Wissensgestütztes Diagnosekonzept durch Kombination von Anlagenstruktur- und Prozessmodell

URN urn:nbn:de:gbv:705-opus-31087
URL
Dokumentart: Dissertation
Institut: Institut für Automatisierungstechnik
Fakultät: Fakultät Maschinenbau
Hauptberichter: Prof. Dr.-Ing. Alexander Fay
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.06.2015
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum:
SWD-Schlagwörter: Prozessmodell , Diagnose
Freie Schlagwörter (Deutsch): Diagnosekonzept , Ursachenforschung , Anlagenstrukturmodell , Formalisierte Prozessbeschreibung , CAEX
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften

Kurzfassung auf Deutsch:

Verfahrenstechnische Anlagen weisen unterschiedliche kausale Zusammenhänge auf, welche offensichtlich und damit nachvollziehbar sind. Diese ergeben sich hauptsächlich aus den Verbindungen in Form von Rohrleitungen zwischen den jeweiligen Anlagenkomponenten wie Behälter, Reaktoren oder Wäremtauscher. Auf Basis dieser Verbindungen werden Material- und Energieströme durch die Anlage transportiert. Die Ausführung des verfahrenstechnischen Prozesses in Kombination mit dem Transport führt dazu, dass sich die Abweichungen und Fehler entlang dieser Verbindungen ausbreiten und sich an anderer Stelle im Prozess und damit in der Anlage auswirken können. Hierdurch entsteht eine Diskrepanz zwischen dem Ort, an dem die Abweichung zu einem Fehler oder einer Störung führt und letztlich erkannt wird, und dem Ort, an dem der Fehler seinen eigentlichen Ursprung hat. Die Ursachenforschung wird weiterhin dadurch erschwert, dass nicht alle Zusammenhänge innerhalb des Systems zwingend bekannt sind, also intransparent sein können. Beide Effekte erschweren die Begründung eines kausalen Zusammenhangs zwischen Fehler und Ursache. Auf Basis eines Anlagenstrukturmodells kann im ersten Schritt ein örtlicher Zusammenhang zwischen Fehler und Ursache begründet werden, in dem der Fehler entgegengesetzt zu seiner Ausbreitungsrichtung analysiert wird. Für die Begründung eines kausalen Zusammenhangs zwischen Fehler und Ursache wird in dieser Arbeit aufgezeigt, wie durch die Einbeziehung eines Prozessmodells auf Basis des Beschreibungsmittels der VDI/VDE-Richtlinie 3682 "Formalisierte Prozessbeschreibung" der Diagnoseprozess unterstützt werden kann. Das Prozessmodell enthält sowohl ablaufspezifisches Wissen hinsichtlich des verfahrenstechnischen Prozesses, als auch Informationen über physikalische Größen und deren Wirk- und Abhängigkeitsbeziehungen. Die Formalisierung des Prozesswissens mittels des Datenformats CAEX (Computer Aided Engineering eXchange) sowie auf der Basis einer Ontologie definierten Beschreibungssprache PSL (Process Specification Language) ermöglicht die Anwendung formaler Methoden in Form eines regelbasierten Diagnosekonzeptes. Anhand eines verfahrenstechnischen Beispielprozesses wird aufgezeigt, wie durch die Formulierung von Verdachtshypothesen in Verbindung mit dem Anlagenstruktur- und Prozessmodell ein kausaler Zusammenhang zwischen einem Fehler und der potentiellen Ursache begründet werden kann. Das regelbasierte Diagnosekonzept ermöglicht somit die Erweiterung als auch Eingrenzung potentieller Ursachen und unterstützt den Diagnoseprozess im Fehlerfall.

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