DE4200260A1 - Process evolution computer for physical and technological process modelling - uses meta-cellular automats to run model processes as basis for deriving system characteristics and operator action recommendations - Google Patents
Process evolution computer for physical and technological process modelling - uses meta-cellular automats to run model processes as basis for deriving system characteristics and operator action recommendationsInfo
- Publication number
- DE4200260A1 DE4200260A1 DE19924200260 DE4200260A DE4200260A1 DE 4200260 A1 DE4200260 A1 DE 4200260A1 DE 19924200260 DE19924200260 DE 19924200260 DE 4200260 A DE4200260 A DE 4200260A DE 4200260 A1 DE4200260 A1 DE 4200260A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- metacellular
- automaton
- processes
- physical
- computer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 238000005206 flow analysis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- -1 vapors Substances 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims 2
- 230000008284 neuronal mechanism Effects 0.000 claims 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims 2
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 claims 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims 1
- 241000197200 Gallinago media Species 0.000 claims 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000026676 system process Effects 0.000 description 1
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 description 1
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Zum Zwecke einer flexiblen Darstellung von physikalischen und technischen Prozessen werden im Prozeß-Evolutionsrechner zellulare Automaten (wie man sie z. B. zur Darstellung von hydromechanischen und hydrodynamischen Prozessen oder von chemischen Prozessen bereits kennt) insofern erweitert und verwendet, daß in den zellularen Automaten nicht nur (wie bekannt) lokale Regeln über die nächsten bzw. übernächsten Zellnachbarn benutzt werden, sondern auch nicht-lokale Regeln benutzt werden. Auf diese Weise ist es z. B. möglich, nicht-lokale Ordnungsparameter (z. B. trennende Oberflächen bei Zweiphasenströmung von Flüssigkeit und Dampf) autonom zu modellieren.For the purpose of flexible representation of physical and technical processes are in the process evolution computer cellular automata (such as one used for display of hydromechanical and hydrodynamic processes or already known from chemical processes) and used that in cellular automata not only (as is known) local rules about the next or the next Cell neighbors are used, but also non-local Rules are used. In this way it is e.g. B. possible non-local order parameters (e.g. separating surfaces with two-phase flow of liquid and vapor) autonomously to model.
Diese erweiterten zellularen Automaten werden in dieser Erfindung metazellulare Automaten genannt. Um ein realistisches Modell abzugeben, werden diese metazellularen Automaten zusätzlich mit den topographischen Eigenschaften (z. B. Wände, Kanäle, Ventile, Gefäße, Stützen, Pumpen, Umgebung) des realen technischen Systems und der in ihm befindlichen Medien (z. B. Wasser, Dampf, Gase) in computerlesbarer Darstellung versehen.These advanced cellular automata are used in this invention called metacellular automata. To be realistic Submit model, these metacellular automatons are additional with the topographical characteristics (e.g. walls, Channels, valves, vessels, supports, pumps, environment) of the real technical system and the media in it (e.g. water, steam, gases) in a computer-readable representation Mistake.
In diesen metazellularen Automaten laufen bei geeignet vorgegebener (symbolisch eingeschriebener) Hardware samt geeigneten Medien (Art, Menge, Einfüllart, physikalischer Zustand) nunmehr physikalische bzw. technische Prozesse ab (z. B. Flüssigkeitsströmung, Verdampfung, Kondensation, Wärmetransport, Druckauf- und -abbau, Wirbelbildung, Grenzflächenausbildung, etc.). Entsprechend den im realen technischen System ablaufenden Prozessen werden in den metazellularen Automaten je nach Vorgabe der Modell-Hardware (z. B. intaktes Gefäß oder Gefäß mit Leck) und nach Vorgabe der im Modell verwendeten Medien nunmehr sowohl ungestört ablaufende oder auch gestörte physikalische/technische Prozesse modellmäßig und autonom ablaufen. These metacellular automatons run at suitably specified ones (symbolically inscribed) hardware including suitable Media (type, quantity, type of filling, physical condition) now physical or technical processes (e.g. liquid flow, Evaporation, condensation, heat transfer, Pressure build-up and reduction, vortex formation, interface formation, Etc.). According to those running in the real technical system Processes are ever in the metacellular automaton according to the model hardware (e.g. intact vessel or Vessel with leak) and according to the specifications used in the model Media now both undisturbed or disturbed physical / technical processes run model and autonomously.
Zum Ablesen dieser im metazellularen Automaten ablaufenden ungestörten oder gestörten Modellprozesse werden vorprogrammierte (oder neuronale) Detektoren (z. B. zum Feststellen einer Flüssigkeitsströmung oder einer Wärmequelle, Wärmesenke oder eines Wärmetransportes) bzw. Extraktoren (z. B. zur Feststellung des Wärmeinhaltes eines kleinen oder größeren Gebietes in einem flüssigkeitsgefüllten Gefäß oder zur Feststellung des mittleren Druckes in diesem Gebiet) verwendet.For reading these running in the metacellular automaton undisturbed or disturbed model processes are preprogrammed (or neural) detectors (e.g. to detect a Liquid flow or a heat source, heat sink or a heat transport) or extractors (e.g. for Determining the heat content of a small or large one Area in a liquid-filled vessel or for detection of the mean pressure in this area).
Diese abgelesenen Prozeßeigenschaften dienen samt der zugehörigen Zeitmarken zwecks abstrahierender Prozeßdarstellung zum Selbstaufbau von Petri-Netzen. Hierfür gibt es unter den o. g. Detektoren/Extraktoren auch solche, die Ereignisse und Bedingungen (welche aus den metazellularen Automaten abgelesen werden) feststellen zwecks Verwendung beim Aufbau der o. g. Petri-Netze.These read process properties serve together with the associated Time stamps for abstract process representation for self-construction of petri nets. For this there are among the o. g. Detectors / extractors also those that are events and Conditions (which are read from the metacellular automatons will find) for use in building the o. g. Petri nets.
Somit steht ein flexibles Modell auf verschiedenen Detaillierungsebenen (metazellularer Automat mit feinem bzw. grobem Gitter) und einer Abstraktionsebene (Petri-Netze) zur Verfügung. In diesem Modell können mit Hilfe vorprogrammierter (oder neuronaler) Operatoren oder Fehlergeneratoren nunmehr gezielte Änderungen in den metazellularen Automaten bezüglich dargestellter Hardware (oder der eingefüllten Medien) vorgenommen werden, so daß gezielt nunmehr andere ungestörte oder gestörte Modellprozesse in den metazellularen Automaten ablaufen (und auch auch die o. g. Petri-Netze abgebildet werden).This means that a flexible model is available at various levels of detail (metacellular automaton with fine or rough grid) and one level of abstraction (Petri nets) to disposal. In this model you can use preprogrammed (or neural) operators or error generators now targeted changes in the metacellular automatons regarding the displayed hardware (or the media filled in) be made so that now other undisturbed or disturbed model processes in the metacellular Machines run (and also the above Petri nets shown will).
Da die mit Hilfe des Prozeß-Modellrechners zu modellierenden physikalischen/technischen Prozesse mit Hilfe der o. g. Operatoren/Fehlergeneratoren zu modellieren und anschließend zu analysieren sind (bezüglich System- und Prozeßzuständen, Fehlerdiagnosen, Prozeßstörungen und Prozeßprognosen), sind eine intelligente Ansteuerung des Modells (über die Operatoren/Fehlergeneratoren) erforderlich über den Modul "Problemerkennung und -erläuterung" (bestehend aus Aspektgenerator, Problemgraph und jeweiliger Arbeitshypothese) sowie eine Prozeßevolution (bestehend aus den parallelen genetischen Algorithmen und der Mehrfach-Flußanalyse im Zusammenwirken mit dem o. g. Modul "Problemerkennung und -erläuterung").Because the to be modeled with the help of the process model computer physical / technical processes with the help of the above Operators / error generators to model and then to are analyzed (with regard to system and process states, fault diagnoses, Process disturbances and process forecasts) are one intelligent control of the model (via the operators / error generators) required via the module "Problem detection and explanation "(consisting of aspect generator, Problem graph and respective working hypothesis) as well as a process evolution (consisting of the parallel genetic algorithms and multiple flow analysis in conjunction with the above Module "Problem Detection and Explanation").
Damit mit Hilfe des Prozeß-Evolutionsrechners für das jeweils in Betracht kommende reale technische System die in diesem System ablaufenden realen physikalischen/technischen Prozesse, über Sensoren und Komponentenzustände (z. B.: Ventil ist geöffnet) in Form aktueller Prozeßdaten gemeldet, mit den (im Prozeß-Evolutionsrechner autonom modellierten) Modellprozessen verglichen und analysiert werden können, findet im Prozeß-Evolutionsrechner ein Vergleich von aktuellem Prozeß (über die aktuellen Prozeßdaten) und Modellprozeß sowie eine (bekannte) Residuenanalyse statt.So with the help of the process evolution calculator for each eligible real technical system in this System running real physical / technical processes, via sensors and component states (e.g. valve is open) reported in the form of current process data with which (in Process evolution computer modeled autonomously) can be compared and analyzed takes place in the process evolution calculator a comparison of the current process (via the current process data) and model process as well as a (known) Residual analysis instead.
Nunmehr ist der Prozeß-Evolutionsrechner in der Lage, automatisch Prozeßzustände, Prozeßdiagnosen, Prozeßprognosen des technischen Systems zu schätzen bzw. zu erstellen und Empfehlungen für steuernde Eingriffe (Aktionen) in das reale technische System abzugeben.Now the process evolution calculator is able to automatically Process states, process diagnoses, process forecasts of the technical system to estimate or create and recommendations for controlling interventions (actions) in the real technical System.
Diese Ausgaben geschehen in Form von Prozeßgraphen, Tabellen, Kurven und einfachen Texten.This expenditure takes the form of process graphs, tables, Curves and simple texts.
Das Zusammenwirken von (hier erweiterten) zellularen Automaten (und die Abbildung der in ihnen ablaufenden physikalischen/technischen Modellprozessen auf selbstaufbauende Petri-Netze) und intelligenter Prozeßsteuerung, Prozeßevolution und Prozeßanalyse ist neu. Insbesondere sind die nach ausführlichen Vorgaben dann autonom ablaufende intelligente Prozeßmodellierung, -evolution und -analyse neu.The interaction of (here expanded) cellular automata (and the mapping of the physical / technical processes taking place in them Model processes on self-building Petri networks) and intelligent process control, process evolution and process analysis is new. In particular, the are after detailed specifications then autonomous intelligent Process modeling, evolution and analysis new.
Der Prozeß-Evolutionsrechner kann eingesetzt werden z. B. in der Kraftwerkstechnik, Chemietechnik und Sicherheitstechnik zur automatischen Prozeßdiagnose und zur Herstellung von störungsbehebenden oder -begrenzenden Aktionen, und zwar insbesondere als beratender Rechner.The process evolution calculator can be used e.g. B. in power plant technology, chemical engineering and security technology for automatic process diagnosis and for the production of troubleshooting or limiting actions, namely especially as an advisory calculator.
Claims (1)
Der Prozeß-Evolutionsrechner ist dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. die Hardware des betrachteten technischen Systems sowie der Komponenten dieses Systems und zusätzlich die in diesem System bzw. in seinen Komponenten befindlichen Medien (z. B. Flüssigkeiten, Dämpfe, Gase, Aerosole, Stäube, Chemikalien) in einem metazellularen Automaten (1), der ein feines Gitter aufweist, computerlesbar mit atomaren Symbolen dargestellt werden
- 2. zusätzlich im metazellularen Automaten (1) auch physikalische elementare Modellteilchen (z. B. Wärme-, Energie-, Druck-, Impuls-Teilchen und Kraft- und Feld-Elemente) computerlesbar dargestellt werden
- 3. im metazellularen Automaten (1) sowohl nach Art der üblichen zellularen Automaten in aufeinanderfolgenden Zeittakten der Zustand eines jeden in einer Gitterzelle (oder an einem Gitterpunkt) befindlichen atomaren/elementaren Teilchens (z. B. Medien- oder physikalisches Teilchen nach A2) abhängt nur von sich selbst und seinen lokalen (z. B. nächsten und/oder übernächsten) Nachbarn oder daß darüber hinaus der Zustand eines (oder mehrerer und insbesondere benachbarter) Teilchen außer von seinem eigenen Zustand auch noch von einer Gruppe anderer (benachbarter oder nicht benachbarter) Teilchen abhängt
- 4. im metazellularen Automaten (1) die nach A1 und A2 definierten Teilchen in je einer Gitterzelle (oder an je einem Gitterpunkt) zu je einem Zeitpunkt je einen von mehreren verschiedenen möglichen Zuständen annehmen können und daß die nach A3 beschriebenen im Zeittakt aufeinanderfolgenden Zustandsübergänge nach lokalen bzw. auch nicht-lokalen Regeln vorgenommen werden
- 5. mit Hilfe von Detektoren/Extraktoren (2) die im metazellularen Automaten (1) nach den vorgegebenen Regeln (A4) ablaufenden physikalischen oder technischen Prozesse beobachtet werden und daß diese Detektoren/Extraktoren (2) die auftretenden Prozeßzustände (z. B. Fließbewegung, Wärmeübergang, Verdampfung, Wirbelbildung), Ereignisse (z. B. Beginn Flüssigkeits-Naturumlauf, Überschreitung Temperatur- oder Druckgrenze, Unterschreitung Flüssigkeits-Niveauhöhe), Prozeßbedingungen (z. B. Flüssigkeit im Behälter läuft nur so lange aus, bis Höhe des Lecks in der Behälterwand erreicht ist), physikalisch-numerischen (z. B. Durchfluß, Menge, Temperatur, Druck, Energiedifferenz) oder technisch-numerischen Werte (z. B. Leckgröße, Behältergröße, Rohrdurchmesser, Wasservorrat) ablesen aus den im metazellularen Automaten ablaufenden Prozessen und zur Weiterverarbeitung bereitstellen
- 6. die von den Detektoren/Extraktoren (2) erhaltenen Prozeßzustände, Ereignisse, Prozeßbedingungen, physikalisch-numerischen und technisch-numerischen Werte im Zusammenhang mit den vom metazellularen Automaten (1) abgegebenen zugehörigen Zeitmarken dazu verwandt werden, um ein (oder mehrere) Petri-Netz (4) neu aufzubauen oder zu korrigieren
- 7. mit Hilfe geeigneter Umrechnungen (Gittervergröberung, Mittelung über Teilchenzahlen und -eigenschaften, Bildung ggf. neuer übergeordneter physikalischer Größen) der metazellulare Automaten (1) samt den in ihm ablaufenden Prozessen abgebildet wird auf einem übergeordneten metazellularen Automat (3), der ein grobes Gitter besitzt und somit bestimmte Prozesse besser ablesbar werden läßt als im untergeordneten ursprünglichen metazellularen Automaten (1)
- 8. der metazellulare Automat (3) ebenfalls die nach A1 bis A4 gekennzeichneten Merkmale und Fähigkeiten hat
- 9. mit Hilfe der nach A7 gekennzeichneten Umrechnungen die Dimensionen des metazellularen Automaten (3) um eine oder mehrere Dimensionen verringert werden kann gegenüber der Dimension des untergeordneten metazellularen Automaten (1)
- 10. mit Hilfe weiterer geeigneter Detektoren/Extraktoren (2) aus dem übergeordneten metazellularen Automaten (3) nach A5 und A6 ebenfalls Zustände, Ereignisse, Bedingungen und numerische Werte abgelesen werden, die mitsamt den Zeitangaben (aus dem metazellularen Automaten (3) verwendet werden, um das (die) Petri-Netz(e) (4) zu vervollständigen oder alternativ in übergeordneter Fassung neu aufzubauen/zu korrigieren
- 11. Mehrfach-Flußanalysen (6) durchgeführt werden von den in den metazellularen Automaten (3), (1) ablaufenden Prozessen zum Zwecke der Prozeßverstehbarkeit, Flußbilanzierung, Darstellung von einfachen und parallelen und gekoppelten Prozessen sowie von physikalischen Prozeßeigenschaften (z. B. Flüssigkeitsströme und Wärmestrom im Wärmeaustauscher); hierzu werden Daten sowohl direkt aus den beiden metazellularen Automaten (1), (3) entnommen als auch Daten über die Detektoren/Extraktoren indirekt entnommen
- 12. zwecks Problemerkennung und -erläuterung (9) sowohl Petri-Netz(e) (4) als auch bei Bedarf die Mehrfach-Flußanalyse (6) ausgewertet werden mit Hilfe eines Aspektgenerators, eines Problemgraphen und geeigneter Arbeitshypothese(n)
- 13. mit Hilfe der in der Problemerkennung und -erläuterung (9) gewonnenen Aspekte, Problemansichten und -erfordernisse sowie Arbeitshypothese(n) nunmehr geeignete Operatoren/Fehlergeneratoren (7) angesteuert werden, welche wiederum auf den metazellularen Automaten (1) oder/und (3) einwirken (und somit ihn verändern und damit auch die in ihm ablaufenden Prozesse)
- 14. alternativ zu A13 oder zusätzlich zu A13 von der Problemerkennung und -erläuterung (9) die parallelen genetischen Algorithmen (5) angesteuert (aktiviert) werden; Aufgabe der parallelen genetischen Algorithmen ist es, ihre eigene Wahl der zu aktivierenden Operatoren/Fehlergeneratoren (7) jeweils zu treffen (in Abhängigkeit von der über die Problemerkennung und -erläuterung (9) erhaltenen Bewertung der zeitlich vorher in dem metazellularen Automaten (1) oder (3) abgelaufenen Prozesse)
- 15. der unter der Problemerkennung und -erläuterung (9) aufgeführte Aspektgenerator aus dem jeweils betrachteten Petri-Netz (4) wahlweise entweder zeitlich vorwärtsschreitend oder zeitlich rückwärtsschreitend folgende Aspekte bei Bedarf extrahiert: Ziel(e)-Aufgaben-Mittel-Aktionen (abwärtsgerichtet); Aktionen-Mittel-Aufgaben-Ziele (aufwärtsgerichtet); Bildung von Separationen/Kombinationen/Hierarchien/Heterarchien im Komplex Ziele/Aufgaben/Mittel/Aktionen; Bildung von Soll/Darf/Kann/Darf-nicht/Kann-nicht-Relationen; Ursache Wirkung (Fehl-)Funktion-Ziel(nicht)-Erreichung
- 16. der unter der Problemerkennung und -erläuterung (9) aufgeführte Problemgraph hat den Zweck, die in anderen Teilen des Prozeß-Evolutionsrechners veranlaßte Struktur von Hypothesen, Entscheidungen und Bewertungskriterien sowie Erfolgskontrolle explizit darzustellen und somit ein intelligentes zentrales Steuerungsorgan zu sein
- 17. die unter der Problemerkennung und -erläuterung (9) aufgeführte(n) Arbeitshypothese(n) sind prozeß- und zielbezogene Hypothesen, die im Rahmen des gerade bearbeiteten Problems speziell angesetzt werden, z. B. Suche der Fehlerursache im Fehlerbaum oder Prognose-Erstellung mit Hilfe des Ereignisbaumes oder Bestimmung des augenblicklichen System- oder Komponentenzustandes mit Hilfe des abstrahierten Prozesses im Petri-Netz und der Ergebnisse der Mehrfach-Flußanalyse
- 18. über dem Sachverhalt nach A7 hinaus der metazellulare Automat (3) autark arbeiten kann (das heißt, auch ohne Hilfe des metazellularen Automaten (1), so daß bei Bedarf u. a. beide eben genannten metazellularen Automaten auch unabhängig voneinander (zeitüberlappend oder sequentiell) ihre übergeordnete bzw. untergeordnete Modellarbeit leisten können)
- 19. in der Ausgabe (8) des Prozeß-Evolutionsrechners die in der Problemerkennung und -erläuterung (9) gebildeten Aspekte, Hypothesen, Problemformulierungen und -lösungen ausgegeben werden können sowie bei Bedarf auch Petri-Netze (4), Mehrfach-Flußanalysen (6), Teile der in den metazellularen Automaten (1), (3) ablaufenden Prozesse unter Angabe der verwendeten Operatoren/Fehlergeneratoren (7) und der zugehörigen Daten der Detektoren/Extraktoren (2) ausgegeben werden können; diese Ausgaben haben die Form von Prozeßgraphen und Primitivtexten und qualitativen und quantitativen (numerischen) Daten; die Ausgaben stellen Prozesse, Systemzustände, Diagnosen, Prozeßprognosen und Empfehlungen für Aktionen (z. B. fehlerbehebende oder fehlerbegrenzende Maßnahmen) dar
- 20. der Prozeß-Evolutionsrechner nicht nur entsprechend A1 bis A19 im Modellbetrieb laufen kann, sondern auch (im off-line- oder im on-line-Betrieb) die von dem betrachteten (realen) technischen System einlaufenden aktuellen Prozeßdaten (10) (Sensordaten, Angaben über Komponentenzustände, Datenprotokolle) mitverarbeitet werden zum Zwecke der Prozeßanalyse (11)
- 21. die unter A20 genannte Prozeßanalyse (11) besteht aus dem Vergleich von aktuellem Prozeß und von Modellprozeß (wovon letzterer im metazellularen Automaten (1) oder (3) abläuft) sowie aus einer Residuenanalyse
- 22. unter Verarbeitung der einlaufenden aktuellen Prozeßdaten (10) wird zusätzlich eine Prozeßklassifizierung (12) vorgenommen, um die Prozeßanalyse (11) zu erleichtern und somit auch schneller zu machen
- 23. aus dem Gedächtnis für gelernte Prozesse (13) entsprechende Daten an die Prozeßklassifizierung (12) geliefert werden, um die Prozeßklassifizierung zu ermöglichen bzw. zu erleichtern
- 24. die Mehrfach-Flußanalyse (6) auch auf die Petri-Netze (4) angewendet wird bei Bedarf
- 25. die Prozeßklassifizierung (12) durchgeführt wird mit Hilfe neuronaler Netze (z. B. selbstklassifizierendes Kohonen-Netz) oder/und klassischer Klassifikatoren (z. B. Kalman-Filter)
- 26. die Dektoren/Extraktoren (2) bestehen aus vorprogrammierten oder alternativ neuronalen Mechanismen zur Erkennung von: Quelle, (aktivem/passivem) Transport, Senke, Kombination, Überspringen, Phasenumwandlung, Druck-, Dichte-, Wärme-, Impuls-, Strömungsverhalten, Kontinuitätsverhalten von Teilchen oder Teilchengruppen im metazellularen Automaten (1) oder (3); sowie zur Erkennung von Bedingungen durch Verknüpfung solcher oder ähnlicher Zustände oder Ereignisse in Bedingungsform und durch Prüfung der vermuteten Bedingungen durch Gegenbeispiele und erweiternde Beispiele (welche ebenfalls eigens zu diesem Zweck in dem metazellularen Automaten (1) oder (2) initiiert werden)
- 27. die Operatoren/Fehlergeneratoren (7) bestehen aus vorprogrammierten oder alternativ neuronalen Mechanismen zur: gezielten Änderung der in dem metazellularen Automaten (1) oder (3) dargestellten Hardware des technischen Systems oder seiner Komponenten bzw. der physikalischen-technischen Anfangs- oder Randbedingungen von Hardware oder Medien
The process evolution calculator is characterized in that
- 1. the hardware of the technical system under consideration as well as the components of this system and additionally the media in this system or in its components (e.g. liquids, vapors, gases, aerosols, dusts, chemicals) in a metacellular automaton ( 1 ) , which has a fine grid, can be displayed in a computer-readable manner using atomic symbols
- 2. Additionally, in the metacellular automaton ( 1 ) also physical elementary model particles (e.g. heat, energy, pressure, momentum particles and force and field elements) are displayed in a computer-readable manner
- 3. In the metacellular automaton ( 1 ), the state of each atomic / elementary particle (e.g. media or physical particle according to A2) located in a grid cell (or at a grid point) depends on the type of the usual cellular automaton in successive time cycles only of itself and its local (e.g. nearest and / or the next but one) neighbors or that in addition the state of one (or more and in particular neighboring) particles in addition to its own state also from a group of others (neighboring or not neighboring) ) Particle depends
- 4. in the metacellular automaton ( 1 ) the particles defined according to A1 and A2 in a grid cell (or at a grid point) can assume one of several different possible states at a time and that the successive state transitions described in A3 follow local or non-local rules
- 5. with the help of detectors / extractors ( 2 ) the physical or technical processes taking place in the metacellular automaton ( 1 ) according to the given rules (A4) are observed and that these detectors / extractors ( 2 ) the occurring process states (e.g. flow movement) , Heat transfer, evaporation, vortex formation), events (e.g. beginning of liquid circulation, exceeding temperature or pressure limit, falling below liquid level), process conditions (e.g. liquid in the container only runs out until the level of the leak in the tank wall), physical-numerical (e.g. flow, quantity, temperature, pressure, energy difference) or technical-numerical values (e.g. leak size, tank size, pipe diameter, water supply) can be read from those running in the metacellular machine Provide processes and for further processing
- 6. the process states, events, process conditions, physical-numerical and technical-numerical values obtained from the detectors / extractors ( 2 ) in connection with the associated time stamps given by the metacellular automaton ( 1 ) are used to one (or more) Petri - To rebuild or correct the network ( 4 )
- 7. With the help of suitable conversions (coarsening of the grid, averaging over particle numbers and properties, formation of new higher-level physical quantities, if necessary) of the metacellular automatons ( 1 ) together with the processes running in them, is mapped on a higher-level metacellular automaton ( 3 ), which is a rough one Has a grid and thus makes certain processes easier to read than in the subordinate original metacellular automaton ( 1 )
- 8. the metacellular automaton ( 3 ) also has the features and capabilities marked according to A1 to A4
- 9. With the aid of the conversions marked according to A7, the dimensions of the metacellular automaton ( 3 ) can be reduced by one or more dimensions compared to the dimension of the subordinate metacellular automaton ( 1 ).
- 10. With the aid of other suitable detectors / extractors ( 2 ) from the higher-level metacellular automaton ( 3 ) according to A5 and A6, states, events, conditions and numerical values can also be read, which are used together with the times (from the metacellular automaton ( 3 )) to complete the Petri network (s) ( 4 ) or, alternatively, to rebuild / correct it in a higher-level version
- 11.Multiple flow analyzes ( 6 ) are carried out by the processes running in the metacellular automatons ( 3 ), ( 1 ) for the purpose of process comprehensibility, flow balancing, representation of simple and parallel and coupled processes as well as physical process properties (e.g. liquid flows and heat flow in the heat exchanger); For this purpose, data are both taken directly from the two metacellular automatons ( 1 ), ( 3 ) and data about the detectors / extractors are taken indirectly
- 12. For the purpose of problem identification and explanation ( 9 ), both Petri network (s) ( 4 ) and, if necessary, the multiple flow analysis ( 6 ) are evaluated using an aspect generator, a problem graph and a suitable working hypothesis (s)
- 13. With the help of the aspects, problem views and requirements as well as working hypothesis (s) gained in the problem recognition and explanation ( 9 ), suitable operators / error generators ( 7 ) are now controlled, which in turn are operated on the metacellular automatons ( 1 ) or / and ( 3 ) act (and thus change it and thus also the processes running in it)
- 14. As an alternative to A13 or in addition to A13, the parallel genetic algorithms ( 5 ) are controlled (activated) by the problem recognition and explanation ( 9 ); The task of the parallel genetic algorithms is to make their own choice of the operators / error generators ( 7 ) to be activated (depending on the evaluation of the problem in the metacellular automaton ( 1 ) or via the problem recognition and explanation ( 9 ) ( 3 ) expired processes)
- 15. The aspect generator listed under the problem identification and explanation ( 9 ) is extracted from the respective Petri network ( 4 ) either progressing in time or progressing backwards as required: target (s) -tasks-means-actions (downward) ; Actions-means-tasks-goals (upward); Formation of separations / combinations / hierarchies / heterarchies in the complex goals / tasks / means / actions; Formation of should / may / may / may-not / cannot-not relations; Cause Effect (mal) function-goal (not) achievement
- 16. The problem graph listed under problem identification and explanation ( 9 ) has the purpose of explicitly representing the structure of hypotheses, decisions and evaluation criteria, as well as success control, which is caused in other parts of the process evolution computer, and thus to be an intelligent central control organ
- 17. The working hypothesis (s) listed under the problem identification and explanation ( 9 ) are process and goal-related hypotheses that are specifically applied in the context of the problem being worked on, eg. B. Find the cause of the error in the error tree or create a forecast using the event tree or determine the current system or component status using the abstracted process in the Petri network and the results of the multiple flow analysis
- 18. beyond the state of affairs according to A7, the metacellular automaton ( 3 ) can work autonomously (that is, even without the help of the metacellular automaton ( 1 ), so that, if necessary, both of the aforementioned metacellular automatons can also operate independently of one another (overlapping or sequential) can do superordinate or subordinate model work)
- 19. In the output ( 8 ) of the process evolution computer, the aspects, hypotheses, problem formulations and solutions formed in the problem recognition and explanation ( 9 ) can be output as well as Petri networks ( 4 ), multiple flow analyzes ( 6 ), Parts of the processes running in the metacellular automatons ( 1 ), ( 3 ) can be output stating the operators / error generators ( 7 ) used and the associated data of the detectors / extractors ( 2 ); these editions take the form of process graphs and primitive texts and qualitative and quantitative (numerical) data; the outputs represent processes, system states, diagnoses, process forecasts and recommendations for actions (e.g. corrective or error-reducing measures)
- 20. The process evolution computer can not only run in accordance with A1 to A19 in model operation, but also (in off-line or in online operation) the current process data ( 10 ) (sensor data) arriving from the (real) technical system under consideration , Information about component states, data logs) are processed for the purpose of process analysis ( 11 )
- 21. The process analysis ( 11 ) mentioned under A20 consists of the comparison of the current process and the model process (the latter of which takes place in the metacellular automaton ( 1 ) or ( 3 )) and a residual analysis
- 22. while processing the incoming current process data ( 10 ), a process classification ( 12 ) is additionally carried out in order to facilitate the process analysis ( 11 ) and thus also to make it faster
- 23. corresponding data from the memory for learned processes ( 13 ) are supplied to the process classification ( 12 ) in order to enable or facilitate the process classification
- 24. The multiple flow analysis ( 6 ) is also applied to the petri nets ( 4 ) if necessary
- 25. the process classification ( 12 ) is carried out with the aid of neural networks (eg self-classifying Kohonen network) and / or classic classifiers (eg Kalman filter)
- 26. the detectors / extractors ( 2 ) consist of pre-programmed or alternatively neuronal mechanisms for the detection of: source, (active / passive) transport, sink, combination, skipping, phase change, pressure, density, heat, impulse, flow behavior , Continuity behavior of particles or particle groups in the metacellular automaton ( 1 ) or ( 3 ); as well as for the detection of conditions by linking such or similar states or events in the form of conditions and by checking the presumed conditions by means of counter-examples and additional examples (which are also initiated for this purpose in the metacellular automaton ( 1 ) or ( 2 ))
- 27. The operators / error generators ( 7 ) consist of preprogrammed or alternatively neuronal mechanisms for: deliberately changing the hardware of the technical system or its components or the physical-technical initial or boundary conditions shown in the metacellular automaton ( 1 ) or ( 3 ) of hardware or media
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924200260 DE4200260A1 (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Process evolution computer for physical and technological process modelling - uses meta-cellular automats to run model processes as basis for deriving system characteristics and operator action recommendations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924200260 DE4200260A1 (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Process evolution computer for physical and technological process modelling - uses meta-cellular automats to run model processes as basis for deriving system characteristics and operator action recommendations |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4200260A1 true DE4200260A1 (en) | 1993-07-22 |
Family
ID=6449202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19924200260 Withdrawn DE4200260A1 (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Process evolution computer for physical and technological process modelling - uses meta-cellular automats to run model processes as basis for deriving system characteristics and operator action recommendations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4200260A1 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996002025A1 (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Guide system for a power station |
| DE19519627A1 (en) * | 1995-05-29 | 1996-12-05 | Siemens Ag | Paper production process optimisation system |
| DE19643884A1 (en) * | 1996-10-30 | 1998-05-07 | Siemens Ag | Production process setting |
| DE19649633A1 (en) * | 1996-12-02 | 1998-06-04 | Abb Patent Gmbh | Process for the analysis and representation of transient process processes |
| AT404885B (en) * | 1995-09-22 | 1999-03-25 | Landis & Gyr Leit Und Fernwirk | METHOD FOR DETERMINING PERFORMANCE AND FOR OPTIMIZING THE USE OF POWER PLANTS OF A SLEEPING CHAIN |
| DE19841165A1 (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-16 | Abb Research Ltd | Process data validation model determination in technical plant, involves controlling model fine tuning remotely by model selection- and optimization module connected over proxy-/adapter module with validation tool |
| DE19850324A1 (en) * | 1998-11-02 | 2000-05-04 | Abb Patent Gmbh | Process for automatic imaging of target system neutral control technology planning output into target system specific control technology structures |
| EP1079309A1 (en) * | 1994-11-28 | 2001-02-28 | Gary C. Mouradian | Data processing method and system utilizing parallel processing |
| SG94331A1 (en) * | 1999-08-23 | 2003-02-18 | Gary Mouradian | Data processing method and system utilizing parallel processing |
| DE10210565A1 (en) * | 2002-03-09 | 2003-09-18 | Abb Research Ltd | Method for predicting the effects of faults or interference occurring in a production system on production, involves using physical models to indicate a component failure and the effects of such a failure are then evaluated |
| DE102019215016A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Robert Bosch Gmbh | Measuring arrangement, method for setting up a measuring arrangement and method for operating a measuring arrangement |
-
1992
- 1992-01-08 DE DE19924200260 patent/DE4200260A1/en not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996002025A1 (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Guide system for a power station |
| US5809488A (en) * | 1994-07-08 | 1998-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Management system for a power station installation |
| EP1079309A1 (en) * | 1994-11-28 | 2001-02-28 | Gary C. Mouradian | Data processing method and system utilizing parallel processing |
| DE19519627A1 (en) * | 1995-05-29 | 1996-12-05 | Siemens Ag | Paper production process optimisation system |
| DE19519627C2 (en) * | 1995-05-29 | 1999-04-29 | Siemens Ag | Process for optimizing the process control of production processes |
| AT404885B (en) * | 1995-09-22 | 1999-03-25 | Landis & Gyr Leit Und Fernwirk | METHOD FOR DETERMINING PERFORMANCE AND FOR OPTIMIZING THE USE OF POWER PLANTS OF A SLEEPING CHAIN |
| DE19643884A1 (en) * | 1996-10-30 | 1998-05-07 | Siemens Ag | Production process setting |
| DE19643884C2 (en) * | 1996-10-30 | 1998-11-26 | Siemens Ag | Process for optimizing the process control of production processes |
| DE19649633A1 (en) * | 1996-12-02 | 1998-06-04 | Abb Patent Gmbh | Process for the analysis and representation of transient process processes |
| DE19841165A1 (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-16 | Abb Research Ltd | Process data validation model determination in technical plant, involves controlling model fine tuning remotely by model selection- and optimization module connected over proxy-/adapter module with validation tool |
| DE19850324A1 (en) * | 1998-11-02 | 2000-05-04 | Abb Patent Gmbh | Process for automatic imaging of target system neutral control technology planning output into target system specific control technology structures |
| DE19850324C2 (en) * | 1998-11-02 | 2003-11-13 | Abb Patent Gmbh | Process for the automated mapping of target system-neutral control engineering planning results to target system-specific control technology structures |
| SG94331A1 (en) * | 1999-08-23 | 2003-02-18 | Gary Mouradian | Data processing method and system utilizing parallel processing |
| DE10210565A1 (en) * | 2002-03-09 | 2003-09-18 | Abb Research Ltd | Method for predicting the effects of faults or interference occurring in a production system on production, involves using physical models to indicate a component failure and the effects of such a failure are then evaluated |
| DE102019215016A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Robert Bosch Gmbh | Measuring arrangement, method for setting up a measuring arrangement and method for operating a measuring arrangement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rao et al. | Reliance on artificial intelligence, machine learning and deep learning in the era of industry 4.0 | |
| DE102007041917B4 (en) | Process plant monitoring based on multivariate statistical analysis and online process simulation | |
| DE102007036247B4 (en) | Process control and optimization technique using immunological concepts | |
| DE69424558T2 (en) | OPERATING STATION FOR A CONTROL SYSTEM FOR A MANUFACTURING PROCESS AND METHOD FOR MONITORING AND CONTROLLING A MANUFACTURING PROCESS | |
| DE112005001043T5 (en) | A user interface system for a process plant with user-specific process graphic display layers in an integrated environment | |
| DE4200260A1 (en) | Process evolution computer for physical and technological process modelling - uses meta-cellular automats to run model processes as basis for deriving system characteristics and operator action recommendations | |
| DE102007046642A1 (en) | Procedures and module class objects for configuring missing facilities in process plants | |
| EP0845720B1 (en) | Method of analyzing and monitoring of transient processes | |
| EP3232282A1 (en) | Diagnostic device and method for monitoring the operation of a technical plant | |
| DE60306494T2 (en) | DEVICE, METHOD AND COMPUTER PROGRAM PRODUCT FOR MODELING THE CAUSE IN A FLUID SYSTEM | |
| EP2414903A1 (en) | Device and method for creating a process model | |
| Rogers | Operationalizing ecology under a new paradigm: an African perspective | |
| EP1055180A2 (en) | Method and device for designing a technical system | |
| DE4325860A1 (en) | Process and control system for controlling, monitoring and regulating in particular complex industrial processes, such as B. in a nuclear power plant | |
| EP2971769A1 (en) | P&i diagram input | |
| WO2022002977A1 (en) | Method and system for analysing the cause of faults in a process engineering installation | |
| Caratar et al. | Model of a drinking water treatment process and the variables involved using Coloured Petri Nets. | |
| Barnett | Knowledge-based expert system applications in waste treatment operation and control | |
| DE4447218A1 (en) | Process diagnosis using cell-based computer modelling in thermo-hydraulics or hydrodynamics | |
| Kaszkurewicz et al. | A fault detection and diagnosis module for oil production plants in offshore platforms | |
| EP3705960A1 (en) | Method for automatically interpreting a pipe layout | |
| Evsukoff et al. | Causal model based supervising and training | |
| De Souza et al. | A case for intelligent representation of dynamic resources in simulation | |
| WO2005029206A1 (en) | Method for the automatic derivation of maintenance recommendations | |
| DE4132666A1 (en) | Learning process network for modelling entire complex processes - contains network of metacellular automata, double Pteri network, evolutionary process moudle and diverse operators. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |