WO2020064712A1 - Verfahren zur verbesserung der priorisierung von meldungen, softwarekomponente, bedien- und beobachtungssystem und automatisierungssystem - Google Patents

Verfahren zur verbesserung der priorisierung von meldungen, softwarekomponente, bedien- und beobachtungssystem und automatisierungssystem Download PDF

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WO2020064712A1
WO2020064712A1 PCT/EP2019/075674 EP2019075674W WO2020064712A1 WO 2020064712 A1 WO2020064712 A1 WO 2020064712A1 EP 2019075674 W EP2019075674 W EP 2019075674W WO 2020064712 A1 WO2020064712 A1 WO 2020064712A1
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WO
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message
value
analysis
criticality
threshold value
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PCT/EP2019/075674
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Inventor
Benjamin Lutz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0267—Fault communication, e.g. human machine interface [HMI]
    • G05B23/0272—Presentation of monitored results, e.g. selection of status reports to be displayed; Filtering information to the user
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
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    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold

Definitions

  • the invention relates to a method for improving the prioritization of messages that are generated during the operation of an automation system when controlling a process in a technical system, and a corresponding software component. It further relates to an operating and monitoring system for an automation system and an automation system, which are designed to carry out a method for improving the prioritization of messages.
  • Modern process control systems such as those usually used in highly automated process plants such as power plants or plants in the process industry, form the interface between a technical process running in a technical plant and the operating personnel, who should control and / or monitor the technical process.
  • an operator can access all relevant process data and, if necessary, influence the process in the form of control actions.
  • Status messages of this type which are usually output as message windows using conventional display or display technologies, generally include a plurality of individual messages or individual information items, which in their entirety correspond to the information Play content of the respective status message.
  • the messages that occur are tabulated, among other things, to the operators in so-called message sequence displays, where the operator can sort them according to various criteria (alarm class, time stamp, etc.) for prioritization.
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved method for monitoring a technical system, which permits more efficiently managed management of messages and provides the operator with more support in prioritizing messages in message sequence displays. Furthermore, an operating and monitoring system that is particularly suitable for carrying out the method and a corresponding automation system for a technical system are to be specified.
  • the invention is based on the consideration that, particularly in view of the usually high complexity and variety of the system-relevant information, a particularly high level of user-friendliness and user-friendliness can be achieved when monitoring a technical system, in that the operating personnel make the best possible decisions Receives support, in particular with which priority a message is to be processed.
  • the inventive method for improving the prioritization of messages that occur during the Operation of an automation system when controlling a process in a technical system therefore provides for an analysis of at least one process value triggering a message to be carried out by calculating indicators for identifying the criticality of a message by comparing the current process value with a
  • Threshold and / or historical process values is set. Then, based on the analysis of the process values, at least one indicator for identifying the criticality of a message is calculated dynamically at runtime and corresponding graphic symbols are output and displayed on a user interface of a display unit to assist the operator in operating and observing the process.
  • the method according to the invention can be carried out in particular in an operating and monitoring system of an automation system with at least one client and one server or can be designed as a software component which can be loaded into the memory of a server and can be executed there.
  • additional information about a message or an alarm is determined and characteristic values are calculated.
  • the following criticality indicators are determined: a current relative value with respect to a threshold value, such as an alarm threshold, a maximum relative value with respect to a threshold value, such as an alarm threshold, and / or a relative trend with respect to a threshold value.
  • a threshold value such as an alarm threshold
  • a maximum relative value with respect to a threshold value such as an alarm threshold
  • / or a relative trend with respect to a threshold value On the basis of the additional information determined in this way, the operator is reliably supported in prioritizing the alarms based on the currently and historically determined process values.
  • the prioritization of messages is therefore not only static and using pre-configured information structures, but rather dynamic, because current and historical trends are also used to calculate the criticality indicators.
  • the analysis is event-driven. The moment a process value changes and runs into a value range that causes a message to be displayed, the criticality of the message is calculated on the basis of this process value and the predetermined threshold value. Each new change in the process value calls up a re-evaluation of the criticality indicators, and the calculated values are displayed in the message sequence display using suitable symbols.
  • the recalculation of the indicators according to the invention advantageously does not have to be carried out with every cycle of the automation system, but only in the event of a newly occurring event. The processors of the Opera tor station servers are therefore not unnecessarily loaded.
  • the analysis is triggered as soon as a message is displayed on a message sequence display of a user interface.
  • the display of a message accordingly triggers the calculation of the criticality indicators in an advantageous manner. In this way, the surgeon is informed particularly early about the change in a process value.
  • At least one criticality indicator is displayed per column of a message sequence display, and sorting according to the individual indicators is also possible.
  • the pre-filtering of the available information can be carried out in a particularly targeted and focused manner.
  • FIG. 1 shows a functional diagram of an automation system for controlling a process with indicated software architecture for implementing the method according to the invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of a display with the indicators according to the invention and corresponding symbols
  • FIG. 3 shows a screen representation of a message window with a message sequence display, which is expanded by a column with the indicators according to the invention and corresponding symbols.
  • FIG 1 shows a simplified schematic representation of an example of an automation system A, by means of which a mostly process-related process in a technical system, for example a technical manufacturing, production or energy generation system, is controlled, regulated and monitored.
  • the automation system A has a large number of process-related components (field devices, not shown) which perform predetermined measurement, control and regulation functions at the field level, that is to say in the process.
  • the field devices exchange process, function and / or device-relevant data with each other and with the higher-level control and control levels via a communication system (not shown).
  • the field level communication system is connected to a large number of AS automation devices such as programmable logic controllers (PLC).
  • PLC programmable logic controllers
  • the automation devices AS are in turn connected to a higher-level computer system via a further communication system PB, the plant bus, which is usually designed as Industrial Ethernet.
  • PB the plant bus
  • an operating and monitoring system comprises a number of operator station servers OS (abbreviated OS server, shown is a single server OS1) and at least one client computer OS (referred to here as operator station client, abbreviated OSO).
  • OS server shown is a single server OS1
  • OSO operator station client
  • the OS client OSO exchanges information and data with the OS servers via another bus system, which is referred to here as terminal bus TB.
  • the process values responsible for this malfunction are fed to the automation system A.
  • process value primarily includes measured values, e.g. that detected by a flow sensor
  • control signals for opening or closing the valves at the field level are calculated and output, for example, in the automation device AS1.
  • a process value can therefore also be a control signal, setpoint, a control parameter or values that are linked to device data, such as the health index of a server.
  • the process values are passed on to the operator control and monitoring level, here the operator station server OS1, via the plant bus PB.
  • FIG. 1 also shows the software architecture for implementing the method according to the invention in a simplified form.
  • Each OS server contains software modules or software components with different functions for operating the automation system.
  • each OS server includes a web server, via which the communication active connection with a client's web browser.
  • a process image component PI contains data and commands in connection with the display of the process image.
  • the driver component ASD which is responsible for communication with lower layers of the automation system, compares the variables of the function block and the variables of the process image component PI instead.
  • the most important variables for operator control and monitoring include messages that are also recorded by the process image component PI.
  • the "Distribution" component ensures that the process image calculated on OS1 is distributed to all existing operator station servers.
  • Messages have a special meaning for the operator. Messages are intended to actively inform the operating personnel of certain states in the technical system and are displayed on the operator station client OSC via a message sequence display. Depending on the meaning of the messages for the security of the process, the messages are assigned to different message classes, such as alarms, warnings or tolerances. This division is related to the prioritization of the messages. The highest priority reporting class is the class of alarms. All messages that require immediate action by the operating personnel are divided into this message class. Unimportant messages are therefore low-priority messages that do not require a reaction from the plant operator and only contain information without immediate action.
  • Messages are taken from the component of the Process Image PI by the component of the Event Manager EM and processed in it.
  • the different message classes, in particular the alarms, are presented together with other variables, such as the process values, to the Visualization service VS passed on, where further processing in other logics, such as alarm management, can take place.
  • This invention relates to a method and an architecture with which an improved prioritization of messages is achieved which are generated during the operation of an automation system when controlling a process in a technical system.
  • the algorithm according to the invention becomes part of a software component "Alarm Control" AC, which in turn can include a further software component CE for determining indicators on the basis of which the criticality of a message can be calculated.
  • a software component "Alarm Control" AC which in turn can include a further software component CE for determining indicators on the basis of which the criticality of a message can be calculated.
  • Other software Architectures are also conceivable.
  • the Alarm Control AC component uses the event manager EM to access all messages opened in a message window in accordance with a predetermined filter criterion. This means that depending on the selection, for example, the alarms of a category are taken into account. For this selection of alarms, the associated process values are examined in a next step. These can be found in the so-called tags. Structured variables are referred to as tags, which contain a process value PW in the first place, followed by associated values. The associated values can e.g. deal with units of measurement, time stamps or quality features. So-called trend curves can be calculated and displayed using the tags, i.e. Dependencies of certain variables, in particular the process variables, on time.
  • Static and dynamic message attributes which are referred to as criticality indicators, can now be mathematically determined on the basis of the current process values and the historical profiles of the process value on which a message is based: - Current relative process value with regard to the threshold value (e.g. alarm threshold)
  • the criticality indicators are calculated for each report.
  • the evaluation is limited to the messages that can be seen in an open message sequence display and begins with the opening of the message in the message sequence display.
  • the time period for the evaluation of the process value triggering the message is therefore limited from the occurrence of the message up to the current point in time.
  • the prioritization according to the invention is therefore event-controlled.
  • the criticality is only evaluated if the value of a process value changes.
  • FIG. 2 shows two exemplary symbolic outputs with the criticality indicators I 1 to 13 calculated dynamically at runtime by the component “Criticaly Evaluation” CE
  • the current relative process value with respect to of the threshold value is the current relative process value with respect to of the threshold value.
  • the relative trend 13 is displayed below the current process value PW1 and - indicated by your arrow pointing downwards - is falling.
  • the mean of the slope of the values V ermoors from the first line from the process value with respect. of the threshold falls (Down arrow for decreasing criticality).
  • FIG. 3 shows a screen display which contains a message sequence display which has been expanded by the invention to include criticality indicators and criticality symbols and by means of which the operator can now carry out an improved and more qualified prioritization of the alarms.
  • the alarms marked dark gray in FIG. 3 with the line numbers 11, 13 and 14 would look the same except for the time stamp (Date / Time), and the operator would have difficulty assessing which one Alarm he has to take care of first.
  • the operator can easily decide which alarm has to be treated as a priority.
  • criticality indicators can be output in separate columns of a message sequence display, they can also be sorted according to these, e.g. according to the criticality trend of the relative deviation from the alarm threshold (current relative value regarding the alarm threshold, column CurDev), according to the absolute maximum relative value regarding the Alarm threshold, according to the temporal behavior of the process value (trend), etc.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Priorisierung von Meldungen, die während des Betriebs eines Automatisierungssystems beim Steuern eines Prozesses in einer technischen Anlage generiert werden. Erfindungsgemäß wird ei- ne Analyse zumindest eines eine Meldung auslösenden Prozess- wertes durch Berechnung von Indikatoren (I1, I2, I3) zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Meldung durchgeführt, indem der aktuelle Prozesswert (PW1, PW2) in Relationen mit einem Schwellwert (SW1, SW2) und/oder historischen Prozess- werten gesetzt wird. Anschließend werden basierend auf der Analyse der Prozesswerte zumindest ein Indikator (I1, I2, I3) zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Meldung dynamisch zur Laufzeit berechnet und entsprechende grafische Symbole auf einer Benutzeroberfläche einer Anzeigeeinheit zur Unter- stützung des Operators beim Bedienen und Beobachten des Pro- zesses ausgegeben und angezeigt. Das Verfahren erlaubt eine eindeutigere Priorisierung von scheinbar gleichwertigen Mel- dungen wie z.B. Alarmen in einer Meldefolgeanzeige.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Verbesserung der Priorisierung von Meldungen, Softwarekomponente, Bedien- und Beobachtungssystem und Auto matisierungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Priorisierung von Meldungen, die während des Betriebs eines Automatisierungssystems beim Steuern eines Prozesses in einer technischen Anlage generiert werden, und eine entsprechende Softwarekomponente. Sie betrifft weiterhin ein Bedien- und Beobachtungssystem für ein Automatisierungssystem und ein Au tomatisierungssystem, welche ausgebildet sind, ein Verfahren zur Verbesserung der Priorisierung von Meldungen durchzufüh ren .
Moderne Prozessleitsysteme, wie sie in hochautomatisierten verfahrenstechnischen Anlagen wie Kraftwerken oder Anlagen der Prozessindustrie üblicherweise verwendet werden, bilden die Schnittstelle zwischen einem in einer technischen Anlage ablaufenden technischen Prozess und dem Bedienpersonal, wel ches den technischen Prozess steuern und/oder überwachen soll. Mittels des Bedien- und Beobachtungssystems des Automa tisierungssystems kann ein Operateur auf alle relevanten Pro zessdaten zugreifen und bei Bedarf in Form von Bedienhandlun gen auf den Prozess einwirken.
Gerade bei der Überwachung vergleichsweise komplexer techni scher Anlagen werden abnormale Zustände, die beispielsweise auf Fehlfunktionen einzelner Komponenten schließen lassen o- der auch in Form von Warnmeldungen oder Alarmen einen Hand lungsbedarf für das Bedienpersonal charakterisieren, in Form von entsprechenden Zustandsmeldungen auf die jeweilige Anzei geeinheit ausgegeben, so dass die Informationen vom Operator wahrgenommen werden können. Derartige Zustandsmeldungen, die unter Rückgriff auf herkömmliche Anzeige- oder Displaytechni ken üblicherweise als Meldefenster ausgegeben werden, umfas sen dabei in der Regel eine Mehrzahl von Einzelmeldungen oder Einzelinformationen, die in ihrer Gesamtheit den Informa- tionsinhalt der jeweiligen Zustandsmeldung wiedergeben. Die anfallenden Meldungen werden unter anderem den Operatoren in so genannten Meldefolgeanzeigen tabellarisch dargestellt, wo bei sie der Operator nach verschiedenen Kriterien (Alarmklas se, Zeitstempel , usw . ) für eine Priorisierung sortieren kann . Sortiert der Operator beispielsweise nach einer Alarmklasse mit der Kennzeichnung „Error", so kann er die Menge der Alar me einschränken und priorisieren . Das Problem hierbei ist, dass auch nach dieser Sortierung oder Vorauswahl immer noch eine Liste von vermeintlich „gleichwertigen" Alarmen ange zeigt wird und eine weitere Priorisierung häufig allein nach Erfahrung durchgeführt werden muss .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbes sertes Verfahren zur Überwachung einer technischen Anlage an zugeben, das ein effizienter geführtes Management von Meldun gen erlaubt und dem Operator mehr Unterstützung bei der Prio risierung von Meldungen in Meldefolgeanzeigen bietet . Des Weiteren soll ein zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignetes Bedien-und Beobachtungssystem und ein entsprechen des Automatisierungssystem für eine technische Anlage ange geben werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem wird die Aufgabe durch eine ent sprechende Softwarekomponente gemäß Anspruch 7 gelöst, durch ein Bedien- und Beobachtungssystem gemäß Anspruch 8 und ein Automatisierungssystem gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Wei terbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass gerade im Hinblick auf die üblicherweise hohe Komplexität und Viel falt der anlagenrelevanten Informationen eine besonders hohe Benutzer- und Bedienfreundlichkeit bei der Überwachung einer technischen Anlage erreichbar ist, indem das Bedienpersonal bei den zu treffenden Entscheidungen die bestmögliche Unter stützung erhält, insbesondere mit welcher Priorität eine Mel dung zu bearbeiten ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung der Priorisierung von Meldungen, die während des Betriebs eines Automatisierungssystems beim Steuern eines Prozesses in einer technischen Anlage generiert werden, sieht daher vor, eine Analyse zumindest eines eine Meldung auslö senden Prozesswertes durch Berechnung von Indikatoren zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Meldung durchzuführen, indem der aktuelle Prozesswert in Relationen mit einem
Schwellwert und/oder historischen Prozesswerten gesetzt wird. Anschließend wird basierend auf der Analyse der Prozesswerte zumindest ein Indikator zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Meldung dynamisch zur Laufzeit berechnet und entspre chende grafische Symbole werden auf einer Benutzeroberfläche einer Anzeigeeinheit zur Unterstützung des Operators beim Be dienen und Beobachten des Prozesses ausgegeben und angezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere in einem Be dien- und Beobachtungssystem eines Automatisierungssystems mit zumindest einem Client und einen Server ausführbar oder kann als Softwarekomponente ausgebildet sein, welche in den Speicher eines Servers ladbar ist und dort ausgeführt werden kann .
Für alle beanspruchten Kategorien ergibt sich der Vorteil, dass durch die Merkmale der Erfindung eine verbesserte und eindeutigere Priorisierung von scheinbar „gleichwertigen" Meldungen und Alarmen durch die Operatoren möglich ist. Kri tische Meldungen und Alarme können auf diese Weise schneller und effizienter bearbeitet werden, was in eine erhöhte Anla gensicherheit mündet und zu einer deutlich verbesserten Be dienbarkeit und Beobachtbarkeit verfahrenstechnischer Anlagen führt .
Um die Entscheidung, welche Meldung zuerst behandelt werden soll, zu erleichtern, werden in einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante zusätzliche Informationen über eine Mel dung oder einen Alarm ermittelt und Kennwerte berechnet. Fol gende Kritikalitäts-Indikatoren werden ermittelt: ein aktuel ler relativer Wert bzgl. eines Schwellwertes wie beispiels weise einer Alarmschwelle, ein maximaler relativer Wert bzgl. eines Schwellwertes wie beispielsweise einer Alarmschwelle und/oder ein relativer Trend bezüglich eines Schwellwertes. Anhand der so ermittelten Zusatzinformationen wird der Bedie ner zuverlässig auf der Basis der aktuell und historisch er mittelten Prozesswerte bei der Priorisierung der Alarme un terstützt. Die Priorisierung der Meldungen erfolgt demnach nicht allein statisch und unter Rückgriff auf vorkonfigu rierte Informationsstrukturen, sondern vielmehr dynamisch, weil auch aktuelle und historische Trends für die Berechnung der Kritikalitäts-Indikatoren herangezogen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante verläuft die Analyse ereignisgesteuert. In dem Moment, in dem sich ein Prozesswert ändert und in einen Wertebereich hineinläuft, der die Anzeige einer Meldung hervorruft, findet auf der Basis dieses Prozesswertes und des vorgegebenen Schwellwertes die Berechnung der Kritikalität der Meldung statt. Jede neue Än derung des Prozesswertes ruft eine Neubewertung der Kritika- litäts-Indikatoren auf, und die berechneten Werte werden in der Meldefolgeanzeige mittels geeigneter Symbole angezeigt. Insofern muss die Neuberechnung der erfindungsgemäßen Indika toren vorteilhafterweise nicht bei jedem Zyklus des Automati sierungssystems durchgeführt werden, sondern nur im Falle ei nes neu eintretenden Ereignisses. Die Prozessoren der Opera tor Station Server werden daher nicht unnötig belastet.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird die Analyse ausgelöst, sobald eine Meldung auf einer Meldefolgeanzeige einer Benutzeroberfläche angezeigt wird. Die Anzeige einer Meldung triggert demnach in vorteilhafter Weise die Berech nung der Kritikalitäts-Indikatoren. Auf diese Weise wird der Operateur besonders frühzeitig über die Änderung eines Pro zesswertes informiert.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante wird pro Spalte einer Meldefolgeanzeige zumindest ein Kritikalitäts- Indikator angezeigt, und auch eine Sortierung nach den ein zelnen Indikatoren ist möglich. Die Vorfilterung der verfüg baren Informationen kann dabei besonders zielgerichtet und fokussiert vorgenommen werden. Im Folgenden wird die Erfindung sowie deren Ausgestaltungen anhand der Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt ist, näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Funktionsschema eines Automatisierungssystems zur Steuerung eines Prozesses mit angedeuteter Softwarearchitektur zur Implementierung des erfin dungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 eine Ausführungsform einer Anzeige mit den erfin dungsgemäßen Indikatoren und entsprechenden Symbo len, und
Figur 3 eine Bildschirmdarstellung eines Meldefensters mit einer Meldungsfolgenanzeige, die um eine Spalte mit den erfindungsgemäßen Indikatoren und entsprechen den Symbolen erweitert ist.
Figur 1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung ein Beispiel für ein Automatisierungssystem A, mittels dessen ein zumeist verfahrenstechnischer Prozess in einer technischen Anlage, z.B. einer technischen Fertigungs-, Produktions- oder auch Energieerzeugungsanlage, gesteuert, geregelt und über wacht wird. Das Automatisierungssystem A weist eine Vielzahl von prozessnahen Komponenten (Feldgeräte, nicht dargestellt) auf, die auf Feldebene, also im Prozess, vorgegebene Mess-, Steuer- und Regelungsfunktionen wahrnehmen. Die Feldgeräte tauschen über ein Kommunikationssystem (nicht dargestellt) prozess-, funktions- und/oder geräterelevante Daten unterei nander und mit den höher gelegenen Steuerungs- und Leitebenen aus. Das Kommunikationssystem der Feldebene ist mit einer Vielzahl von Automatisierungsgeräten AS wie z.B. speicherpro grammierbaren Steuerungen (SPS) verbunden. Die Automatisie rungsgeräte AS (hier nur eines dargestellt: AS1) wiederum sind über ein weiteres Kommunikationssystem PB, dem Anlagen bus, welcher zumeist als Industrial Ethernet ausgeführt ist, mit einem übergeordneten Rechnersystem verbunden. Dieses um- fasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Bedien- und Be obachtungssystem, das aus einer Anzahl von Operator Station Servern OS (abgekürzt OS Server, dargestellt ist ein einzel ner Server OS1) und zumindest einem Client Rechner OS (hier als Operator Station Client bezeichnet, abgekürzt OSO) be steht. Der OS Client OSO tauscht über ein weiteres Bussystem, welches hier als Terminalbus TB bezeichnet wird, Informatio nen und Daten mit den OS-Servern aus.
Bei einem Störfall oder einem sonstigen abnormalen Zustand des überwachten Prozesses oder einer der Komponenten des Au tomatisierungssystems A werden die für diesen Störfall ver antwortlichen Prozesswerte dem Automatisierungssystem A zuge führt .
Der Begriff des Prozesswerts umfasst dabei in erster Linie Messwerte, z.B. die von einem Durchflusssensor erfasste
Dampfmenge und der von einem Drucksensor erfasste Dampfdruck sowie die von einem Drehzahlsensor erfasste Pumpendrehzahl. Als Reaktion auf die im Automatisierungssystem eintreffenden Messwerte werden beispielsweise im Automatisierungsgerät AS1 Steuersignale zum Öffnen oder Schließen der Ventile an die Feldebene berechnet und ausgegeben. Bei einem Prozesswert kann es sich demnach auch um ein Steuersignal, Sollwert, ei nen Regelparameter oder um Werte handeln, welche mit Geräte daten verknüpft sind, wie bspw. der Health-Index eines Ser vers. Zur Visualisierung und Analyse werden die Prozesswerte an die Bedien- und Beobachtungsebene, hier den Operator Sta tion Server OS1, über den Anlagenbus PB weitergegeben.
In Figur 1 sind neben Teilen der soeben beschriebenen Hard ware-Konfiguration des Automatisierungssystems auch die Soft ware-Architektur zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in vereinfachter Form dargestellt.
In jedem OS Server sind Software-Bausteine oder Softwarekom ponenten mit unterschiedlichen Funktionen zum Betreiben des Automatisierungssystems enthalten. So umfasst beispielsweise jeder OS Server einen Webserver, über welchen die kommunika- tive Verbindung mit einem Webbrowser eines Clients herge stellt wird. Eine Process-Image-Komponente PI enthält Daten und Befehle im Zusammenhang mit der Darstellung des Prozess bildes. Dazu werden alle Variablen der Funktionsbausteine (= Steuerungssoftware der Automatisierung) auch in dieser Softwarekomponente vorgehalten. Bei jeder Änderung einer Va riablen in der Steuerungssoftware des Automatisierungsgeräts findet über die Driver-Komponente ASD, die für die Kommunika tion mit tiefer gelegenen Schichten des Automatisierungssys tems zuständig ist, ein Abgleich der Variablen des Funktions bausteins und der Variablen der Process-Image-Komponente PI statt. Zu den für das Bedienen und Beobachten wichtigsten Va riablen gehören Meldungen, die ebenfalls von der Process- Image-Komponente PI erfasst werden. Durch die Komponente „Distribution" ist eine Verteilung des auf OS1 berechneten Prozessabbilds auf alle vorhandenen Operator-Station-Server gewährleistet .
Meldungen haben eine besondere Bedeutung für das Bedienperso nal. Meldungen sollen das Bedienpersonal aktiv auf bestimmte Zustände in der technischen Anlage hinweisen und werden über eine Meldefolgeanzeige auf dem Operator Station Client OSC dargestellt. Abhängig von der Bedeutung der Meldungen für die Sicherheit des Prozesses erfolgt eine Zuordnung der Meldungen in unterschiedliche Meldeklassen, wie Alarme, Warnungen oder Toleranzen. Diese Unterteilung hängt mit der Priorisierung der Meldungen zusammen. Die höchstpriore Meldeklasse ist die Klasse der Alarme. In diese Meldeklasse werden alle Meldungen eingeteilt, die eine unverzügliche Handlung des Bedienperso nals erfordern. Unwichtige Meldungen sind demnach Meldungen unterster Priorität, die keine Reaktion des Anlagenfahrers erfordern und lediglich Informationen ohne unmittelbaren Handlungsbedarf beinhalten.
Meldungen werden durch die Komponente des Event-Managers EM aus der Komponente des Process Image PI entnommen und in die ser aufbereitet. Die unterschiedlichen Meldeklassen, insbe sondere die Alarme, werden zusammen mit anderen darzustellen den Variablen, wie beispielsweise den Prozesswerten, an den Visualisierungs-Service VS weitergegeben, wo eine weitere Verarbeitung in weiteren Logiken, wie beispielsweise einem Alarmmanagement, stattfinden kann.
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren und eine Archi tektur, mit der eine verbesserte Priorisierung von Meldungen erreicht wird, die während des Betriebs eines Automatisie rungssystems beim Steuern eines Prozesses in einer techni schen Anlage generiert werden.
In einer Ausführungsvariante wird, wie in Figur 1 gezeigt, der erfindungsgemäße Algorithmus Teil einer Softwarekomponen te „Alarm Control" AC, die wiederum eine weitere Softwarekom ponente CE zur Ermittlung von Indikatoren, anhand derer die Kritikalität einer Meldung berechnet werden, umfassen kann. Andere Software-Architekturen sind ebenfalls denkbar.
Die erfindungsgemäße Komponente Alarm-Control AC greift mit hilfe des Eventmanagers EM auf alle in einem Meldefenster ge öffneten Meldungen gemäß eines vorgegebenen Filterkriteriums zurück. Dies bedeutet, dass je nach Auswahl beispielsweise die Alarme einer Kategorie berücksichtigt werden. Für diese Auswahl von Alarmen werden in einem nächsten Schritt die zu gehörigen Prozesswerte untersucht. Diese können den so ge nannten Tags entnommen werden. Als Tags werden strukturierte Variablen bezeichnet, die an erster Stelle einen Prozesswert PW enthalten, an den sich dann Begleitwerte anschließen. Bei den Begleitwerten kann es sich z.B. um Maßeinheiten, Zeit stempel oder Qualitätsmerkmale handeln. Mittels der Tags kön nen so genannte Trend-Verläufe berechnet und angezeigt wer den, d.h. Abhängigkeiten bestimmter Variablen, insbesondere der Prozessvariablen, von der Zeit.
Auf dieser Basis der jeweils aktuellen Prozesswerte und der historischen Verläufe des einer Meldung zu Grunde liegenden Prozesswertes können nun statische und auch dynamische Mel dungsattribute mathematisch ermittelt werden, die als Kriti- kalitäts-Indikatoren bezeichnet werden: - Aktueller relativer Prozesswert bzgl. des Schwellwertes (z.B. Alarmschwelle)
- Absoluter maximaler relativer Wert bzgl. des Schwellwertes (z.B. Alarmschwelle)
- Relativer Trend (Mittelwert der Steigung des Werteverlaufs aus der ersten Ableitung) bzgl. des Schwellwertes (z.B. Alarmschwelle)
Erfindungsgemäß werden für jede Meldung die Kritikalitäts- Indikatoren berechnet. Die Evaluierung beschränkt sich auf die Meldungen, die in einer geöffneten Meldefolgeanzeige zu sehen sind, und beginnt mit dem Aufschlag der Meldung in der der Meldefolgeanzeige. Die Zeitspanne für die Evaluierung des meldungsauslösenden Prozesswertes ist daher beschränkt ab dem Auftreten der Meldung bis zu dem aktuellen Zeitpunkt. Die er findungsgemäße Priorisierung verläuft demnach ereignisgesteu ert. Nur mit einer Werteänderung eines Prozesswertes wird die Bewertung der Kritikalität angestoßen.
Figur 2 zeigt zwei beispielhafte symbolische Ausgaben mit den durch die Komponente „Criticaly Evaluation" CE dynamisch zur Laufzeit berechneten Kritikalitätsindikatoren I 1 bis 13. Mit
11 wird in diesem Ausführungsbeispiel j eweils der aktuelle relative Prozesswert bzgl . des Schwellwertes bezeichnet . Mit
12 wird hier j eweils der absolute maximale relative Wert bzgl . des Schwellwertes bezeichnet . Mit 13 wird der relative Trend bzgl . des Schwellwertes bezeichnet .
Das obere, rechteckige Symbol in Figur 2 zeigt einen Alarm der Alarmklasse Error (häufig rot in einer Meldefolgeanzeige gekennzeichnet) , der durch die Überschreitung (fetter Balken oben) eines 100 °C betragenden Schwellwertes SW1 durch einen Prozesswert PW1 verursacht wird, wobei sich der Prozesswert PW1 aktuell bei 120 °C befindet - demnach ist die Schwelle um 20% überschritten ( I 1 = 20%) . Der relative Trend 13 ist un terhalb des aktuellen Prozesswertes PW1 angezeigt und ist - angedeutet durch deinen Pfeil nach unten - abfallend . Der Mittelwert der Steigung des WerteVerlaufs aus der ersten Ab leitung des Prozesswertes bzgl . des Schwellwertes fällt (Pfeil nach unten für abnehmende Kritikalität) . Die maximale relative Überschreitung der Schwelle beträgt 30% (= 12) .
Das untere, rechteckige Symbol in Figur 2 zeigt ebenfalls ei nen Alarm der Alarmklasse Error, der durch die Unterschrei- tung (Balken unten) des hier z.B. 50 °C betragenden Schwell wertes des Prozesswertes PW2 verursacht wird, wobei sich der Prozesswert PW2 aktuell bei 45 °C befindet - demnach ist die Schwelle gerade um II = 10% unterschritten - wobei gegenwär tig die Unterschreitung der Schwelle weiter steigt (Pfeil nach oben für zunehmende Kritikalität, 13) . Die maximale re lative Unterschreitung der Schwelle beträgt 12 = 20% . Dement sprechend lässt sich unmittelbar ableiten, dass die Unter schreitung schon einmal kritischer war, sich vorübergehend gebessert hat und nun wieder kritischer wird .
Figur 3 zeigt eine Bildschirmdarstellung, die eine durch die se Erfindung um Kritikalitäts-Indikatoren und Kritikalitäts- Symbole erweiterte Meldefolgeanzeige beinhaltet , anhand derer nun der Operator eine verbesserte und qualifiziertere Priori- sierung der Alarme vornehmen kann . In einer gewöhnlichen Mel defolgeanzeige nach dem Stand der Technik würden die in Fi gur 3 dunkelgrau gekennzeichneten Alarme mit den Zeilennum mern 11 , 13 und 14 bis auf die Zeitstempel (Date/Time) gleich aussehen, und der Operator hätte Schwierigkeiten einzuschät zen, um welchen Alarm er sich zuerst zu kümmern hat . Mit der gemäß dieser Erfindung eingeführten Bewertung der Kritikali tät und den damit abgeleiteten Kritikalitäts-Indikatoren, welche anhand grafischer Ausgaben und Symbole in den Melde folgeanzeigen klar erkennbar sind, kann der Operator leicht entscheiden, welcher Alarm prior behandelt werden muss . Da sämtliche Kritikalitäts-Indikatoren in separaten Spalten ei ner Meldefolgeanzeige ausgegeben werden können, kann auch ei ne Sortierung nach diesen erfolgen, z.B. nach dem Kritikali- täts-Trend der relativen Abweichung zur Alarmschwelle (aktu eller relativer Wert bzgl . Alarmschwelle, Spalte CurDev) , nach absolutem maximalem relativer Wert bzgl . Alarmschwelle, nach dem zeitlichen Verhalten des Prozesswertes (Trend) usw .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung der Priorisierung von Meldun gen, die während des Betriebs eines Automatisierungssystems (A) beim Steuern eines Prozesses in einer technischen Anlage generiert werden, wobei
- eine Analyse zumindest eines eine Meldung auslösenden Pro zesswertes (PW1) durch Berechnung von Indikatoren (II, 12, 13) zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Meldung durchgeführt wird, indem der aktuelle Prozesswert (PW1) in Relationen mit einem Schwellwert (SW1) und/oder histori schen Prozesswerten gesetzt wird, und
- basierend auf der Analyse der Prozesswerte zumindest ein
Indikator (II, 12, 13) zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Meldung dynamisch zur Laufzeit berechnet wird und entsprechende grafische Symbole auf einer Benutzeroberflä che einer Anzeigeeinheit zur Unterstützung des Operators beim Bedienen und Beobachten des Prozesses ausgegeben und angezeigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei als Indikator zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Meldung zumindest ein aktueller relativer Wert (II) bezüglich eines Schwellwertes (SW1, SW2), ein absoluter maximaler rela tiver Wert (12) bezüglich des Schwellwertes (SW1, SW2) und/ oder ein relativer Trend (13) bezüglich des Schwellwertes (SW1, SW2) berechnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Analyse ereignisgesteuert abläuft.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Analyse ausgelöst wird, sobald eine Meldung auf ei ner Meldefolgeanzeige einer Benutzeroberfläche angezeigt wird .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei pro Spalte einer Meldefolgeanzeige zumindest ein Indi kator (II, 12, 13) angezeigt wird und nach den Indikatoren sortiert (II, 12, 13) werden kann.
6. Softwarekomponente (CE) zur Verbesserung der Priorisierung von Meldungen, die während des Betriebs eines Automatisie¬ rungssystems (A) beim Steuern eines Prozesses in einer tech nischen Anlage generiert werden, mit Programmcode zur Durch¬ führung der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird .
7. Bedien- und Beobachtungssystem für ein Automatisierungs system (A) , welches einen Prozess in einer technischen Anlage steuert, mit mindestens einem Client (OSC) und mindestens ei¬ nem Server (OS1, OS2...) , welche über mindestens ein Kommunika¬ tionsmittel (TB) miteinander verbunden sind,
wobei zumindest ein Server (OS1)
- zumindest eine Komponente (AC) enthält, die derart ausge¬ staltet ist, Meldungen zu generieren,
- zumindest eine Analysekomponente (CE) enthält, die derart ausgestaltet ist, dass eine Analyse zumindest eines eine Meldung auslösenden Prozesswertes (PW1) durch Berechnung von Indikatoren (II, 12, 13) zur Kennzeichnung der Kriti- kalität einer Meldung durchgeführt wird, indem der aktuel¬ le Prozesswert (PW1) in Relationen mit einem Schwellwert (SW1) und/oder historischen Prozesswerten gesetzt wird, und
- eine Komponente zur Visualisierung (VS) enthält, die der¬ art ausgestaltet ist, dass zumindest ein Indikator (II,
12, 13) zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Meldung und entsprechende grafische Symbole auf einer Benutzer¬ oberfläche einer Anzeigeeinheit eines Clients (OSC) zur Unterstützung des Operators beim Bedienen und Beobachten des Prozesses angezeigt wird.
8. Bedien- und Beobachtungssystem nach Anspruch 7,
wobei die Analysekomponente (CE) ferner dazu ausgebildet ist, als Indikator zur Kennzeichnung der Kritikalität einer Mel dung zumindest einen aktuellen relativen Wert (II) bezüglich eines Schwellwertes (SW!, SW2), einen absoluten maximalen re- lativen Wert (12) bezüglich des Schwellwertes (SW1, SW2) und/ oder einen relativen Trend (13) bezüglich des Schwellwertes (SW1, SW2) zu berechnen.
9. Bedien- und Beobachtungssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Analysekomponente (CE) ereignisgesteuert abläuft.
10. Bedien- und Beobachtungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
wobei die Analysekomponente (CE) derart mit der Komponente zur Visualisierung (VS) verbunden ist, dass die Analyse erst angestoßen wird, wenn eine Meldung auf einer Meldefolgeanzei ge einer Benutzeroberfläche eines Clients (OSC) angezeigt wird .
11. Bedien- und Beobachtungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
wobei auf einer Benutzeroberfläche eines Clients (OSC) pro Spalte einer Meldefolgeanzeige zumindest ein Indikator (II,
12. 13) angezeigt wird und nach den Indikatoren sortiert (II, 12, 13) werden kann.
12. Automatisierungssystem (A) zur Steuerung eines Prozesses in einer technischen Anlage, welches ein Bedien- und Beobach tungssystem gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10 aufweist.
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