Системы и способы для иммерсивного взаимодействия с действительными и/или имитируемыми техническими средствами для управления технологическим процессом, контроля состояния окружающей среды и производственного контроля

Системы и способы для иммерсивного взаимодействия с действительными и/или имитируемыми техническими средствами для управления технологическим процессом, контроля состояния окружающей среды и производственного контроля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка заявляет права на преимущество приоритета по отношению к Предварительной Заявке на Патент США Серийный №61/074,472, поданной 20 июня 2008 года, озаглавленной "Иммерсивный учебный имитатор" и к предварительной заявке на патент США серийный №61/155,160, поданной 25 февраля 2009 года, озаглавленной "Системы и способы для иммерсивного взаимодействия с действительными и/или имитируемыми техническими средствами для управления технологическим процессом, контроля состояния окружающей среды и производственного контроля".

Уровень техники

Настоящее изобретение имеет отношение к цифровой обработке данных и, конкретнее, в качестве неограничивающего примера, к иммерсивному (с эффектом присутствия) взаимодействию с действительными и имитируемыми окружающими средами. Настоящее изобретение находит применение, например, в обучении эксплуатации, техническому обслуживанию и реагированию на аварийные ситуации для предприятий и других технических средств, задействующих управление технологическим процессом, контроль состояния окружающей среды или иной промышленный и/или. непромышленный контроль.

Технические средства, зависящие от методов управления технологическим процессом, контроля состояния окружающей среды, производственного контроля, а также от других методов управления, становятся все более и более сложными. Сюда входят занимающие большую площадь сборочные предприятия, фармацевтические фабрики, нефтеочистительные заводы, электростанции и другие крупные промышленные объекты эксплуатации. Также сюда входят небоскребы и другие комплексы зданий с запутанной системой энергоснабжения, климатической установкой, средствами перемещения людей, и другие "предприятия" с объектами инфраструктуры. Эти и другие технические средства, которые опираются на "управление" или "системы управления" для контролирования их характеристик и тем самым для гарантии того, что выпуск продукции, обработка, качество и/или эффективность остаются в желаемых пределах с течением времени.

Эти системы могут включать в себя множество компонентов, от полевых устройств и контроллеров до рабочих станций и другой, более мощной аппаратуры цифровой обработки данных, функции которых могут перекрываться. Полевые устройства включают в себя датчики температуры, расхода и другие датчики, которые измеряют характеристики рассматриваемого устройства, технологического процесса или системы. Они также включают в себя вентили и другие приводы, которые механически, при помощи электричества, магнитных свойств или иным образом осуществляют требуемое управление. Контроллеры генерируют установочные параметры для управляющих устройств, основываясь на результатах измерений от полевых устройств с датчиками. Работа контроллера, как правило, основывается на "алгоритме управления", который поддерживает управляемую систему на должном уровне или доводит ее до этого уровня, сводя к минимуму различия между значениями, измеренными датчиками и, например, заданным значением, определяемым оператором. Рабочие станции, станции управления и т.п., как правило, используются для настройки и контролирования технологического процесса в целом. Они также часто используются для исполнения управления технологическим процессом на более высоких уровнях, например, координируя работу групп контроллеров и реагируя на аварийную ситуацию, возникающую в них.

Один или более из этих компонентов системы управления могут включать в себя программные и/или аппаратные логические схемы, чтобы контролировать характеристики технических средств, которыми они управляют, и автоматически корректировать их рабочие параметры для гарантии выполнения этих ограничений. Другие отображают сигналы тревоги или другие признаки характеристик, оставляя ответственность за корректировку на операторах предприятия или других сотрудниках.

На нефтеперерабатывающем заводе, например, тысячи контроллеров, физически распределенных по площадям предприятия, могут контролировать и приводить в действие десятки тысяч датчиков, приводов и других полевых устройств, для транспортировки сырья, в том числе сырой нефти, для переработки. Контроллеры, в свою очередь, координируются рабочими станциями и более мощным оборудованием для цифровой обработки данных, чтобы перемещать требуемые объемы сырой нефти с требуемой скоростью к имеющимся котлам и дистилляционным колоннам. Полевые устройства в таких котлах и колоннах, и вокруг них, контролируют параметры обработки, чтобы максимально увеличить получение дистиллята и переместить полученные в результате бензин, дизельное топливо и другие попутные продукты для дальнейшей переработки. Сотрудники предприятия осуществляют контролирование и управление этими операциями с рабочих станций в центральном пункте управления и стратегически расположенных станций управления. Они также производят очень частые контрольные обходы очистительного завода для текущего обследования, корректировки и технического обслуживания оборудования. В случае аварийной ситуации, аварийно-спасательные бригады выполняют ручную и механическую блокировку автоматической системы управления, одновременно спасая тех, кто находится в опасности.

Идет ли речь о нефтеперерабатывающем заводе, сборочном предприятии или другом сложном техническом объекте, обучение персонала задачам эксплуатации и технического обслуживания может быть очень дорогостоящим, особенно, принимая во внимание запутанность, привносимую и налагаемую базовыми методами управления технологическим процессом, контроля состояния окружающей среды, производственного контроля, а также другими методами управления. Эти расходы усугубляются, если учитывать обучение сотрудников аварийно-спасательных служб, часть из которых могут почти не иметь повседневного близкого контакта с техническим объектом. В дополнение к обучению, имеются значительные дополнительные расходы для расстановки персонала по "рабочим местам", чтобы проводить контрольные обходы для регулярного контролирования, технического обслуживания и тому подобного.

Задача настоящего изобретения состоит в предоставлении усовершенствованных систем и способов для цифровой обработки данных.

Связанной задачей является предоставление таких систем и способов для иммерсивного взаимодействия с действительными и имитируемыми окружающими средами.

Еще одной связанной задачей является предоставление таких систем и способов для использования при эксплуатации, техническом обслуживании и реагировании на аварийные ситуации.

Другой подобной связанной задачей является предоставление таких систем и способов, которые могут использоваться в обучении персонала для эксплуатации, технического обслуживания и реагирования на аварийные ситуации.

Кроме того, еще одной связанной задачей является предоставление таких систем и способов, которые могут использоваться в технических средствах, задействующих управление технологическим процессом, контроль состояния окружающей среды или иной промышленный и/или непромышленный контроль.

И еще одной связанной задачей является предоставление таких систем и способов, которые снижают затраты, связанные с эксплуатацией, техническим обслуживанием и реагированием на аварийные ситуации и/или с обучением персонала для этого.

Раскрытие изобретения

Вышеизложенное входит в число задач, решаемых с помощью настоящего изобретения, которое предоставляет в некоторых аспектах системы для взаимодействия с окружающей средой управления, которая включает в себя управляемое оборудование наряду с управляющими устройствами, которые осуществляют контроль и управление этим управляемым оборудованием. Согласно некоторым из этих аспектов такая система включает в себя первое функциональное средство, которое генерирует выходные данные, представляющие рабочее состояние управляемого оборудования, а также второе функциональное средство, которое генерирует выходные данные, представляющие рабочее состояние одного или более из управляющих устройств. Механизм осуществляет согласование первого функционального средства со вторым функциональным средством, чтобы генерировать рабочее состояние окружающей среды управления.

Окружающая среда в виртуальной реальности генерирует, в зависимости от этого рабочего состояния и одного или более физических аспектов окружающей среды управления, трехмерное отображение окружающей среды управления. Окружающая среда в виртуальной реальности реагирует на пользовательское взаимодействие с одним или более устройствами ввода для генерирования такого трехмерного отображения, чтобы позволить пользователю взаимодействовать, с по меньшей мере управляющими устройствами и управляемым оборудованием, по меньшей мере, которые представлены трехмерным отображением окружающей среды управления. Механизм обращается к по меньшей мере первому и второму функциональным признака этих взаимодействий, по меньшей мере, или от первого или от второго функционального средства, чтобы распознать получаемые в результате изменения рабочего состояния окружающей среды управления. Она применяет признаки этих изменений к окружающей среде в виртуальной реальности для осуществления соответствующего видоизменения в трехмерном отображении окружающей среды управления, т.е. видоизменения, свидетельствующего о получаемом в результате изменении в окружающей среде управления.

Окружающая среда в виртуальной реальности согласно аспектам настоящего изобретения отображает окружающую среду управления, как участник видел бы ее в действительности, т.е., как если бы он/она действительно находился там. В результате, системы согласно настоящему изобретению позволяют пользователю почувствовать, через посредство трехмерного отображения окружающей среды управления, взаимодействие с окружающей средой управления, которая может быть действительной или имитируемой, и перемещение по ней (например, "контрольный обход"). Они могут использоваться, чтобы осуществлять контролирование и управление рабочими параметрами окружающей среды и содействовать обучению персонала предприятия или другого персонала, например, специалистов оперативного реагирования или другого персонала, обеспечивающего безопасное проведение работ.

Дополнительные аспекты настоящего изобретения предоставляют системы, например, которые описаны выше, в которых физические аспекты окружающей среды управления отражаются в базе данных САПР/АСУП и/или в полученном посредством лазерного сканирования трехмерном изображении, по меньшей мере, части окружающей среды управления, т.е., одного или более из элементов управляемого оборудования и/или управляющих устройств. В связанных аспектах настоящего изобретения, эти физические аспекты могут отражаться в нескольких двумерных изображениях, по меньшей мере, части окружающей среды управления. Это может быть, например, база данных, вмещающая сотни или тысячи изображений предприятия, которое включает в себя управляемое оборудование и/или управляющие устройства, и в некоторых аспектах настоящего изобретения предусматривается функциональное средство для генерирования трехмерного представления окружающей среды управления на основании этих изображений.

Третьи аспекты настоящего изобретения предоставляют системы, которые описаны выше, в которых окружающая среда в виртуальной реальности дополняет трехмерное отображение окружающей среды управления при помощи (i) наложения графических изображений на представления одного или более из элементов управляемого оборудования и/или одного или более из управляющих устройств, и/или (ii) видоизменения представляющих отображений управляемого оборудования, управляющих устройств и/или других объектов, чтобы дать пользователю ощущение возможности смотреть вовнутрь, насквозь и/или вокруг них.

Наложенные графические изображения, которые могут включать в себя, например, графики, уравнения и другие наглядные представления данных, могут основываться на имитируемых и/или действительных рабочих данных касательно управляемого оборудования и/или управляющих устройств. Наложенные графические изображения также могут включать в себя фото и/или видео изображения, полученные с помощью стационарных или подвижных камер (включающих в себя, в качестве неограничивающего примера, фото и видео камеры, являющиеся составной частью подвижных телефонов, карманных персональных компьютеров, или КПК, и других подобных устройств, которые могут переноситься персоналом в окружающей среде управления или вокруг нее.

Видоизмененные представляющие отображения могут, точно так же, основываться на подобных имитируемых и/или действительных рабочих данных, например, представляющих внутренние работы и/или "незаметную" работу управляющих устройств, управляемого оборудования (и материалы, которые они обрабатывают).

Преимуществами системы согласно вышеизложенным (и другим) аспектам настоящего изобретения является их способность генерировать трехмерные отображения окружающей среды управления, которые не только дают представление о поведении управляемого оборудования и/или управляющих устройств, но делают это согласованно с действительным или имитируемым параметром окружающей среды управления.

В других аспектах настоящее изобретение предоставляет системы, которые описаны выше, в которых первое и/или второе функциональное средство связываются с какой-либо из базы данных конфигураций и моделирования (базы данных "конфигураций"), базы данных приложений и базы данных рабочего цикла. Такая база данных конфигураций может включать в себя, например, одну или более стратегии управления для одного или более из элементов управляемого оборудования и/или управляющих устройств. Базы данных приложения и/или рабочего цикла могут включать в себя, например, имитируемые и/или действительные текущие рабочие данные для управляемого оборудования и/или управляющих устройств. Эти база(ы) данных могут включать в себя, в качестве альтернативы или дополнительно, имитируемые и/или действительные архивные рабочие данные для устройств и/или оборудования.

Кроме того, в других аспектах первое функциональное средство включает в себя программное обеспечение для динамического имитационного моделирования или другое функциональное средство, которое имитирует работу одного или более из элементов управляемого оборудования. Такое программное обеспечение имитационного моделирования может быть, например, решающей программой или другой системой для решения математических систем уравнений.

В связанных аспектах настоящего изобретения второе функциональное средство содержит программное обеспечение или другое функциональное средство, которое имитирует работу одного или более из управляющих устройств.

Еще одни аспекты настоящего изобретения предоставляют системы, которые описаны выше, которые дополнительно включают в себя рабочую станцию в центральном пункте управления или другое устройство для цифровой обработки данных, которое осуществляет контроль и/или управление пользовательским взаимодействием с управляющими устройствами и/или управляемым оборудованием, которые представлены в трехмерном отображении окружающей среды управления. Такая рабочая станция может использоваться, например, администратором, инструктором по обучению, слушателем учебных курсов или другим лицом. В этой связи, устройство для цифровой обработки данных в центральном пункте управления может быть выполнено с возможностью позволить своим пользователям видеть результаты взаимодействия между пользователями окружающей среды в виртуальной реальности применительно, к по меньшей мере, управляющим устройствам и управляемому оборудованию, например, которые представлены трехмерным отображением. Аналогично, окружающая среда в виртуальной реальности может быть выполнена с возможностью позволить своим пользователям видеть результаты действий со стороны пользователей устройства для цифровой обработки данных в центральном пункте управления, опять же, например, применительно, к по меньшей мере управляющим устройствам и к управляемому оборудованию, например, которые представлены трехмерным отображением.

Дополнительные аспекты настоящего изобретения предоставляют способы для эксплуатации и использования систем, которые описаны выше.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения наглядно представлены на чертежах и в последующем описании.

Краткое описание чертежей

Более полное понимание настоящего изобретения может быть достигнуто в результате обращения к чертежам, на которых

Фиг.1 изображает такую окружающую среду, с которой применяются на практике системы и способы настоящего изобретения;

Фиг.2-3 изображают систему согласно настоящему изобретению для иммерсивного взаимодействия с такой окружающей средой, как показанная на Фиг.1;

Фиг.4А-4В изображают различные отображения, генерируемые системами согласно настоящему изобретению, с дополненным отображением управляемого оборудования и/или управляющих устройств.

Осуществление изобретения

Фиг.1 изображает такую окружающую среду 5, с которой применяются на практике системы и способы настоящего изобретения. Показанная окружающая среда, которая целиком или частично может быть действительной или имитируемой, содержит систему 10 управления и техническое средство, управляемое этой системой 10.

Это техническое средство представляется, в данном документе, обрабатывающими станциями 20a-20d, и т.д., такими, как используются на фармацевтической фабрике, хотя в других вариантах осуществления техническое средство может быть сборочным предприятием, нефтеочистительным заводом, электростанцией или другим промышленным или непромышленным объектом эксплуатации (таким, как, в качестве неограничивающего примера, комплекс зданий), которые опираются на управление, чтобы контролировать характеристики управляемого оборудования, материалов или чего-то другого, обрабатываемого им, технологические процессы, при помощи которых они обрабатываются, и/или сами элементы системы 10 управления, чтобы гарантировать, что выпуск продукции, обработка, качество и/или эффективность остаются в желаемых пределах с течением времени.

Возвращаясь к чертежу, иллюстративная станция 20а иллюстративной фармацевтической фабрики включает в себя смесительную камеру 22, гидравлические впускные клапаны 24, 26, гидравлический выпускной клапан 28, лопасть 30, охладитель 32 и впускной клапан 34 охладителя. Другие обрабатывающие станции, которых может быть ноль или больше, могут быть той же или иной конфигурации.

Показанная система 10 включает в себя сетевые управляющие устройства, которые осуществляют контроль и управление управляемым оборудованием 22-32, материалами или чем-то другим, обрабатываемым им, технологические процессы, при помощи которых они обрабатываются, и/или сами элементы системы 10 управления, как обсуждалось выше. Управляющие устройства показанной системы 10 выполняют такой контроль и управление в соответствии с методами управления технологическим процессом, известными в данной области техники. В других вариантах осуществления, управляющие устройства могут вместо этого или в дополнение применять контроль состояния окружающей среды или иные методы промышленного и/или непромышленного контроля.

Показанные управляющие устройства включают в себя приводные полевые устройства ("приводы"), такие как вентили, изображенные как управляющие впускными и выпускными клапанами 24-28 и 34. Дополнительный привод показан управляющим лопастью 30. Эти и другие приводы, задействованные системой управления, сконструированы и эксплуатируются обычным образом, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа. Приводы показанного варианта осуществления работают под управлением соответствующих контроллеров полевых устройств, помеченных как CTL, которые тоже сконструированы и эксплуатируются обычным образом для обеспечения функций инициализации, формирования сигнала и связи.

Вместо того, чтобы использовать отдельные контроллеры CTL, приводы могут относиться к интеллектуальному типу и могут включать в себя встроенные микропроцессоры или другую аппаратуру для цифровой обработки данных для функций управления, инициализации, формирования сигнала, связи и других связанных с управлением функций. Для удобства, метка CTL используется независимо от того, является ли это связанное с управлением функциональное средство неотъемлемой частью приводов (например, как в случае интеллектуальных приводов) или иначе.

Показанные управляющие устройства включают в себя полевые устройства с датчиками ("датчики"), такие как температурный датчик 29, которые контролируют температуру, уровень или другую характеристику жидкости в камере 22. Датчик 29, как и другие датчики и измерительная аппаратура, задействованные системой, сконструированы и эксплуатируются обычным образом, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа. Они могут связываться с сетью управления через передающее устройство или другое устройство INT сопряжения, которое тоже сконструировано и эксплуатируется обычным образом, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа. Устройства сопряжения облегчают инициализацию, формирование сигнала и связь между датчиками и системой управления. Как и выше, один или более датчиков могут относиться к интеллектуальному типу, включая в свой состав встроенные микропроцессоры или другие возможности цифровой обработки данных для функций инициализации, формирования сигнала, связи и других связанных с управлением функций. В данном документе метка INT тоже используется в ссылке на связанное с управлением функциональное средство независимо от того, воплощено ли оно в интеллектуальном передающем устройстве или иначе.

Сетевые управляющие устройства включают в себя один или более контроллеров 36, которые осуществляют контроль и управление соответствующими аспектами гипотетического фармацевтического предприятия обычным образом, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа. Контроллеры могут содержать универсальные вычислительные машины, рабочие станции, персональные компьютеры, специализированное аппаратное обеспечение или другую аппаратуру цифровой обработки данных, способные выполнять такие функции контроля и управления, которые настроены в соответствии с идеями изобретения из этого документа. Предпочтительные контроллеры сконструированы и эксплуатируются наподобие управляющих обрабатывающих устройств СР, серийно выпускаемых правопреемником настоящей заявки, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа.

Система 10 управления включает в себя различные устройства, которые служат пользовательскими интерфейсами, а также обеспечивают функции конфигурирования и/или управления, совершенно обычным образом, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа. В этих целях показаны рабочая станция 40, переносной компьютер 42 и карманный компьютер 44. Эти устройства могут непосредственно обеспечивать функции конфигурирования и управления, как в случае рабочей станции 40, или во взаимодействии с устройствами обслуживающего узла, например, как в случае карманного компьютера 44 и обслуживающего узла 46. Аппаратура 40-44 может связываться с сетью управления напрямую, например, через шину или сетевое соединение, или косвенно, например, через спутник, беспроводное соединение или модемное соединение.

Иллюстративные управляющие устройства 36-46, CTL и INT связываются для обмена информацией через среду, которая дает возможность, по меньшей мере, некоторым из устройств устанавливать связь друг с другом. В этой связи, в показанном варианте осуществления эти устройства связываются через посредство одной или более сетей 48, которые, предпочтительно, являются IP-сетями, такими, как, в качестве неограничивающего примера, сети Ethernet (например, локальные вычислительные сети, глобальные вычислительные сети, городские вычислительные сети, и тому подобные, в качестве неограничивающего примера). Сеть(и) могут включать в себя, как показано на чертеже, несколько сегментов, таких как различные глобальные и локальные вычислительные сети. Они также могут включать в себя компоненты с высокой и/или низкой пропускной способностью, такие, как телефонные линии, и компоненты с низким и/или высоким временем ожидания, такие, как сети с использованием геостационарных спутников. Одно или более из управляющих устройств 36-46 и/или сетей 48 могут дополнительно связываться с сетью Интернет 50 или с другими сетям через посредство межсетевого обслуживающего узла 47, или иным образом.

Система 10 управления, включающая в себя иллюстративные устройства 36-48, может относиться к типу известных в данной области техники и серийно выпускаемых, в качестве неограничивающего примера, правопреемником настоящей заявки. Одна такая система управления описывается, опять же в качестве неограничивающего примера, в патенте Соединенных Штатов №6788980, идеи которого включаются в данный документ путем ссылки.

Согласно договоренности в данной области техники, в одной или более базах данных содержатся модель (и) системы 10 управления и аппаратуры в управляемом ею техническом средстве и, в частности, в качестве примера, модели управляемого оборудования 22-32, материалов или чего-то другого, обрабатываемого им, технологические процессы, при помощи которых они обрабатываются, и/или элементы системы 10 управления, включающие в себя, например, управляющие устройства 36 46, в том числе стратегию управления, исполняемую ими. Так, например, такая модель перечисляет полевые устройства, управляющие устройства, контроллеры и другую аппаратуру, которые осуществляют управление, с указанием их взаимосвязей и информации, переносимой между ними, а также и подробное описание вычислений и методики, которые они применяют для целей управления.

Такие модели могут генерироваться устройствами конфигурирования, относящимися к известному в данной области техники типу (например, который раскрывается в патентах США 7096465, озаглавленном "Система конфигурирования управления технологическим процессом с параметризованными объектами", и 6788980, озаглавленном "Способы и аппаратура для управления с использованием управляющих устройств, которые обеспечивают окружающую среду виртуальной машины, и которые устанавливают связь через IP-сеть", идеи и того и другого включаются в данный документ путем ссылки), или иным образом. Эти модели могут сохраняться в центральных базах данных и/или распределяться среди управляющих устройств 36-46, например, как раскрывается в вышеупомянутых включенных путем ссылки патентах США 7096465 и 6788980, а также в заявке согласно РСТ WO 03/89.995, озаглавленной "Способы и аппаратура для системы управления технологическим процессом, системы управления производственным оборудованием, системы контроля состояния окружающей среды, системы управления на базе автоматизированного промышленного производства, или другой системы управления с распространением данных в режиме реального времени", идеи которой также включаются в данный документ путем ссылки.

В дополнение к базе(ам) данных конфигураций или моделирования система может включать в себя одну или более базы данных приложений и/или базы данных рабочего цикла, например, относящиеся к типу, раскрываемому в вышеупомянутой включенной путем ссылки Заявке согласно РСТ WO 03/89,995, для поддержания, в числе прочего, текущей и/или архивной рабочей или другой информации касательно системы 10 управления и аппаратуры в техническом средстве, управляемом ею, и, в частности, в качестве примера, управляемого оборудования 22-32, материалов или чего-то другого, обрабатываемого им, технологических процессов, при помощи которых они обрабатываются, и/или элементов системы 10 управления, включающих в себя, например, управляющие устройства 36 46, в том числе стратегию управления для исполнения ими.

Вышеупомянутые базы данных конфигураций/моделирования, приложений и/или рабочего цикла только для иллюстрации представлены элементами 52а-52е на чертежах. Хоть на чертеже они и показаны только как распределенные среди некоторого числа управляющих устройств 36-46, на практике они могут сводиться в меньшем количестве или распределяться среди большего количества таких устройств, или иначе, совершенно обычным образом, известным в данной области техники.

Как отмечалось выше, окружающая среда, показанная на Фиг.1, может быть целиком или частично действительной или имитируемой. Так, в качестве неограничивающего примера, обрабатывающие станции 20a-20d, управляющие устройства 36-46, и база данных конфигураций/моделирования могут быть действительными, как и их работа. Это имеет место, например, на работающем (или находящемся "в состоянии рабочей готовности") заводе или в другой окружающей среде. В подобном случае, базы данных приложений и/или рабочего цикла, например, 52а-52е, содержат действительную текущую и/или архивную рабочую информацию. Конструирование и эксплуатация действительной окружающей среды, наглядно изображенной на Фиг.1, могут осуществляться известным в данной области техники образом, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа.

В качестве дополнительного неограничивающего примера обрабатывающие станции 20a-20d, управляющие устройства 36-46 и база данных конфигураций/моделирования могут быть действительными, но их работа может имитироваться. Это имеет место, например, на заводе перед запуском или в другой окружающей среде. В подобном случае, базы данных приложений и/или рабочего цикла, например, 52а-52е, содержат, по меньшей мере, некоторую имитируемую текущую и/или архивную рабочую информацию. Имитирование работы такой действительной окружающей среды, как наглядно изображенная на Фиг.1, может осуществляться известным в данной области техники образом, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа. Имитирование такой работы, например, основанное на базе(ах) данных конфигураций/моделирования и/или технических характеристиках обрабатывающей станции, может выполняться с использованием программных пакетов, имеющихся в данной области техники, в том числе, в качестве неограничивающего примера, на базе программного обеспечения имитационного моделирования SIM4ME, поставляемого правопреемником настоящей заявки, с модификациями в соответствии с идеями изобретения из этого документа.

В качестве еще одного неограничивающего примера, обрабатывающие станции 20a-20d, управляющие устройства 36-46 и база данных конфигураций/моделирования могут имитироваться, как и их работа. Это имеет место, например, на заводе или в другой окружающей среде, которая находится в стадии проектирования. Имитирование обрабатывающих станций и/или управляющих устройств может выполняться с использованием пакетов системы автоматизированного проектирования и автоматизированной системы управления производством, известных в данной области техники, тогда как имитирование работы таких станций и устройств может выполняться с использованием программных пакетов, которые обсуждались выше, и те и другие из которых настроены в соответствии с идеями изобретения из этого документа.

Фиг.2 изображает систему 54 согласно настоящему изобретению для иммерсивного взаимодействия с такой окружающей средой 5, как описанная выше. В частности, показанная система 54 обеспечивает иммерсивное взаимодействие с такой имитируемой окружающей средой, тем не менее, на основании идей из данного документа будет легко понять, как такая система может быть приспособлена для иммерсивного взаимодействия с такой действительной окружающей средой.

Показанная система 54 включает в себя центральный пункт 56 управления с операторским пультом(ами) 56А, программное обеспечение 58 динамического имитационного моделирования и рабочую станцию 58А, программное обеспечение 60 имитационного моделирования управляющего устройства, механизм 62 имитационного моделирования, окружающую среду 64 в виртуальной реальности (включающую в себя механизм ВР (виртуальной реальности)), связанные для обмена информацией через одну или более сетей 66, или иным образом. Другие варианты осуществления могут включать в себя меньше или больше элементов, и могут конфигурироваться иначе, чем как показано в данном документе.

Показанный центральный пункт 56 управления представляет собой традиционный центральный пункт управления, который используется применительно к управлению технологическим процессом и к другим методам управления. В показанном варианте осуществления, это может использоваться для контроля и управления рабочими параметрами имитируемой окружающей среды 5, например, таким же образом, как подобный центральный пункт управления осуществляет контроль и управление рабочими параметрами действительной окружающей среды 5. В этой связи, центральный пункт 56 управления может использоваться для поддержки обучения персонала в окружающей среде 64 в виртуальной реальности и/или он сам (центральный пункт управления) может обеспечивать окружающую среду для проведения обучения (например, персонала центрального пункта управления).

Программное обеспечение 58 динамического имитационного моделирования генерирует выходные данные, представляющие рабочее состояние предприятия и/или другой окружающей среды, в частности, в качестве неограничивающего примера, (одного или более элементов) управляемого оборудования 22-32, которым комплектуется предприятие/окружающая среда. Это программное обеспечение 58 представляет собой программное обеспечение динамического имитационного моделирования, доступное для приобретения на рынке, которое настроено в соответствии с идеями изобретения из этого документа, хотя могут использоваться, вдобавок или вместо этого, и другие пакеты имитационного моделирования, известные в данной области техники (опять же, которые настроены в соответствии с идеями изобретения из этого документа). В дополнение к поддержке деятельности инструктора по обучению (например, подготовке учебных упражнений для практикантов в окружающей среде 64 в виртуальной реальности) с помощью администраторской рабочей станции, программное обеспечение 58 имитационного моделирования включает в себя "решающую программу" и другие инструментальные средства поддержки имитационного моделирования, чтобы имитировать работу действительного предприятия или другой окружающей среды. В этой связи, программное обеспечение 58 имитационного моделирования может включать в себя или иным образом связываться с такой базой 70 данных конфигураций/моделирования, как описанная выше, которая моделирует, например, систему 10 управления и аппаратуру в техническом средстве, управляемом ею, а также и материалы или что-то другое, обрабатываемое им. Программное обеспечение 58 может исполняться на вышеупомянутой администраторской рабочей станции и/или на другой подходящей аппаратуре для цифровой обработки данных, которая известна на рынке (в том числе, в качестве неограничивающего примера, на вышеупомянутых рабочих станциях в центральном пункте управления).

Программное обеспечение 60 имитационного моделирования управляющего устройства генерирует выходные данные, представляющие рабочее состояние управляющих устройств (например, 36-46, CTL и INT), используемых для контроля и/или управления управляемым оборудованием (например, 22-32). Это программное обеспечение 58 имитирует работу контроллеров и других управляющих устройств имитируемой окружающей среды 5. Программное обеспечение 60 представляет собой программное обеспечение имитационного моделирования управления, доступное для приобретения на рынке, которое настроено в соответствии с идеями изобретения из этого документа, хотя могут использоваться, вдобавок или вместо этого, и другие пакеты имитационного моделирования, известные в данн