DE102019126292A1

DE102019126292A1 - System und Verfahren zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie bei der rechnerischen Fluiddynamikanalyse

Info

Publication number: DE102019126292A1
Application number: DE102019126292.5A
Authority: DE
Inventors: Jae Hyeon PARK; Sang Jin Lee; Hyun Sik Kim; Jee Hun Park
Original assignee: Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Current assignee: Doosan Enerbility Co Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2020-06-04
Also published as: CN111339627A; KR102245922B1; US20200175121A1; CN111339627B; KR20200065860A

Abstract

Es werden ein System und ein Verfahren zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie geschaffen. Das Verfahren zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie kann das Erzeugen eines Signalerzeugungsmodells und eines Analysemodells für ein Entwurfsobjekt basierend auf ersten Analysedaten, das Anwenden eines durch das Signalerzeugungsmodell erzeugten Signals auf das Analysemodell basierend auf zweiten Analysedaten, um einen oder mehrere geschätzte Werte zu berechnen, das Vergleichen der geschätzten Werte und der zweiten Analysedaten, um mehrere Frühwarninformationen zu erzeugen, und darauf basierend, ob die mehreren Frühwarninformationen eine vorgegebene Bedingung erfüllen, das Bestimmen, ob eine Frühwarnung auszugeben ist, enthalten.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität von KR 10-2018-0152749 , eingereicht am 30. November 2018.
HINTERGRUND
Gebiet
Die Vorrichtungen und Verfahren, die mit den beispielhaften Ausführungsformen konsistent sind, beziehen sich auf ein System und ein Verfahren zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie in einem Prozess unter Verwendung eines Computers, um die physikalischen Zustände der Komponenten oder anderer Konfigurationen, die in einer Anlage installiert sind, wenn die Komponenten oder Konfigurationen entworfen werden, durch das Bestimmen zu analysieren, ob die Analyse richtig ausgeführt wird, bevor das analysierte Ergebnis berechnet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Es gibt viele verschiedene Typen von Installationen in einer Anlage, die entworfen werden müssen, bevor sie eingebaut werden, was folglich viel Zeit und Aufwand erfordert. Um Hochleistungs-Schlüsselkomponenten mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen, ist eine computerbasierte Analyse, wie z. B. eine Fluidanalyse, eine Strukturanalyse, eine elektromagnetische Analyse oder dergleichen, beim Entwerfen der Komponenten erforderlich. Die analytische Interpretation wird über mehrere zehn bis hunderte Iterationen ausgeführt, wobei eine Interpretation ziemlich viel Zeit erfordert.
Unterdessen können sich während der wiederholten Analyse viele Probleme ergeben. Entsprechend werden oft Ergebniswerte, die für den Entwurf nicht erforderlich sind, erzeugt. Falls ein Entwickler falsche Gitterentwurfsdaten, Betriebsbedingungseinstellungen, Einstellungen der primären Parameter usw. für die Analyse eingibt, kann das Ergebnis der mit viel Zeit und Aufwand ausgeführten analytischen Interpretation vollständig falsch werden oder kann die computerunterstützte Analyse selbst unterbrochen werden. Falls eine derartige falsche analytische Interpretation erhalten wird oder die computerunterstützte Analyse unterbrochen wird, sollte eine erneute Analyse von Anfang an neu ausgeführt werden. Die Verschwendung von Zeit und Aufwand aufgrund der erneuten Analyse kann in dem Prozess des Konstruierens einer Anlage und ihrer Installationen riesige Schäden verursachen.
Um die Probleme beim Entwurf einer Anlage oder ihrer Installationen zu lösen, wird ein System zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie in dem Entwurf benötigt, um dadurch die Verschwendung von Zeit und Aufwand, die beim Entwurf erforderlich sind, zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aspekte einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen schaffen ein System, das kontinuierlich bewerten kann, ob eine für den Entwurf einer Anlage oder ihrer Installationen erforderliche physikalische Analyse richtig ausgeführt wird, um eine analytische Anomalie in dem Entwurf zu erkennen und dadurch die Verschwendung von Zeit und Betriebsmitteln, die bei der Analyse des Entwurfs erforderlich sind, zu vermeiden.
Die Aspekte einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen schaffen ein System, das die Effizienz des gesamten Entwurfs einer Anlage oder ihrer Installationen durch das Verringern der Verschwendung von Zeit und Betriebsmitteln, die bei der Analyse des Entwurfs erforderlich sind, vergrößern kann.
Zusätzliche Aspekte werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch die Praxis der beispielhaften Ausführungsformen gelernt werden.
Gemäß einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie geschaffen, wobei das Verfahren enthält: Erzeugen eines Signalerzeugungsmodells und eines Analysemodells für ein Entwurfsobjekt basierend auf ersten Analysedaten; Anwenden eines durch das Signalerzeugungsmodell erzeugten Signals auf das Analysemodell basierend auf zweiten Analysedaten, um einen oder mehrere geschätzte Werte zu berechnen; Vergleichen der geschätzten Werte und der zweiten Analysedaten, um mehrere Frühwarninformationen zu erzeugen; und darauf basierend, ob die mehreren Frühwarninformationen eine vorgegebene Bedingung erfüllen, Bestimmen, ob eine Frühwarnung auszugeben ist.
Die ersten Analysedaten und die zweiten Analysedaten können aus einem Ergebnis einer an dem Entwurfsobjekt ausgeführten rechnerischen Fluiddynamikanalyse erhalten werden.
Die ersten Analysedaten können erhalten werden, bevor die zweiten Analysedaten erhalten werden.
Die ersten Analysedaten und die zweiten Analysedaten können Daten für die Zellen für ein Fluid um das Entwurfsobjekt enthalten, wobei die Zellen durch das Aufteilen der Umgebung des Entwurfsobjekts für jeden Einheitsraum erhalten werden.
Das Anwenden des Signals kann enthalten: Erzeugen eines neuen Signals basierend auf den zweiten Analysedaten; und Anwenden des neuen Signals auf das Analysemodell, um einen geschätzten Wert zu berechnen.
Das Verfahren kann ferner das Ausführen eines Kompensationsprozesses an dem neuen Signal nach dem Anwenden des neuen Signals auf das Analysemodell enthalten, wobei das auf das Analysemodell angewendete neue Signal ein kompensiertes Signal ist.
Das Vergleichen der geschätzten Werte und der zweiten Analysedaten kann enthalten: Berechnen eines Restwerts zwischen dem geschätzten Wert und den zweiten Analysedaten; und Erzeugen von Frühwarninformationen basierend auf dem Restwert.
Die Frühwarninformationen können Informationen darüber enthalten, ob sich der Restwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs befindet.
Die Frühwarninformationen können für jede Zelle erzeugt werden.
Das Bestimmen, ob die Frühwarnung auszugeben ist, kann wenigstens eines des Bestimmens der analytischen Anomalie für jede einzelne Zelle, des Aufteilens der Zellen in Gruppen, wobei jede Gruppe wenigstens zwei Zellen aufweist, und des Bestimmens der analytischen Anomalie für jede Gruppe und des Bestimmens der analytischen Anomalie für alle Zellen enthalten.
Gemäß einem Aspekt einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein System zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie geschaffen, wobei das System enthält: eine Modellierungsschicht, die konfiguriert ist, ein Signalerzeugungsmodell und ein Analysemodell für ein Entwurfsobjekt basierend auf ersten Analysedaten zu erzeugen; und eine Vorhersageschicht, die konfiguriert ist, ein oder mehrere geschätzte Werte unter Verwendung des Signalerzeugungsmodells und des Analysemodells basierend auf zweiten Analysedaten zu berechnen und die geschätzten Werte und die zweiten Analysedaten zu vergleichen, um zu bestimmen, ob in der Analyse für das Entwurfsobjekt eine Anomalie auftritt.
Die ersten Analysedaten und die zweiten Analysedaten können aus einem Ergebnis einer an dem Entwurfsobjekt ausgeführten rechnerischen Fluiddynamikanalyse erhalten werden.
Die ersten Analysedaten und die zweiten Analysedaten können Daten für die Zellen für ein Fluid um das Entwurfsobjekt enthalten, wobei die Zellen durch das Aufteilen der Umgebung des Entwurfsobjekts für jeden Einheitsraum erhalten werden.
Die Vorhersageschicht kann enthalten: eine Vorhersageeinheit, die konfiguriert ist, einen oder mehrere geschätzte Werte unter Verwendung des Signalerzeugungsmodells und des Analysemodells basierend auf den zweiten Analysedaten zu berechnen; eine Frühwarnlogikeinheit, die konfiguriert ist, Frühwarninformationen basierend auf den geschätzten Werten zu erzeugen; und eine Diagnoseeinheit, die konfiguriert ist, basierend auf den Frühwarninformationen zu bestimmen, ob in der Analyse für das Entwurfsobjekt eine Anomalie auftritt.
Die Vorhersageeinheit kann enthalten: einen Signalgenerator, der konfiguriert ist, basierend auf den zweiten Analysedaten ein neues Signal zu erzeugen; und einen Simulator, der konfiguriert ist, das neue Signal auf das durch die Modellierungsschicht erzeugte Analysemodell anzuwenden, um einen geschätzten Wert zu berechnen.
Das System kann ferner einen Kompensator enthalten, der konfiguriert ist, einen Kompensationsprozess an dem durch den Signalgenerator erzeugten neuen Signal auszuführen und das kompensierte Signal an den Simulator zu senden.
Die Frühwarnlogikeinheit kann enthalten: einen Restwertrechner, der konfiguriert ist, einen Restwert zwischen dem geschätzten Wert und den zweiten Analysedaten zu berechnen; und einen Frühwarninformationsgenerator, der konfiguriert ist, Frühwarninformationen basierend auf dem Restwert zu erzeugen.
Die Frühwarninformationen können Informationen darüber enthalten, ob sich der Restwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs befindet.
Die Diagnoseeinheit kann die analytische Anomalie für jede einzelne Zelle, für jede Zellengruppe mit wenigstens zwei Zellen oder für alle Zellen bestimmen
Gemäß einem Aspekt einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein nicht transitorisches computerlesbaren Speichermedium geschaffen, das Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie speichert, wobei das Verfahren enthält: Erzeugen eines Signalerzeugungsmodells und eines Analysemodells für ein Entwurfsobjekt basierend auf ersten Analysedaten; Anwenden eines durch das Signalerzeugungsmodell erzeugten Signals auf das Analysemodell basierend auf zweiten Analysedaten, um einen oder mehrere geschätzte Werte zu berechnen; Vergleichen der geschätzten Werte und der zweiten Analysedaten, um mehrere Frühwarninformationen zu erzeugen; und darauf basierend, ob die mehreren Frühwarninformationen eine vorgegebene Bedingung erfüllen, Bestimmen, ob eine Frühwarnung auszugeben ist.
Gemäß einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen ist es möglich, die beim Entwurf einer Anlage oder ihrer Installationen erforderliche Rechenanalysezeit drastisch zu verringern, dadurch die beim Entwurf der gesamten Anlage erforderliche Zeit zu verringern und die Konstruktionskosten der Anlage im hohen Maße zu verringern.
Zusätzlich wird gemäß einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen sichergestellt, dass sogar eine ungelernte Person eine Analyseoperation einfach ausführen kann, wobei dadurch vom Standpunkt eines Arbeitgebers eine Wirkung des Kürzens der Personalkosten oder der flexibleren Verwendung des Personals erhalten wird.
Figurenliste
Die obigen und anderen Aspekte werden aus der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher; es zeigen:

1 eine schematische graphische Darstellung, die ein Beispiel einer rechnerischen Fluiddynamik bei einem Entwurf einer Turbinenschaufel in einer Anlage veranschaulicht;
2 einen Blockschaltplan, der eine Struktur eines Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht;
3 einen Blockschaltplan, der eine Konfiguration einer Vorhersageeinheit des Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht;
4 einen Blockschaltplan, der eine Konfiguration einer Frühwarnlogikeinheit des Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht; und
5 eine Konfiguration einer Diagnoseeinheit des Systems gemäß einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
An den Ausführungsformen der Offenbarung können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, wobei es verschiedene Typen von Ausführungsformen geben kann. Folglich sind in den Zeichnungen spezifische Ausführungsformen veranschaulicht, wobei die Ausführungsformen in der Beschreibung ausführlich beschrieben werden. Es sollte jedoch angegeben werden, dass die verschiedenen Ausführungsformen nicht zum Einschränken der Schutzumfangs der Offenbarung auf eine spezifische Ausführungsform sind, sondern dass sie interpretiert werden sollten, so dass sie alle Modifikationen, Äquivalente oder Alternativen der Ausführungsformen enthalten, die in den hier offenbarten Ideen und technischen Schutzumfängen enthalten sind. Unterdessen wird die ausführliche Erklärung weggelassen, falls bestimmt wird, dass beim Beschreiben der Ausführungsformen die ausführliche Erklärung in Beziehung stehender bekannter Techniken den Hauptpunkt der Offenbarung unnötig undeutlich machen kann.
Wenn es nicht anderweitig definiert ist, weisen die Begriffe, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, die hier verwendet werden, die gleiche Bedeutung auf, wie sie im Allgemeinen durch die Fachleute auf dem relevanten Gebiet verstanden würde. Diese Begriffe können jedoch in Abhängigkeit von den Absichten des Fachmanns auf dem Gebiet, der rechtlichen oder technischen Interpretation und der Entstehung neuer Techniken variieren. Zusätzlich sind einige Begriffe beliebig durch den Anmelder ausgewählt. Diese Begriffe können durch die Bedeutung, die hier definiert oder beschrieben ist, ausgelegt werden, wobei sie, wenn es nicht anderweitig spezifiziert ist, auf der Grundlage der gesamten Inhalte dieser Beschreibung und der üblichen technischen Kenntnis auf dem Gebiet ausgelegt werden können.
Die Funktionsblöcke, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind und im Folgenden beschrieben werden, sind lediglich Beispiele der möglichen Implementierungen. In anderen Implementierungen können andere Funktionsblöcke verwendet werden, ohne vom Schutzumfang der ausführlichen Beschreibung abzuweichen. Während ein oder mehrere Funktionsblöcke der vorliegenden Offenbarung durch getrennte Blöcke dargestellt sind, können außerdem einer oder mehrere der Funktionsblöcke eine Kombination der verschiedenen Hardware- und Software-Konfigurationen, die die gleiche Funktion ausführen, sein.
Außerdem führt „ein Modul“ oder „ein Teil“ in der Offenbarung wenigstens eine Funktion oder Operation aus, wobei diese Elemente als Hardware oder Software oder als eine Kombination aus Hardware und Software implementiert sein können. Ferner können mehrere „Module“ oder „Teile“ in wenigstens ein Modul integriert sein und als wenigstens ein Prozessor implementiert sein, mit Ausnahme der „Module“ oder „Teile“, die als spezifische Hardware implementiert sein müssen.
Die hier verwendete Terminologie ist nur zum Zweck des Beschreibens spezieller Ausführungsformen und ist nicht vorgesehen, den Schutzumfang der Offenbarung einzuschränken. Die Einzahlformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“, wie sie hier verwendet werden, sind vorgesehen, ebenso die Mehrzahlformen zu enthalten, wenn es nicht der Kontext deutlich anders angibt. Ferner sollten die Begriffe „umfasst“, „enthält“ oder „weisen/weist auf“ als bezeichnend ausgelegt werden, dass es derartige Merkmale, Bereiche, ganze Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder eine Kombination daraus in der Beschreibung gibt, und nicht, um das Vorhandensein oder die Möglichkeit des Hinzufügens eines oder mehrerer anderer Merkmale, Bereiche, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Kombinationen daraus ausschließen.
Zusätzlich beziehen sich die Begriffe bezüglich Befestigungen, der Kopplung und dergleichen, wie z. B. „verbunden“ und „gekoppelt“, auf eine Beziehung, in der die Strukturen entweder direkt oder indirekt durch dazwischenliegende Strukturen aneinander befestigt oder angebracht sind.
Ferner können Begriffe, wie z. B. „erster“, „zweiter“ usw., verwendet werden, um verschiedene Elemente zu beschreiben, wobei aber die Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Die Begriffe werden einfach verwendet, um ein Element von anderen Elementen zu unterscheiden. Die Verwendung derartiger Ordnungszahlen sollte nicht als die Bedeutung des Begriffs einschränkend ausgelegt werden. Die Komponenten, die einer derartigen Ordnungszahl zugeordnet sind, sollten z. B. nicht in der Reihenfolge der Verwendung, der Anordnungsreihenfolge oder dergleichen eingeschränkt werden. Gegebenenfalls kann jede Ordnungszahl synonym verwendet werden.
Die Ausdrücke, wie z. B. „wenigstens einer von“, wenn sie einer Liste von Elementen vorangehen, modifizieren die gesamte Liste der Elemente und modifizieren nicht die einzelnen Elemente der Liste. Der Ausdruck „wenigstens eines von a, b und c“ sollte z. B. so verstanden werden, dass er nur a, nur b, nur c, sowohl a als auch b, sowohl a als auch c, sowohl b als auch c, alle von a, b und c oder irgendwelche Variationen der obenerwähnten Beispiele enthält.
Im Folgenden werden die beispielhaften Ausführungsformen bezüglich der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Ein Beispiel der rechnerischen Fluiddynamikanalyse (CFD-Analyse), d. h., der durch einen Computer ausgeführten Fluiddynamikanalyse, wird bezüglich 1 beschrieben.
1 veranschaulicht einen Computerentwurfsprozess für eine Schaufel einer in einer Anlage installierten Turbine und veranschaulicht spezifisch einen Prozess der Computersimulation einer Strömung eines Fluids, das um eine virtuell entworfene Schaufel strömt. Diese Simulation wird hunderte bis tausende Male iteriert, um die Daten für jede Iteration zu berechnen, wobei dadurch den Entwicklern ermöglicht wird, die geeignetste Schaufelstruktur aus der wiederholten Simulationsanalyse zu bestimmen.
In 1 sind mehrere Dreiecksteile um die virtuelle Schaufel angegeben, wobei jeder Dreiecksteil als eine Zelle bezeichnet wird. Die Zelle bedeutet eine Einheit zum Aufteilen und Analysieren des Fluids um die Schaufel durch den Raum, wobei jede Zelle mehrere hydrodynamische Daten enthalten kann. In 1 sind insgesamt 750 Zellen um die Schaufel aufgeteilt und angeordnet, wobei jede Zelle 68 Zustandswerte enthalten kann.
Angenommen, dass die Simulation für die Schaufel 5000-mal wiederholt wird, wobei eine Gesamtmenge von 750 Zellen simuliert wird, so dass 68 Zustandswerte, die in jeder Zelle enthalten sind, als die Ausgangsdaten für die Simulation für jede Iteration berechnet werden können.
Es wird erkannt, dass die Definition der Zelle nicht auf das in 1 veranschaulichte Beispiel eingeschränkt sein kann und dass sie gemäß einer oder mehreren anderen beispielhaften Ausführungsformen geändert oder variiert werden kann.
Wenn eine Komponente, wie z. B. eine Schaufel in einer Turbine, entworfen wird, ist der zeitaufwendigste und betriebsmittelintensivste Teil ein Analyseprozess, wie in 1 gezeigt ist. Insbesondere erfordert die Fluiddynamikanalyse mehr Zeit als die Strukturanalyse, wobei unter den Fluidanalysen eine 3D-Analyse eine ganze Menge Zeit erfordert. Die Nachentwurfssimulation oder -analyse für eine Komponente wird z. B. durch einen Analyseexperten unter Verwendung eines Computers an einer Schaufel in einer Turbine 70- bis 80-mal wiederholt ausgeführt. Unter Berücksichtigung, dass mehrere Stunden erforderlich sind, um eine Analyseoperation einmal auszuführen, und dass die Komponente umso besser vollständig entworfen werden kann, je höher die Anzahl der Iterationen einer Simulation oder Analyse ist, wird leicht erkannt, dass durch das Verringern der Zeit für die Simulation oder die Analyse Konstruktionszeit und Konstruktionskosten sowohl für eine gesamte Turbine und Anlage als auch für eine Schaufel eingespart werden.
Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen schaffen ein System und ein Verfahren zum Bestimmen durch das Erzeugen eines beliebigen Analysemodells aus vorher erhaltenen Analysedaten während der wiederholten Simulations- und Analyseprozesse, ob die Simulations- und Analyseprozesse richtig ausgeführt werden, und zum Bestimmen, ob ein Wert, der ausgegeben wird, wenn die aktuell erhaltenen Analysedaten eingegeben werden, von einem Vorhersagebereich gemäß dem erzeugten Analysemodell abweicht.
2 ist ein Blockschaltplan, der eine Struktur eines Systems zur Vorhersage einer analytischen Anomalie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. Das System kann zwei Schichten einschließlich einer Modellierungsschicht 100 und einer Vorhersageschicht 200 enthalten.
Obwohl das System zur Vorhersage einer analytischen Anomalie Konfigurationsblöcke enthält, die durch die auszuführenden Funktionen oder Schritte bezeichnet sind, wird erkannt, dass das System als eine Vorrichtung implementiert sein kann, die eine CPU für den Betrieb und einen Speicher, der ein Programm und die Daten für den Betrieb speichern kann, enthält, und dass die Schichten und Konfigurationen des Systems in einem Programm implementiert sein können, das in einer computerlesbaren Sprache entworfen ist und durch die CPU ausgeführt wird. Ferner kann das System zur Vorhersage einer analytischen Anomalie durch Hardware oder Firmware, Software oder eine Kombination daraus implementiert sein. Wenn das System unter Verwendung von Hardware implementiert ist, kann es eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine digitale Signalverarbeitungsvorrichtung (DSPD), eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD), eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA) und dergleichen enthalten. Wenn das System unter Verwendung von Firmware oder Software implementiert ist, kann das System ein Modul, eine Prozedur oder eine Funktion enthalten, die die obigen Funktionen oder Operationen ausführt.
In 2 ist die Modellierungsschicht 100 konfiguriert, ein Modell für eine Signalerzeugungseinheit (das im Folgenden als ein Signalerzeugungsmodell bezeichnet wird) und ein Analysemodell auf der Grundlage der vorher gesammelten Analysedaten zu erzeugen. Das heißt, die Modellierungsschicht 100 erzeugt das Signalerzeugungsmodell und das Analysemodell. Hier wird erkannt, dass die Reihenfolge, in der die jeweiligen Modelle erzeugt werden, geändert werden kann, oder dass zwei Modelle gleichzeitig erzeugt werden können.
In der Operation S101 des Erzeugens des Signalerzeugungsmodells sammelt die Modellierungsschicht 100 vorher gesammelte erste Analysedaten, wobei sie ein Modell, das die Signalerzeugungseinheit simuliert, d. h., ein Signalerzeugungsmodell, erzeugt. Die Signalerzeugungseinheit bezieht sich auf eine Konfiguration, die Analysedaten beliebig erzeugen kann, die im Ergebnis einer Simulation für ein Entwurfsobjekt berechnet werden. In der beispielhaften Ausführungsform wird die Signalerzeugungseinheit zum beliebigen Erzeugen der Analysedaten durch eine Modellierung erzeugt, so dass die in dem Analysemodell verwendeten Eingangsdaten erzeugt werden können. Das Signalerzeugungsmodell dient z. B. dazu, die Ausgangsdaten der in 1 beschriebenen Simulation, z. B. irgendeinen der in jeder Zelle enthaltenen 68 Zustandswerte, zu erzeugen. In diesem Fall beziehen sich die ersten Analysedaten auf die vorher im Zusammenhang mit einem zu entwerfenden Objekt gesammelten Analysedaten. Falls das Objekt des Entwurfs z. B. eine Schaufel einer Turbine in einer Anlage ist, können die ersten Analysedaten die analytischen Daten enthalten, die für vorherige Iterationen erhalten worden sind, wie z. B. eine Viskosität einer laminaren Strömung, eine Viskosität einer Turbulenz, eine Dichte, ein Impuls des Fluids in der X-, Y- und Z-Richtung für jede Zelle und eine innere Energie des um die Schaufel strömenden Fluids.
Nachdem das Signalerzeugungsmodell modelliert worden ist (Operation S101), modelliert die Modellierungsschicht 100 ein Analysemodell (Operation S103). Das Analysemodell simuliert die physikalischen Eigenschaften eines Objekts und bedeutet eine mathematische Gleichung. Während das Analysemodell ein rechnerisches Fluiddynamikmodell (CFD-Modell) sein kann, ist es nicht darauf eingeschränkt.
Das Signalerzeugungsmodell und das Analysemodell, die durch die Modellierungsschicht 100 erzeugt worden sind, werden zu einer Vorhersageeinheit 210 in der Vorhersageschicht 200 übertragen.
Die Vorhersageschicht 200 des Systems zur Vorhersage einer analytischen Anomalie kann eine Vorhersageeinheit 210, eine Frühwamlogikeinheit 230 und eine Diagnoseeinheit 250 enthalten. Basierend auf dem Signalerzeugungsmodell und dem Analysemodell, die durch die Modellierungsschicht 100 erzeugt worden sind, gibt die Vorhersageschicht 200 die aktuellen Analysedaten in das Analysemodell ein, um einen Ergebniswert, d. h., einen geschätzten Wert, zu berechnen (Operation S200), wobei sie eine Frühwarnlogik ausführt, um basierend auf dem geschätzten Wert zu bestimmen, ob die aktuelle Analyse richtig ausgeführt wird, um Frühwarnoperationen zu erzeugen (Operation S300), und die Analyse auf der Grundlage der erzeugten Frühwarninformationen diagnostiziert (Operation S400).
Die Vorhersageeinheit 210 der Vorhersageschicht 200 ist konfiguriert, die Informationen über das Signalerzeugungsmodell und das Analysemodell, die in der Modellierungsschicht 100 erzeugt worden sind, zu empfangen und eine Simulation durch das Signalerzeugungsmodell auszuführen, während sie die gesammelten zweiten Analysedaten auf das Analysemodell anwendet, um Ergebniswerte, d. h., geschätzte Werte, zu berechnen. Hier sind die zweiten Analysedaten von den ersten Analysedaten unterschieden. Während die ersten Analysedaten die aus der Simulation und Analyse an einem vorhandenen Entwurfsobjekt erhaltenen Analysedaten sind, beziehen sich die zweiten Analysedaten auf die aktuell gesammelten Analysedaten, d. h., die neuesten aktualisierten Analysedaten. Falls z. B. eine Schaufel in einer Turbine ein zu entwerfendes Objekt ist und die in der vorhergehenden Runde der Simulations- und Analyseiteration erhaltenen Analysedaten die ersten Analysedaten sind, können die Analysedaten in der aktuell laufenden Iteration die zweiten Analysedaten sein. Dies ist jedoch lediglich für Veranschaulichungszwecke, wobei es nicht darauf eingeschränkt ist. Zusätzlich kann der Begriff Iteration bedeuten, dass, wenn eine Analyseoperation ausgeführt wird, die Analyseoperation wiederholt ausgeführt werden kann.
3 ist eine Konfiguration der Vorhersageeinheit 210 des Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Vorhersageeinheit 210 kann einen Signalgenerator 211, einen Kompensator 213 und einen Simulator 215 enthalten.
In der Signalerzeugungseinheit 211 erzeugt das durch die Modellierungsschicht 100 erzeugte Signalerzeugungsmodell ein Signal, das die beliebigen Analysedaten über ein Entwurfsobjekt sein können. In 3 empfängt der Signalgenerator 211 die zweiten Analysedaten V und Y, wobei er basierend auf den empfangenen Daten V und Y ein neues Signal V_SG erzeugt und das Signal V_SG zu dem Kompensator 213 überträgt. Die zweiten Analysedaten V und Y können die von der Zelle erhaltenen Daten enthalten. V kann z. B. mehrere Daten in einem Matrixmuster, wie z. B. eine Viskosität einer laminaren Strömung, eine Viskosität einer Turbulenz und dergleichen, enthalten. Y kann mehrere Daten in einem Matrixmuster, wie z. B. eine Dichte, einen Impuls in den X-/Y-/Z-Richtungen und eine innere Energie, enthalten. V_SG kann die neuen Analysedaten sein, die unter mehreren in V enthaltenen Daten nur die Daten enthalten, die zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie erforderlich sind. Mit anderen Worten, der Signalgenerator 211 kann die Analysedaten, die erforderlich sind, um einen Vorhersagewert zu berechnen, beliebig erzeugen.
Der Kompensator 213 kann eine Genauigkeit des durch die Vorhersageeinheit 210 berechneten geschätzten Werts vergrößern und V_SG als ein Kompensationsobjekt empfangen. Der Kompensator 213 kann außerdem die zweiten Analysedaten V und Y empfangen, um das V_SG-Signal bezüglich der zweiten Analysedaten zu kompensieren. Der Kompensator 213 kann Um, was an den Simulator 215 gesendet wird, und Us, was an den Signalgenerator 211 gesendet wird, ausgeben. Um ist ein Signal, nachdem V_SG durch den Kompensator 213 kompensiert worden ist, wobei das Signal ein optimales Signal ist, das kompensiert ist, um V_SIM genauer zu berechnen, was ein geschätzter Wert ist, der durch den Simulator 215 zu berechnen ist. Us ist ein optimales Signal zum Erzeugen von V_SG , das durch die Signal erzeugungseinheit 211 genauer erzeugt wird, und wird als die Rückkopplungsdaten zum Erzeugen eines anschließenden V_SG-Signals verwendet, nachdem es an den Signalgenerator 211 gesendet worden ist.
Der Kompensator 213 kann bezüglich eines Eingangssignals kompensieren, so dass die für eine Simulation zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie erforderlichen Analysedaten einen geeigneteren Wert aufweisen. Das heißt, der Kompensator 213 kompensiert bezüglich eines berechneten Werts durch das Addieren eines Wertes oder eines geschätzten Wertes gemäß dem Analyseergebnis jeder Iteration oder der vorhergehenden Iteration, d. h., unter Verwendung einer Differenz zwischen den Analysewerten oder den geschätzten Werten, die der aktuellen Iteration k und der vorhergehenden Iteration k - 1 entsprechen, wobei er dadurch einen Wert genau vorhersagt. Die Kompensation kann durch das Multiplizieren eines Differenzwerts zwischen der aktuellen Iteration k und der vorhergehenden Iteration k - 1 mit einem gewichteten Wert ausgeführt werden, um einen zu kompensierenden Wert zu bestimmen.
Abermals in 2 kann die Frühwamlogikeinheit 230 den durch die Vorhersageeinheit 210 berechneten Ergebniswert (d. h. den geschätzten Wert) empfangen und den geschätzten Wert mit den vorher gespeicherten Analysedaten vergleichen, um die Frühwarninformationen, d. h., die Basisinformationen zum Erkennen einer analytischen Anomalie für die Entwurfsobjekte, zu erzeugen.
4 ist ein Blockschaltplan, der eine Konfiguration der Frühwamlogikeinheit 230 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. In 4 kann die Frühwamlogikeinheit 230 einen Restwertrechner 231 und einen Frühwarninformationsgenerator 233 enthalten.
Der Restwertrechner 231 kann den durch die Vorhersageeinheit 210 berechneten geschätzten Wert V_SIM und die zweiten Analysedaten empfangen, eine Differenz zwischen dem geschätzten Wert und den zweiten Analysedaten, d. h., einen Restwert, berechnen und den berechneten Restwert an den Frühwarninformationsgenerator 233 senden.
Der Frühwarninformationsgenerator 233 kann bestimmen, ob der Restwert einer vorgegebenen Bedingung oder einem vorgegebenen Bereich entspricht, um einzelne Frühwarninformationen oder mehrere Informationen über die entsprechende Analyse zu erzeugen, und die Informationen einer Diagnoseeinheit 250 der Vorhersageschicht 200 bereitstellen. In diesem Fall kann der Frühwarninformationsgenerator 233 die Frühwarninformationen für jede Variable in jeder Zelle erzeugen, wobei die erzeugten Frühwarninformationen durch die Diagnoseeinheit 250 verwendet werden können, um eine analytische Anomalie in der Zukunft zu bestimmen.
Das heißt, der Frühwarninformationsgenerator 233 erzeugt nur die Frühwarninformationen, keine tatsächliche Frühwarnung, und liefert die Frühwarninformationen an die Diagnoseeinheit 250.
Die Diagnoseeinheit 250 kann die durch die Frühwamlogikeinheit 250 erzeugten Frühwarninformationen empfangen, um basierend auf den Frühwarninformationen zu bestimmen, ob es in dem entsprechenden Analysemodell eine Anomalie gibt, und eine Frühwarnung erzeugen.
5 ist eine graphische Darstellung, die eine Funktion der Diagnoseeinheit 250 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. Die Diagnoseeinheit 250 kann mehrere Frühwarninformationen für jede Zelle von der Frühwamlogikeinheit 230 empfangen und eine Frühwarnung in Reaktion auf das Bestimmen basierend auf allen Informationen, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, erzeugen.
Angenommen, dass eine Gesamtmenge von zehn Frühwarninformationen von einer ersten Zelle bis zu einer zehnten Zelle empfangen wird, kann die Diagnoseeinheit 250 basierend auf den Frühwarninformationen eine Frühwarnung erzeugen, die angibt, dass in der aktuell ausgeführten Analyse für das Entwurfsobjekt eine Anomalie aufgetreten ist, falls sich drei von zehn Informationen außerhalb der vorgegebenen Bedingung oder des vorgegebenen Bereichs befinden. Das Erzeugen der Frühwarnung kann das Ausgeben der Frühwarnung zu einer Anzeige und das Ausgeben eines Tons, um die Warnung zu erkennen, sein.
Die Diagnoseeinheit 250 kann bestimmen, ob für die einzelnen Zellen, eine Gruppe von wenigstens zwei oder mehr Zellen eine Anomalie auftritt, und bestimmen, ob eine Anomalie für jede Gruppe vorhanden ist, und im Ergebnis bestimmen, ob eine Anomalie für alle Zellen auftritt. Entsprechend kann die Diagnoseeinheit 250 schrittweise bestimmen, ob eine analytische Anomalie auftritt. Es wird jedoch erkannt, dass dies lediglich ein Beispiel ist und dass dies gemäß einer oder mehreren anderen beispielhaften Ausführungsformen geändert oder variiert werden kann. Die Bestimmung der analytischen Anomalie kann z. B. für die gruppierten Zellen und alle Zellen ohne die Bestimmung der analytischen Anomalie für die einzelnen Zellen ausgeführt werden, oder es kann andernfalls direkt nach der Bestimmung der analytischen Anomalie für die einzelnen Zellen die Bestimmung der analytischen Anomalie für alle Zellen ausgeführt werden.
Während beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, wird durch die Fachleute auf dem Gebiet erkannt, dass verschiedene Modifikationen der Form und der Einzelheiten darin ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Deshalb sollte die Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen in einem beschreibenden Sinn ausgelegt werden und nicht ausgelegt werden, um den Schutzumfang der Ansprüche einzuschränken, wobei viele Alternativen, Modifikationen und Variationen für die Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020180152749 [0001]

Claims

Verfahren zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen eines Signalerzeugungsmodells und eines Analysemodells für ein Entwurfsobjekt basierend auf ersten Analysedaten; Anwenden eines durch das Signalerzeugungsmodell erzeugten Signals auf das Analysemodell basierend auf zweiten Analysedaten, um einen oder mehrere geschätzte Werte zu berechnen; Vergleichen der geschätzten Werte und der zweiten Analysedaten, um mehrere Frühwarninformationen zu erzeugen; und darauf basierend, ob die mehreren Frühwarninformationen eine vorgegebene Bedingung erfüllen, Bestimmen, ob eine Frühwarnung auszugeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten Analysedaten und die zweiten Analysedaten aus einem Ergebnis einer an dem Entwurfsobjekt ausgeführten rechnerischen Fluiddynamikanalyse erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Analysedaten erhalten werden, bevor die zweiten Analysedaten erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die ersten Analysedaten und die zweiten Analysedaten Daten für die Zellen für ein Fluid um das Entwurfsobjekt enthalten, wobei die Zellen durch das Aufteilen der Umgebung des Entwurfsobjekts für jeden Einheitsraum erhalten werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anwenden des Signals umfasst: Erzeugen eines neuen Signals basierend auf den zweiten Analysedaten; und Anwenden des neuen Signals auf das Analysemodell, um einen geschätzten Wert zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Ausführen eines Kompensationsprozesses an dem neuen Signal nach dem Anwenden des neuen Signals auf das Analysemodell umfasst, wobei das auf das Analysemodell angewendete neue Signal ein kompensiertes Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Vergleichen der geschätzten Werte und der zweiten Analysedaten umfasst: Berechnen eines Restwerts zwischen dem geschätzten Wert und den zweiten Analysedaten; und Erzeugen von Frühwarninformationen basierend auf dem Restwert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Frühwarninformationen Informationen darüber enthalten, ob sich der Restwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-8, wobei die Frühwarninformationen für jede Zelle erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-9, wobei das Bestimmen, ob die Frühwarnung auszugeben ist, wenigstens eines des Bestimmens der analytischen Anomalie für jede einzelne Zelle, des Aufteilens der Zellen in Gruppen, wobei jede Gruppe wenigstens zwei Zellen aufweist, und des Bestimmens der analytischen Anomalie für jede Gruppe und des Bestimmens der analytischen Anomalie für alle Zellen umfasst.
System zum Vorhersagen einer analytischen Anomalie, wobei das System umfasst: eine Modellierungsschicht, die konfiguriert ist, ein Signalerzeugungsmodell und ein Analysemodell für ein Entwurfsobjekt basierend auf ersten Analysedaten zu erzeugen; und eine Vorhersageschicht, die konfiguriert ist, ein oder mehrere geschätzte Werte unter Verwendung des Signalerzeugungsmodells und des Analysemodells basierend auf zweiten Analysedaten zu berechnen und die geschätzten Werte und die zweiten Analysedaten zu vergleichen, um zu bestimmen, ob in der Analyse für das Entwurfsobjekt eine Anomalie auftritt.
System nach Anspruch 11, wobei die Vorhersageschicht umfasst: eine Vorhersageeinheit, die konfiguriert ist, einen oder mehrere geschätzte Werte unter Verwendung des Signalerzeugungsmodells und des Analysemodells basierend auf den zweiten Analysedaten zu berechnen; eine Frühwarnlogikeinheit, die konfiguriert ist, Frühwarninformationen basierend auf den geschätzten Werten zu erzeugen; und eine Diagnoseeinheit, die konfiguriert ist, basierend auf den Frühwarninformationen zu bestimmen, ob in der Analyse für das Entwurfsobjekt eine Anomalie auftritt.
System nach Anspruch 12, wobei die Vorhersageeinheit umfasst: einen Signalgenerator, der konfiguriert ist, basierend auf den zweiten Analysedaten ein neues Signal zu erzeugen; und einen Simulator, der konfiguriert ist, das neue Signal auf das durch die Modellierungsschicht erzeugte Analysemodell anzuwenden, um einen geschätzten Wert zu berechnen.
System nach Anspruch 13, das ferner einen Kompensator umfasst, der konfiguriert ist, einen Kompensationsprozess an dem durch den Signalgenerator erzeugten neuen Signal auszuführen und das kompensierte Signal an den Simulator zu senden.
System nach einem der Ansprüche 12-14, wobei die Frühwamlogikeinheit umfasst: einen Restwertrechner, der konfiguriert ist, einen Restwert zwischen dem geschätzten Wert und den zweiten Analysedaten zu berechnen; und einen Frühwarninformationsgenerator, der konfiguriert ist, Frühwarninformationen basierend auf dem Restwert zu erzeugen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12-15, wobei die Diagnoseeinheit konfiguriert ist, die analytische Anomalie für jede einzelne Zelle, für jede Zellengruppe mit wenigstens zwei Zellen oder für alle Zellen zu bestimmen.