ES2353823T3 - Sistema y método para la verificación automática de resultados de planificación. - Google Patents

Sistema y método para la verificación automática de resultados de planificación. Download PDF

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Abstract

Sistema con un dispositivo de procesamiento de datos (1), que contiene - unidades de memoria (2) para resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) para el campo de la técnica de instalaciones y/o la técnica de control de procesos, - un dispositivo de procesamiento (6) y - medios (4) para llevar a cabo verificaciones automáticas, - y medios de visualización y/o medios de salida (7) para la emisión de resultados de verificación, donde a) el medio (4) está creado para llevar a cabo verificaciones automáticas y sistemáticas de resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3), b) el medio (4) contiene el dispositivo de procesamiento (6) y criterios de verificación en forma de reglas, siendo el dispositivo de procesamiento (6) un validador con al menos un programa de verificación, c) los resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) están almacenados en las unidades de memoria (2) como información topológica semánticamente interpretable en formato electrónico, caracterizado por que d) el programa de verificación accede a los resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) y a las reglas (5) y produce así los resultados de verificación utilizando las relaciones topológicas entre los resultados de planificación.

Description

La invención se refiere a un sistema y a un método para la verificación automática de resultados de planificación, en el campo de la técnica de instalaciones y/o la técnica de control de procesos. Se puede emplear un sistema o método de este tipo para la validación y verificación automáticas de diversa 5 información generada en la planificación de instalaciones técnicas, que esté presente en formato electrónico, en especial información topológica.
DE 10 2004 006 089 muestra un dispositivo de ensayo para probar de manera automática un sistema técnico, en particular un subsistema para vehículos, por ejemplo, una unidad de control electrónica. Para las pruebas se recurre a casos de prueba. Cada uno de los casos de prueba comprende 10 una instrucción para modificar una variable del sistema técnico, es decir, para asignarle un valor diferente. Mediante un dispositivo de ensayo se comprueba si el sistema o equipo conectado al dispositivo de ensayo reacciona a la modificación de las variables respectivas de la manera esperada. El dispositivo de ensayo es adecuado para la verificación de sistemas técnicos que están caracterizados por variables.
Se conoce por EP-A-1 657 670 un sistema para el análisis y control automáticos y sistemáticos 15 de procesos o desarrollos en un procedimiento técnico. El sistema que sirve para el control de estatus y progresos del proceso técnico opera con rutinas de prueba para la descripción y ejecución de criterios de prueba en la evaluación de los datos que caracterizan el estado actual del proceso. El sistema también es adecuado para, entre otros, el control de estatus y progresos en los procesos de planificación basados en datos, como por ejemplo la planificación de instalaciones y técnica de control. Los criterios consultados 20 para el análisis y control son apropiados para verificar la existencia de datos, objetos de datos y/o atributos de los objetos de datos. Sin embargo, el sistema y los criterios empleados no están previstos y tampoco son adecuados para la verificación de los resultados de la planificación en lo relativo a errores de planificación.
La planificación de instalaciones se realiza paso a paso y se caracteriza en particular por fases 25 de intercambio de datos con fases de planificación contiguas. La aceptación de datos tiene lugar a menudo manualmente, es decir, los proyectos impresos o escritos a mano se transfieren manualmente a las herramientas del software. Además, también existen mecanismos automáticos de transmisión de datos que a menudo se basan en Excel, bases de datos o datos ASCII, como CSV o XML. De todas maneras, esta transmisión de datos electrónicos se realiza en lo esencial de forma mecánica, sin revisar 30 la información o con una revisión de contenido muy simple y automática.
La invención se basa en el conocido empleo de información de la instalación, interpretable electrónica y semánticamente de manera automática. Estos principios se conocen desde hace algún tiempo y han sido ya llevados a la práctica, y se describen, entre otros, en:
■ Till Schmidberger y Alexander Fay, Rainer Drath, "Automatisiertes Engineering von 35 Prozessleitsystem-Funktionen", en atp- Automatisierungstechnische Praxis, 2/2005, pp. 45-51. ISSN 0178-2320,
■ Rainer Drath, Murat Fedai, "CAEX - ein neutrales Datenaustauschformat für Anlagendaten - Teil 1", en atp - Automatisierungstechnische Praxis , 2/2004, pp. 52-56,
■ Rainer Drath, Murat Fedai, "CAEX - ein neutrales Datenaustausch format für 40 Anlagendaten – Teil 2", en atp - Automatisierungstechnische Praxis , 3/2004, pp. 20-27,
■ DE 103 08 725 A1:" System und Verfahren zum Verwalten und zum Austausch von Daten eines technischen Projektes, einer technischen Anlage sowie einzelner Anlagenkomponenten", y Schmidberger T., Fay A., Drath R.: "Automatische Erstellungvon Verriegelungssteuerungen", en: atp 2/2005, Oldenbourg Verlag, 2005, S. 45-51. 45
La información sobre la planificación puede reproducirse de forma jerárquica y orientada a objetos, por ejemplo en estructuras de árbol. Típicamente, suele aparecer la siguiente información de planificación:
• Información topológica de la instalación, es decir la estructura técnica de procesos,
• Información topológica de técnica de control, que se refiere a la estructura del hardware de 50 técnica de control, incluyendo el cableado,
• Topologías de la función técnica de control, es decir, la estructura del software técnico de control,
• Topología de proyecto, en especial proyectos, subproyectos, tareas parciales,
• Topología de planificación, es decir, la estructura anticipada que se ha almacenado,
• Información sobre la estructura del producto, referida a la composición modular, jerárquica y/o de contenido del producto o productos que se fabrican en la instalación, y
• Topología de procesos de producción, es decir, información de procesos de producción, es decir, la estructura de desarrollo del proceso de producción, por ejemplo en forma de "recetas" 5 o secuencias de acciones.
La corrección de esta información, generada manualmente, importada manualmente o importada semiautomáticamente se revisa manualmente o, en el mejor de los casos, de manera parcialmente automática. Debido a los errores que pueden surgir por azar, la verificación por parte de personas no permite una declaración segura sobre la corrección de la información. La verificación 10 parcialmente automática incluye solo relaciones inferiores y simples y no es adecuada para la comprobación de relaciones cruzadas.
Sin embargo, la corrección y exactitud de la información debería referirse a
• una topología completa y significativa de la instalación,
• una topología completa y significativa de la técnica de control, 15
• una topología completa y significativa de la función de técnica de control,
• una topología completa y significativa del proyecto,
• una topología completa y significativa de la planificación,
• información completa y significativa sobre la estructura del producto,
• información completa y significativa sobre el proceso de producción, y 20
• relaciones completas y significativas entre las topologías, componentes y estructuras.
La verificación de la información topológica tiene lugar normalmente en los siguientes tres puntos del proceso de planificación:
1. al transmitir la información de fases contiguas de la planificación, donde se comprueba si la información se ha recibido de forma correcta, 25
2. mediante la información sobre planificación de las propias fases de procesamiento, y
3. mediante la ejecución, por ejemplo haciendo pruebas durante la puesta en funcionamiento. La mayoría de las veces, los errores en la transmisión de datos y los errores en la planificación provocan un error durante la puesta en funcionamiento. Por eso, la verificación de la información de planificación es particularmente importante, requiere un tiempo considerable y 30 en el caso de errores no detectados, puede provocar graves consecuencias en el funcionamiento de la instalación.
Partiendo de ello, con una automatización de la verificación de resultados de planificación en el campo de la técnica de instalaciones y/o la técnica de los procesos de control, en particular, de información topológica, la invención tiene como objetivo evitar errores, y poder llevar a cabo la puesta en 35 funcionamiento de forma más rápida, con mayor calidad y más eficiente.
Este objetivo se cumple mediante un sistema para la verificación automática de resultados de planificación en el campo de la técnica de instalaciones y/o la técnica de los procesos de control, que tiene las características indicadas en la reivindicación 1. En las demás reivindicaciones se indica el método correspondiente y configuraciones ventajosas. 40
Con la invención se propone también un sistema o método para la verificación automática de resultados de planificación, en el que las verificaciones se almacenan en los resultados de la planificación que tienen que verificarse, en formato electrónico y mediante un dispositivo de procesamiento de datos, y el software presenta medios para llevar a cabo verificaciones automáticas y sistemáticas. Los medios contienen criterios de verificación almacenados en forma de reglas, así como programas de verificación 45 que tienen acceso a los resultados de la planificación y las reglas. También hay disponibles medios de visualización y/o medios de salida para la emisión de los resultados de la verificación.
Para llevar a cabo la invención se requieren pues topologías de planificación en formato electrónico, logradas por ejemplo mediante el empleo de un modelo de datos topológicos orientado a objetos o mediante la exportación de este tipo de información en tal formato de datos. Dichos datos 50 existen por ejemplo en el formato CAEX anteriormente descrito en las referencias. Un requisito adicional para llevar a cabo la invención es la interpretabilidad semántica de la información, es decir, los objetos deben ser capaces de comunicar al dispositivo de procesamiento de qué tipo son y qué papel juegan en su entorno.
El método conforme a la invención trabaja con criterios de verificación en forma de reglas, que se consultan para analizar de manera automática y sistemática la información topológica presente en formato electrónico. Tales reglas son descripciones genéricas de las conexiones y relaciones causales 5 necesarias. Si la parte condicional de la regla es aplicable a uno o más elementos de una o más de las topologías o de otras reglas, de la parte consecuencia de la regla se deduce qué otra circunstancia o relación debe darse respecto a elementos iguales u otros elementos de la misma o de otras topologías y reglas. La revisión automática, al contrario que la verificación manual, es determinista y no está sujeta a errores por azar, con lo cual el proceso de verificación es comprensible, protocolizable y por lo tanto 10 demostrable. Una de las ventajas esenciales de este modo de proceder es el poder demostrar la corrección de una información respecto a criterios definidos.
El método conforme a la invención se puede emplear en distintas fases de un proceso de planificación y en el contexto de la puesta en funcionamiento; por ejemplo durante el paso de la planificación de instalación a la planificación de técnica de control, durante el paso hacia la puesta en 15 funcionamiento inmediatamente posterior y durante la puesta en funcionamiento.
Ejemplos de tales aplicaciones son:
Una verificación de la integridad de las topologías de la instalación:
Se trata de verificar si los componentes de la instalación que tienen que importarse y/o los planificados se comunican unos con otros de forma coherente, por ejemplo, que cada contenedor con 20 entradas de flujo también tenga al menos un desagüe, que cada contenedor con desagües tenga al menos una entrada de flujo, que las bombas no puedan funcionar en oposición o que los tubos no tengan extremos libres.
Verificación de la integridad de la topología de técnica de control:
Se trata de verificar si los componentes de la técnica de control que tienen que importarse y/o 25 los planificados, se comunican unos con otros de forma coherente, por ejemplo, que cada sensor/actuador esté conectado con un sistema bus u otro sistema de transmisión de información, que los componentes de la topología de técnica de control dispongan de alimentación eléctrica, que las líneas activas tengan una relación coherente unas con otras, que no falten líneas activas o que los acoplamientos de información conecten tipos de datos compatibles. 30
Verificación de la integridad de la topología de función de técnica de control:
Se trata de verificar si los módulos de función de técnica de control que tienen que importarse y/o los planificados se comunican unos con otros de forma coherente, que las señales estén correctamente conectadas unas con otras o que el conjunto de funciones de técnica de control pueda ser procesado por el procesador asignado. 35
Verificación de la coherencia de las topologías entre sí:
Se trata de verificar si los componentes de las diferentes topologías se relacionan unos con otros de manera coherente, por ejemplo, que cada bomba o cada cinta transportadora en la topología de la instalación tenga un accionamiento en la topología de la técnica de control; que cada flujo de producto en la información de proceso de producción sea soportado o forzado por un elemento transportador en la 40 topología de la instalación, con lo cual se pueda revisar si un determinado proceso de producción tiene que llevarse a cabo en una instalación; o que cada posible flujo de producto tenga un comienzo válido y un final válido.
Mediante los ejemplos de ejecución representados en la siguiente fig. 1, se explicará y describirá en detalle la invención, así como configuraciones ventajosas, mejoras y otras ventajas de la invención. 45
La fig. 1 muestra un sistema para la verificación automática de resultados de planificación, donde existe un dispositivo de procesamiento de datos 1, que tiene unidades de memoria 2, medios 4 para llevar a cabo verificaciones, y medios de visualización y/o medios de salida 7 para la emisión de resultados de la verificación. En las unidades de memoria 2 se almacenan los resultados de la planificación 3, por ejemplo, una topología de la instalación 3.1, una topología de la técnica de control 3.2 50 y una topología de función 3.3. Los medios de verificación 4 contienen un validador 6, con acceso a los resultados de planificación 3, 3.1, 3.2, 3.3 y a las reglas 5. El validador 6 es un dispositivo de procesamiento en el que se ejecutan programas de verificación. Los programas de verificación están creados para llevar a cabo verificaciones, que se han descrito anteriormente a modo de ejemplo como aplicaciones o verificaciones sobre la integridad. Las reglas 5, que se consultan como criterios de prueba 55 para llevar a cabo verificaciones, también se han descrito ya anteriormente. Los resultados de la verificación que se pueden emitir mediante medios de visualización y/o salida 7 son, por ejemplo, errores, avisos, advertencias o propuestas alternativas.
A continuación, se explica en detalle la función de un programa de verificación por medio de un típico desarrollo de la verificación. El programa de verificación aplica una de las reglas almacenadas a los 5 datos presentes. Para ello, el programa de verificación primeramente constata si la relación topológica descrita en la premisa de la regla que se da entre el objeto que tiene que verificarse y otros objetos y atributos, figura en los datos de la instalación. Un ejemplo sencillo sería: "SI el objeto de orden superior al objeto que tiene que verificarse tiene el atributo x..." De esta manera, la relación descrita en la premisa comprende también varios objetos y varios atributos y diversas topologías. Si el programa de verificación 10 encuentra en uno o más puntos de los datos de la instalación una relación de este tipo, revisa en cada uno de estos puntos si también se cumple la circunstancia descrita en la conclusión de la regla. En este último caso, puede tratarse por ejemplo de una condición simple para un atributo, pero también de condiciones más complejas que se refieren a la existencia y forma de los objetos, atributos y/o relaciones topológicas o de otro tipo entre objetos y/o atributos. Cuando el programa de verificación ha aplicado esta 15 regla a todas las posibilidades de aplicación disponibles, ejecuta este proceso sucesivamente para el resto de las reglas almacenadas.
Con la fig. 1 también se puede explicar un método de verificación que se puede llevar a cabo con un sistema de verificación de este tipo: Una vez almacenados en el sistema los resultados de la planificación en el formato electrónico adecuado, las reglas y los programas de verificación, el llevar a 20 cabo las verificaciones seleccionadas puede tener lugar de manera automatizada. El programa de verificación respectivo accede a los resultados de la planificación, realiza las verificaciones según las reglas correspondientes y emite los resultados de verificación para su visualización, registro o para otros procesamientos.

Claims (10)

  1. 25 REIVINDICACIONES
    1. Sistema con un dispositivo de procesamiento de datos (1), que contiene
    - unidades de memoria (2) para resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) para el campo de la técnica de instalaciones y/o la técnica de control de procesos, 5
    - un dispositivo de procesamiento (6) y
    - medios (4) para llevar a cabo verificaciones automáticas,
    - y medios de visualización y/o medios de salida (7) para la emisión de resultados de verificación, donde
    a) el medio (4) está creado para llevar a cabo verificaciones automáticas y sistemáticas 10 de resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3),
    b) el medio (4) contiene el dispositivo de procesamiento (6) y criterios de verificación en forma de reglas, siendo el dispositivo de procesamiento (6) un validador con al menos un programa de verificación,
    c) los resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) están almacenados en las unidades 15 de memoria (2) como información topológica semánticamente interpretable en formato electrónico,
    caracterizado por que
    d) el programa de verificación accede a los resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) y a las reglas (5) y produce así los resultados de verificación utilizando las relaciones 20 topológicas entre los resultados de planificación.
  2. 2. Sistema conforme a la reivindicación 1, caracterizado por que los resultados de planificación que tienen que verificarse (3, 3.1, 3.2, 3.3) contienen cada uno al menos una topología de instalación (3.1) y/o una topología de técnica de control (3.2) y/o una topología de función (3.3) y/o una 25 topología de planificación y/o una topología de proyecto y/o una topología de proceso.
  3. 3. Sistema conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el dispositivo de procesamiento de datos (1) está creado para emitir como resultados de verificación errores, avisos y advertencias, así como propuestas alternativas. 30
  4. 4. Sistema conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los datos de los resultados de planificación están presentes en un formato de datos jerárquico orientado a objetos.
    35
  5. 5. Sistema conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que está creado para la verificación automática de resultados de planificación en el campo de la técnica de instalaciones y/o la técnica de control de procesos.
  6. 6. Sistema conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se utilizan 40 reglas (5) que son descripciones genéricas de conexiones causales necesarias.
  7. 7. Método para llevar a cabo verificaciones automáticas mediante un dispositivo de procesamiento de datos (1), en el cual
    a) se almacenan los resultados de planificación (3, 3,1, 0,3, 3.3) para el campo de la 45 técnica de instalaciones y/o la técnica de control de procesos,
    b) los resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) están almacenados en las unidades de memoria (2) como información topológica semánticamente interpretable en formato electrónico, y
    c) los resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) se analizan sistemáticamente 50 mediante un validador (6) y al menos un programa de verificación con acceso a los criterios de verificación almacenados en forma de reglas (5),
    caracterizado por que
    d) el programa de verificación produce resultados de verificación mediante relaciones topológicas entre los resultados de planificación. 55
  8. 8. Método conforme la reivindicación 7, caracterizado por que se utilizan reglas (5) que son descripciones genéricas de conexiones causales necesarias.
  9. 9. Método conforme a las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que como resultados de 60 planificación que tienen que verificarse (3, 3.1, 3.2, 3.3) se emplean datos de en cada caso al menos una topología de instalación (3.1) y/o una topología de técnica de control (3.2) y/o una topología de función (3.3) y/o una topología de planificación y/o una topología de proyecto y/o una topología de proceso.
  10. 10. Método conforme a una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que para llevar a cabo el método de verificación se consultan datos de los resultados de planificación (3, 3.1, 3.2, 3.3) que 5 están presentes en un formato de datos jerárquico orientado a objetos.
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