Datengetriebene Fehlerlokalisierung in der Verfahrenstechnik

Ein aufgetretener Fehler in einem Teil der Anlage (rot) führt zu weiteren über die Anlage verteilten Fehlermeldungen. Mittels des entwickelten intelligenten Alarm-Managements kann die Fehlerursache eingegrenzt und die Aufmerksamkeit des Anlagenführers auf diese Größe gerichtet werden.
Ein aufgetretener Fehler in einem Teil der Anlage (rot) führt zu weiteren über die Anlage verteilten Fehlermeldungen. Mittels des entwickelten intelligenten Alarm-Managements kann die Fehlerursache eingegrenzt und die Aufmerksamkeit des Anlagenführers auf diese Größe gerichtet werden.
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Kurzbeschreibung des Projekts

Verfahrenstechnische Prozesse besitzen in der Regel eine große Anzahl an Prozessgrößen, welche beim Überschreiten eines zuvor definierten Schwellwertes bei abnormalem Prozessverhalten einen Alarm generieren. Tritt eine Störung in einem zentralen Anlagenteil auf, führt dies zu einer Alarmflut, da die einzelnen Prozessgrößen voneinander abhängen und sich die eingetretene Störung durch die Anlage propagiert (Bild 1). Anlagenführer müssen dann unter Zeitdruck die wichtigsten Alarme selektieren, um die tatsächliche Fehlerursache detektieren zu können. Wichtige Entscheidungen müssen möglicherweise unter einem erhöhten Stresslevel getroffen werden, um einen Schaden von der Anlage abzuwenden. Die Analyse der auftretenden Alarmflut kostet dabei wertvolle Zeit. Daher ist ein Alarmmanagement von Nutzen, welches hilft, diejenigen Prozessgrößen zu detektieren, die sich am nächsten an der Störungsursache befinden. Die Aufmerksamkeit des Anlagenführers kann so auf diese Größen gerichtet und die Fehlerursache effizient lokalisiert werden.

Projektziele

Am Fraunhofer IOSB wurde hierzu ein intelligentes Alarmmanagement entwickelt, welches datengetrieben anlagenweite Fehler analysiert und die Prozessgrößen lokalisiert, welche sich in der Nähe der Fehlerursache befinden. Der hierbei verfolgte Ansatz nutzt Zeitverschiebungen in den Messdaten aus, welche in der Anlage beispielweise durch Prozessdynamiken oder in Form von Totzeiten auftreten. Hierdurch kann der Störungspropagationspfad des Fehlers rekonstruiert werden. Prozessgrößen, welche am Beginn des Propagationspfades stehen kommen als mögliche Fehlerursache in Betracht und werden dem Anlagenführer mit höherer Priorität angezeigt.

 

Projektergebnis

Das intelligente Alarmmanagement wurde anhand mehrerer Fehler an einem Beispielprozess untersucht. Bei dem Prozess handelt es sich um einen Laboraufbau, bei dem der Anlagenzustand über mehrere Prozessgrößen erfasst wird. Als mögliche Fehlerquellen wurden beispielsweise eine Störung der Stromzuführung einer Pumpe, das Klemmen eines Ventils und das Zusetzen einer Leitung untersucht. In allen Fällen war es möglich, die Fehlerursache zu lokalisieren und den Fehlerpropagationspfad zu rekonstruieren.

 

 

Abteilung MRD des Fraunhofer IOSB

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