WO2010133234A1 - Verfahren zum analysieren von meldungsarchiven und korrespondierendes computerprogramm - Google Patents

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WO2010133234A1
WO2010133234A1 PCT/EP2009/003523 EP2009003523W WO2010133234A1 WO 2010133234 A1 WO2010133234 A1 WO 2010133234A1 EP 2009003523 W EP2009003523 W EP 2009003523W WO 2010133234 A1 WO2010133234 A1 WO 2010133234A1
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message
pattern
patterns
automation
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PCT/EP2009/003523
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Jens Folmer
Uwe Katzke
Dorothea PANTFÖRDER
Bernd-Markus Pfeiffer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a method for analyzing a set or sequence of messages generated in the control and / or monitoring of a technical process, wherein the aforementioned set / sequence is also referred to below as a message archive. For each message, a time information that codes for their occurrence and a characteristic identifier are recorded.
  • the invention also relates to a method of operating an automation system that generates or maintains messages that grow over time into a message archive in relation to which the analysis method to which the invention relates is applicable or is applied.
  • the approach according to the invention focuses on reducing or structuring a number of automatically generated messages.
  • Messages from technical processes and / or automation systems provided for their control and / or monitoring, in particular systems for automation of industrial processes (industrial automation systems), with which the invention is concerned in principle, are provided for human operators (operators) to states of the process or of the automation system requiring an immediate response of the operator because they are e.g. B. indicate any errors or exceptional situations.
  • certain situations trigger a flood of messages - referred to in the literature as a flood of messages and sometimes as "alarm" - so that the actually desired information of the operator is made difficult by the fact that the
  • the invention now proposes how message archives, that is to say a set of already accumulated messages, can be analyzed in order to assist a programmer on the basis of the analysis result.
  • the programmer creates an automation solution for the automation system provided for controlling and / or monitoring the technical process, and the assistance is intended to provide information, such as:
  • an alarm management system and the messages to be output when alarms occur are to be configured so that, as a result, a structured generation of messages with a total of reduced number of messages can be achieved.
  • the messages generated by the respective operator are easier to understand and / or easier to understand.
  • This object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • a method for analyzing a set of messages generated during the control and / or monitoring of a technical process, in particular an industrial technical process to each of which a time information coding for their occurrence and a characteristic identifier are recorded a sequence of labels sorted according to the time information is searched for patterns and that recognized patterns are replaced by a marking characterizing the pattern.
  • the invention therefore considers temporal past messages and as a pattern z. B. for similar, each successive messages are searched. Messages such as "Silo 3 - 37 ° temperature exceeded” and “Silo 3 - 39 ° temperature exceeded” are not identical messages but examples of similar messages. If each such temperature overflow message is followed by an alarm as a further message, a pattern identifiable by the method results in each case.
  • the messages relate in each case to a specific event on an aggregate or part of an installation.
  • Such messages can be described by a characteristic marking; the tag thus represents the underlying message.
  • the type of derivation of a characteristic marking is reserved for the respective implementation.
  • each message is represented by a characteristic identifier, and the search for message pairs or message groups is facilitated by the fact that the search relates to identifiers generated based on the underlying messages.
  • a sequence of messages not every single message has to be analyzed, but instead a sequence of identifications is analyzed.
  • Each marking can be understood as a symbol and the sequence of markings as a symbol sequence.
  • the message archive can be available only as the markings or only the messages (possibly with the respective markings) comprehensive database or arise at runtime from the messages and is thus an actual or at least conceptual summary of all messages or all generated identifications.
  • the symbol sequence to be examined can thus be encompassed by the message archive or can result from the message archive.
  • the symbol sequence and, at least indirectly, the underlying message archive are reduced, e.g. B. in the form of an at least temporary copy of the message archive, which is reduced according to the resulting, reduced symbol sequence and is brought in this form for display or the like.
  • the pattern search in the symbol sequence looks at groups of symbols, in particular pairs of symbols. Preference is given to successive symbols / labels, ie groups or pairs of symbols / labels, with the highest occurrence reduced by a regular grammar. This happens iteratively until all occurring groups / pairings are contained only once in the symbol sequence.
  • the analysis thus refers - unlike z.
  • WO 2006/000110 Al not on process or other states as suspected causes of individual messages, but on the messages themselves and here on a lot of messages, eg.
  • a message archive that can or can contain hundreds or thousands of messages that have actually occurred while monitoring a particular technical process.
  • the invention also relates to a method for operating an automation device - in particular an industrial automation device in the manner of a so-called process computer, a programmable logic controller or the like - which carries out the analysis method presented above and described below with further details.
  • Such an automation device can permanently or temporarily be part of an automation system for controlling and / or monitoring a specific technical process.
  • an analysis device that executes the analysis method as part of an automation system allows an analysis to be performed retrospectively but online and thus continuous Operation of the process and the automation system can be integrated.
  • the automation device receives or otherwise generates the messages to be analyzed, and for each message, a time code and a characteristic identifier that encode their occurrence are detected, so that after the analysis method already described by the automation device or in the context of the method for its operation search for patterns according to the time information sorted sequence of labels or patterns can be searched for and recognized patterns are replaced by a pattern characterizing the label or are replaceable.
  • the advantage of the invention is that the amount of messages covered by a message archive can be structured by recognizing patterns so that findings can be derived from recognized structures that can be incorporated into a message and alarm configuration.
  • the automation solution - so either the automation system with it included automation devices as hardware for controlling and / or monitoring of the technical process or one or more by the or Automation devices running control programs as software - be designed so that a total of fewer messages or related messages are generated as such.
  • the invention essentially supports a programmer or project developer of the automation solution when locating or improving a favorable configuration of the respective automation solution with regard to the message volume.
  • the automation device If the automation device itself generates the messages and / or receives from the technical process or other automation devices involved in the control or monitoring of the process, the automation device that performs the analysis method acts as a sorting point for the total messages.
  • Such an automation device can, for. B. take over other tasks in addition to the analysis, eg. As a logging messages occurring, so that in such a constellation is particularly preferred that the result of such continuous logging as a message archive to which the analysis method relates, is directly usable.
  • a characteristic label is generated or detected, for.
  • the pattern search is carried out in the time-ordered sequence of such markings (symbols) described here and below as a symbol sequence.
  • symbols symbols
  • methods of syntactic pattern recognition are used.
  • a characteristic marking is always consistent for the same or similar messages occurring (eg "A" for alarms) or at least consistent with respect to a characteristic part
  • Successive symbols ie z.
  • a group of successive symbols ie z.
  • FFA successive symbols
  • the symbol sequence is therefore abbreviated and the abbreviation is preferably based on one or more rules of the so-called regular grammar.
  • regular grammar used at the time of application of the present invention is: "In theoretical computer science, formal grammars of type 3 of the Chomsky hierarchy are also called regular grammars, and the languages that can be generated by these grammars are accordingly called regular languages.”
  • the analysis consists of searching only groups / pairs of symbols derived from single messages. The next iteration will also The symbols introduced into the symbol sequence are included in the analysis for finding further recurrent groups / pairs by treating them like a symbol based on a single message, and so forth.
  • the size of the symbol sequence which is advantageous in that such symbols are hidden in the symbol sequence, which belong to messages that meet predetermined or predetermined criteria.
  • the amount of messages to be searched can thus also be a subset of all messages generated by the process, eg.
  • a preferred variant or alternative is also that the criterion or criteria on an affiliation of a message to an annex part of the technical process and / or a part of a control or monitoring the process system provided by the process or relate.
  • the symbol sequence can be quasi filtered before the pattern search, with the result that the symbol sequence only includes identifiers for messages that correspond to a predetermined criterion, such as the affiliation of a message to a particular part of the technical process.
  • a complex overall plant as often results in the control or monitoring of industrial technical processes, especially industrial production processes, can be divided into smaller units. This division reduces the amount of data considered and further counteracts a combinatorial explosion in the pattern search.
  • a symbol sequence corresponding to the content of a message archive can therefore be broken down into subsequences as a function of certain criteria, and each subsequence represents its own symbol sequence to which the pattern search relates in accordance with the approach according to the invention.
  • the or each criterion used for the decomposition represents one thing Filter for an original symbol sequence and provides the respective filter enough, reduced symbol sequence.
  • the filter ie the or each respective underlying criterion
  • specialist knowledge of the respective system is required.
  • criteria come z. For example, an amount of alarm data, exceeding a time interval, etc. into consideration.
  • criteria such as the type of notification (alarm, error, etc.) or the origin of the message (plant, parts of the plant, aggregates, etc.) come into consideration as criteria.
  • Each such subsequence can be understood as a symbol sequence and reduced by the pattern search and the replacement of recognized patterns.
  • An intelligent filter can also be used to detect periodicity and to create a subsequence (message window).
  • a subsequence is recognized as soon as the time interval between adjacent symbols / messages (patterns) exceeds a user-entered time limit. This signals the end of the subsequence and the beginning of a new subsequence.
  • Each subsequence can be understood as a symbol sequence and, as described above, treated as such.
  • a regular grammar can be represented by a finite state machine by transforming the respective mapping rules into transfer functions.
  • structural relationships between the messages are graphically represented or representable with the resulting paths in the finite automaton.
  • a preferred embodiment of the invention is that a corresponding finite automaton is derived from the regular grammar used for the abbreviation.
  • a filtering, regular grammar, etc. a statistical analysis of the messages can also be carried out, so that a further preferred embodiment of the invention provides that detected patterns which occur at a frequency exceeding a predetermined or predefinable threshold value are displayed in a hit list.
  • the described method with its embodiments is preferably implemented in software. Accordingly, the invention also relates to a computer program with computer executable program code instructions for implementing the method as described here and below, when the computer program on a computer, so z.
  • an automation device with a processing unit in the manner of a processor or the like is executed.
  • An automation device, in particular an industrial automation device, on which such a computer program is loaded, is an example of a computer system to which the
  • Invention also relates. Instead of the automation device and standard computers, as they are common in office automation today, come into consideration.
  • the computer program for implementing the method is usually on or in a storage medium, so z. B. on a magnetic or optical disk or in a semiconductor memory, so z.
  • volatile or non-volatile memory modules held, so that the invention also relates to a storage medium with a computer-executable computer program for implementing the method.
  • the method and its embodiments are based on known from theoretical computer science regular grammars (regular languages) and finite state machines. Basically, successive individual messages (message sequences) are abbreviated by a rule of the regular grammar in chronological pairs or groups. Instead of looking at individual reports, it is also possible to consider, as described above, identifications / symbols generated for the individual reports. By successively abbreviating such rules, message sequences of any quantity are created, whereby the rules during the course of the procedure rens on the basis of the respectively recognized patterns (a rule for each pattern). By associated with individual messages properties that z. B.
  • Abbreviating a symbol sequence can serve to eliminate interference between other symbols. These other symbols can be z. Then abbreviation serves to quasi-highlight the symbols remaining after abbreviation, while the symbols introduced by abbreviation into the symbol sequence are of secondary importance in further analysis. In this case, the symbols introduced by the abbreviation into the symbol sequence are the actual analysis result, while the symbols remaining in the symbol sequence, which go directly back to received messages, take a back seat, both variants being recognized as message patterns Frequently recurring message patterns are displayed in a hit list in order to obtain information on particularly heavily loaded devices or system components as well as errors in the message configuration, eg of a control system.
  • FIG. 3 shows the effect relationships from the scenario according to FIG. 2 through mapping rules on which a finite automaton is based
  • FIG. 1 shows, in a schematically simplified illustration, an industrial automation system 10 (automation system) with a plurality of industrial automation devices 12, 14, 16 (automation devices), of which a higher-level automation device 12, for example.
  • B. acts as a control system and the communicative, z. B. via a bus 18, are interconnected.
  • the automation devices 12-16 interact directly or indirectly, e.g. B. connected field devices 20, 22, 24 with a not-shown technical process 26, the automation system 10 is provided for its automation, ie for the control and / or monitoring.
  • the technical process is, for example, an industrial production process.
  • the entirety of the automation system 10 and a control program (not shown) executed by the automation system 10, that is to say the devices 12-16, 20-24 comprised thereof, is referred to as an automation solution. Since such an automation solution always relates specifically to a specific technical process 26, the technical process 26 itself can also be regarded as being included in the automation solution.
  • a first and second cause 30, 32 may have a first, second and third effect 34, 36, 38 result.
  • Individual effects 34-38 may still have consequential effects 40, 42.
  • Messages 28 are generated on the basis of the first action 34, the first following effect 40 and the second following effect 42.
  • a plurality of different combinations 44 may arise with respect to the order of occurrence of the messages 28.
  • FIG. 3 shows the effect relationships from the scenario according to FIG. 2 through mapping rules on which a finite automaton is based.
  • the units Zi, Z 2 , Z 3 , Z 4 and Z E denote different states of the finite automaton, ie a first, second, third and fourth state 46, 48, 50, 52 and then a final state 54, the in the illustration in FIG 3 is opposite to an initial state 56.
  • the finite automaton changes into a certain state, thus z.
  • different combinations 44 result in the sequence of the messages 28 that have occurred.
  • derivable insights can be incorporated into the engineering or re-engineering of a message configuration to B.
  • Message sequences (A, B, C, B, A, C, B, C, A, etc.) to reduce a message by z. B. only for the total underlying cause a message is generated and displayed. This can relieve the operator.
  • FIG. 4 is intended to illustrate the approach according to the invention using the example of a larger number of messages A, B, C, c, d, e, f, etc., that is to say a more extensive message archive 58.
  • the message archive 58 also includes the fertilizers 28, which were previously discussed with reference to the illustrations in FIG. 2 and FIG. 3.
  • a message itself or a characteristic of the message 28 - a symbol - can be detected, shown here on the basis of the labels (symbols) AC, c, d, e, etc.
  • the messages are 28 about also stored in chronological order, d. H.
  • the messages 28 are sorted according to a time information which codes them, so that a chronologically sorted sequence of symbols results.
  • a sorting can also result from the message archive 58 being implemented as a stack memory or the like and the position of a message 28 in the message archive 58 simultaneously coding its occurrence. The position then immediately takes the place of a time information and does not arise as a result of a separately recorded time information.
  • a pattern recognition 60 is applied to the contents of the message archive 58 or an associated symbol sequence. This are used in the analysis created, held in a rule memory 62 rules.
  • the automatic creation in the analysis is based z. For example, a concrete symbol sequence is first searched for consecutive symbol pairs with the highest occurrence. A resulting rule refers to the symbols included in the recognized pattern.
  • a pattern recognition 60 as shown in FIG. For example, when it comes to between messages A, B, C, the occurrence of which should be examined according to patterns, lying more messages (hereinafter referred to distinguish as a fault message) to eliminate. As a result of the abbreviation of the symbol sequence achieved with the pattern simplification 64, a pattern with respect to the messages A, B, C 28 comes to light better. With regard to the reduced symbol sequence, syntactic message analysis can now be used as pattern search, with which recurring message patterns are recognized.
  • a hit list For recognized recurring message patterns, their representation is in a hit list, in particular in one after a frequency of occurrence of the same message pattern sorted form, possible.
  • the frequency distribution provides information on the number of occurrences of recurring message patterns and provides insights into the frequency of impact chains.
  • the hit list contains statements about possible problematic devices (FIG. 1) and a statistical effect of the hit list can uncover such devices.
  • the resulting information and the overall result list can contribute to increasing the profitability of the plant and also to improving the engineering, specifically the message planning.
  • the rules stored in the rule memory 62 are regular mapping rules with which it is possible to recognize recurrent subsequences in the symbol sequence expressed by the contents of the message archive 58, which for the project engineer, ie the specialist involved in the project planning of the Appendix (FIG 1) determines which events lead to which messages 28, is of interest, if for an improvement of such a configuration, only a partial pattern is interesting.
  • the method works in the pattern search with purely formal methods, so that no information about the structure of the system and the underlying technical process 26 ( Figure 1) are assumed. However, in order to interpret found patterns in terms of their importance to plant operation, accurate knowledge of the plant is required.
  • FOG 3 finite automaton

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Analysieren einer Menge von Meldungen (28) angegeben, bei denen die Meldungsmenge auf der Basis einer Mustererkennung (60) und Mustervereinfachung (64) reduziert wird, wobei für eine solche Mustererkennung (60) und Mustervereinfachung (64) Regeln einer regulären Grammatik zugrunde gelegt werden und wobei in den verbleibenden Meldungen (28) oder auch unmittelbar, also ohne vorherige Vereinfachung, nach Mustern gesucht wird, wobei für jede Art von Mustersuche eine syntaktische Mustererkennung (60) in Betracht kommt und anhand der der Mustererkennung (60) jeweils zugrunde liegenden regulären Grammatik durch Transformation der Abbildungsregeln in Überführungsfunktionen ein endlicher Automat abgeleitet werden kann, mit dem sich strukturelle Zusammenhänge zwischen den Meldungen (28) graphisch darstellen lassen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Analysieren von Meldungsarchiven und korrespondierendes Computerprogramm
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren einer Menge oder Folge von bei der Steuerung und/oder Überwachung eines technischen Prozesses generierten Meldungen, wobei die vorgenannte Menge/Folge im Folgenden auch kurz als Meldungs- archiv bezeichnet wird. Zu jeder Meldung werden dabei eine deren Auftreten kodierende Zeitinformation und eine charakteristische Kennzeichnung erfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines Automatisierungssystems, welches Meldungen generiert oder erhält, die damit über der Zeit zu einem Meldungsarchiv anwachsen, in Bezug auf welches das Analyseverfahren, auf das sich die Erfindung bezieht, anwendbar ist oder angewendet wird.
Verfahren zum Analysieren von Folgen von Einzelmeldungen sind bekannt. Exemplarisch wird insoweit auf die WO 2006/000110 Al verwiesen. Der dort beschriebene Ansatz zielt auf die Unterdrückung redundanter Meldungen ab. Redundante Meldungen sollen dabei erkannt werden, indem untersucht wird, ob eine betrachtete Meldung auf Randbedingungen zurückgeht, die be- reits als ursächlich für bekannte Meldungen feststehen.
Beim Ansatz gemäß der Erfindung steht im Vordergrund, eine Anzahl automatisch generierter Meldungen zu reduzieren oder zu strukturieren. Meldungen aus technischen Prozessen und/oder aus zu deren Steuerung und/oder Überwachung vorgesehenen Automatisierungssystemen, insbesondere Systemen zur Automatisierung industrieller Prozesse (Industrieautomatisierungssysteme) , mit denen sich die Erfindung im Grundsatz befasst, sind für menschliches Bedienpersonal (Bediener) vorgesehen, um Zustände des Prozesses oder des Automatisierungssystems anzuzeigen, die eine unmittelbare Reaktion des Bedieners erfordern, weil sie z. B. auf eventuelle Fehler oder Ausnahmesituationen hinweisen. Häufig hat sich dabei allerdings gezeigt, dass bestimmte Situationen eine wahre Flut von Meldungen - in der Fachliteratur als Meldungsflut und teilweise auch als „Alarmschauer" bezeichnet - auslösen, so dass die eigentlich angestrebte Information des Bedieners dadurch erschwert ist, dass der
Bediener aufgrund der Anzahl gleichzeitig oder in engem zeitlichen Zusammenhang auftretender Meldungen überfordert ist. Ein Erkennen „wichtiger" Meldungen ist bei einer solchen Situation für den Bediener häufig nicht mehr möglich, so dass z. B. bei einer durch einzelne Meldungen an sich angezeigten Ausnahmesituation in der Praxis kein rechtzeitiger Eingriff erfolgt und es danach z. B. zu Produktionsausfällen kommt.
Die Erfindung schlägt nun vor, wie Meldungsarchive, also eine Menge von bereits aufgelaufenen Meldungen, analysiert werden können, um auf Basis des Analyseergebnisses einem Programmierer Hilfestellung zu gegeben. Der Programmierer erstellt nämlich für das zur Steuerung und/oder Überwachung des technischen Prozesses vorgesehene Automatisierungssystem eine Auto- matisierungslösung und die Hilfestellung soll Hinweise geben, wie z. B. ein Alarmmanagement und die bei auftretenden Alarmen abzugebenden Meldungen zu projektieren sind, so dass im Ergebnis eine strukturierte Generierung von Meldungen mit insgesamt reduzierter Meldungsanzahl erreichbar ist. Als Ergebnis einer solchen Optimierung soll sich ergeben, dass für den jeweiligen Bediener die erzeugten Meldungen besser verständlich und/oder leichter zu überblicken sind.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei einem Verfahren zum Analysieren einer Menge von bei der Steuerung und/oder Überwachung eines technischen Prozesses, insbesondere eines industriellen technischen, Prozesses, generierten Meldungen, zu denen jeweils eine deren Auftreten kodierende Zeitinformation und eine charakteristische Kennzeichnung erfasst werden, vorgesehen, dass in einer nach der Zeitinformation sortierten Abfolge von Kennzeichnungen nach Mustern gesucht wird und dass erkannte Muster durch eine das Muster charakterisierende Kennzeichnung ersetzt werden.
Die Erfindung betrachtet also zeitlich zurückliegende Meldun- gen und als Muster kann z. B. nach gleichartigen, jeweils aufeinander folgenden Meldungen gesucht werden. Meldungen wie „Temperaturüberschreitung Silo 3 - 37°" und „Temperaturüberschreitung Silo 3 - 39°" sind keine identischen Meldungen aber Beispiele für gleichartige Meldungen. Wenn jeder derar- tigen Temperaturüberschreitungsmeldung als weitere Meldung ein Alarm nachfolgt, ergibt sich jeweils ein durch das Verfahren erkennbares Muster.
Die Meldungen beziehen sich jeweils auf ein bestimmtes Ereig- nis an einem Aggregat oder Anlagenteil. Solche Meldungen lassen sich durch eine charakteristische Kennzeichnung beschreiben; die Kennzeichnung repräsentiert also die zugrunde liegende Meldung. Die Art der Ableitung einer charakteristischen Kennzeichnung bleibt der jeweiligen Implementierung vorbehalten. Für die Erfindung ist relevant, dass jede Meldung durch eine charakteristische Kennzeichnung repräsentiert ist, und das Suchen nach Meldungspaaren oder Meldungsgruppen wird dadurch erleichtert, dass sich die Suche auf anhand der zugrunde liegenden Meldungen generierte Kennzeichnungen be- zieht. Es muss also in einer Folge von Meldungen nicht jede einzelne Meldung analysiert werden, sondern es wird statt dessen eine Folge von Kennzeichnungen analysiert. Jede Kennzeichnung kann dabei als Symbol und die Folge von Kennzeichnungen als Symbolfolge aufgefasst werden.
Die Begriffe Symbol, Kennzeichnung und Meldung werden im Folgenden, wo sich nicht aus dem Kontext etwas anderes ergibt, synonym benutzt. Gleiches gilt für die Begriffe Symbolfolge, Folge von Kennzeichnungen und Meldungsarchiv. Weil eine Kennzeichnung charakteristisch für die zugrunde liegende Meldung ist, ist es vor diesem Hintergrund auch gerechtfertigt, den Ansatz gemäß der Erfindung als Suche nach Mustern in einer Folge von Meldungen mit nachfolgender Reduktion der als Muster erkannten Meldungen aufzufassen.
Das Meldungsarchiv kann als nur die Kennzeichnungen oder nur die Meldungen (ggf. mit den jeweiligen Kennzeichnungen) umfassende Datenbasis vorliegen oder sich zur Laufzeit aus den Meldungen ergeben und ist damit eine tatsächliche oder zumindest gedankliche Zusammenfassung sämtlicher Meldungen oder sämtlicher dazu generierter Kennzeichnungen. Die zu untersu- chende Symbolfolge kann also von dem Meldungsarchiv umfasst sein oder sich aus dem Meldungsarchiv ergeben.
Indem erkannte Muster in der Symbolfolge durch eine das Muster charakterisierende Kennzeichnung ersetzt werden, werden die Symbolfolge und - zumindest mittelbar - das zugrunde liegende Meldungsarchiv reduziert, z. B. in Form einer zumindest temporären Kopie des Meldungsarchivs, die entsprechend der resultierenden, reduzierten Symbolfolge reduziert wird und in dieser Form zur Anzeige oder dergleichen gebracht wird. Bei der Mustersuche in der Symbolfolge werden Gruppen von Symbolen, insbesondere Paare von Symbolen, betrachtet. Bevorzugt werden dabei aufeinander folgende Symbole/Kennzeichnungen, also Gruppen oder Paare von Symbolen/Kennzeichnungen, mit dem höchsten Vorkommen durch eine reguläre Grammatik reduziert. Dies geschieht iterativ solange, bis alle vorkommenden Gruppen/Paarungen nur noch ein Mal in der Symbolfolge enthalten sind.
Die Analyse bezieht sich also - anders als z. B. die WO 2006/000110 Al - nicht auf Prozess- oder sonstige Zustände als mutmaßliche Ursachen für einzelne Meldungen, sondern auf die Meldungen selbst und hier auf eine Menge von Meldungen, z. B. ein Meldungsarchiv, in dem hunderte oder tausende von Meldungen, wie sie bei der Überwachung eines bestimmten tech- nischen Prozesses tatsächlich bereits aufgetreten sind, zu- sammengefasst sind oder sein können. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betrieb eines Automatisierungsgerats - insbesondere eines Industrie- automatisierungsgerats nach Art eines so genannten Prozessrechners, einer speicherprogrammierbaren Steuerung oder der- gleichen -, welches das oben vorgestellte und nachfolgend mit weiteren Details beschriebene Analyseverfahren ausfuhrt. Ein solches Automatisierungsgerat kann dauerhaft oder temporar Bestandteil eines Automatisierungssystems zur Steuerung und/oder Überwachung eines konkreten technischen Prozesses sein. Wahrend das oben erwähnte Analyseverfahren vom technischen Prozess und/oder vom zugehörigen Automatisierungssystem entkoppelt ausgeführt werden kann, ist mit einem Automatisierungsgerat, das als Bestandteil eines Automatisierungssystems das Analyseverfahren ausfuhrt, eine Analyse möglich, die zwar retrospektiv erfolgt, aber online durchgeführt und damit in den kontinuierlichen Betrieb des Prozesses und des Automatisierungssystems eingebunden werden kann. Das Automatisierungsgerat erhalt dazu oder generiert unter Umstanden auch selbst die zu analysierenden Meldungen und zu jeder Meldung werden eine deren Auftreten kodierende Zeitinformation und eine charakteristische Kennzeichnung erfasst, so dass nach dem bereits beschriebenen Analyseverfahren durch das Automatisierungsgerat oder im Rahmen des Verfahrens zu dessen Betrieb in einer nach der Zeitinformation sortierten Abfolge von Kennzeichnungen nach Mustern gesucht wird oder gesucht werden kann und erkannte Muster durch eine das Muster charakterisierende Kennzeichnung ersetzt werden oder ersetzbar sind.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Erkennung von Mustern die Menge der von einem Meldungsarchiv umfassten Meldungen strukturierbar ist, so dass aus erkannten Strukturen Erkenntnisse ableitbar sind, die in eine Meldungsund Alarmprojektierung einfließen können. Im Ergebnis kann dann die Automatisierungslosung - also entweder das Automatisierungssystem mit davon umfassten Automatisierungsgeraten als Hardware zur Steuerung und/oder Überwachung des technischen Prozesses oder ein oder mehrere durch das oder die Automatisierungsgeräte ausgeführte Steuerungsprogramme als Software - so ausgelegt werden, dass insgesamt weniger Meldungen oder zusammengehörige Meldungen als solche generiert werden. Die Erfindung unterstützt also im Wesentlichen einen Programmierer oder Projektierer der Automatisierungslösung beim Auffinden oder beim Verbessern einer in Bezug auf das Meldungsaufkommen günstigen Projektierung der jeweiligen Automatisierungslösung .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selb- ständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nach- geordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.
Wenn das Automatisierungsgerät die Meldungen selbst generiert und/oder aus dem technischen Prozess oder von anderen in die Steuerung oder Überwachung des Prozesses involvierten Automatisierungsgeräten erhält, fungiert das Automatisierungsgerät, das das Analyseverfahren durchführt, quasi als Sammelstelle für die insgesamt auftretenden Meldungen. Ein solches Automatisierungsgerät kann z. B. neben der Analyse auch andere Auf- gaben übernehmen, z. B. eine Protokollierung auftretender Meldungen, so dass sich bei einer derartigen Konstellation besonders bevorzugt ergibt, dass das Ergebnis einer solchen kontinuierlichen Protokollierung als Meldungsarchiv, auf das sich das Analyseverfahren bezieht, unmittelbar verwendbar ist.
Nachdem zu den Meldungen jeweils eine charakteristische Kennzeichnung generiert oder erfasst wird, z. B. eine numerische, alphanumerische oder gemischte Kennzeichnung, die die Meldung nach ihrer Art und/oder ihrem Inhalt kodiert, z. B. „F" für Fehlermeldungen, „A" für Alarme, usw., erfolgt die Mustersuche in der hier und im Folgenden als Symbolfolge bezeichneten zeitlich sortierten Abfolge solcher Kennzeichnungen (Symbole) . Zur Mustersuche werden dabei Verfahren der syntaktischen Mustererkennung angewandt. Eine charakteristische Kennzeichnung ist für gleiche oder gleichartige auftretende Meldungen stets gleichbleibend (z. B. „A" für Alarme) oder zumindest hinsichtlich eines kennzeichnenden Teils gleichbleibend
(z. B. „AI", „A19", „A21", usw. für verschiedene Alarme mit dem alphanumerischen Teil als gleichbleibendem kennzeichnenden Teil) . Bei zu verschiedenen Zeitpunkten auftretenden, gleichen oder ähnlichen Meldungen ergeben sich in der Symbol- folge wiederkehrende Symbole/Kennzeichnungen, so dass in Bezug auf solche Regelmäßigkeiten eine auf syntaktischer Basis durchgeführte Mustererkennung möglich ist.
Aufeinander folgende Symbole, also z. B. eine Gruppe aufein- ander folgender Symbole („FFA") oder paarweise aufeinander folgende Symbole („FA"), werden durch ein das erkannte Muster charakterisierendes Symbol ersetzt. Die Symbolfolge wird also abgekürzt und das Abkürzen erfolgt bevorzugt aufgrund einer oder mehrerer Regeln der so genannten regulären Grammatik. Es werden also innerhalb der Symbolfolge wiederkehrende, gleiche Gruppen oder Paarungen (Muster) gesucht und durch eine eindeutige Regel der regulären Grammatik abgekürzt. Eine zum Zeitpunkt der Anmeldung der vorliegenden Erfindung verwendete Definition des Fachbegriffs "reguläre Grammatik" lautet: "In der theoretischen Informatik werden formale Grammatiken vom Typ 3 der Chomsky-Hierarchie auch reguläre Grammatiken genannt. Die von diesen Grammatiken erzeugbaren Sprachen heißen dementsprechend reguläre Sprachen."
In einem ersten Schritt oder Verfahrensabschnitt der Mustersuche besteht die Analyse darin, nur Gruppen/Paare von auf Einzelmeldungen zurückgehenden Symbolen zu suchen. In der nächsten Iteration werden auch durch bereits erfolgte Abkür- zungen in die Symbolfolge eingeführte Symbole in die Analyse zum Finden von weiteren wiederkehrenden Gruppen/Paaren einbezogen, indem sie wie ein auf eine Einzelmeldung zurückgehendes Symbol behandelt werden, usw..
Unabhängig von der Art der Suche nach Mustern in der Symbolfolge kann es sinnvoll sein, den Umfang der Symbolfolge zu reduzieren, was vorteilhaft erfolgt, indem in der Symbolfolge solche Symbole ausgeblendet werden, die zu Meldungen gehören, die vorgegebenen oder vorgebbaren Kriterien genügen. Die zu durchsuchende Menge an Meldungen kann sich auf diese Weise auch als Teilmenge aller vom Prozess generierten Meldungen ergeben, z. B. nur kommende Meldungen, oder nur Prozessalarme, usw.. Eine bevorzugte Variante oder Alternative besteht auch darin, dass sich das Kriterium oder die Kriterien auf eine Zugehörigkeit einer Meldung zu einem Anlagenteil des technischen Prozesses und/oder eines Teils eines zur Steuerung oder Überwachung des Prozesses vorgesehenen Automatisierungssystems bezieht oder beziehen. Auf diese Weise kann die Symbolfolge vor der Mustersuche quasi gefiltert werden, mit dem Ergebnis, dass die Symbolfolge nur noch Kennzeichnungen zu Meldungen umfasst, die einem vorgegebenen Kriterium entsprechen, also etwa der Zugehörigkeit einer Meldung zu einem bestimmten Anlagenteil des technischen Prozesses. Auf diese Weise kann eine komplexe Gesamtanlage, wie sie sich häufig bei der Steuerung oder Überwachung von industriellen technischen Prozessen, speziell industriellen Produktionsprozessen, ergibt, in kleinere Einheiten aufgeteilt werden. Diese Aufteilung reduziert die Menge der betrachteten Daten und wirkt im Weiteren einer kombinatorischen Explosion bei der Mustersuche entgegen.
Eine dem Inhalt eines Meldungsarchivs entsprechende Symbolfolge kann also in Abhängigkeit von bestimmten Kriterien in Teilsequenzen zerlegt werden und jede Teilsequenz stellt eine eigene Symbolfolge dar, auf die sich die Mustersuche gemäß dem Ansatz entsprechend der Erfindung bezieht. Das oder jedes zur Zerlegung angesetzte Kriterium stellt gleichsam einen Filter für eine ursprungliche Symbolfolge dar und liefert eine dem jeweiligen Filter genugende, reduzierte Symbolfolge. Zur Festlegung des Filters, also des oder jedes jeweils zugrunde liegenden Kriteriums, ist im Allgemeinen Fachwissen über die jeweilige Anlage erforderlich. Als Kriterien kommen z. B. eine Menge der Alarmdaten, eine Überschreitung eines Zeitintervalls, usw. in Betracht. Alternativ oder zusatzlich kommen als Kriterien auch Aspekte wie die Meldungsart (Alarm, Fehler, etc.) oder der Ursprung der Meldung (Anlage, Anlagen- teil, Aggregate, usw.) in Betracht. Jede derartige Teilsequenz kann als Symbolfolge aufgefasst und durch die Mustersuche und das Ersetzen erkannter Muster reduziert werden.
Ein intelligenter Filter kann zudem zur Erkennung von Perio- dizitaten und zur Bildung einer darauf abstellenden Teilsequenz (Meldungsfenster) verwendet werden. Eine Teilsequenz wird erkannt, sobald der zeitliche Abstand benachbarter Symbole/Meldungen (Muster) eine vom Benutzer eingegebene Zeitschranke überschreitet. Diese signalisiert das Ende der Teil- sequenz und den Beginn einer neuen Teilsequenz. Jede Teilsequenz kann als Symbolfolge aufgefasst und - wie vorstehend beschrieben - wie diese behandelt werden.
Aus der theoretischen Informatik ist bekannt, dass eine regu- lare Grammatik durch einen endlichen Automaten dargestellt werden kann und zwar durch Transformation der jeweiligen Abbildungsregeln in Uberfuhrungsfunktionen . Dadurch werden mit den sich ergebenden Pfaden im endlichen Automaten strukturelle Zusammenhange zwischen den Meldungen graphisch dargestellt oder darstellbar. Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung besteht entsprechend darin, dass aus der zur Abkürzung verwendeten regulären Grammatik ein korrespondierender endlicher Automat abgeleitet wird.
Alternativ oder zusatzlich zur syntaktischen Mustererkennung, einer Filterung, regulären Grammatik usw., kann auch eine statistische Analyse der Meldungen erfolgen, so dass eine weiter bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung vorsieht, dass erkannte Muster, die mit einer einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert überschreitenden Häufigkeit auftreten, in einer Trefferliste dargestellt werden.
Das beschriebene Verfahren mit seinen Ausgestaltungen ist bevorzugt in Software implementiert. Entsprechend betrifft die Erfindung auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen zur Implementierung des Verfahrens wie hier und nachfolgend beschrieben, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, also z. B. einem Automatisierungsgerät mit einer Verarbeitungseinheit nach Art eines Prozessors oder dergleichen, ausgeführt wird. Ein Automatisierungsgerät, insbesondere ein Industrieautomatisierungsgerät, auf dem ein derartiges Computerprogramm geladen ist, ist ein Beispiel für ein Computersystem, auf welches sich die
Erfindung ebenfalls bezieht. Anstelle des Automatisierungsgeräts kommen auch Standardcomputer, wie sie heute bei der Büroautomatisierung üblich sind, in Betracht. Das Computerprogramm zur Implementierung des Verfahrens wird üblicherwei- se auf oder in einem Speichermedium, also z. B. auf einem magnetischen oder optischen Datenträger oder in einem Halbleiterspeicher, also z. B. flüchtigen oder nicht flüchtigen Speicherbausteinen, vorgehalten, so dass die Erfindung insoweit auch ein Speichermedium mit einem durch einen Computer ausführbaren Computerprogramm zur Implementierung des Verfahrens betrifft.
Das Verfahren und dessen Ausgestaltungen basieren auf aus der theoretischen Informatik bekannten regulären Grammatiken (reguläre Sprachen) sowie endlichen Automaten. Grundsätzlich werden zeitlich paar- oder gruppenweise aufeinander folgende Einzelmeldungen (Meldungssequenzen) durch eine Regel der regulären Grammatik abgekürzt. Anstelle der Betrachtung der Einzelmeldungen kommt - wie beschrieben - auch eine Betrach- tung von zu den Einzelmeldungen generierten Kennzeichnungen/Symbolen in Betracht. Durch sukzessives Abkürzen durch solche Regeln werden Meldungssequenzen beliebiger Menge erstellt, wobei sich die Regeln während des Ablaufs des Verfah- rens anhand der jeweils erkannten Muster (für jedes Muster eine Regel) ergeben. Durch mit einzelnen Meldungen verknüpfte Eigenschaften, die z. B. eine Quelle der Meldung kodieren, oder aufgrund von Sequenzen aufeinander folgender Einzelmel-düngen usw., ist es möglich, kombinatorische Abhängigkeiten zu erkennen und auf diese Weise so genannte Alarmschauer strukturell zu analysieren. Zusätzlich ist es möglich, bestimmte Kriterien an die Regeln zu binden. Dabei kann angegeben werden, dass lediglich bestimmte Meldungstypen, Meldungen bestimmter Anlagenteile, kommende oder gehende Meldungen, usw., betrachtet werden, so dass lediglich eine selektierte Teilmenge der Gesamtdaten betrachtet wird.
Das Abkürzen einer Symbolfolge kann dem Eliminieren von Stö- rungen zwischen anderen Symbolen dienen. Diese anderen Symbole können z. B. „eigentlich relevante Meldungen" repräsentieren. Dann dient das Abkürzen dazu, die nach dem Abkürzen verbleibenden Symbole quasi hervorzuheben, während die durch das Abkürzen in die Symbolfolge eingeführten Symbole bei einer weiteren Analyse von untergeordneter Bedeutung sind. Das Abkürzen kann auch darauf abzielen, strukturelle und systematische Zusammenhänge aufgelaufener Meldungen zu erkennen. Dann sind die aufgrund des Abkürzens in die Symbolfolge eingeführten Symbole das eigentliche Analyseergebnis, während die in der Symbolfolge verbleibenden Symbole, die direkt auf eingegangene Meldungen zurückgehen, in den Hintergrund treten. Beide Varianten sind als erkannte Meldungsmuster auffassbar. Häufig wiederkehrende Meldungsmuster werden in einer Trefferliste dargestellt, um Hinweise auf besonders stark belastete Geräte oder Anlagenteile sowie auf Fehler in der Meldungsprojektierung, z. B. eines Leitsystems, zu bekommen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegen- stände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Losung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrens- Schrittfolgen fuhren.
Es zeigen
FIG 1 ein Automatisierungssystem,
FIG 2 eine Darstellung zur Illustration der der Erfindung zugrunde liegenden Problematik,
FIG 3 die Wirkzusammenhange aus dem Szenario gemäß FIG 2 durch Abbildungsregeln wie sie einem endlichen Automaten zugrunde liegen und
FIG 4 zeigt einen weiteren Aspekt der Erfindung am Beispiel einer größeren Menge von Meldungen.
FIG 1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung ein Industrieautomatisierungssystem 10 (Automatisierungssystem) mit mehreren Industrieautomatisierungsgeraten 12, 14, 16 (Automatisierungsgeraten) , von denen ein übergeordnetes Auto- matisierungsgerat 12 z. B. als Leitsystem fungiert und die kommunikativ, z. B. über einen Bus 18, miteinander verbunden sind. Die Automatisierungsgerate 12-16 interagieren direkt oder indirekt, z. B. über angeschlossene Feldgerate 20, 22, 24 mit einem nicht naher dargestellten technischen Prozess 26, zu dessen Automatisierung, also zu dessen Steuerung und/oder Überwachung das Automatisierungssystem 10 vorgesehen ist. Bei dem technischen Prozess handelt es sich zum Beispiel um einen industriellen Produktionsprozess . Die Gesamtheit aus Automatisierungssystem 10 und einem von dem Automatisierungssystem 10, also den davon umfassten Geräten 12-16, 20-24, ausgeführten Steuerungsprogramm (nicht dargestellt) wird als Automatisierungslösung bezeichnet. Nachdem sich eine solche Automatisierungslösung immer speziell auf einen konkreten technischen Prozess 26 bezieht, kann auch der technische Prozess 26 selbst als von der Automatisierungslösung mit umfasst angesehen werden.
Die Steuerung und/oder Überwachung technischer Prozesse 26 durch Automatisierungssysteme 10 wie in FIG 1 dargestellt ist an sich bekannt. Des Weiteren ist bekannt, dass bei der Steuerung oder Überwachung des technischen Prozesses 26 Meldungen 28 erzeugt werden, die in der Darstellung in FIG 1 nur sche- matisch vereinfacht gezeigt sind. Bei solchen Meldungen 28 kann es sich um Hinweise auf Fehler oder Ausnahmesituationen, z. B. Hinweise auf erreichte oder überschrittene Grenzwerte und dergleichen, handeln. Solche Meldungen 28 müssen jedoch nicht notwendig ihren Ursprung im technischen Prozess 26 haben, sondern können sich auch auf den Status des Automatisierungssystems 10 beziehen und als Ausnahmesituation z. B. den Ausfall oder eine sonstige Funktionsbeeinträchtigung eines der von dem Automatisierungssystem 10 umfassten Geräte 12-16, 20-24 anzeigen.
Die Art und der Ursprung solcher Meldungen 28 ist über die exemplarisch erwähnten Beispiele hinaus äußerst vielfältig und jede im Automatisierungssystem 10 erzeugte oder verarbeitete Meldung 28 - speziell jede Meldung 28, die auf eine Abweichung von einem erwarteten Betrieb hindeutet - soll im Folgenden als von der Bezeichnung Meldung 28 umfasst gelten.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass bei bestimmten Betriebssituationen eine solche Fülle von Meldungen 28 (Meldungsflut, Alarmschauer) auftritt, dass es einem das Automatisierungssystem 10 und dem technischen Prozess 26 beaufsichtigenden Bediener schwerfällt, die Übersicht zu wahren und bei eventu- eilen schwerer wiegenden Fehlern geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten .
Bisher ist es häufig so, dass der Bediener sein Erfahrungs- wissen nutzt, das er durch die Ausbildung und den Umgang mit der Anlage, also Automatisierungssystem 10 und technischen Prozess 26, gesammelt hat, um Fehler und dergleichen, die den Betrieb der Anlage stören, schnell beseitigen zu können. Durch Antizipation wird versucht, Auswirkungen zu unterbin- den, was bei komplexen Anlagen zunehmend schwieriger und risikoreicher wird. Teilweise ist aus Erfahrung bekannt, welche Maßnahmen bei bestimmten Meldungesfluten erforderlich sind. Häufig kann auch schon auf bestimmte Wirkungen einer Ursache einer bestimmten Meldung reagiert werden, weil die jeweilige Ursache aus Erfahrung, d. h. aus in der Vergangenheit erhaltenen Meldungen 28, und einer dabei erkannten Ursache bekannt sind.
Ein automatisierter Ansatz zur Einschränkung der Meldungs- flut, der nicht ausschließlich auf der Erfahrung der betroffenen Bediener basiert, ist mit dem von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung unter der Marke SIMATIC PCS7 vertriebenen Prozessleitsystem bekannt geworden. Dort ist es möglich, bei der Projektierung Anlagen- und Betriebszustände zu definieren, die jeweils ein unterschiedliches Meldeverhalten erfordern oder nach sich ziehen. In bestimmten Anlagenzustän- den überflüssige Meldungen können bereits bei der Generierung oder Weiterverarbeitung aufgrund logischer Verknüpfungen unterbunden werden. Außerdem können einzelne Meldungstypen (Alarme) quasi ausgeblendet werden, d. h. sie werden dem Bediener nicht angezeigt, aber weiterhin in einem Meldungsarchiv hinterlegt. Beim Strukturieren aufgelaufener Meldungen 28 ist es wichtig, sich auf wesentliche Meldungen 28 zu konzentrieren. Es besteht auch die Möglichkeit, Filter zu benut- zen, die bewirken, dass je nach Bediener bestimmte Meldungstypen ausgeblendet werden. Darüber hinaus kommt zur Strukturierung von Meldungen auch die Vergabe von Prioritäten in Betracht, so dass weniger wichtige oder weniger relevante Meldungen als solche kenntlich gemacht werden können.
FIG 2 zeigt eine Darstellung zur Illustration der der Erfin- düng zugrunde liegenden Problematik: Eine erste und zweite Ursache 30, 32 können eine erste, zweite und dritte Wirkung 34, 36, 38 zur Folge haben. Einzelne Wirkungen 34-38 können noch Folgewirkungen 40, 42 nach sich ziehen. Meldungen 28 (vgl. auch FIG 2) werden dabei aufgrund der ersten Wirkung 34, der ersten Folgewirkung 40 und der zweiten Folgewirkung 42 erzeugt. Wie auf der rechten Seite der Darstellung in FIG 2 gezeigt ist, können sich hinsichtlich der Reihenfolge des Eintritts der Meldungen 28 mehrere unterschiedliche Kombinationen 44 ergeben. Zur Unterscheidung einzelner Meldungen 28 in einer Gruppe von Meldungen wird im Folgenden auch auf die dargestellten Symbole, nämlich A, B, C Bezug genommen, die auch als graphische Repräsentation einer charakteristischen Kennzeichnung, die für jede Meldung 28 erfassbar oder ableitbar ist, aufgefasst werden kann. Mit dieser Notation lasst sich feststellen, dass durch die erste Wirkung 34 die Meldung B erzeugt wird. Die erste Wirkung 34 zieht darüber hinaus die erste Folgewirkung 40 nach, welche ihrerseits zu der Meldung C fuhrt. Die zweite Wirkung 36 hat einen anderen Wirkungspfad zur Folge, welche jedoch auch eine Meldung A erzeugt. Dadurch gibt es einen kausalen Zusammenhang zwischen den Meldungen B und C, jedoch nicht zwischen den Meldungen A und B oder A und C, was verschiedene mögliche Kombinationen 44 von Meldungen 28 aus dem in FIG 2 dargestellten Szenario in einem Meldungsarchiv zur Folge hat.
FIG 3 zeigt die Wirkzusammenhange aus dem Szenario gemäß FIG 2 durch Abbildungsregeln wie sie einem endlichen Automaten zugrunde liegen. Die Einheiten Zi, Z2, Z3, Z4 und ZE bezeichnen dabei unterschiedliche Zustande des endlichen Auto- maten, also einen ersten, zweiten, dritten und vierten Zustand 46, 48, 50, 52 und sodann einen Endzustand 54, dem in der Darstellung in FIG 3 ein Anfangszustand 56 gegenüberliegt. Je nach generierter oder aufgetretener Meldung 28 wechselt der endliche Automat in einen bestimmten Zustand, also z. B. beim anfänglichen Auftreten der Meldung A in den ersten Zustand 46 Zi. Je nachdem, ob der Endzustand 54 ZE über die Zustände 46, 48 Zi, Z2 oder die Zustände 48, 50 Z2, Z3 oder die Zustände 50, 52 Z3, Z4 erreicht wird, ergeben sich unterschiedliche Kombinationen 44 (FIG 2) in der Reihenfolge der aufgetretenen Meldungen 28. Durch die Darstellung zugrunde liegender Wirkzusammenhänge in einem endlichen Automaten können daraus ableitbare Erkenntnisse in das Engineering oder Re-Engineering einer Meldungsprojektierung einfließen, um z. B. Meldungssequenzen (A, B, C; B, A, C; B, C, A; usw.) auf eine Meldung zu reduzieren, indem z. B. lediglich zu der insgesamt zugrunde liegenden Ursache eine Meldung erzeugt und angezeigt wird. Dadurch kann der Bediener entlastet werden.
FIG 4 ist zur Veranschaulichung des Ansatzes gemäß der Erfindung am Beispiel einer größeren Menge von Meldungen A, B, C, c, d, e, f, usw., also einem umfangreicheren Meldungsarchiv 58, vorgesehen. Das Meldungsarchiv 58 umfasst auch die MeI- düngen 28, die zuvor anhand der Darstellungen in FIG 2 und FIG 3 erörtert wurden. In dem Meldungsarchiv 58 kann eine Meldung selbst oder eine für die Meldung 28 charakteristische Kennzeichnung - ein Symbol - erfasst werden, hier dargestellt anhand der Kennzeichnungen (Symbole) A-C, c, d, e, usw. In dem Meldungsarchiv 58 sind die Meldungen 28 darüber hinaus in chronologischer Reihenfolge gespeichert, d. h. die Meldungen 28 sind nach einer deren Auftreten kodierenden Zeitinformation sortiert, so dass sich eine zeitlich sortierte Symbolfolge ergibt. Eine solche Sortierung kann sich im einfachsten Fall auch daraus ergeben, dass das Meldungsarchiv 58 als Stapelspeicher oder dergleichen implementiert ist und die Position einer Meldung 28 im Meldungsarchiv 58 gleichzeitig deren Auftreten kodiert. Die Position tritt dann also unmittelbar an die Stelle einer Zeitinformation und ergibt sich nicht erst als Resultat einer separat erfassten Zeitinformation.
Auf den Inhalt des Meldungsarchivs 58 oder eine zugehörige Symbolfolge wird eine Mustererkennung 60 angewandt. Dieser werden bei der Analyse erstellte, in einem Regelspeicher 62 vorgehaltene Regeln zugrunde gelegt. Die automatische Erstellung bei der Analyse basiert z. B. darauf, dass eine konkrete Symbolfolge zunächst nach aufeinander folgenden Symbolpaaren mit dem höchsten Vorkommen durchsucht wird. Eine sich dann ergebende Regel bezieht sich auf die von dem erkannten Muster umfassten Symbole. Hier besagt die in dem Regelspeicher 62 dargestellte Regel "X=de", dass die in einer Gruppe aufeinander folgenden Meldungen/Symbole "de" - hier paarweise aufein- ander folgende Meldungen/Symbole - als eine neue Meldung/ein neues Symbol "X" ausgedrückt werden. Insgesamt ergibt sich damit eine Abkürzung der durch den Inhalt des Meldungsarchivs 58 definierten Symbolfolge (aus der Symbolfolge "Addec" usw. wird aufgrund einer Mustervereinfachung 64 die Symbolfolge "AdXc" usw. ) .
Die Komplexität der bei der Mustererkennung 60 und Mustervereinfachung 64 zugrunde gelegten Regeln ist grundsätzlich unbegrenzt, so dass mit einer weiteren Regel, z. B. "Y=Xc", eine nochmalige Verkürzung der in FIG 4 im unteren Teil bereits verkürzt dargestellten Symbolfolge erreicht werden kann (nicht erneut dargestellt).
Eine Mustererkennung 60 wie sie in FIG 4 dargestellt ist, kommt z. B. in Betracht, wenn es darum geht, zwischen Meldungen A, B, C, deren Auftreten nach Mustern untersucht werden soll, liegende weitere Meldungen (im Folgenden zur Unterscheidung als Störmeldung bezeichnet) zu eliminieren. Durch die mit der Mustervereinfachung 64 erreichte Abkürzung der Symbolfolge tritt ein Muster im Hinblick auf die Meldungen A, B, C 28 besser zutage. In Bezug auf die reduzierte Symbolfolge kann nun als Mustersuche eine syntaktische Meldungsanalyse erfolgen, mit der wiederkehrende Meldungsmuster erkannt werden.
Für erkannte wiederkehrende Meldungsmuster ist deren Darstellung in einer Trefferliste, insbesondere in einer nach einer Häufigkeit des Auftretens ein und desselben Meldungsmusters sortierten Form, möglich. Die Häufigkeitsverteilung gibt Auf- schluss über die Anzahl der Vorkommen wiederkehrender Meldungsmuster und liefert Erkenntnisse über die Häufigkeit von Wirkungsketten. Zusätzlich birgt die Trefferliste Aussagen über mögliche problematische Geräte (FIG 1) und eine statistische Auswirkung der Trefferliste kann derartige Geräte aufdecken. Die daraus und die aus der Trefferliste insgesamt resultierenden Informationen können zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Anlage und ebenso zur Verbesserung des Engineerings, nämlich speziell der Meldungsprojektierung, beitragen.
Bei den in dem Regelspeicher 62 vorgehaltenen Regeln handelt es sich um reguläre Abbildungsregeln, mit denen es möglich ist, wiederkehrende Teilsequenzen in der durch den Inhalt des Meldungsarchivs 58 ausgedrückten Symbolfolge zu erkennen, was für den Projektierer, also die Fachkraft, die bei der Projektierung der Anlage (FIG 1) festlegt, welche Ereignisse zu welchen Meldungen 28 führen, von Interesse ist, wenn für eine Verbesserung einer solchen Projektierung nur ein Teilmuster interessant ist. Das Verfahren arbeitet bei der Mustersuche mit rein formalen Methoden, so dass keine Informationen über den Aufbau der Anlage und dem zugrunde liegenden technischen Prozess 26 (Fig 1) vorausgesetzt werden. Zur Interpretation gefundener Muster im Hinblick auf ihre Bedeutung für den Anlagenbetrieb ist jedoch eine genaue Kenntnis der Anlage erforderlich. Durch Filter ist es möglich, aus der Gesamtheit aller Meldungen 28 eine Teilmenge herauszugreifen oder auszuschließen, die bestimmten Kriterien genügt, um diese oder den verbleibenden Rest zu analysieren. Beispielsweise werden Meldungen 28 als „kommend" bezeichnet, wenn das Ereignis auftritt, welches die Meldung 28 auslöst und als „gehend" bezeichnet, wenn die Ursache für die Meldung 28 nicht mehr besteht. Beispielsweise können demnach nur kommende Meldungen 28 analysiert werden, um verfolgen zu können, welche Ursachen welche „kommenden" Meldungen 28 als Folgewirkung haben. Des Weiteren ist ein solcher Filter hilfreich, um so genannte Flatteralarme auszublenden. Flatteralarme machen sich dadurch bemerkbar, dass bestimmte Meldungen 28 mit der gleichen Kennzeichnung, also z. B. der gleichen Meldungsnummer, in rascher Folge immer wieder „kommen" und „gehen". Das Differenzieren von Meldungsfolgen, die an unterschiedlichen Stellen im Auto- matisierungssystem 10 (FIG 1), also z. B. einem durch das Automatisierungssystem 10 verwirklichten Prozessleitsystem auftreten, ist hinsichtlich einer Rύckverfolgbarkeit von Ursache und Wirkungen hilfreich. Durch solche Unterscheidungen ist es möglich, aus der sich anhand des Inhalts des MeI- dungsarchivs 58 ergebenden Symbolfolge nur solche Symbole (und damit die jeweils zugrunde liegenden Meldungen 28) zu betrachten, die sich auf bestimmte Gerate 12-16, 20-24 oder Anlagenteile beziehen. Ein damit einhergehender Vorteil macht sich umso starker bemerkbar, je umfangreicher die Anlage ist.
Zusammenfassend lasst sich die Erfindung damit kurz wie folgt beschreiben: Es wird ein Verfahren zum Analysieren einer Menge von Meldungen 28 angegeben, bei denen die Meldungsmenge auf der Basis einer Mustererkennung 60 und Mustervereinfa- chung 64 reduziert wird, wobei für eine solche Mustererkennung 60 und Mustervereinfachung 64 Regeln einer regulären Grammatik zugrunde gelegt werden und wobei in den verbleibenden Meldungen 28 oder auch unmittelbar, also ohne vorherige Vereinfachung, nach Mustern gesucht wird, wobei für jede Art von Mustersuche eine syntaktische Mustererkennung 60 in Betracht kommt und anhand der der Mustererkennung 60 jeweils zugrunde liegenden regulären Grammatik durch Transformation der Abbildungsregeln in Uberfuhrungsfunktionen ein endlicher Automat (FIG 3) abgeleitet werden kann, mit dem sich struktu- relle Zusammenhange zwischen den Meldungen 28 graphisch darstellen lassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Analysieren einer Menge von bei der Steuerung und/oder Überwachung eines technischen Prozesses (26) generierten Meldungen (28), zu denen jeweils eine deren Auftreten kodierende Zeitinformation und eine charakteristische Kennzeichnung erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer nach der Zeitinformation sortierten Abfol- ge von Kennzeichnungen nach Mustern gesucht wird und dass erkannte Muster durch eine das Muster charakterisierende Kennzeichnung ersetzt werden.
2. Verfahren zum Betrieb eines Automatisierungsgeräts (12- 16), welches Meldungen (28) generiert oder erhält, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Meldung (28) eine deren Auftreten kodierende Zeitinformation und eine charakteristische Kennzeichnung erfasst werden, dass in einer nach der Zeitinformation sortierten Abfolge von Kennzeichnungen nach Mustern gesucht wird und dass erkannte Muster durch eine das Muster charakterisierende Kennzeichnung ersetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Muster eine Gruppe aufeinander folgender Kennzeichnungen, insbesondere paarweise aufeinander folgende Kennzeichnungen, gesucht wird und wobei erkannte Muster durch eine oder mehrere Regeln der regulären Grammatik abgekürzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Suche nach Mustern unter Verwendung von Verfahren der syntaktischen Mustererkennung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei in der nach der Zeitinformation sortierten Abfolge von Kennzeichnungen solche Kennzeichnungen ausgeblendet werden, die zu MeI- düngen (28) gehören, die vorgegebenen oder vorgebbaren Kriterien entsprechen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei sich das Kriterium oder die Kriterien auf eine Zugehörigkeit einer Meldung (28) zu einem Anlagenteil des technischen Prozesses (26) und/oder eines zu dessen Steuerung und/oder Überwachung vorgesehenen Automatisierungssystems (10) bezieht oder beziehen.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Automatisierungsgerat (12-16) die Meldungen (28) selbst generiert und/oder aus dem technischen Prozess (26) oder von anderen in die Steuerung oder Überwachung des Prozesses (26) involvierten Automatisierungsgeraten (12-16) erhalt.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis
7, wobei aus der zur Abkürzung verwendeten regulären Grammatik ein korrespondierender endlicher Automat abgeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei erkannte Muster, die mit einer einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert überschreitenden Häufigkeit auftreten, in einer Trefferliste dargestellt werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Meldungsfenster anhand eines einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert überschreitenden zeitlichen Abstands zwischen aufeinander folgenden Mustern gebildet wird.
11. Computerprogramm mit durch einen Computer ausfuhrbaren Programmcodeanweisungen zur Implementierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
12. Speichermedium mit einem durch einen Computer ausfuhrbaren Computerprogramm gemäß Anspruch 11.
13. Computersystem auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 11 geladen ist.
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