区切り点）を挿入することを可能にして、該ブレークポイントにおける分析モジュール308の状態を観察できるようにしてもよい。

図11は、分析モジュールのエキスパート構成部分のコンフィギュレーションを容易にするために分析モジュールのコンフィギュレーション用アプリケーションにより利用しえる代表的な表示画面340を示す図である。表示画面340は、ライブラリ部分344、インスタンス部分348および情報提供部分352を含んでいる。ライブラリ部分344は、規則または他の分類判定基準の作成済みインスタンスに用いることができるテンプレートの指標を含みえる。テンプレートは、例えば、ファクト・テンプレートおよび対応処置テンプレートから成りえる。例えば、ファクト・テンプレートは規則の「IF」部分を作成するために使用でき、対応処置テンプレートは規則の「THEN」部分を作成するために使用できる。ユーザは、例えば、部分344からのファクトまたはインスタンスのテンプレートを部分348までドラッグしてそこに移動することにより、ファクト(実際の状況)又はアクション（処置行動）のインスタンスを作成できる。

部分344または部分348内の特定のファクトまたはファクト・テンプレート、もしくは対応処置または対応処置テンプレートを ユーザが選択した場合、選択されたファクトまたはファクト・テンプレート、もしくは対応処置または対応処置テンプレートに関する追加情報が情報提供部分352に表示されうる。該情報提供部分は、表示された情報をユーザが修正変更することを可能にしえる。したがって、ユーザは選択されたファクト、ファクト・テンプレート、対応処置、または対応処置テンプレートを修正変更できる。

図12は、ファクト・テンプレートを定義するために使用されうる代表的な表示画面360を示す図である。表示画面360は、ファクト・テンプレートの名称を新規作成するためのユーザ・インターフェース機構362(例えば、テキストボックスなど)と、ファクト・テンプレートに関連した処理工場内の論理区域を選択するためのユーザ・インターフェース機構364(例えば、テキストボックス、プルダウン・メニュー、ポップアップウィンドウを表示するボタン、など)を含みえる。表示画面360はまた、例えば、ファクト・テンプレートが関連付けられている特定の工程モジュールまたは工程モジュール・クラスをユーザが選択できるようにするためのユーザ・インターフェース機構366(例えば、テキストボックス、プルダウン・メニュー、ポップアップウィンドウを表示するボタン、など)も含みえる。同様に、ユーザは、表示画面360を使用することにより、ユーザ・インターフェース機構368を介して特定の工程ブロックを選択し、またユーザ・インターフェース機構370を介して該工程ブロックの特定のパラメータを選択できる。

図13は、規則(または他の分類基準)のテンプレートを定義するために使用されうる代表的な表示画面380を示す図である。表示画面380は、規則テンプレートの名称を新規作成するためのユーザ・インターフェース機構382(例えば、テキストボックスなど)と、規則テンプレートに関連した処理工場内の論理区域を選択するためのユーザ・インターフェース機構384(例えば、テキストボックス、プルダウン・メニュー、ポップアップウィンドウを表示するボタン、など)とを含みえる。表示画面380はまた、ユーザが規則テンプレートの「IF」部分を定義できるようにするための部分386を含みえる。同様に、表示画面380は、ユーザが規則テンプレートの「THEN」部分を定義できるようにするための部分388も含みえる。ユーザは、CLIPSまたはその他の適切なエキスパートシステムにおいて使用されているようなシンタックス（構文法）を用いて「IF」および「THEN」部分 を定義できる。ユーザがより迅速に規則テンプレートを作成できるようにボタン390が備えられている。

分析モジュールを、処理工場内における特定のノード(例えば、ワークステーション、コントローラ、など)に割り当てて実行するようにしてもよい。したがって、分析モジュールが実行されるノードは、分析モジュールが構成されているノードと同じものまたは異なるものでありえる。一実施形態において、分析モジュールは、それが関連している工程モジュールと同一のノードに割り当てられる。あるいは、分析モジュールおよび工程モジュールをそれぞれ異なるノードに割り当てることも可能である。単なる一実施例として挙げると、グラフィックによる技法を使用してノードに分析モジュールを割り当てることも可能である。図14は、処理工場10において、特定のノード(例えばワークステーション、コントローラ、など)により実行されうる分析モジュールを割り当てるために使用できる、代表的な表示画面400の一部分を示す図である。該表示画面は検索（explorer）部分404および情報提供部分408を含んでいる。該検索部分404は、処理工場10内のワークステーションに対応するフォルダー416および418を含みえるツリー構造412を含んでいる。フォルダー418は分析モジュール・フォルダー420を含んでいる。分析モジュールは、分析モジュールに対応する項目をフォルダー420（または状況に応じてフォルダー418）にドラッグすることにより、フォルダー418に対応するノードに割り当てることができる。状況に応じて、同じような方法で、分析モジュールに対応する工程モジュール項目を所望のノード・フォルダーにドラッグすることによりノードに分析モジュールを割り当てるようにしてもよい。

上述のように、工程モジュールからのデータは、工程モジュールと統合した分析ツールに提供されうる。工程モジュールからのデータの処理、分析などを、分析ツールまたはその他の論理的分析ユニットに提供される前に行えることは、通常の技術を有する当業者には明らかなはずである。例えば、図15は、工程（処理）モジュール502が分析（解析）モジュール504に統合される、代表的なシステム500のブロック図である。分析モジュール504は、統計分析（統計解析）ツールまたはモジュール506、エキスパート（解析）・ツールまたはモジュール508、および判別分析ツールまたはモジュール509を含みえる。以下、統計分析ツール506をより詳細にわたり説明する。エキスパートおよび判別分析ツール508および509はそれぞれに対応するエンジンと判定基準の組を含みえる（図10を参照して説明されたものに類似したもの）。それに代替してまたはそれに加えて、エキスパートおよび判別分析ツール508，509を1台以上の汎用の実行エンジンにより実施しえる。いかなる場合も、エキスパートおよび判別分析ツール508，509は、分析用のコンフィギュレーション・データ（これもまた、一組の規則または他の分類判定基準を含むまたは定義しえる）を含みえる、又はそれにアクセスしえる。

統計分析ツール506はまた、専用実行エンジンまたは汎用実行エンジンにより実施されうる。いずれの場合も、統計分析ツール506は、統計分析中に利用されるコンフィギュレーション・データを含みえる、又はそれにアクセスしえる。

一般的に、図10のシステム300に関連して記載且つ描写されている特性、要素およびその他の詳細は、（分析モジュール504がエキスパート機能を含んでいるかどうかにかかわらず）分析モジュール504にも該当しえる。したがって、分析モジュール504が、例えば、統計分析ツール506だけを含んでいる場合も、分析モジュール504または統計分析ツール506がシステム500の残り［の部分］と構成、格納、実施、統合などされうる方法は、図10の分析モジュール308のコンフィギュレーションや機能などに類似又は準拠しているものでありえる。更に、分析モジュール504全体、又はその一部分またはそれの構成部分は、工程（処理）モジュール502の一部として構成してもよく、それによって、例えば、工程モジュール502内の工程オブジェクトを実施の際には、所望のあらゆる範囲の統計的且つ又はエキスパート分析を伴う又は含むようにしてもよい。

該工程モジュール502は、工程モジュール39(図7B)に関連して上述される機能の全てを含んで構成されてもよく、更に制御モジュール29(図7A)と類似する制御モジュール510に統合されてもよい。実行中に、工程モジュール502および制御モジュール510は図7Bに示されるような通信を実施しえる。このように、工程モジュール502は、中間段階としてプロセス制御モジュール510(概して言うと、処理工程制御システム )による処理を（必ずしも必要とはしないが）伴いえる処理工場からプロセス計測を受信する。工程モジュール502は、それのシミュレーションモデル機能が作動中の工程を示す最新データに基づくと共にそれにより更新されるように、工程の作動中にプロセス計測を受信する。 工程モジュール502とプロセス制御モジュール510間の通信の概略を双方向矢印を使って図15に示す。（なお、該矢印は、図7Bに示されるようなモジュールの特定の素子またはオブジェクト間での通信、データ共有などを表現するという前提にもとづいて使用されている。）

統計分析システム506は、多変量統計プロセス制御(MSPC)技法を利用して、工程と計測の不具合など異常状態の検出・識別・予測・又は予防を容易に行えるようにすることができるものである。主成分分析(PCA)および部分的最小自乗(PLS)分析といった二種類のMSPCにおいて使用される統計的予測技法が、プロセス工業（工程処理産業）における要求条件に対応するために開発されている。統計分析ツール506には、PCAとPLSの一つまたは両方を利用しえる、またはその他1つ以上の技法を利用しえる。また、異常分析において一般的にMSPCと共に使用される2つの統計法として、自乗予測誤差Q検定(モデル適合性の不足を測定)とHotelling(ホテリング)のT2検定(PCAモデル内の変動を測定)がある。したがって、統計分析システム506は状況に応じて、自乗予測誤差Q検定且つ又はHotellingのT2検定を使用する技法を利用しえる。その代替として又はそれに加えて、統計分析ツール506は、オペレータまたは他のユーザにより直接評価を行えるようにユーザ・インターフェース表示画面を生成するなどの手順を経て、統計的処理の結果を評価または処理するその他の技法もサポートしえる。このようなインターフェース表示画面は、統計処理を通じて生成されたデータが供給されていることを条件として、何らかの適切な形態における統計分析のグラフィック描写を含む又は伴うことにより非自動化分析をサポートしえる。図15に示される代表的な実施形態において、ユーザ・インターフェースを介して提供されうるプロット511、棒グラフ512およびケイ線513が表示画面に含まれている。これらの表示画面は、前記アプリケーションのいずれかを用いて、上記されるコンフィギュレーションまたはランタイム環境のいずれかにおけるいかなる方法により生成されうる。例えば、ユーザが当該に伴う工程モジュール502に関連したグラフィック表示に示される関連又は対応表示要素の1つを選択することにより、グラフィック描写511、512および513を呼び出すようにしてもよい。

特定の統計的予測技法又は分析モジュール504により生成又は準備された何らかの出力の形態にかかわらず、工程モジュール502により提供さる模擬表現に基づいて一つ又は複数の工程の動作に関する統計的表現を生成するために、統計分析ツール506を実施又は利用しえる。より具体的に、工程モジュール502は、実際のプロセス計測データとの比較をサポートするために、工程の模擬操作を示すモデル・データを分析モジュール504に送信する。一般的に、該比較は、異常条件または異常状態の検出や予測などを行う際に役立つ。および、シミュレーションモデルがオンライン上に存在するので、該比較により工程の正規の(または期待される)状態をより正確に反映又は指定することができる。より具体的に、且つ上記の如く、工程モジュール502は、工程動作の模擬表現を計算する際に実際のプロセス計測(例えばプロセス入力)の一組を利用しえる。シミュレーションモデルに関連する入力データとしてこのデータを使用することにより、マルチウェイPCAに適用される平均または経時的最適プロフィル(例えば、ゴールデンバッチ)または従来計測法による他の平均値に基づいて、従来行われていたものよりも標的の絞られた且つ柔軟な比較が可能になる。

モジュールの統合レベルによって、図15に示されるモジュール間でデータが流れる方式を変更しえる。場合によっては、プロセス計測データの全てが、（工程モジュール502のシミュレーションモデルにより当該データが使用されるかどうかにかかわらず、）分析モジュール504へ行く途中で工程モジュール502を通過する(もしくはそれにより利用可能となる)ようにしてもよい。例えば、分析機能のうちのいくつかまたは全てが工程モジュール502内で実施されるような場合が、この事例として挙げられる。このようなデータはまた、シミュレーションモデルを更新もしくは修正変更するために工程モジュール502により使用されうる。他の事例では、図15に示されるように、制御モジュール510は分析モジュール504に実際のプロセス計測データを直接に提供しえるもの、もしくはそれにより利用可能としえるものもある。

シミュレーションモデルからのモデル・データと実際のプロセス計測データの比較検討には、一連の工程パラメータまたは変数の相違点を表わすエラー信号の生成が含まれる又は関与しえる。差異(または誤差)の計算は統計分析ツール506内のモジュール514により行なわれてもよい。他の事例では、エラー信号は、例えば、工程モジュール502内の素子により生成または決定されうる。その代わりとして、またはそれに加えて、ランタイム環境内のその他何らかのツールまたはモジュールをエラー信号生成専用のものとしえる。いかなる場合も、例えば、コンフィギュレーション用アプリケーションのうちの1つを利用することにより、工程のグラフィック表示の1つを介して処理工場内装置またはパラメータを選択する構成手順に基づいてパラメータ配列を設定しえる。場合によっては、このような手順に則って全工程区域を選択する際に工程パラメータをグループとして多数選択しえる。

エラーの計算に使用される参照データは、例えば制御モジュールにより提供される実際のプロセス計測データなくてもよい。場合によっては、該参照データは、製品仕様書に記載されうるような規格値または外部情報源(i.e.処理工程制御システム外)から得られた他の値を含みえるもの、又はそれに由来するものでありえる。例えば、定期的に又はその他の周期で工場から採取された試料に基づいて実験室で入力された数値などがこの例として挙げられる。このような場合、さらにまたその他の場合においても、該参照データは一つ又は複数の定値を含みえるため、特定の作動状態を反映するために参照データを更新もしくは管理する必要がなくなる。但し、該参照データが、正常作動(i.e.所望の作動状態)を示すとは限らず、むしろ様々な異なる作動状態を示す一つ又は複数の参照データセットを伴いえることを念頭に置く必要がある。これらの作動状態のうちのいくつかは好ましいものでありえ、その場合、該状態から外れた時に警告または警報アラームを発生するようにしてもよい。一方、別の作動状態に関連した参照データに特定の異常状態を示させるようにもできる。いずれの場合も、このような作動状態を示す参照データには、実際のプロセス計測データを使用しえる（但し必ずしもそれを使用しなければならい訳ではない）。

統計分析ツール506は、通常多く(例えば数百)の変数を伴うため、例えばエキスパート分析ツール508または判別分析ツール509によるさらなる分析の準備として前述のようなデータを処理する際に有用である。そこで、統計分析ツール506を、MSPC分析ツール516(例えば、PCAまたはPLSの負荷行列)の実施を実施または支援できるように構成し、異常状態の検出または予測に関連しえる特定のイベントに伴う（または関連する）より小型で管理しやすい一組の変数によりエラー信号を表す図を生成するようにしてもよい。該一組の変数は、シミュレーションモデル・データと実データ間の相違に関する統計的表現を確立し、よって、該工程の正規又は要求される動作からの偏差指標を確立する。該統計的表現には、初期段階において工程モジュール502により提供される数百の変数のサブセット（部分集合）とともに、それに由来する変数を所定の数含みえる又は伴いえる。場合によって、MSPC分析ツール516からの出力には、MSPC分析ツール516により確立された変数ごとに一組のスケール値が含まれる。その後、このデータセットは、エキスパート分析ツール508且つ又は判別分析ツール509に送信されうる、もしくはそれ(ら)によって利用できるようになる。主成分分析(PCA)を利用する実施形態において、このデータセットは、MSPC分析ツール516の構成または作成時に作成される主成分を経てエラー信号を表現する。該主成分(または他の統計的表現)を経て比較データ(または誤差データ)を処理することにより、エキスパート分析ツール508(または他の分類分析ツール)による後続の分析（例えば、自乗予測誤差パターンの分析など）を著しく単純化することが可能になる。

以下にMSPCツール516を構成または作成しえる代表的な方式が説明されている。[この方法によると、]ここに記載される工程グラフィック・モジュールにより提供されるユーザ・インターフェース機能を利用して、統計分析の標的且つ又は適用範囲を初期段階において決定しえる。より具体的に、一つ又は複数の工程のグラフィック表示に応じて監視する対象となる、特定の処理工場区域、工場装置一式、または処理工場内の他の部分を選択しえる。そこで、コンフィギュレーション環境により、工程のグラフィック表示や工程モジュール表示画面などの一つ又は複数のユーザ・インターフェース表示画面が提供されるため、ユーザが、PCAを作成し構成するのに使用される工程パラメータをより簡単に選択できるようになる。コンフィギュレーション用アプリケーションのうちの1つを介して、このような選択[作業]をサポートするユーザ・インターフェースを提供しえる。処理工場内の該部分は、例えば、特定の制御モジュールまたは工程モジュールに関連した装置に対応しえる。いかなる場合も、いったん当該の工場内における部分が選択されると、コンフィギュレーション用アプリケーションは、それに伴う又は包含されうる一組の工程パラメータを決定しえる。その後、該一組[の工程パラメータ]は、統計分析ツールのコンフィギュレーション用に、並びに処理工場の動作のモニター用に使用されうる。

図15に図示されるように、工程モジュール502に対応するグラフィック表示520がユーザに提示されうる。上記のように、ユーザは、グラフィック表示520に関しての分析モジュール502のコンフィギュレーションを行いえる。ユーザは[また]、代替的にまたは付加的に工程モジュール502の表示画面に関しての分析モジュール504のコンフィギュレーションを行いえる。いかなる場合も、分析モジュール504、統計分析ツール506、エキスパート分析ツール508および判別分析ツール509は、一つ又は複数のコンフィギュレーション用アプリケーション、および対応するユーザ・インターフェースを利用またそれに依存して、コンフィギュレーション環境をそれに提供しえる。コンフィギュレーション環境は、他のモジュールまたはコンフィギュレーション用アプリケーションにより提供されるユーザ・インターフェースおよび工程グラフィックスと統合するか又はそれによりサポートされるように設定しえる。

ユーザが自動的にPCAに含まれるべき工程モジュール502に関連する全ての相関工程および模擬データを使用することにしてもよい。あるいは、ユーザは、当該データの一部分だけを含むことにしてもよい。相関データを工程モジュール502内の工程接続を利用して自動的に決定し、さらに、例えば、自動的に計算に含むようにしてもよい。さらに、ユーザは、処理工場の他の部分に関連したデータ(例えば他の工程モジュールや制御モジュールなどからのデータ)を使用することにしてもよい。また、ユーザは、データが検討される一定期間の検討を行うことにしてもよい。この場合、パラメータの履歴プロットをユーザに表示して、それによりユーザがPCA表示を生成する際に認識（考慮）すべき時間フレームを選択できるようにしてもよい。その後、自動的に、選択された時間フレームに属するデータを使用してPCA表現を生成することができる。

いったん工程パラメータが決定されると、通常、PCAまたはPLS負荷行列などのMSPCツール516は、該工程の正常動作からの偏差を識別するように作成されうる又はティーチングされうる。誤差計算ツール514に2組のデータセット（めいめいシミュレーションモデルから生成される）を提供することにより、該ティーチング工程中にこのような偏差を導入しえる。データセットのうちの一組は正常作動を表現する間、別の一組が妨害入力の導入に際する動作を表現する。該妨害入力は、MSPCツール516が検出するように構成されている異常のタイプ(例えば、計測異常)を示すまたは代表するものでありえる。その後、エキスパートまたは判別分析の構成部分が異常検出時に使用するスコアを生成するために、該2組のデータセット間の差異(またはエラー信号)がMSPCツール516に供給されうる。

次に、図15の代表的な実施形態および工程モジュール502により提供されるオンライン・シミュレーション・モデルの機能を継続して参照することにより、分析モジュール504の動作を説明する。上記の理由で、工程モジュール504には、複数の異なるタイプのパラメータを計算できる(例えば、シミュレーションを行える)一つ又は複数のオブジェクトまたは素子を含みえる。結果として、生成されたモデル・データは工程モジュール502により様々な方法で工程の動作を表現しえる。例えば、別の方法では処理工場内の装置におけるプロセス計測によっては普通得られないような変数または工程パラメータの指標を該モデル・データに含みえる。具体的に、工程モジュール502内に確立されたシミュレーションの計算を実施して、分析モジュール504により実施される統計分析に後で使用しえる非計測（または計測不可能）工程パラメータを決定しえる。例えば、工程モジュール502は、将来の工程作動状態の指標を含むモデル・データを提供しえる。代表的な一実施例において、このような将来的作動状態は、製品仕様書により提供される情報やデータから(工程モジュール502により、またはその他[の手段]により)得ることができる。その後、MSPC分析用のエラー成分を生成する際にターゲット値と比較される将来的作動状態の統計的表現を生成するために、このようなモデル・データを多変量型技法において使用しえるので有利である。例えば、バッチ処理のプロセスモデルによりバッチ処理終了を予測することにより、その後、製品仕様により指定されるバッチ終了時間と比較できる。

更に概して言えば、一旦MSPC/PCAツール516のコンフィギュレーションおよびティーチングが完了すると、その後スコアベクトルの出力または自乗予測誤差のパターンが、センサの不具合などの異常状態を検出するために、例えば、エキスパートのツール508または判別分析ツール509、もしくはその他の分類分析ツールにより分析されうる。その後、異常状態(例えばセンサ)を伴う設備に関連したグラフィック素子は、オペレータ用画面に自動的にハイライト表示されうる。例えば、該グラフィック素子を、工程グラフィック520上でハイライト表示やアニメーションを設定表示またはその他の方法でユーザに表示しえる。分析モジュール504が工程モジュール502に統合されているので(なお、工程モジュール502は工程グラフィック520にも統合されている)、統計分析により検出された処理工場内設備に関する問題を表示するグラフィック表示をシステム500に別途設置する必要はない。もちろん、通常の技術を有する当業者には、他の実施[形態]においてはグラフィック表示を別途設置しえることは明らかなはずである。

場合によっては、PCA、PLSおよび他の統計分析に対応できるモデルが存在しない場合でも上述の工程分析および評価を行いえる。工程の複雑性またはその他機能できる工程モジュールの欠如または不在につながりえるいかなる理由によりモデルを利用できない場合がある。そのような場合、過去の工程動作を示す履歴およびその他のオフラインデータのセットを利用するように分析モジュールを構成しえる。それにより、例えば、マルチウェイPCA、マルチウェイPLS、またはバッチ・ダイナミック式主成分分析(BDPCA)技法にのっとり、モデル・データが無くとも、多変量統計分析を行えるようになる。

図16は、処理工場の所定の個所に存在する異常（更に概して言うと、処理工場内装置の健全性状態）の指標を提供する代表的なグラフィック表示530を示す図である。グラフィック表示530は、処理工場設備および計装の動作が保全管理目的のためにモニターされるところのオンライン用途を前提にして備えられている。上記のように、このようなオンライン・モニタリングは、オンライン・シミュレーション・モデルからのモデル・データと比較した実際のプロセス計測の分析に基づいて行われる。該分析の結果、設備計測異常の指標を提供するためにグラフィック表示530の修正・変更が行われる。

グラフィック表示530が例えばパネルまたはデータフィールド532にて情報やデータを直接に提供しえる一方、分析モジュール504（図15）は、一つ又は複数の装置またはプロセス機器の健全性をグラフィックにより示す機能専用に[備えられる]表示要素の生成または表示をサポートしえる。図16に示される代表的な実施形態においては、健全性指標534を、描写される各装置に対して、健全性水準を示す斜線または色付き部を有する半円またはドーム型の図形としてグラフィック表示530上に表示しえる。健全性指標534の全てが完全に斜線状態となっている場合、分析モジュール504は、該装置が正常に又は健全に作動していると判断する。別の健全性指標536については、それが関連するバルブの相対的な健全性状態を示す範囲が部分的に斜線パターン又は特定の色で塗りつぶされるようにする。この場合、そのバルブに関連する一組のプロセス実計測値は、該バルブに関連した工程モジュール素子により計算されたモデル・データから統計的に有意な範囲で偏差しえ、分析モジュール504はその後工程モジュール502から該データを受信してから、該データを実際のプロセス計測と比較し、相対健全性水準約60%という結果を出す。その後、それに応じて健全性指標536の60%程度が線で塗りつぶされるようになっている。

グラフィック表示520（図15）を介してプロセス計装または設備の健全性状態を描写する方法は、希望に応じて実施形態間で異なりえる。実際に、コンフィギュレーション用アプリケーションと共に提供されるグラフィックエディターは、形状およびその他健全性指標が表示する方法に関する詳細を設計する機会または能力をユーザに提供しえる。例えば、グラフィックエディターは、データ・パネルのダイナミック・フィールドとして数値で表示される健全性指標を表示する新規図形素子を備えているため、グラフィック表示要素を構成するために使用されてもよい。健全性情報またはそれに関連する内容を、表面プレートまたはその他所望のグラフィック素子を介して表示しえる。場合によって、該表面プレートは、単一の値(例えば60%)の代わりに多次元データによる健全性評価を提供しえる。更に概して言えば、工程グラフィックの保全管理用表示構成には、モニター中の様々な計装および設備全体に関する異なる健康指標をいくつでも含みえる又は利用できるように構成しえる。また、これは決して図16に示される代表的なタイプまたは手法（アプローチ）に制限されるものではない。

分析モジュール504に利用しえるセンサ異常検出方法として、ここで参照することにより本稿に援用されうる特許文献６(「Method and apparatus for detecting and identifying faulty sensors in a process<仮訳：工程内の不具合センサを検出・識別する方法と装置>」)に記載されているものが挙げられる。分析モジュール504は、特許文献６に記載される技法を利用しえるが、そのほかの様々な技法も使用しえる。また、米国特許出願第10/971,361号(「Abnormal situation prevention in a process plant<仮訳：処理工場内の異常状態予防>」)、米国特許出願第10/972,155号(「Data presentation system for abnormal situation prevention in a process plant<仮訳：処理工場内の異常状態予防のためのデータ表示システム>」)、および米国特許出願第10/972,224号(「Configuration system and method for abnormal situation prevention in a process plant<仮訳：処理工場内の異常状態予防のためのコンフィギュレーション・システムおよび方法>」) に記載されるシステムと方法の（またはそれと共に使用されうる）要素を分析モジュール504に組み込みえる又は利用しえる。（これらの出願はすべて2004年10月22日に提出されたものであり、それに含まれる開示内容がここで参照することにより本稿に援用される。）分析モジュール504には、その代わりとして又はそれに加えて、ここで参照することによりその開示内容が本稿に援用される特許文献１(「Diagnostic expert and a process control system<仮訳：診断エキスパートおよび処理工程制御システム>」)に記載される方法とシステムの要素を組み込みえる、もしくは利用しえる。

もちろん、分析モジュール504はセンサの異常だけでなくその他の異常状態を検出するためにも利用しえる。工場作動中の異常状態を検出し、その状況をオペレータに警報することにより、設備故障や緊急事態の発生に発展する前に対応できる場合においては防止対策を取ることが可能になる。

図10を参照して上記説明されたエキスパートモジュール同様、エキスパートおよび判別分析ツール508と509には一組の異常検出用デフォルト規則またはデフォルト判定基準を備えうる。例えば、統計分析ツール506により生成されたデータに関連するスコアまたは自乗予測誤差(SPE)を分析するためのデフォルト判定基準を提供しえる。その代わりとして、またはそれに加えて、統計分析ツール506により生成された変数に対してSPEの範囲（例えば特定の異常状態に関連する範囲）を識別するように判定基準を定義できる。この範囲値については、エンジニアがPCAツール516により処理されたパラメータの履歴データを見ながら確立することも可能である。エンジニアにより異常状態が存在した時間帯が認識されると、当該のSPE値が、認識された条件にかかる範囲値として自動的に保存されうる。例えば、オペレータが、正常作動中に異常状態が発生したことを識別した時に、範囲値を確立するようにし、例えば、それ以後に、エキスパート・ツール508、判別分析ツール509または他の分類ツールによってSPE値が該範囲内に突入するパターンが検出された場合に異常状態を示す警告または警報アラームを発生するようにしえる。

エキスパート判別分析ツール508および509はまた、工程性能の低下などの異常状態を検出するためにも使用しえる。例えば、工程モジュールにより提供されうるシミュレーション機能により、ヒーターに関連した熱伝達係数を正確に算定しえる。例えば、不適切な設備設定、且つ又はパイプ内や伝熱面上の摩耗または堆積により、設備の動作に変化が生じえる、且つ又は工程性能の低下をもたらしえる。工程の著しい変化且つ又は工程性能の低下の自動検出により、例えば、設備の破損且つ又は生産ロスの防止を容易にしえる。

エキスパート・ツール508はまた、例えば、異常状態と関連する警報を分析且つ又はスクリーニングするためにも使用しえる。例えば、周知の技法をはじめとする様々な技法を使用することにより、問題の根本原因を検出することが可能になる。根本的な問題に対して警報が発せられはするが、直接その警報に該問題の根本原因が指摘されるわけではない。警報のスクリーニングを有効または無効にするために、工程モジュール502内の工程モジュール502且つ又は工程オブジェクトにより提供される情報を使用しえる。例えば、異常状態の結果大量の警告が生じてそれによりオペレータの注意が散漫しないように、各警告の優先度を調整しえる。このようにして、オペレータは根本問題をより迅速に認識することができるようになる。

エキスパートおよび判別分析ツール508および509は、統計分析ツール506からデータを受信するだけではなく、工程且つ又はシミュレーションデータを工程モジュール502から直接に受信する。ツール508および509は、その代わりとして、もしくはそれに加えて、別の工程モジュール、制御モジュール、警報、警告、データ・ヒストリアン(履歴データツール)、イベント・クロニクル(事象記録ツール)など、他の情報源からもデータを受信しえる。

分析モジュール504は、例えば、主成分スコアの時系列プロット且つ又は棒グラフプロット、スコア貢献度などを含む統計分析データのプロットを生成するように構成されうる。上記のように、分析モジュール504は工程モジュール502に統合されているので、このようなプロット且つ又はグラフはグラフィック表示520を介して、ユーザからの依頼に応じて表示されうる。

図15には、統計分析ツール506、分類分析ツール508，509は、単一の分析モジュール504内に存在する状態で図示されているが、ツール506、508および509が別々のモジュールまたはシステムにおいて実施しえることが、通常の技術を有する当業者にとっては明らかなはずである。例えば、エキスパート・ツール508は、図10の分析モジュール308に関連して示されるものと同じようなエキスパートモジュールとして実施しえ、また、統計分析ツール506は、統計分析モジュールまたはシステムとして実施しえる。統計分析ツールとエキスパート分析506，508は所望のあらゆるレベルでお互いに統合されうる。

実施時、ここに記載されるいかなるソフトウェアを、コンピュータやプロセッサのRAMまたはROM、または磁気ディスク、レーザーディスクまたはその他の記憶メディアなどをはじめとするいかなるコンピュータ可読メモリに格納しえる。同様に、例えば、コンピュータ読取り可能ディスクまたは他の可搬コンピュータ記憶機構、または、例えば、電話回線、インターネット、ワールド・ワイド・ウェブ、他のあらゆるローカルエリアネットワーク（LAN）または広域ネットワーク（WAN）などの通信回線など、周知の送達方法のうち望ましいとされるいかなる方法によっても、ユーザ、処理工場またはオペレータ・ワークステーションにこのソフトウェアを送達しえる。(なお、ここにおける「送達」とは、「可搬記憶メディアを介してこのようなソフトウェアを提供すること」と同義的または類似的な意味で用いられている。）更に、このソフトウェアを、変調または暗号化せずにそのまま提供することも可能であるし、或いは[該ソフトウェアを]通信回線を通じて伝達する前にいかなる適切な変調搬送波および(または)暗号化技法を用いて変調且つ又は暗号化することも可能である。

[以上、]本発明を特定の実施例を参照して説明したが、[該実施例は]本発明の実施形態に過ぎず、本発明を限定するものではない。よって、ここに開示される実施形態については、本発明の精神と範囲から逸脱することなく変更、追加または削除を行いえることは、通常の技術を有する当業者にとっては明らかなはずである。

処理工場の作動状態のシミュレーションを行うために工程モジュールおよびグラフィック表示を形成するスマート工程オブジェクトを使用する表示画面ルーチンを実施するオペレータ・ワークステーションを備える処理工場内にある分散型プロセス制御ネットワークのブロック図。処理工場内の強化機能を実施するために使用される図1のオペレータ・ワークステーションに格納されるスマート工程オブジェクトおよび工程モジュールを備える一組のアプリケーションおよび他の構成素子の論理ブロック図。オブジェクトライブラリに格納されるスマート工程オブジェクトを用いて工程グラフィック表示または工程モジュールを作成するためにシステム構成エンジニアにより使用されるコンフィグレーション画面を表す略図。複数のスマート工程オブジェクトのグラフィック表示素子を相互に接続して作成されたもので、処理工場内の流れと接続素子を表す図を含む代表的な処理工程グラフィック表示を詳細に表す図。工場の拡大グラフィック表示に相互連結されることになるもので、図4の工程グラフィック表示を含む一組の処理工程の最小化グラフィック表示を表す図。ハイファイ・シミュレーション・ルーチンの相互接続を示すとともに、図4の工程グラフィック表示に関連した工程モジュールを表す図。処理工場内で統合された状態でグラフィック表示と工程モジュールおよび制御モジュールの通信相互接続を図示する論理ブロック図。処理工場内で統合された状態でグラフィック表示と工程モジュールおよび制御モジュールの通信相互接続を図示する論理ブロック図。アドバンスト制御とシミュレーション能力を提供するために制御モジュール内の機能ブロックで相互連結されたブロックを有する代表的な工程モジュールを表す略図。スマート工程オブジェクトを用いる工程モジュールが既存プロセス制御ネットワークにおいて作成され及びその中で実施される様態の論理ブロック図。エキスパートモジュールを有する分析モジュールに工程モジュールが統合される代表的なシステムのブロック図。分析またはエキスパートモジュールのコンフィギュレーション用アプリケーションによって、それの分析モジュール又はエキスパートモジュールのコンフィギュレーションを容易にするために利用しえる代表的な表示画面を示す図。ファクト・テンプレートを定義するために利用しえる代表的な表示画面を示す図。規則テンプレートを定義するために利用しえる代表的な表示画面を示す図。処理工場内の特定のノードにより実行される分析モジュール(またはそれのエキスパートモジュール)を割り当てるために使用できる代表的な表示画面の一部分を示す図。工程モジュールと制御モジュールが分析モジュールに統合される代表的なシステムのブロック図。図15に示される分析モジュールによる判定に基づく表示素子提供装置の健全性指標をそれぞれに備えるもので、一実施形態において作成される代表的なユーザ・インターフェース表示画面を示す図。

符号の説明

４８ 実行エンジン
４１ 解析モジュール
５００ システム
５０２ 処理モジュール
５０４ 解析モジュール
５１０ 制御モジュール
５１６ ＭＳＰＣ／ＰＣＡ

Claims (29)

1. 工程の動作を示すプロセス計測に関して工程を制御するための処理工程制御システムを備える処理工場内の工程の動作をオンライン上でモニタリングするためのシステムにおいて、
   少なくとも一つの工程測定値を受信し、処理工場内の複数の物理デバイスの一つに対応するモデルに、受信した該工程測定値の少なくとも一つを入力する工程シミュレーション・モジュールと、
   モデル・データおよびプロセス計測に基づいて工程動作の多変量統計分析を実施するための分析モジュールと、
   工程シミュレーション・モジュールおよび分析モジュールのコンフィギュレーションを格納するコンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアと、
   処理工程制御システムとの通信に基づいて工程作動中に工程をオンライン上でモニタリングすることを可能にするために、工程シミュレーション・モジュールおよび分析モジュールのコンフィギュレーションを実施するためのコンピュータにより実行可能な１台以上の実行エンジンと、
   コンピュータ読取可能な一つまたは複数のメディアに格納され、かつ、工程シミュレーション・モジュールによりモデル化される複数の物理デバイスのグラフィック表示を備えるユーザ・インタフェースを生成する際に一つまたは複数の実行エンジンで使用するために採用される工程グラフィックと、
   を備え、
   前記モデルが前記工程において物理デバイスの動作をモデル化したものであり、
   前記工程シミュレーション・モジュールが前記工程の動作を模擬するために前記モデルを使用し、前記工程の動作に関する模擬表現を示すモデル・データを生成し、
   前記モデル・データは計測不能な工程パラメータを含み、
   前記グラフィック表示が、複数の物理デバイスの現在の作動条件を表示する複数の表示要素を提供するように多変量統計分析にしたがって構成される、
   システム。
2. 分析モジュールのコンフィギュレーションが、モデル・データとプロセス計測間の差異を示す出力データを生成する主成分分析（ＰＣＡ）ツールからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 分析モジュールのコンフィギュレーションが、モデル・データとプロセス計測間の差異を示す出力データを生成する部分的最小自乗（ＰＬＳ）分析ツールからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 分析モジュールのコンフィギュレーションが、モデル・データとプロセス計測間の差異を示す出力データを生成するために組み合わせて利用される主成分分析（ＰＣＡ）ツールと部分的最小自乗（ＰＬＳ）分析ツールからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 分析モジュールのコンフィギュレーションが、コンピュータ読取可能な一つ又は複数のメディアに格納され、かつ、多変量統計分析からの出力データに適用されるように構成される規則からなるエキスパート分析ツールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 分析モジュールのコンフィギュレーションが、コンピュータ読取可能な一つ又は複数のメディアに格納され、かつ、多変量統計分析からの出力データに適用されるように構成される判定基準からなる判別分析ツールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. モデル・データが、プロセス計測に基づく将来的な工程の作動状態を示す工程パラメータ・データからなり、多変量統計分析の実施において将来的な工程の作動状態を評価するために該工程パラメータ・データを利用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. モデル・データが、プロセス計測から得られ且つ工程の動作を示す非測定工程パラメータからなり、分析モジュールのコンフィギュレーションが非計測工程パラメータを分析するために採用されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 分析モジュールを構成するために、複数の表示要素の各表示要素を個々に選択できることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. 処理工程制御システムの素子が、コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに格納され、かつ工程作動中にプロセス計測を工程シミュレーション・モジュールおよび分析モジュールに送信する援助をするように構成される複数のプロセス制御ルーチンからなるプロセス制御モジュールからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
11. 分析ツールのコンフィギュレーションが複数のモデル・データセットを含む主成分分析（ＰＣＡ）ツールからなり、それぞれ該当する異常動作状態のシミュレーションを行うために工程シミュレーション・モジュールに備えられている妨害入力に各モデル・データセットが対応することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
12. 処理工程制御システムのオンライン環境内に統合された状態で工程シミュレーション・モジュールおよび分析モジュールが実施されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
13. コンピュータ読取り可能な一つ又は複数のメディアに格納され、かつ、一つ又は複数の実行エンジンが実行され、それによって多変量統計表現により識別される異常の状態を示す情報を用いて複数の物理デバイスの描写を生成するために採用されるグラフィック表示モジュールをさらに含み、そして、該描写が処理工程制御システムのオンライン環境のオペレータ・インタフェースに統合されるユーザ・インタフェースを介して提供されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 工程の動作を示すプロセス計測に関して工程の動作をオンライン上でモニタリングする方法であって、
    少なくとも一つの工程測定値を受信し、処理工場内の複数の物理デバイスの一つに対応するモデルに受信した該工程測定値の少なくとも一つを入力して、工程の動作のシミュレーションを行う段階と、
    モデル・データおよびプロセス計測に基づいて工程の動作の多変量統計分析を実施する段階と、
    工程をオンライン上でモニタリングできるようにするために、工程作動中に多変量統計分析からの出力データを評価する段階と、
    工程の動作のシミュレーションを行う段階においてモデル化される複数の物理デバイスのグラフィック表示を備えるユーザ・インタフェースを生成する段階と、
    を含み、
    前記モデルが前記工程において物理デバイスの動作をモデル化したものであり、
    前記工程の動作のシミュレーションを行う段階が前記工程の動作を模擬するために前記モデルを使用し、該工程の動作に関する模擬表現を示すモデル・データを生成し、
    前記モデル・データは計測不能な工程パラメータを含み、
    前記グラフィック表示が、複数の物理デバイスの現在の作動条件を表示する複数の表示要素を提供するように多変量分析にしたがって構成される、
    方法。
15. 前記多変量統計分析が、工程の動作を示すデータの主成分分析（ＰＣＡ）を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記多変量統計分析が、工程の動作を示す部分的最小自乗（ＰＬＳ）データ分析を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
17. 前記評価する段階が、出力データの分類分析によって異常状態が工程の動作に存在するかどうかを判断する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
18. 前記分類分析が一つ又は複数のエキスパート規則に基づくことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記分類分析が、出力データの判別分析を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. 前記モデル・データが、プロセス計測に基づいて将来的な工程の作動状態を示す工程パラメータ・データからなることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
21. 前記モデル・データが、工程の動作を示す非測定工程パラメータからなることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
22. 処理工程のグラフィック表示をなす段階と、異常状態を伴う工程の一部分に関連したグラフィック表示の一部分を修正変更することにより異常状態を示すデータを表示する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
23. 工程の動作を示すプロセス計測に関して工程を制御するための処理工程制御システムを備える処理工場内の工程の動作をオンライン上でモニタリングするための方法であって、
    処理工場内の複数の物理デバイスの一つに対応する少なくとも一つの工程測定値を受信するために、処理工程制御システムを介して制御ルーチンを実行する段階と、
    工程パラメータとプロセス計測に基づいて統計データを生成するために、工程の動作の多変量統計分析を実施する段階と、
    異常状態が存在するかどうかを判断するために、工程作動中に多変量統計分析からの統計データを評価する段階と、
    処理工場内の複数の物理デバイスに関する異常状態判定結果をグラフィック表示することにより工程をオンライン上でモニタリングできるようにするために、工程グラフィックのユーザ・インタフェース表示画面を形成する段階と、
    を備え、
    前記制御ルーチンを実行する段階がプロセス計測にもとづいて工程パラメータを生成し、
    前記工程パラメータは計測不能な工程パラメータを含み、
    前記グラフィック表示が、複数の物理デバイスの現在の作動条件を表示する複数の表示要素を提供するように多変量統計分析にしたがって構成される、
    方法。
24. 前記多変量統計分析が、工程の動作を示すデータの主成分分析（ＰＣＡ）を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記主成分分析（ＰＣＡ）が、工程の過去の動作に関する履歴を示す工程データに基づいて行われるマルチウェイＰＣＡを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記多変量統計分析が、工程の動作を示す部分的最小自乗（ＰＬＳ）データ分析を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
27. 前記部分的最小自乗（ＰＬＳ）分析が、工程の過去の動作に関する履歴を示す工程データに基づいて行われるマルチウェイＰＬＳ分析を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記評価する段階が、統計データの分類分析によって異常状態が存在するかどうか判断することを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
29. 前記多変量統計分析を工程パラメータとプロセス計測とのモデル・データの統計的比較に基づいて行えるように工程の模擬動作を示すモデル・データを生成するために、工程の動作のシミュレーションを行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。

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