Intelligent Fault Detection During Commissioning of Industrial Automation Systems: A Hybrid and Explainable Approach
Pysyvä osoite
Kuvaus
Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.
Teollisuusautomaatiojärjestelmän käyttöönotossa on varmistettava, että logiikka, valvomojärjestelmä, logiikan ja valvomojärjestelmän välinen kommunikointi, Runtime-tietokanta ja historiankeruu vastaavat toisiaan. Poikkeama tässä ketjussa ei aina tarkoita prosessi- tai laitevikaa. Se voi johtua esimerkiksi keskeneräisestä konfiguraatiosta, puuttuvasta valvomomuuttujasta, väärästä tietotyypistä, heikosta kommunikoinnin laadusta tai siitä, ettei historiankeruu ole vielä tuottanut näytteitä.
Tässä diplomityössä kehitettiin käyttöönottoa tukeva analyysimenetelmä teollisuusautomaatiojärjestelmien signaali-, konfiguraatio- ja logiikkatason poikkeamien havaitsemiseen. Menetelmä yhdistää sääntöpohjaisen analyysin ja päätöspuupohjaisen koneoppimismallin. Sääntöpohjainen osa tarkastaa suoraan todennettavia asioita, kuten valvomomuuttujien löytymistä, tietotyyppien vastaavuutta, kommunikoinnin laatua, ajonaikaisia arvoja ja historiankeruun näytteitä. Päätöspuuta käytetään tukevana vertaisvertailuna, jossa samankaltaisia entiteettejä verrataan toisiinsa rakenne- ja konfiguraatiotason poikkeamien tunnistamisen tukemiseksi. Menetelmää arvioitiin esikäyttöönotossa ja käyttöönotossa. Esikäyttöönotossa logiikkaa simuloitiin ohjelmointiympäristön simulointiominaisuudella, jolloin analyysia voitiin käyttää konfiguraation ja signaaliketjun tarkastamiseen ennen varsinaista käyttöönottoa. Käyttöönotossa signaalit luettiin laitoksen oikealta logiikalta, jolloin analyysi pystyi hyödyntämään todellisia ajonaikaisia arvoja ja historiankeruun näytteitä.
Tulosten perusteella sääntöpohjainen analyysi soveltuu hyvin käyttöönoton selkeiden ja todennettavien poikkeamien tunnistamiseen. Päätöspuuhun perustuva vertaisvertailu tuo lisätukea silloin, kun järjestelmässä on riittävästi samankaltaisia entiteettejä vertailua varten. Simuloidut entiteettitason koulutustapaukset soveltuvat päätöspuumallin kehittämiseen ja rakenteen tarkastamiseen, mutta ne eivät yksin riitä osoittamaan mallin luotettavuutta todellisessa käyttöönotossa. Työn tuloksena syntyi menetelmä, joka kokoaa havainnot, niiden perusteet, entiteettikohtaisen taustan, selitykset ja mahdollisen vertaisvertailun yhteen insinööriraporttiin. Menetelmä ei tee lopullisia käyttöönottopäätöksiä eikä korvaa käyttöönottoinsinöörin arviointia. Sen tarkoitus on auttaa kohdistamaan tarkastus niihin kohtiin, joissa automaatiojärjestelmän eri kerrokset eivät vastaa odotettua kokonaisuutta.