專利名稱：用于處理故障假設(shè)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于查明故障起因并在基于模型的故障起因分析的范圍內(nèi)對其進(jìn)行確證的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明適于在技術(shù)設(shè)備內(nèi)或在利用其所執(zhí)行的技術(shù)處理過程中出現(xiàn)故障事件的情況下支持故障起因分析。
例如在G.Vollmar，R.Milanovic，J.KallelaModel-based RootCause Analysis，會議紀(jì)要，2001年4月2-4日Machinery Reliability會議，Phoenix Arizona，RELIABILITY雜志出版，c/o工業(yè)通信，Inc.1704Natalie Nehs，Dr.Knoxvil1e，TN37931 USA，曾講述過基于模型的故障起因分析。在出現(xiàn)故障事件的情況下，該方法如此地給故障分析員提供信息，使其能快速和有針對性地找到故障起因。為此，故障分析員需要一個計算機(jī)，其裝有Web瀏覽器并能通過因特網(wǎng)連接訪問所述的故障起因分析模型。故障模型是一個層級式的樹狀結(jié)構(gòu)。最上層由故障事件構(gòu)成。其下面的層由分別描述了假設(shè)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。這些節(jié)點(diǎn)是樹狀地相互鏈接的。每個節(jié)點(diǎn)具有一個可被用來確證或否認(rèn)假設(shè)的校驗(yàn)表。一個檢驗(yàn)表由多個校驗(yàn)表點(diǎn)組成。這些校驗(yàn)表點(diǎn)給出以下指示，即分析員需要哪些信息以及他必須如何處理該信息，以便確證所述的假設(shè)。在尋找設(shè)備內(nèi)的工作干擾時，故障分析員從一個節(jié)點(diǎn)導(dǎo)航到另一個節(jié)點(diǎn)，并借助所附的校驗(yàn)表檢驗(yàn)其設(shè)備。當(dāng)分析員以該方式接受一個假設(shè)時，他便導(dǎo)航到所屬的故障模型，或者說導(dǎo)航到導(dǎo)致其設(shè)備產(chǎn)生干擾的故障。
然而，處理用于確證故障假設(shè)的檢驗(yàn)表點(diǎn)可能非常費(fèi)事。必須收集和處理所有具有證據(jù)力的數(shù)據(jù)。必須被考慮用來進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)通常不再存在，或者很難和費(fèi)時地才能獲得。還必須經(jīng)常地利用復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)以獲得具有證據(jù)力的信息。當(dāng)為此所需要的時間耗費(fèi)非常高或者當(dāng)沒有為該任務(wù)提供專業(yè)人員時，尤其會產(chǎn)生問題。
原則上，管理系統(tǒng)和用于存儲具有時間參考的信號的數(shù)據(jù)庫具有以下數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能被考慮用來對假設(shè)進(jìn)行確證。也存在軟件程序，其能夠把這些數(shù)據(jù)壓縮和處理成更高價值的信息。但在故障起因分析時，已知方案另外還有一個重大的缺點(diǎn)在于，管理系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)庫的信息并不是讓故障起因分析系統(tǒng)自動地訪問的，而且也不能通過計算機(jī)支持來對假設(shè)進(jìn)行確證。
因此本發(fā)明所基于的任務(wù)在于，給出一種用于自動地處理預(yù)定的故障假設(shè)的方法和系統(tǒng)。
該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1所述特征的用于在故障起因分析的范疇內(nèi)處理故障假設(shè)的方法來解決。相應(yīng)的系統(tǒng)和優(yōu)選改進(jìn)方案由其它權(quán)利要求給出。
據(jù)此，本發(fā)明涉及一種用于查明故障起因并在故障起因分析的范圍內(nèi)對其進(jìn)行確證的方法和系統(tǒng)，包括基于用于確證假設(shè)的物理模型用計算機(jī)支持校驗(yàn)表點(diǎn)的處理。該方法和系統(tǒng)適合于在工業(yè)設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)故障事件的情況下支持故障起因查詢。
在此，工業(yè)信息技術(shù)的、也即例如管理系統(tǒng)或規(guī)劃系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)借助物理模型被實(shí)時地轉(zhuǎn)化成更高價值的、用于故障起因分析的信息。因此，物理模型提供了為處理校驗(yàn)表點(diǎn)所需要的信息。在理想情況下，所有的校驗(yàn)表點(diǎn)通過物理模型自動地被處理，并由此確證預(yù)定的故障假設(shè)。由此獲得的結(jié)果適當(dāng)?shù)赝ㄟ^XML接口被提供給故障起因分析系統(tǒng)。在處理故障樹時，用信號給故障分析人員發(fā)送已由模型處理的假設(shè)和校驗(yàn)表點(diǎn)。
對該方法和適合于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)的進(jìn)一步說明將在下面借助附圖所示的實(shí)施例來給出。
其中

圖1示出了用于自動處理故障假設(shè)的系統(tǒng)，圖2示出了用于自動處理故障假設(shè)的方法，圖3示出了過程處理的物理模型，圖4示出了故障模型的原理圖，圖5示出了故障樹的結(jié)構(gòu)，圖6示出了故障假設(shè)“能量輸入太高”，以及圖7示出了自動確證的校驗(yàn)表。
圖1描繪了一個用于借助物理模型自動地處理故障假設(shè)的系統(tǒng)1。該系統(tǒng)包括輸入/輸出設(shè)備10、假設(shè)處理設(shè)備20和數(shù)據(jù)存儲器30。
輸入/輸出設(shè)備10包括有一個模型瀏覽器11，利用該模型瀏覽器，故障分析員可以處理基于故障樹的、被稱為RCA(根本原因分析)模型和基于認(rèn)識的模型33。由此尤其可以預(yù)給定一個故障假設(shè)，其可自動地借助系統(tǒng)來進(jìn)行確證。
假設(shè)處理設(shè)備20包含有一個被稱為模型引擎的、用于物理模型31的處理設(shè)備21和一個在圖1中被稱為RCA模型導(dǎo)航器的假設(shè)處理器22。處理設(shè)備21循環(huán)地訪問由數(shù)據(jù)服務(wù)器40提供的過程數(shù)據(jù)，并根據(jù)物理模型31的預(yù)給定而計算設(shè)備狀態(tài)和過程狀態(tài)，以及把結(jié)果存儲在用于計算結(jié)果32的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。假設(shè)處理器22在處理一個假設(shè)時訪問該計算結(jié)果32，以及訪問所述基于認(rèn)識的模型33的校驗(yàn)表。
數(shù)據(jù)存儲器30包括含有文件的存儲區(qū)，其中存放了物理模型31和基于認(rèn)識的模型33，并且還存儲有計算結(jié)果32。
圖2示出了用于借助圖1一般性地給出的、而且在圖3中示例地給出的物理模型而自動地處理故障假設(shè)的方法。故障分析員首先導(dǎo)航到一個故障假設(shè)以開始該方法。在方法步驟100中，由假設(shè)處理器22裝入為確證該假設(shè)而需要的計算結(jié)果32。在接下來的步驟200中，另外還由假設(shè)處理器22從基于認(rèn)識的模型33中裝入該有關(guān)假設(shè)的校驗(yàn)表。圖6示出了這種校驗(yàn)表的例子。在步驟300中，由假設(shè)處理器22利用校驗(yàn)表的校驗(yàn)表點(diǎn)對計算結(jié)果進(jìn)行平衡。在此，為其被寄存了模型的校驗(yàn)表點(diǎn)是自動地被分析的。每個校驗(yàn)表點(diǎn)包含有一個用于確證假設(shè)的條件。在步驟400中通過假設(shè)處理器22表征該校驗(yàn)表點(diǎn)是否滿足條件。圖7示例地給出了如何在處理之后輸出一個校驗(yàn)表。
圖3示例地繪出了在一個反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)過程的物理模型。該模型以差分方程的形式被給出。該模型描述了在無故障狀態(tài)下的過程參數(shù)。故障可以利用這種模型通過比較所計算出的參數(shù)和實(shí)測值而被測出。例如可以計算冷卻水的進(jìn)口和出口溫度。若所計算出的出口溫度偏離實(shí)測值，則通過考慮某些邊界條件而利用相應(yīng)的方程系統(tǒng)推導(dǎo)出一個測試值故障。借助所給出的差分方程，例如可以利用To診斷出溫度測試故障，以及用V診斷出泄漏。
圖4示出了作為基于認(rèn)識的模型33的故障模型的原理圖。被示出的最上層包含有一個具有過程步驟的過程模型。每個過程步驟可以被再分為進(jìn)一步的過程步驟。在每個過程步驟處存在故障事件和緊急的分量。為此又有具有節(jié)點(diǎn)的故障樹。故障樹的節(jié)點(diǎn)表示了故障假設(shè)。故障假設(shè)的重要的和關(guān)于內(nèi)容的組成部分是一個用于確證的校驗(yàn)表。在圖5中詳細(xì)給出了假設(shè)的內(nèi)容。
圖5示出了故障樹的結(jié)構(gòu)。該模型包括一個層級結(jié)構(gòu)，并以最簡單的特征包含有兩個層。最上層表示故障事件。一個故障事件下可能有多個故障假設(shè)。按以下方式來描述邏輯依賴性一個或多個故障假設(shè)可能是該故障事件的起因。故障事件和故障假設(shè)具有類似的內(nèi)容描述。為了更深一步的分析，故障假設(shè)可以指向其它的故障模型，也就是說一個故障樹可以由多個子樹組成。通過屬性“故障樹參考”來產(chǎn)生鏈接。
圖6示例地給出了系統(tǒng)如何給用戶提出故障假設(shè)“能量輸入太高”。在此，故障假設(shè)的描述解釋了位于故障和可能的起因之間的關(guān)系。由定位給出可能的故障地點(diǎn)；在該例中這是反應(yīng)器XY。通過處理確證校驗(yàn)表來確證該假設(shè)。檢驗(yàn)“溫度測試故障”和“泄漏到冷卻殼”可以通過物理模型自動地確證。由一個故障樹參考針對診斷判據(jù)“錯誤的操作指導(dǎo)”而實(shí)現(xiàn)對所屬的故障樹的訪問，以便進(jìn)行更深一步的診斷。
圖7示例地示出了怎樣顯示一個自動被確證的校驗(yàn)表。在此，用斜體顯示已被自動確證為否定結(jié)果的診斷判據(jù)。被確證為肯定結(jié)果的診斷判據(jù)被用粗體顯示出，并用感嘆號強(qiáng)調(diào)。仍需要被檢驗(yàn)的診斷判據(jù)用粗體和問號顯示。
權(quán)利要求
1.當(dāng)在技術(shù)設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)故障事件時用于在故障起因分析的范圍內(nèi)自動地處理故障假設(shè)的方法，其中a)采用一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(1)，在其中設(shè)有利用所述設(shè)備可以執(zhí)行的設(shè)備功能和過程的物理模型(31)；用于故障起因分析的基于認(rèn)識的模型(33)；通過訪問該物理模型(31)和訪問被存儲在該技術(shù)設(shè)備的數(shù)據(jù)服務(wù)器(40)內(nèi)的數(shù)據(jù)來計算和存儲設(shè)備狀態(tài)和過程狀態(tài)的裝置(21，32)；用于處理假設(shè)的裝置(22)和輸入/輸出設(shè)備(11)，以及b)在通過該系統(tǒng)(1)的用戶預(yù)給定一個故障假設(shè)之后，所述用于處理假設(shè)的裝置(22)通過訪問設(shè)備狀態(tài)及過程狀態(tài)的計算結(jié)果和通過訪問基于認(rèn)識的模型(33)的校驗(yàn)表而自動地根據(jù)被分配給所述校驗(yàn)表中的校驗(yàn)表點(diǎn)的條件對該故障假設(shè)進(jìn)行確證，并在一個結(jié)果表中記錄每個校驗(yàn)表點(diǎn)的確證結(jié)果，然后促使輸出該結(jié)果表。
2.當(dāng)在技術(shù)設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)故障事件時用于在故障起因分析的范圍內(nèi)自動地處理故障假設(shè)的系統(tǒng)，其中a)設(shè)有一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(1)，在其中設(shè)有利用所述設(shè)備可以執(zhí)行的設(shè)備功能和過程的物理模型(31)；用于故障起因分析的基于認(rèn)識的模型(33)；通過訪問該物理模型(31)和訪問被存儲在該技術(shù)設(shè)備的數(shù)據(jù)服務(wù)器(40)內(nèi)的數(shù)據(jù)來計算和存儲設(shè)備狀態(tài)和過程狀態(tài)的裝置(21，32)；用于處理假設(shè)的裝置(22)和輸入/輸出設(shè)備(11)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(1)被設(shè)置用來在通過用戶預(yù)給定一個故障假設(shè)之后，所述用于處理假設(shè)的裝置(22)通過訪問設(shè)備狀態(tài)及過程狀態(tài)的計算結(jié)果和通過訪問基于認(rèn)識的模型(33)的校驗(yàn)表而自動地根據(jù)被分配給所述校驗(yàn)表中的校驗(yàn)表點(diǎn)的條件對該故障假設(shè)進(jìn)行確證，并在一個結(jié)果表中記錄每個校驗(yàn)表點(diǎn)的確證結(jié)果，然后促使輸出該結(jié)果表。
全文摘要
本發(fā)明涉及當(dāng)在技術(shù)設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)故障事件時用于在故障起因分析的范圍內(nèi)自動地處理故障假設(shè)的方法和適于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。采用一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(1)，在其中設(shè)有利用所述設(shè)備可以執(zhí)行的設(shè)備功能和過程的物理模型(31)；用于故障起因分析的基于認(rèn)識的模型(33)；通過訪問該物理模型(31)和訪問被存儲在該技術(shù)設(shè)備的數(shù)據(jù)服務(wù)器(40)內(nèi)的數(shù)據(jù)來計算和存儲設(shè)備狀態(tài)和過程狀態(tài)的裝置(21，32)；用于處理假設(shè)的裝置(22)和輸入/輸出設(shè)備(11)。
文檔編號G06F11/25GK1559034SQ02818686
公開日2004年12月29日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月24日
發(fā)明者G·沃爾馬, 胡再軍, P·卡博爾, ┒, G 沃爾馬 申請人:Abb研究有限公司