DE69026425T2

DE69026425T2 - Unterstützungsverfahren für den Betrieb einer Anlage

Info

Publication number: DE69026425T2
Application number: DE69026425T
Authority: DE
Inventors: Kenji Koyama; Shoichi Uchihara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2010-06-08
Also published as: EP0401816A2; EP0401816A3; EP0401816B1; DE69026425D1; US5315502A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlagenbetriebsunterstützungsvorrichtung und ein Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Unterstützen der Bediener und des Wartungspersonals bei dem Handhaben von Fehlern, die während des Ablaufs kontinuierlicher Prozesse wie in einem Kraftwerk oder anderen industriellen Versorgungsanlagen auftreten.

Beschreibung des Standes der Technik:

Die den nächstkommenden Stand der Technik bildende EP-A-0 377 736, von welchem die Erfindung ausgeht, offenbart eine Steuerung zum Ableiten (Folgern) optimaler Gegenmaßnahmen in dem Fall, daß das zu steuernde Objekt fehlerhaft wird, insbesondere. geeignet zum Einstellen und Steuern der Betriebsbedingungen einer Maschine. Zum Bestimmen einer optimalen Gegenmaßnahme beim Ausführen einer komplexen Steuerung der Maschine weist die Steuerung eine Eingabeeinheit für Fehlerbedingungen auf, einen Speicher, welcher Fehlerbedingungen, Auslöser von Fehlerbedingungen und vorgeschlagene Gegenmaßnahmen für diese Auslöser speichert, Bewertungseinrichtungen zum Stellen der Gegenmaßnahmen in eine Prioritätsfolge, basierend auf dem Inhalt des Speichers und den Bedingungen der zu steuernden Maschine, um einen aus den ergriffenen Gegenmaßnahmen resultierenden möglichen weiteren Fehler vorherzusagen und eine optimale Gegenmaßnahme abzuleiten, ebenso wie eine Anzeige zum Anzeigen der vorgeschlagenen Gegenmaßnahmen. Die Steuerungsoperation wird ausgeführt entsprechend entweder der vorgeschlagenen optimalen Gegenmaßnahme oder einer der vorgeschlagenen Gegenmaßnahmen, die durch einen Bediener aus den auf dem Anzeigeschirm angezeigten selektiert wird.
In PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL WORKSHOP ON AI FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS, Mai 1988, Hitachi City, Japan, Seite 64 bis 69, M. Oki und M. Hiyoshi: "SUBSTATION OPERATION SUPPORT SYSTEM WHICH ALLOWS EVENT- DRIVEN PROCESSING", ist ein Expertensystem zum Unterstützen des Betriebs einer primären Nebenstation offenbart, welche eine wichtige Rolle in einem elektrischen Energiesystem spielt. Das Expertensystem ist einem Bedienfeld der überwachten Nebenstation benachbart installiert. Das System versorgt die Nebenstationsbediener mit den Ergebnissen von Untersuchungen und notwendigen Anweisungen. Das bekannte Expertensystem bietet eine Unterstützung des Betriebs einer Nebenstation einschließlich der Normalstatusumschaltung der Energiezuführungseinrichtungen, die Reaktion auf Fehler im Energiesystem und die Fehlerdiagnose der Einrichtungen. Zur Unterstützung in Fehlersituationen ist das System insbesondere zum Unterstützen der Folge von Reaktionen von der Klärung des Fehlers bis zur Anzeige der Wiederherstellungsoperation in der Lage. Weiterhin ist das bekannte Expertensystem versehen mit einem ereignisgesteuerten Ableitungssystem, welches den Ablauf der Ableitung als Reaktion auf die Ereignisse oder Veränderungen im Zustand des elektrischen Energiesystems flexibel verändert. Um dieses ereignisgesteuerte Ableiten zu verwirklichen, ist das System aus mehreren Ableitungsmodulen zusammengesetzt.
Fig. 9 ist eine vereinfachte Darstellung eines bekannten Anlagenbetriebsunterstützungsverfahrens , welches wie in der japanischen Offenlegung Nr.60-147811 offenbart angewendet wird. In dieser Fig. bezeichnet Bezugszeichen 1 die zu unterstützende Zielanlage; Nr.2 ist eine Anlagendateneingabevorrichtung, durch welche Daten über dem Betriebszustand der Anlage 1 eingegeben werden; Nr.3 ist ein Ableitungsrechner; Nr.4 ist ein Gerüst von Anlagendaten, welches über die Anlagendateneingabevorrichtung 2 in den Ableitungsrechner 3 eingegeben ist; Nr. 5 ist eine Anlagenfehlererkennungseinrichtung, durch welche ein fehlerhafter Zustand der Anlage 1 aus den Anlagendaten 4 erkannt wird; Nr.6 ist ein fehlerbezogenes Betriebswissen; Nr.7 ist eine Anlagenkomponentenwissen; Nr.8 ist eine Ableitungsmaschine, die ableitet, welchen Fehler die Anlage 1 aufweist; Nr. 9 ist ein Gerüst von Betriebsanweisungsdaten, welche durch die Ableitungsmaschine erzeugt werden; Nr.10 ist ein Betriebsanweisungsanzeigeprozeß; und Nr.11 ist eine Betriebsanweisungsanzeigevorrichtung wie eine Kathodenstrahiröhren-Einheit (CRT).
Fig. 10 ist eine auf dem Schirm der Betriebsanweisungsanzeigevorrichtung 11 angezeigte typische Betriebsanweisung. In dieser Fig. ist Bezugszeichen 12 eine Fehlersymptommitteilung; Nr.13 ist eine Fehlerauslösermitteilung; und Nr.14 ist eine Gegenmaßnahmenanweisungsmitteilung.
Während des Betriebes wird ein Fehlerzustand der Anlage 1 in den Ableitungsrechner 3 als Anlagendaten durch die Anlagendateneingabeeinrichtung 2 eingegeben. Die Ableitungsmaschine 8 erfaßt den Fehlerzustand aus den Anlagendaten 4 unter Verwendung des Anlagenfehlerwissens 5. Dann bestimmt die Ableitungsmaschine 8 den möglichen Auslöser des Fehlers durch Verwenden des Anlagenkomponentenwissens 7 und ruft dementsprechend die zugeordneten Betriebsanweisungsdaten 9 aus dem fehlerbezogenen Betriebswissen 6 ab. Der Betriebsanweisungsprozeß 10 bewirkt, daß die zugeorndete Fehlersymptommitteilung 12, die Fehlerauslösermitteilung 13 und die Gegenmaßnahmenanweisungsmitteilung 14 auf der Betriebsanweisungsanzeigevorrichtung 11 angezeigt werden.
Fig. 11 ist eine vereinfachte Darstellung eines anderen bekannten Anlagenbetriebsunterstützungsverfahrens, welches angewendet wird, wie in der JP-A-60-179806 offenbart. In den Fig. 9 und 11 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und auf jede wiederholende Beschreibung davon wird verzichtet. In Fig. 11 bezeichnet Bezugszeichen 15 einen Anlagenbetriebsunterstützungsrechner; Nr.16 ist ein Anlagenbetriebsunterstützungsprozeß; Nr.17 ist ein fehlerbezogenes Betriebsanweisungswissen; und Nr.18 ist ein Anlagenfehlerwissen.
Im Betrieb wird ein Fehlerzustand der Anlage 1 als Anlagendaten 4 durch die Anlagendateneingabeeinrichtung 2 in den Betriebsunterstützungsrechner 15 eingegeben. Der Anlagenbetriebsunterstützungsprozeß 16 leitet den Zustand und mögliche Auslöser des Fehlers ebenso wie die davon betroffenen Komponenten aus den Anlagendaten 4 unter Verwendung des Anlagenfehlerwissens 18 ab und findet dementsprechend die zugeordneten Betriebsanweisungsdaten 9, basierend auf dem Betriebsanweisungswissen 17. Dann veranlaßt der Betriebsanweisungsanzeigeprozeß 10, daß die Betriebswissensdaten 9 auf der Betriebsanweisungsanzeigevorrichtung 11 angezeigt werden.
Fig. 12 ist eine vereinfachte Darstellung eines weiteren bekannten Anlagenbetriebsunterstützungsverfahrens, welches angewendet wird, wie in der JP-A-63-1 20916 offenbart. In Fig. 12 ist Bezugszeichen 19 ein Rechner; Nr.20 ist ein Kraftwerk; Nr.21 ist ein Prozeßeingabeteil, welcher Prozeßdaten von dem Kraftwerk in den Rechner 19 einliest; Nr.22 ist ein Fehlererfassungsteil, welcher einen Fehler aus den durch den Prozeßeingabeteil 21 gelesenen Prozeßdaten erfaßt; Nr.23 ist ein Fehlerauslöserableitungsteil, der den Ort und einen möglichen Auslöser des Fehlers basierend auf dem durch den Fehlererfassungsteil 22 erfaßten Fehlersymptom und den durch den Prozeßeingabeteil 21 gelesenen Daten ableitet; Nr. 24 ist eine Wissensbasis, welche für jede der Anlagenkomponenten vorgesehen ist, und welche ein Wissen der qualitativen und quantitativen Kennzeichen umfaßt, die deren normalen Zustand darstellen, ebenso wie ein Wissen von Fehlern und Wirkungen möglicher Fehler, deren Symptome erkannt werden; Nr.25 ist eine CRT- Einheit; und Nr.26 ist ein Anzeigeverarbeitungsteil, der das Symptom, den Ort und mögliche Auslöser des erfaßten Fehlers und die zugeordneten Gegenmaßnahmen an die CRT-Einheit 25 ausgibt.
Im Betrieb nimmt der Prozeßeingabeteil 21 Daten aus dem Kraftwerk 20 auf und konvertiert die Daten, welche Prozeßmengen umfassen, in Teile qualitativer Daten wie "allmählich ansteigend" oder "konstant" zur Verwendung durch den Fehlerauslöserableitungsteil 23. Der Fehlererfassungsteil 22 überwacht die Prozeßdaten, die durch den Prozeßeingabeteil 21 eingegeben werden und erfaßt einen Fehler im Fall einer Abweichung von dem normalen Bereich. Nach der Erfassung eines Fehlers durch den Fehlererfassungsteil 22 leitet der Fehlerauslöserableitungsteil 23 den Ort und möglicher Auslöser des Fehlers basierend auf den erfaßten qualitativen und quantitativen Prozeßdaten ab. Das Ergebnis der Ableitung wird durch den Anzeigeverarbeitungsteil 26 verarbeitet und auf der CRT-Einheit 25 angezeigt. Der mögliche Auslöser des erfaßten Fehlers wird abgeleitet durch Anwendung zweier Arten von Wissen: das Wissen um die qualitativen und quantitativen Kennzeichen, die den normalen Zustand jeder Anlagenkomponente darstellen, und das Wissen um Auslöser und Wirkungen möglicher Fehler, deren Symptome erfaßt werden.
Angewendet in dem in Fig. 9 gezeigten System hat das bekannte Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren einen wesentlichen Nachteil: daß, wenn das in dem System enthaltene Wissen einen Fehler enthält, der Fehler allein basierend auf der Betriebsanweisung erfaßt werden muß, welche nur aus den Ergebnissen der Ableitung besteht. Auf diese Weise ist es schwierig, einen Fehler in dem Wissen zu erfassen.
Gemäß einem anderen, in dem System in Fig. 11 angewendeten bekannten Verfahren bringt jeder Fehler in dem Anlagenfehlerwissen eine den Anlagenbedienern dargestellte Betriebsanweisung mit sich. Es ist daher erforderlich, sicherzustellen, daß das Anlagenfehlerwissen insgesamt korrekt ist. Ein Fehler in dem Anlagenfehlerwissen ist nur bekannt, nachdem ein Anlagenfehler die Anzeige einer falschen Betriebsanweisung ausgelöst hat. Es ist jedoch oft schwierig oder unmöglich, Anlagenfehler für Verifikationszwecke systematisch zu erzeugen. Diese Einschränkungen machen es außerordentlich schwierig, das Anlagenfehlerwissen zu verifizieren.
Ein Nachteil eines weiteren, in dem System in Fig. 12 angewendeten bekannten Verfahrens ist, daß ein anderer Fehlererfassungsprozeß nicht ausgeführt werden kann, bis ein vollständiger Zyklus von der Fehlererfassung zur Fehlerauslöserableitung zum Finden von Gegenmaßnahmen verwirklicht ist. D.h., kein anderes Fehlersymptom kann erfaßt werden, während Daten außerhalb des Systems durch Interaktion mit den Bedienern ergänzt werden. Während dieser Periode bleibt der Prozeß unüberwacht. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß die Bediener nicht mit relevanten Unterstützungsinformationen versorgt werden, auch wenn ein neuer Fehler einer höheren Priorität auf halbem Wege der Stufe der Fehlerauslöserableitung oder des Findens von Gegenmaßnahmen auftritt.
Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Fehler nach der Abweichung der Prozeßdaten von dem Normalbereich erfaßt. Die meisten Anlagenalarmsysteme weisen eine unabhängige Alarmvorrichtung auf, die getrennt von dem Anlagenbetriebsunterstützungssystem eingestellt ist, welches typisch ein Expertensystem ist, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie die Bediener benachrichtigt, wenn irgendetwas im Zusammenhang mit der Anlagen ungewöhnlich ist. Da die getrennte Alarmvorrichtung unabhängig von dem Expertensystem arbeitet, kann die Erfassung eines Fehlers dadurch nicht sofort in die Aktivierung des Alarms umgesetzt werden. D.h., ein durch die Alarmvorrichtung ausgegebener Alarm kann durch die Zeitverzögerung dabei versagen, rechtzeitig zu ermitteln, was fehlerhaft geworden ist und Maßnahmen dagegen einzuleiten. In dem Moment, in dem der Alarm ertönt, kann es zu spät sein, um den Anlagenbedienern eine ausreichende Unterstützung zu geben. Da kein Weg zum Vorhersagen eines Alarrns basierend auf dem gegenwärtigen Zustand der Anlage vorhanden ist, sind die Bediener außerstande, Schutzmaßnahmen gegen einen imminenten Fehler zu ergreifen, der logisch aus dem augenblicklichen Geschehen folgt, noch sind sie in der Lage, die Priorität des erfaßten Fehlers zu bestimmen oder das Ergebnis der Folgerung daraus vollständig zu erkennen.
Wenn die Prozeßdaten, die zyklisch für die periodische Erfassung von Fehlern und zur Ermittlung von möglichen Auslösern davon eingegeben werden, relativ wenige Änderungen aufweisen, kann das aus dem gegenwärtigen Durchlauf von Eingabedaten abgeleitete Ergebnis das gleiche wie von den vorausgehenden sein. In solch einem Fall werden die Bediener mit redundanten Informationen versorgt und haben die gleichen Fragen durch interaktives Eingeben unbeachteter Daten als Reaktion darauf zu beantworten. Anstelle des Unterstützens von Anlagenbedienern in ihren Aufgaben hat sich diese Anordnung oftmals als kontraproduktiv erwiesen.

ABRISS DER ERFINDUNG:

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren anzugeben, durch welches jeder Fehler in dem im System enthaltenen Wissen, durch welches das Verfahren implementiert ist, leicht erkannt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren anzugeben, durch welches es leicht wird, Anlagenfehler zur leichten Verifikation des in dem System zur Anwendung mit dem Verfahren enthaltenen Wissens zu simulieren.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren anzugeben, welches es erlaubt, den Anlagenprozeß während der Verfolgung des gegenwärtigen Fehlers oder während der Stufe des Findens von Gegenmaßnahmen kontinuierlich zur Erfassung eines neuen Fehlers zu überwachen, und welches es einem Fehler einer höheren Priorität erlaubt, den laufenden Ableitungsprozeß zu übersteuern, um einen zugeordneten Notbetrieb dagegen zu finden, um die Anlagenbediener im Notfall zu unterstützen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren anzugeben, welches als ein Experte nsystem zur Anlagenfehlerdiagnose wirkt, das zum Vorhersagen eines Alarms basierend auf dem augenblicklichen Zustand der Anlage in dem Fall in der Lage ist, daß deren Prozeßdaten von dem Normalbereich abweichen und das System ebenfalls in der Lage ist, zu ermitteln, was in dem Fall, in dem der Alarm aktiviert wird, in der Anlage fehlerhaft geworden ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren anzugeben, welches die Ermittlung des möglichen Auslösers des gegenwärtig erfaßten Fehlers übergeht, wenn der Symptomname der gleiche wie der vorausgehende ist, und welches die Isolation der fehlerhaften Anlagenkomponente unterdrückt, wenn deren Ort oder Name der gleiche wie bei der vorherigen ist, auch wenn die Namen der Symptome sich unterscheiden. Dies macht es dem Expertensystem möglich, doppelte Ableitungen zugunsten höherer Ableitungseffizienz zu vermeiden, während den Anlagenbedienern die unwillkommene Abgabe redundanter Information von dem Unterstützungssystem und nutzlose Interaktionen damit erspart bleiben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Anlagenbetriebsunterstützungsvorrichtung zum Unterstützen des Betriebs einer Anlage einschließlich einer Wissensbasis vorgesehen, in welcher Wissen über Anlagenkomponenten und Anlagenfehlerzustände gespeichert ist; und eine Ableitungseinrichtung zum Bestimmen eines Fehlerzustandes und zum Ableiten des Auslösers des Fehlers in der Anlage durch Verwenden von Daten, die aus dem Anlagenbetrieb erhalten werden und Wissen, das in der Wissensbasis gespeichert ist, und zum Bereitstellen von Anlagenbetriebsanweisungsdaten nach dem Auftreten eines Fehlers in der Anlage, wobei die Ableitungseinrichtung eine Einrichtung zum Behalten von abgeleiteten Fehlerentstehungsdaten aus den Anlagenbetriebsdaten und der Wissensbasis beinhaltet, welche während des Prozesses des Bestimmens des Fehlerzustandes und dem Ableiten des Auslösers des Fehlers verwendet werden;
dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungseinrichtung eine Einrichtung zum Ausgeben der Ableitungsdaten an ein Ausgabegerät beinhaltet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren zum Unterstützen des Betriebs einer Anlagen vorgesehen, wobei:
das Wissen über die Anlagenkomponenten und Anlagenfehlerzustände in einer Wissensbasis gespeichert wird;
ein Fehlerzustand bestimmt und der Auslöser des Fehlers in der Anlage durch Verwenden der aus dem Anlagenbetrieb erhaltenen Daten und dem in der Wissensbasis gespeicherten Wissen abgeleitet wird;
abgeleitete Fehlerentstehungsdaten aus den während des Prozesses des Bestimmens des Fehlerzustandes verwendeten Anlagenbetriebsdaten und der Wissensbasis behalten werden; und
Anlagenbetriebsanweisungsdaten nach dem Auftreten eines Fehlers in der Anlage bereitgestellt werden;
gekennzeichnet durch den weiteren Schritt in dem die Ableitungsentstehungsdaten an eine Ausgabevorrichtung ausgegeben werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

KURBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung, welche zeigt, wie ein Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird;
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das zeigt, wie die erste Ausführungsform der Fig. 1 wirkt;
Fig. 3 ist eine Ansicht, die eine von der ersten Ausführungsform erhaltene typische Ableitungsentstehungsaufzeichnung darstellt;
Fig. 4 ist eine vereinfachte Darstellung, die zeigt, wie eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das zeigt, wie der Anlagenbetriebsunterstützungsprozeß in der zweiten Ausführungsform in Fig. 4 wirkt;
Fig. 6 ist eine vereinfachte Darstellung, die zeigt, wie eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird;
Fig. 7 ist eine vereinfachte Darstellung, die zeigt, wie eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird;
Fig. 8 ist eine vereinfachte Darstellung, die zeigt, wie eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird;
Fig. 9 ist eine vereinfachte Darstellung, die zeigt, wie ein bekanntes An- Iagenbetriebsunterstützungsverfahren in einem geeigneten System angewendet wird;
Fig. 10 ist eine Ansicht, die eine typische bekannte Betriebsanweisung darstellt;
Fig. 11 ist eine vereinfachte Darstellung, die zeigt, wie ein bekanntes Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren in einem geeigneten System angewendet wird; und
Fig. 12 ist eine vereinfachte Darstellung, die zeigt, wie ein weiteres bekanntes Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren in einem geeigneten System angewendet wird.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG:

Fig. 1 zeigt, wie das erfindungsgemäße Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren in seiner ersten Ausführungsform in einem geeigneten System angewendet wird. In den Fig. 1 und 9 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und auf jede wiederholende Beschreibung davon wird verzichtet. In Fig. 1 bezeichnen Bezugszeichen 31 ein Gerüst abgeleiteter Entstehungsdaten, resultierend aus der durch die Ableitungsmaschine 8 ausgeführten Ableitung; Nr.32 ist ein Ableitungsentstehungsausgabeprozeß, der die abgeleiteten Entstehungsdaten 31 ausgibt, Nr.33 ist ein Ableitungsentstehungsdrucker; und Nr.34 ist eine Ableitungsentstehungsaufzeichnung, die durch den Ableitungsentstehungsdrucker 33 ausgegeben wird.
Fig. 2 zeigt im Flußdiagrammformat, wie die Ableitungsmaschine 8 der ersten Ausführungsform wirkt, wenn ein Fehler in der Anlage 1 auftritt.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel der von der ersten Ausführungsform erhaltenen Ableitungsentstehungsaufzeichnung 34. In Fig. 3 bezeichnen Bezugszeichen 35 eine Fehlererfassungsaufzeichnung, Nr.36 ist eine Fehlerauftrittszeit; Nr.37 ist ein Anlagendatenname; Nr.38 ist ein Momentanwert; Nr.39 ist das angewendete Anlagenfehlerwissen; Nr.40 ist eine Fehlerauslöseraufzeichnung; Nr.41 ist ein Name einer fehlerhaften Komponente; Nr.42 ist ein Auslöser eines Fehlers; Nr.43 ist ein angewendetes Anlagenkomponentenwissen; Nr.44 ist eine Gegenmaßnahmenaufzeichnung; Nr.45 ist eine Gegenmaßnahmenbeschreibung; und Nr.46 ist ein Betriebswissen, das auf einen Fehler angewendet wird.
Während des Betriebes wird der Fehlerzustand der Anlage durch die Anlagendateneingabevorrichtung 3 als Anlagendaten 4 in den Ableitungsrechner 3 eingegeben. In Fig. 2 erfaßt die Ableitungsmaschine 8 einen Fehler in Schritt ST2-1 (Fehlererfassungsschritt) basierend auf dem Anlagenfehlerwissen 5 und den Anlagendaten 4, und schreibt eine Fehlersymptommitteilung in die Betriebsanweisungsdaten 9. In Schritt ST2-2 (Fehlererfassungsentstehungsverarbeitungsschritt) wird die Fehlererfassungsaufzeichnung 35 mit der Fehlerauftrittszeit 36, dem Namen der fehlerhaften Anlagendaten 37, dem Momentanwert 38 und dem angewendeten Anlagenfehlerwissen 39 in die Ableitungsentstehungsdaten 31 eingetragen und der Ableitungsentstehungsausgabeprozeß 32 wird aktiviert. Wenn er aktiviert ist&sub1; gibt der Ableitungsentstehungsausgabeprozeß 32 die Ableitungsentstehungsdaten 31 in der Form der Ableitungsentstehungsaufzeichnung 34 an den Ableitungsentstehungsdrucker 33 aus.
In Schritt ST2-3 (Fehlerauslöserbestimmungsschritt) wird der mögliche Auslöser des Fehlers aus dem in die Ableitungsentstehungsdaten 37 geschriebenen Anlagendatennamen, aus dem Momentanwert 38 und aus dem Anlagenkomponentenwissen 7 bestimmt. Nachdem die Fehlerauslösermitteilung 13 in die Betriebsanweisungsdaten 9 eingetragen ist, ist der Schritt ST2-4 (Entstehungsverarbeitungsschritt des bestimmten Fehlerauslösers) erreicht. In Schritt ST2-4 wird die Fehlerauslöseraufzeichnung 40 mit dem Namen der fehlerhaften Komponente 41, Auslöser des Fehlers 42 und dem angewendeten Anlagenkomponentenwissen 43 in die Ableitungsentstehungsdaten 31 eingetragen und der Ableitungsentstehungsausgabeprozeß 31 wird aktiviert. Der Ableitungsentstehungsausgabeprozeß 32 gibt wiederum die Ableitungsentstehungsdaten 31 als die Ableitungsentstehungsaufzeichnung 34 an den Ableitungsentstehungsdrucker 33 aus.
In Schritt ST2-5 (Gegenmaßnahmenfindungsschritt) wird eine Gegenmaßnahmenanweisung erhalten von dem in die Ableitungsentstehungsdaten 31 eingetragenen Namen der fehlerhaften Komponente 41, von dem Auslöser des Fehlers 42 und von dem fehlerbezogenen Betriebswissen 6. Nachdem die Gegenmaßnahmenanweisungsmitteilung 14 in die Betriebsanweisungsdaten 9 eingetragen ist, ist Schritt ST2-6 (Verarbeitungsschritt der erhaltenen Gegenmaßnahme) erreicht. In Schritt ST2-6 wird die Gegenmaßnahmenaufzeichnung 44 mit der Gegenmaßnahmenanweisung 45 und dem angewendeten fehlerbezogenen Betriebswissen 46 in die Ableitungsentstehungsdaten 31 eingetragen und der Ableitungsentstehungsausgabeprozeß 32 wird aktiviert. Der Ableitungsentstehungsausgabeprozeß 32 gibt die Ableitungsentstehungsdaten 31 wiederum als die Ableitungsentstehungsaufzeichnung 34 an den Ableitungsentstehungsdrucker 33 aus.
In Schritt ST2-7 (Betriebsanweisungsdatenausgabeschritt) wird der Betriebsanweisungsanzeigeprozeß 10 aktiviert. Wenn er aktiviert ist, gibt der Betriebsanweisungsanzeigeprozeß 10 die Betriebsanweisungsdaten 9 an die Betriebsanweisungsanzeigevorrichtung 11 aus.
Wie gezeigt, ist es leicht, wissensbezogene Fehler aus der Ableitungsentstehungsaufzeichnung 34 zu erfassen, die auf dem Ableitungsentstehungsdrucker 33 ausgegeben ist. Da die Aufzeichnung als gedruckte Liste vorgesehen ist, kann das Wissen dadurch bei Bedarf verifiziert werden.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird das Ergebnis der Ableitung nach jedem Durchlauf gedruckt. Alternativ kann das Ergebnis gesammelt gedruckt werden, nachdem der gesamte Ableitungsprozeß beendet ist. In beiden Fällen können die gleichen Wirkungen der Erfindung erhalten werden, solange die abgeleiteten Entstehungsdaten in aufgezeichneter Form durchgesehen werden können, wann immer dies erforderlich ist.
Fig. 4 zeigt vereinfacht, wie die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird. In den Fig. 1 und 4 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und auf jede wiederholende Beschreibung davon wird verzichtet. In Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 47 eine Simulationsanforderungseinrichtung wie eine Tastatur, durch welche eine Simulationsanforderung eingebbar ist; Nr.48 bezeichnet einen Simulationsdatenspeicher; Nr.49 bezeichnet einen Simulationsprozeß; Nr.50 ist ein Gerüst von durch den Simulationsprozeß 49 geschaffenen Simulationsdaten; Nr.51 ist ein Simulationsablaufsignal, welches anzeigt, daß die Simulation abläuft; Nr.52 ist eine Dateneingabevorrichtung, die auch als die Simulationsanforderungsvorrichtung 47 vorgesehen sein kann; und Nr.53 ist ein Simulationsdatenerzeugungsprozeß.
Fig. 5 zeigt in Flußdiagrammform, wie der Anlagenbetriebsunterstützungsprozeß 16 der zweiten Ausführungsform in Fig. 4 arbeitet. In Fig. 5 ist Schritt ST5-1 ein Simulationsablaufsignalentscheidungsprozeß; Schritt ST5-2 ist ein Anlagendaten- Ieseprozeß; Schritt ST5-3 ist ein Simulationsdatenleseprozeß; Schritt STS-4 ist ein Anlagenfehlerentscheidungsprozeß; und Schritt ST5-5 ist ein Betriebsanweisungsfindungsprozeß.
Im Betrieb werden Simulationsdaten zu allererst zum Speichern in dem Simulationsdatenspeicher 48 erzeugt. Ein Anlagendatenname, eine Simulationszeit und ein Momentanwert, der zu dem Zeitpunkt wirksam ist, werden durch die Dateneingabevorrichtung 52 in den Simulationsdatenerzeugungsprozeß 53 eingegeben. Der Simulationsdatenerzeugungsprozeß 53 wiederum ordnet die Datenelemente chronologisch in dem Simulationsdatenspeicher 48.
Zur Wissensverifikation wird eine gewünschte Anzahl aus vorab erzeugten Simulationsdaten durch die Simulationsanforderungsvorrichtung 47 selektiert. Als Reaktion stellt der Simulationsprozeß 49 die Datenelemente entsprechend den aus dem Simulationsdatenspeicher 48 selektierten Anzahlen chronologisch als Simulationsdaten 50 ein. An diesem Punkt wird das Simulationsablaufsignal 51 eingeschaltet. Wenn das Simulationsablaufsignal 51 eingeschaltet ist, liest der An- lagenbetriebsunterstützungsprozeß 16 die Simulationsdaten 50 in Schritt ST5-3 (Simulationsdatenleseschritt). In Schritt ST5-4 (Anlagenfehlerentscheidungsprozeß) wird das Anlagenfehlerwissen 18 verwendet, um den Status und mögliche Auslöser des Fehlers und der davon betroffenen Anlagenkomponenten basierend auf den Simulationsdaten 50 abzuleiten. In Schritt ST5-5 (Betriebsanweisungsfindungsprozeß) werden die entsprechenden Betriebsanweisungsdaten 9 aus dem Betriebsanweisungswissen 17 erhalten. Der Betriebsbefehlsanzeigeprozeß 10 veranlaßt dann, daß die Betriebsanweisungsdaten 9 auf der Betriebsanweisungsanzeigevorrichtung 11 angezeigt werden.
Wenn das Simulationsablaufsignal ausgeschaltet ist, liest der Anlagenbetriebsunterstützungsprozeß 16 die Anlagendaten 4 in Schritt STS-2 (Anlagendatenleseprozeß). In Schritt ST5-4 (Anlagenfehlerentscheidungsprozeß) wird das Anlagenfehlerwissen 18 verwendet, um den Zustand und mögliche Auslöser des Fehlers und die dadurch beeinträchtigten Anlagenkomponenten basierend auf den Anlagendaten 4 abzuleiten. In Schritt ST5-5 (Betriebsanweisungsfindungsschritt) werden die entsprechenden Betriebsanweisungsdaten 9 aus dem Betriebsanweisungswissen 17 erhalten. Der Betriebsanweisungsanzeigeprozeß 10 bewirkt dann, daß die Betriebsanweisungsdaten 9 auf der Betriebsanweisungsanzeigevorrichtung 11 angezeigt werden.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform werden die in dem Simulationsdatenspeicher 48 zu speichernden Simulationsdaten für jedes Element der Anlagendaten durch die Dateneingabevorrichtung 52 erzeugt. Alternativ können die Simulationsdaten von einem Bedienertrainingssimulator abgerufen werden. In jedem Fall werden die gleichen Wirkungen der Erfindung erhalten.
Fig. 6 zeigt vereinfacht, wie die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird. In den Fig. 6 und 12 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und auf jede wiederholende Beschreibung davon wird verzichtet. In Fig. 6 bezeichnet Bezugszeichen 54 einen Notfallprioritätsentscheidungsteil, der die Notfallpriorität des erfaßten Fehlers festlegt; und Nr. 55 bezeichnet einen Notbetriebsfindungsteil, welcher einen zugeordneten Notbetrieb gegen den möglichen Auslöser des Fehlers findet. In der dritten Ausführungsform sind ebenfalls, wie unten beschrieben, Wissensbasen enthalten, mit Sammlungen von Wissen, welches von den beteiligten Unterstützungsprozessen benötigt wird, eine Warteschlange, durch welche deren Ausführung angefordert wird, und für die Verarbeitung erforderliche Puffer. Weiterhin bezeichnet in Fig. 6 Bezugszeichen 57 eine Wissensbasis mit quantitativem oder qualitativem Wissen über den Normalbereich von Prozeßdaten oder über normale Beziehungen zwischen mehreren Prozessen, wobei das Wissen durch Prioritätsmarkierungen ergänzt ist, die anwendbar sind, wenn der Anlagenzustand von dem normalen Datenbereich oder Kennzeichen im Falle eines Anlagenfehlers abweicht, wobei der Zweck dieser Wissensbasis die Erfassung solcher Fehler ist. Bezugszeichen 58 ist eine Wissensbasis mit Wissen über Korrespondenzen zwischen Gegenmaßnahmen und solchen möglichen Auslösern von Fehlern, welche durch den Fehlerauslöserableitungsteil 23 bestimmt werden, wobei die Korrespondenzen verwendet werden, um Gegenmaßnahmen-Anweisungen zu erzeugen. Nr.59 ist eine Wissensbasis mit Wissen über Beziehungen zwischen Fehlersymptomen und entsprechendem Notbetrieb. Nr.60 ist eine Fehlerauslöserableitungsanforderungswarteschlange, wobei die Warteschlange Fehlersymptomnamen und Fehlerdatennamen in der Reihenfolge ihrer Priorität enthält.
Die Nummern 61 und 62 sind Anzeigepuffer, in welchen die auf der CRT-Einheit 25 anzuzeigenden Inhalte gespeichert werden. Der erste Anzeigepuffer 61 speichert Informationen, welche zum Anzeigen von Gegenmaßnahmen-Anweisungen benötigt werden und der zweite Anzeigepuffer 62 enthält Informationen, die zum Anzeigen von Notbetriebsanweisungen erforderlich sind.
Im Betrieb erfaßt der Prozeßeingabeteil 21 Daten von dem Kraftwerk 20 und konvertiert die Daten mit Prozeßmengen in qualitative Daten wie "allmählich ansteigend" oder "konstant" zur Verwendung durch den Fehlerauslöserableitungs teil 23. Der Fehlererfassungsteil 22 erkennt einen Fehler, wenn die durch den Prozeßdateneingabeteil 21 eingegebenen Prozeßdaten von dem in der Wissensbasis 57 bestimmten anwendbaren Normalbereich abgewichen sind, oder wenn eine Diskrepanz in einer Beziehung zwischen mehreren Prozessen aufgetreten ist. Prioritätsdaten entsprechend zugeordneten Teilen des Wissens sind zu den Namen des erfaßten Fehlersymptoms hinzugefügt, bevor der Name zu dem Notfallprioritätsentscheidungsteil 54 gesendet wird.
Wenn die Priorität des erfaßten Fehlersymptoms einen vorbestimmten Wert überschritten hat, beurteilt der Notfallprioritätsentscheidungsteil 54 den Fehler mit einer hohen Notfallpriorität und aktiviert den Notbetriebsfindungsteil 55. Der Notbetriebsfindungsteil 55 wiederum ermittelt aus der Wissensbasis 49 die Art der Notbetriebsanweisung, die mit dem Fehlersymptomnamen in der Frage übereinstimmt, plaziert zugeordnete Anzeigedaten in dem zweiten Anzeigepuffer 62 und führt den Anzeigeverarbeitungsteil 26 aus. Der Anzeigeverarbeitungsteil 26 erzeugt eine Ableitungsergebnismitteilung mit der Fehlerauftrittszeit, dem Fehlersymptomnamen und der Notbetriebsanweisung.
Wenn der Fehler mit einer niedrigen Priorität beurteilt wird, plaziert der Notfallprioritätsentscheidungsteil 54 den Namen des Fehlersymptoms und den Fehlerdatennamen als eine Anforderung zum Ausführen einer Fehlerauslöserableitung in der Fehlerauslöserableitungsanforderungswarteschlange 60. Wenn alle Teile der oben erwähnten Daten in der Fehlerauslöserableitungsanforderungswarteschlange 60 gefunden werden, fragt der Fehlerauslöserableitungsteil 34 diese Datenelemente in der Reihenfolge ihrer Priorität ab. Der Fehlerauslöserableitungsteil 23 leitet dann den Ort des Fehlers und seinen möglichen Auslöser durch Verwenden jedes Fehlerdatennamens und der durch den Prozeßeingabeteil 21 eingegebenen quantitativen und qualitativen Prozeßdaten ab. Wenn der mögliche Auslöser bestimmt ist, wird ein Gegenmaßnahmenfindungsteil 56 aktiviert. Wenn in der Fehlerauslöserableitungsanforderungswarteschlange 60 keine Anforderung gefunden wird, wartet der Fehlerauslöserableitungsteil 23 auf Daten, die in die Warteschlange eingetragen werden.
Unter Verwendung der Wissensbasis 58, die Korrespondenzen zwischen Auslösern von Fehlern und ihren Gegenmaßnahmen bestimmt, erzeugt der Gegenmaßnahmenfindungsteil 56 Gegenmaßnahmen-Anweisungen, die mit dem möglichen Auslöser des erfaßten Fehlers übereinstimmen. Dann plaziert der Gegenmaßnahmenfindungsteil 56 Anzeigedaten in dem ersten Anzeigepuffer und aktiviert den Anzeigeverarbeitungsteil 26, um eine zugeordnete Ableitungsergebnismitteilung mit der Fehlerauftrittszeit, dem Fehlersymptomnamen, dem Fehlerort, dem möglichen Auslöser des Fehlers und Gegenmaßnahmen-Anweisungen anzuzeigen.
In der oben beschriebenen dritten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet der Fehlerauslöserableitungsteil 23 einen Prozeß zum Bestimmen des Fehlerortes. Eine Alternative zu dieser Anordnung ist es, den Fehlerortbestimmungsprozeß auszuführen, bevor die Priorität des Fehlers beurteilt wird. Eine andere Alternative ist es, den Prozeßeingabeteil 21, den Fehlererfassungsteil 22, den Fehlerauslöserableitungsteil 23, den Anzeigeverarbeitungsteil 26, den Prioritätsentscheidungsteil 54, den Notbetriebsfindungsteil 55 und den Gegenmaßnahmenfindungsteil 56 jeweils als einen unabhängigen Prozeß vorzusehen. In der dritten Ausführungsform verwendet der Fehlerauslöserableitungsteil 23 Wissen, das die normalen Kennzeichen jeder Anlagenkomponente darstellt. Eine Alternative zu dieser Anordnung ist es, konventionell erkannte kausale Beziehungen zwischen Fehlersymptomen und ihren möglichen Auslösern zum Ableiten des Auslösers eines gegebenen Fehlers zu verwenden. Eine andere Alternative ist, daß die Ausführung des Fehlerauslöserableitungsteils 23 nach der Ausführung des Notbetriebsfindungsteils 55 aufgerufen wird, wobei die gleichen Ergebnisse erhalten werden. Die dritte Ausführungsform verwendet eine CRT-Einheit 25, um den Anlagenbedienern notwendige Informationen zu geben. Alternativ kann die CRT durch einen Drucker oder eine Sprachausgabevorrichtung ersetzt werden, welche die gleiche Wirkung erzielt.
Fig. 7 zeigt vereinfacht, wie die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird. In den Fig&sub5; 7 und 6 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und auf jede wiederholende Beschreibung davon wird verzichtet. In Fig. 7 bezeichnet Bezugszeichen 63 eine Wissensbasis, die quantitatives oder qualitatives Wissen über den Normalbereich von Prozeßdaten oder die normalen Beziehungen zwischen mehreren Prozessen aufweist, wobei der Zweck der Wissensbasis die Erfassung von Anlagenfehlern ist; Nr.64 ist ein Triggerprozeßfindungsteil zum Finden des Namens des Prozesses, der einen durch einen Alarmentscheidungsteil 74 erkannten externen Alarm ausgelöst hat; Nr.65 ist eine Wissensbasis, die Wissen über kausale Zusammenhänge zwischen Änderungstendenzen in Prozeßdaten und Alarmen enthält; Nr.66 ist eine Warteschlange, in welcher als Anforderung für eine Fehlerbereichsalarmvorhersage der durch den Triggerprozeßfindungsteil 64 gefundenen Prozeßdatenname plaziert wird; und Nr.67 ist ein Fehlerbereichsalarmvorhersageteil, welcher die Anlagenkomponenten findet, die Prozeßdaten direkt beeinflussen, wobei die durch den Triggerprozeßfindungsteil 64 gefundene Komponente von dem momentanen Fehler ausgeht, um unter Verwendung der beeinträchtigten Anlagenkomponente als Ausgangspunkt und durch Anwenden der Wissensbasen 24 und 65 einen zukünftigen Alarmzustand vorherzusagen, wobei die Wissensbasis 24 Wissen über die qualitativen Kennzeichen der in Frage stehenden Komponente umfaßt und die Wissensbasis 65 Wissen um kausale Beziehungen zwischen Tendenzen in Änderungen in Prozeßdaten und Alarmen beinhaltet.
Im Betrieb erhält der Prozeßeingabeteil 21 Daten von dem Kraftwerk 20 und wandelt die Prozeßm engen umfassenden Daten in qualitative Daten wie "allmählich ansteigend" oder "konstant" für die Verwendung durch den Fehlerauslöserableitungsteil 23. Der Fehlererfassungsteil 22 erkennt einen Fehler, wenn die durch den Prozeßeingabeteil 21 eingegebenen Prozeßdaten von dem anwendbaren Normalbereich abweichen oder sich von den normalen Beziehungen zwischen mehreren Prozessen unterscheiden, wobei der Bereich und die Beziehungen in der Wissensbasis 63 bestimmt sind. Der Name des anwendbaren Fehlersymptoms wird an den Alarmentscheidungsteil 74 weitergegeben. Wenn das erfaßte Fehlersymptom zum Auslösen eines Alarms berechtigt beurteilt wird, führt der Alarmentscheidungsteil 74 den Triggerprozeßfindungsteil 64 aus, um den Namen der Prozeßdaten zu finden, die den Alarm ausgelöst haben. Der Alarmentscheidungsteil 74 plaziert dann den auf den fehlerhaften Prozeß anwendbaren Datennamen in der Fehlerbereichsalarmvorhersageanforderungswarteschlange 66 und führt den Fehler bereichsalarmvorhersageteil 67 aus.
Der Fehlerbereichsalarmvorhersageteil 67 wiederum ermittelt den Datennamen des Prozesses aus der Fehlerbereichsalarmvorhersageanforderungswarteschlange 66, erhält von der Wissensbasis 24 den Namen der Anlagenkomponente, die den Prozeß direkt beeinflußt und findet in der Wissensbasis 65 einen vorhergesagten Alarm, der mit der Tendenz der Änderungen in den anwendbaren Prozeßdaten übereinstimmt, wobei die Wissensbasis 65 Wissen über kausale Beziehungen zwischen Tendenzen von Änderungen in Prozeßdaten und Alarmen enthält. Danach durchsucht der Fehlerbereichsalarmvorhersageteil 67 die Wissensbasis 24 nach Ausbreitungsableitungen dieser Tendenzen kontinuierlicher Änderungen in den Prozeßdaten, basierend auf kausalen Beziehungen zwischen qualitativen Kennzeichen und Fehlersymptomen, wobei die Wissensbasis Wissen über die normalen Kennzeichen jeder Anlagenkomponente umfaßt. Mit der Tendenz der Änderungen in dem erfaßten anwendbaren Prozeß wird die Wissensbasis 65 abgefragt und ein Fehlerbereichsalarm entsprechend der Tendenz wird davon für jede betreffende Anlagenkomponente erhalten, wobei die Wissensbasis Wissen über kausale Beziehungen zwischen Tendenzen und Änderungen in den Prozeßdaten und Alarmen enthält.
Der Fehlerbereichsalarmvorhersageteil 67 führt dann den Fehlerauslöserableitungs teil 23 aus nach Plazieren entweder des Datennamens des Prozesses, der den Fehler ausgelöst hat, oder des durch den Fehlererfassungsteil 22 erfaßten Fehlers in der Fehlerauslöserableitungsanforderungswarteschlange 60. Der Fehlerauslöserableitungsteil 23 ermittelt aus der Fehlerauslöserableitungsanforderungs warteschlange 60 den Datennamen, welcher den Fehler darstellt. Der Ort und der mögliche Auslöser des Fehlers werden abgeleitet durch Verwenden des Datennamens und der qualitativen und quantitativen Prozeßdaten, die durch den Prozeßeingabeteil 20 eingegeben wurden. Wenn der mögliche Auslöser gefunden ist, wird der Gegenmaßnahmenfindungsteil 56 ausgeführt. Wenn keine Ausführungsanforderung aus der Fehlerauslöserableitungswarteschlange 60 ermittelt wird, wartet der Fehlerauslöserableitungsteil 23 auf ausführungsanfordernden Daten, die in der Warteschlange plaziert werden.
Der Gegenmaßnahmenfindungsteil 56 führt nach Erzeugen der Gegenmaßnahmen- Anweisung, die mit dem möglichen Auslöser des Fehlers übereinstimmt und durch Einbeziehen der Wissensbasis 58 bestimmt wird, den Anzeigeverarbeitungsteil 26 aus, wobei die Wissensbasis Wissen über die Beziehungen zwischen Auslösern von Fehlern und ihren Gegenmaßnahmen umfaßt. Eine die Fehlerauftrittszeit, den Fehlersymptomnamen, den Fehlerortnamen, den Auslöser des Fehlers und die Gegenmaßnahmen-Anweisung umfassende Ableitungsergebnismitteilung wird angezeigt.
In der oben beschriebenen vierten Ausführungsform der Erfindung wird der Fehlerauslöserableitungsteil 23 ausgeführt, nachdem der Fehlerbereichsalarmvorhersageteil ausgeführt wurde. Eine Alternative zu dieser Ausführungsform ist es, die zwei Teile in der Ausführungsreihenfolge zu vertauschen. Eine weitere Alternative ist es, die zwei Teile parallel ausführen zu lassen.
In der vierten Ausführungsform wird die CRT-Einheit 25 verwendet, um die Anlagenbediener mit relevanten Informationen zu versehen. Eine Alternative zu dieser Anordnung ist es, die CRT durch einen Drucker oder eine Stimmausgabevorrichtung zu ersetzen, wobei die gleichen Ergebnisse erhalten werden. Die vierte Ausführungsform hat zwei Funktionen, eine Funktion ist so ausgebildet, daß sie einen externen Alarm, basierend auf dem erfaßten Fehlersymptom, vorhersagt, die andere Funktion ist so angeordnet, daß sie den möglichen Auslöser des Fehlers nach einem externen Alarm ermittelt. Alternativ besteht kein Bedarf zum Eingeben eines externen Alarmkontaktsignales, wenn nur externe Alarme vorhergesagt werden müssen; in diesem Fall kann auf den Teil zum Finden möglicher Auslöser des Fehlers ebenso verzichtet werden.
Fig. 8 zeigt vereinfacht, wie die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem geeigneten System angewendet wird. In den Fig. 8 und 7 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und auf jede wiederholende Beschreibung davon wird verzichtet. In Fig. 8 bezeichnet Bezugszeichen 68 einen ersten Ableitungsergebnispuffer, der den Namen des durch den Fehlererfassungsteil 22 erfaßten Fehlersymptoms speichert; Nr.69 ist ein Findungsteil für eine fehlerhafte Komponente, der einen Fehlerort oder eine fehlerhafte Anlagenkomponente mit dem Auslöser des Fehlers durch Rückgriff auf die Wissensbasis 24 findet, wobei der Rückgriff auf das Wissensgerüst ausgeführt wird, welches für jede Anlagenkomponente vorgesehen ist, und welches die qualitativen und quantitativen Kennzeichen davon im Normalzustand umfaßt; Nr.70 ist ein Fehlerauslöserfindungsteil, der den möglichen Auslöser des Fehlers an einem Fehlerort oder eine fehlerhafte Anlagenkomponente durch Rückgriff auf die Wissensbasis 24 findet, wobei der Rückgriff auf das Wissensgerüst über die kausalen Beziehungen zwischen Fehlersymptomen und ihren möglichen Auslösern stattfindet; Nr.71 ist ein Übereinstimmungsteil für fehlerhafte Komponenten, der prüft, ob die momentan durch den Fehlerauslöserableitungsteil 23 erfaßte fehlerhafte Komponente die gleiche wie die vorher erfaßte fehlerhafte Komponente ist; Nr.72 ist ein zweiter Ableitungsergebnispuffer, der den durch den Fehlerauslöserableitungsteil 23 gefundenen Namen des Fehlerortes oder der fehlerhaften Komponente, speichert; und Nr.73 ist ein Fehlersymptomübereinstimmungsteil, der prüft, ob das momentan erfaßte Fehlersymptom das gleiche wie das vorher erfaßte Symptom ist. Im Betrieb erfaßt der Prozeßeingabeteil 21 Daten von dem Kraftwerk 20 und wandelt die Prozeßmengen enthaltenden Daten in qualitative Daten wie "allmählich ansteigend" oder "konstant" zur Verwendung durch den Fehlerauslöserableitungsteil 23 um. Der Fehlererfassungsteil 22 erkennt einen Fehler, wenn die durch den Prozeßeingabeteil 21 eingegebenen Prozeßdaten von dem anwendbaren Normalbereich abweichen, der in der Wissensbasis 63 bestimmt ist. Der Name des anwendbaren Fehlersymptoms wird an den Fehlersymptomübereinstimmungsteil 73 weitergeleitet.
Inzwischen enthält der erste Ableitungsergebnispuffer 68 den Namen des vorher erfaßten Fehlersymptoms. Der Fehlersymptomübereinstimmungsteil 73 vergleicht den Inhalt des ersten Ableitungsergebnispuffers 68 mit dem Namen des durch den Fehlererfassungsteils 22 erfaßten Fehlersymptoms. Wenn der Vergleich in einer Übereinstimmung resultiert, wird die Verarbeitung ohne Ausführung des Fehleraus- löserableitungsteils 23 abgebrochen; wenn eine Abweichung auftritt, wird der Fehlerauslöserableitungsteil 23 ausgeführt, gefolgt von der Speicherung des Namens des momentanen Fehlersymptoms in dem ersten Ableitungsergebnispuffer 68.
Der Fehlerauslöserableitungsteil 23 aktiviert den Findungsteil für eine fehlerhafte Komponente 79 zum Finden des Fehlerortes oder der fehlerhaften Anlagenkomponente, die den Auslöser des Fehlers beinhaltet. Diese Maßnahme ist gefolgt von der Aktivierung des Fehlerauslöserfindungsteils 70, der den möglichen Auslöser des Fehlers in dem Fehlerort oder der fehlerhaften Anlagenkomponente findet, nur wenn der Übereinstimmungsteil für eine fehlerhafte Komponente 71 es notwendig findet, den Teil 70 zu aktivieren.
Der Findungsteil für eine fehlerhafte Komponente 79 findet einen Fehlerort oder eine fehlerhafte Komponente mit dem Auslöser des Fehlers durch Rückgriff auf die Wissensbasis 24, wobei der Rückgriff ausgeführt wird auf das Gerüst des qualitativen oder quantitativen Wissens über die Kennzeichen jeder Anlagenkomponente in einem Normalzustand. Der auf diese Weise gefundene Fehlerort oder die fehlerhafte Komponente wird in dem zweiten Ableitungsergebnispuffer 72 plaziert.
Der Übereinstimmungsteil für fehlerhafte Komponenten 71 vergleicht den Inhalt des zweiten Ableitungsergebnispuffers 72 mit dem Namen des Fehlerortes oder der fehlerhaften Komponente, welche durch den Findungsteil einer fehlerhaften Komponente 69 in dem Fehlerauslöserableitungsteil 23 gefunden wurde. Wenn der Vergleich in einer Übereinstimmung resultiert, wird die Verarbeitung ohne Ausführung des Fehlerauslöserfindungsteils 70 abgebrochen; wenn eine Abweichung besteht, wird der Fehlerauslöserfindungsteil 70 ausgeführt, gefolgt von der Speicherung des Namens des in Frage stehenden Fehlerortes oder der fehlerhaften Anlagenkomponente in dem zweiten Ableitungsergebnispuffer 72.
Durch den Übereinstimmungsteil für fehlerhafte Komponenten in Gang gesetzt findet der Fehlerauslöserfindungsteil 70 den möglichen Auslöser des Fehlers in dem Fehlerort oder in der fehlerhaften Komponente durch Rückgriff auf die Wissensbasis 65, wobei der Rückgriff auf das Wissensgerüst über kausale Beziehungen zwischen Auslösern von Fehlern und Symptomen erfolgt. Der so erhaltene Name des möglichen Auslösers wird zu dem Gegenmaßnahmenfindungsteil 56 gesendet, welcher dann ausgeführt wird.
Der Gegenmaßnahmenfindungsteil 56 erzeugt eine Gegenmaßnahmen-Anweisung, die dem möglichen Auslöser des Fehlers entspricht, durch Rückgriff auf die Wissensbasis 58, wobei die Basis 58 die Beziehungen zwischen Auslösern von Fehlern und ihren Gegenmaßnahmen bestimmt. Der Anzeigeverarbeitungsteil 26 wird dann ausgefiihrt, um eine Ableitungsergebnismitteilung mit der Fehlerauftritts zeit, dem Fehlersymptomnamen, dem Namen des Fehlerortes oder der fehlerhaften Komponente, dem Namen des möglichen Auslösers und der Gegenmaßnahmen- Anweisung anzuzeigen.
Die oben beschriebene fünfte Ausführungsform der Erfindung verwendet zwei Einrichtungen in Kombination: Eine Einrichtung zum Unterdrücken der Ermittlung des möglichen Auslösers des momentanen Fehlers, wenn dessen Symptom das gleiche wie das vorher erfaßte Symptom ist, und die andere Einrichtung zum Übergehen der Identifikation des möglichen Auslösers des momentanen Fehlers, wenn der Name des momentan erfaßten Fehlerortes oder der fehlerhaften Komponente der gleiche wie der vorher erhaltene Name ist. Obwohl die zwei zusammen verwendeten Einrichtungen viele Vorteile bieten, bietet jede einzelne der Einrichtungen immer noch ausreichende Vorzüge, wenn sie allein benutzt wird. Die fünfte Ausführungsform verwendet die CRT-Einheit 25, um die Anlagenbediener mit relevanten Informationen zu versorgen. Alternativ kann die CRT ersetzt werden durch einen Drucker oder eine Stimmausgabevorrichtung, wobei die gleichen Ergebnisse erhalten werden.
Ein Vorzug der vorliegenden Erfindung ist, wie erwähnt, daß, da die Daten und das während der Ableitung verwendete Wissen aufgezeichnet und ausgegeben werden, jeder Fehler in dem Wissen leicht erkannt werden kann.
Ein anderer Vorzug der vorliegenden Erfindung ist, daß die Möglichkeit zum Verifizieren des enthaltenen Wissens durch die Verwendung verschiedener Simulationsdaten die Zuverlässigkeit der den Anlagenbedienern dargestellten Betriebsanweisungen verbessert. Da die Verifikation des Wissens nicht erfordert, daß eine Ausführungsform der Erfindung ein integraler Bestandteil der Zielanlage ist, kann deren Testbetriebsperiode verkürzt werden.
Ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung ist, daß relevante Unterstützungsinformation für die Anlagenbediener verfügbar ist, wenn sich der Anlagenstatus während des Betriebes verändert. D.h., der Prozeß zum Erfassen von Anlagenfehlern, der Prozeß zum Ableiten der möglichen Auslöser davon und der Prozeß zum Finden der Gegenmaßnahmen sind voneinander unabhängig gemacht worden. Weiterhin ist das Wissen zur Fehlererfassung um Bezeichner von Notfallprioritäten ergänzt worden, die jedem Fehler nach seinem Auftreten beigefügt werden; eine ausreichend hohe Priorität löst aus, daß ein relevanter Notbetrieb rechtzeitig gefunden wird. Dies macht es möglich, die Überwachung des Anlagenprozesses auf einen neuen Fehler beizubehalten, während der mögliche Auslöser des momentanen Fehlers ermittelt wird oder eine Gegenmaßnahme erhalten wird. Eine Notbetriebsanweisung wird den Anlagenbedienern somit abhängig von der Notfallpriorität des neu erfaßten Fehlers dargestellt.
Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß es möglich ist, einen zukünftigen Alarmzustand basierend auf dem momentanen Betriebszustand vorherzusagen und dadurch die Anlagenbediener darin zu unterstützen, Maßnahmen vor einem externen Alarm zu ergreifen, dessen Auftreten in der Zukunft erwartet wird, beim Beurteilen der Dringlichkeit des momentanen Fehlers und im vollen Erfassen des Ergebnisses der Ableitung. Dies wird verwirklicht durch Vorsehen derwissensbasis mit Wissen über kausale Beziehungen zwischen den Tendenzen und Änderungen in den Prozeßdaten und Alarmen. Die Wissensbasis wird abgefragt durch das Anlagenfehlerdiagnoseexpertensystem nach den kausalen Beziehungen zwischen der momentanen Tendenz der Änderungen in den Daten von dem Fehlerprozeß und dem anwendbaren Alarm, wobei dieser Alarm dargestellt wird, wenn das Auftreten des Alarms in der Zukunft erwartet wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß der mögliche Auslöser des gegenwärtigen Fehlers oder der Gegenmaßnahme nicht nur erhalten werden kann, wenn die Prozeßdaten von dem anwendbaren Normalbereich abweichen, sondern auch, wenn ein externer Alarm auftritt. Dies wird verwirklicht durch Vorsehen der Wissensbasis mit dem Wissen über kausale Beziehungen zwischen Tendenzen von Änderungen in den Prozeßdaten und Alarmen, wobei die Basis abgefragt wird, um eine Beziehung zwischen der momentanen Tendenz von Änderungen in den Prozeßdaten und dem Alarm, dessen Auftreten erwartet wird, wenn sich die Tendenz fortsetzt, zu finden, wobei die Beziehung verwendet wird, um die Prozeßdaten zu erhalten, die den externen Alarm auslösen und die Anlagenkomponente, die den Alarm direkt ausgelöst hat, wobei die Prozeßdaten und der Komponentenname einen Anfangspunkt liefern, von welchem aus die qualitativen Kennzeichen der Anlagenkomponenten zu durchsuchen sind, um die exakte Komponente zu finden, die den Fehler beinhaltet.
Ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung doppelten Aufwandes durch Fragen des Systems über Ableitungsausführung und über die Eingabe ungeprüfter Daten. D.h., der durch die Ableitung nach der Fehlererfassung erhaltene Name jedes Fehlersymptoms wird zum Vergleich mit dem Namen des neu erfaßten Fehlersymptoms zurückbehalten. Wenn der momentane Fehlersymptomname der gleiche wie der vorherige Name ist, wird eine Ermittlung des möglichen Auslösers unterdrückt. Beispielsweise ist ein System vorhanden, in welchem Prozeßdaten in relativ kurzen Intervallen zur Fehlerdiagnose eingegeben werden. In diesem Fall ersparen insignifikante Veränderungen in den Prozeßdaten zwischen zwei Ableitungsdurchläufen dem Diagnosesystem, jedesmal doppelte Fragen über den Ableitungsprozeß und über die Eingabe ungeprüfter Daten zu stellen. Dies verbessert nicht nur die Effizienz der Ableitung, sondern erlaubt den Bedienern, sich der redundanten Abgabe von Informationen und nicht notwendiger Interaktion mit dem Diagnosesystem zu entledigen.
Noch ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung doppelten Aufwands durch Fragen des Systems über Ableitungsprozesse und über die Eingabe ungeprüfter Daten ebenso wie das Darstellen von Betriebsanweisungen zur Identifikation des möglichen Auslösers des Fehlers. Dies wird verwirklicht durch Zurückbehalten des abgeleiteten Namens des momentanen Fehlerorts oder der fehlerhaften Anlagenkomponente, wobei der Name mit dem vorher abgeleiteten Namen verglichen wird; wenn der Vergleich in einer Übereinstimmung resultiert wird die Ermittlung des möglichen Auslösers des momentanen Fehlers unterdrückt. In dieser Einstellung ersparen insignifikante Änderungen in den Prozeßdaten zwischen zwei Durchläufen der Ableitung dem Diagnosesystem, jedesmal doppelte Fragen über Ableitungsprozesse und über die Eingabe ungeprüfter Daten zu stellen und ersparen dem System ebenso das Darstellen von Betriebsanweisungen zur Ermittlung des möglichen Auslösers des Fehlers. Dies verbessert nicht nur die Effizienz der Ableitung, sondern erlaubt den Bedienern, sich der redundanten Abgabe von Informationen an das und nicht erforderlichen Interaktionen mit dem Diagnosesystem zu entledigen.

Claims

1. Anlagenbetriebsunterstützungsvorrichtung zum Unterstützen des Betriebs einer Anlage, mit einer Wissensbasis (5, 7) mit darin gespeichertem Wissen über Anlagenkomponenten und Anlagenfehlerzustände; und einer Ableitungseinrichtung (8) zum Bestimmen eines Fehlerzustands und Ableiten des Auslösers des Fehlers in der Anlage durch Verwenden von Daten, die aus dem Anlagenbetrieb erhalten werden, und Wissen, das in der Wissensbasis (5, 7) gespeichert ist, und zum Bereitstellen von Anlagenbetriebsanweisungsdaten (9) nach dem Auftreten eines Fehlers innerhalb der Anlage, wobei die Ableitungseinrichtung (8) eine Einrichtung zum Zurückhalten abgeleiteter Fehlerentstehungsdaten (31) aus den Anlagenbetriebsdaten (4) und der Wissensbasis (5, 7) beinhaltet, die während des Prozesses des Bestimmens des Fehlerzustands und des Ableitens des Auslösers des Fehlers verwendet werden; dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungseinrichtung (8) eine Einrichtung zum Ausgeben der abgeleiteten Fehlerentstehungsdaten (31) an eine Ausgabevorrichtung (33, 34) beinhaltet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wissensbasis (5, 7) Wissen über Anlagenkomponentenwissen, fehlerbezogenen Betrieb und Anlagenfehlerwissen beinhaltet; und daß die Ableitungseinrichtung (8) weiterhin eine Einrichtung zum Zurückhalten von Informationen beinhaltet, die den Anlagenfehlerort bezeichnen, an welchem der Fehler erfaßt ist, den Auslöser des Fehlers und den Gegenmaßnahmenbetrieb, und als einen Teil der Ableitungsentstehungsdaten (31) verwenden, und Anlagenfehlerwissen, Anlagenkomponentenwissen und fehlerbezogenes Betriebswissen als anderen Teil der Ableitungsentstehungsdaten.

3. Anlagenbetriebsunterstützungsverfahren zum Unterstützen des Betriebs einer Anlage, mit den Schritten, in denen Wissen über Anlagenkomponenten und Anlagenfehlerzustände in einer Wissensbasis (5, 7) gespeichert wird;

der Fehlerzustand bestimmt und der Auslöser des Fehlers innerhalb der Anlage durch Verwenden der aus dem Anlagenbetrieb erhaltenen Daten und des in der Wissensbasis (5, 7) gespeicherten Wissens abgeleitet wird;

Ableitungsfehlerentstehungsdaten (31) aus den Anlagenbetriebsdaten (4) und aus der während des Prozesses, in dem der Fehlerzustand bestimmt wird, verwendeten Wissensbasis (5, 7) zurückgehalten werden; und

Anlagenbetriebsanweisungsdaten (9) nach dem Auftreten eines Fehlers innerhalb der Anlage bereitgestellt werden; gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt, die Ableitungsfehlerentstehungsdaten (31) an eine Ausgabevorrichtung (33, 34) auszugeben.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wissen, das in der Wissensbasis (5, 7) gespeichert ist, Wissen über Anlagenkomponentenwissen, fehlerbezogenen Betrieb und Anlagenfehlerwissen beinhaltet; und daß der Bestimmungsschritt weiterhin die Schritte beinhaltet, in denen Informationen, welche den Anlagenfehlerort, in welchem der Fehler erfaßt ist, den Auslöser des Fehlers und den Gegenmaßnahmenbetrieb bezeichnen, die als ein Teil der Ableitungsentstehungsdaten (31) verwendet werden, und Anlagenfehlerwissen, Anlagenkomponentenwissen und fehlerbezogenes Betriebswissen als anderen Teil der Ableitungsentstehungsdaten zurückbehalten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, mit weiteren Schritten, in denen die Prioritätsebene des Fehlers beurteilt wird; und

ein Notbetrieb gegen den Auslöser des Fehlers ausgegeben wird, wenn der Fehler auf einer ausgewählt hohen Prioritätsebene ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, mit weiteren Schritten, in denen Wissen über den normalen Bereich aller Prozeßdaten und der Prioritätsebenen jedes Fehlerereignisses in einer zweiten Wissensbasis (57; 63) gespeichert wird;

Fehler in der Anlage (20) durch Vergleichen von Prozeßdaten, welche von der Anlage (20) eingegeben werden, mit gespeicherten Daten in Normalbereichen aus Werten, die in der zweiten Wissensbasis (57; 63) gespeichert sind, erfaßt werden;

die Prioritätsebene durch Verwenden des in der zweiten Wissensbasis (57; 63) gespeicherten Wissens bestimmt wird;

die Prioritätsebene und ein Fehlerereignisname ausgegeben werden; Wissen über die Kennzeichen von Komponenten der Anlage (20) in ihrem Normalzustand und jedes Auslösers und jeder Wechselwirkung jedes Fehlers und des Auslösers des Fehlers in einer dritten Wissensbasis (24) gespeichert werden; der Auslöser des Fehlers durch Verwenden des in der dritten Wissensbasis (24) gespeicherten Wissens abgeleitet wird;

Wissen über jede Beziehung zwischen jedem Auslöser eines Fehlers und Gegenmaßnahmen gegen einen solchen Fehler in einer vierten Wissensbasis (58) gespeichert wird;

Gegenmaßnahmen zum Ansprechen des bestimmten Fehlers durch Verwenden des in der vierten Wissensbasis (58) gespeicherten Wissens erhalten werden;

Wissen über jede Beziehung zwischen jedem Auslöser eines Fehlers und dem dazu gehörenden Notbetrieb in einer fünften Wissensbasis (59) gespeichert wird; und ein Notbetrieb zum Ansprechen des bestimmten Fehlers durch Verwenden des in der fünften Wissensbasis (59) gespeicherten Wissens erhalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, mit Schritten, in denen Fehlerereignisse basierend auf einer Prioritätsebene in eine Fehlerauslöserableitungsanforderungswarteschlange (60) eingegeben werden; und

Fehlerereignisse aus der Warteschlange zum Ableiten des Auslösers des Fehlers abgefragt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 5, mit weiteren Schritten, in denen bestimmt wird, ob der erfaßte Fehler zu einem Alarmsignal berechtigt; und ein vorhergesagter Alarm zum Bestimmen der Tendenz der Änderungen in den Prozeßdaten, auf welchen der Alarm basiert, erhalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

mit weiteren Schritten, in denen

Wissen über den Normalbereich von Prozeßdaten für jeden Prozeß in einer zweiten Wissensbasis (63) gespeichert wird;

Fehler in der Anlage durch Vergleichen der von der Anlage (20) eingegebenen Prozeßdaten mit dem in der zweiten Wissensbasis (63) gespeicherten Normalbereich erfaßt werden;

Wissen über Kennzeichen von Komponenten der Anlage (20) in dem Normalzustand und jedem Auslöser und jeder Wirkung zwischen jedem Fehler und dem Auslöser eines solchen Fehlers in einer dritten Wissensbasis (24) gespeichert wird;

der Auslöser eines Fehlers durch Verwenden des in der dritten Wissensbasis (24) gespeicherten Wissens abgeleitet wird;

Wissen über die Tendenz von Änderungen bei allen Prozeßdaten und jedes Auslösers und jeder Wirkung zwischen der Tendenz der Änderung und allen Prozeßdaten in einer vierten Wissensbasis (65) gespeichert wird,

der Name der Prozeßdaten, die den durch Verwenden des in der vierten Wissensbasis (65) gespeicherten Wissens bestimmten Alarm auslösen, bestimmt wird, und die Anlagen-Komponete oder die Komponenten gefunden werden, welche die Prozeßdaten beeinflußen, die den Fehler ausgelöst haben und die Tendenz der Änderungen in den Prozeßdaten der beeinflussenden Komponenten ableitet und für die Tendenzen der Änderungen in den gefundenen Prozeßdaten geeignete Alarme vorhersagt.