Folyamatvizualizáció kiberfizikai rendszerekben

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Pataricza András
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Napjainkban egyre elterjedtebbek a kiberfizikai rendszerek, röviden a CPS-ek (Cyber Physical System). Egy CPS, általában két logikai egység között teremt kapcsolatot: az egyik a fizikai („P”) világ különböző adatait mérő egységek, a másik pedig ezeknek az adatoknak az Internet erőforrásai és intelligenciája segítségével történő feldolgozása („C”). CPS rendszerekkel manapság már szinte mindenhol találkozhatunk, szállítmányozásban, otthoni eszközökben, ipartelepeken, okos gyártásban.

A CPS információ feldolgozási folyamatai összetettek, hiszen jellegzetesen földrajzilag és funkcióban szétterülő, akár több vagy sok részrendszerből származó információ fúzió-ja és együttes feldolgozása adja a hatékonyságukat. Az internethez kötödés egyfelől a nagy erőforrás igényű feladatokhoz ad alapot (pl.: felhő), másfelől lehetővé teszi az Interneten elérhető adat- és tudásvagyon integrálását.

Ebből látható, hogy egy ilyen rendszer mindig architekturálisan és funkcionálisan is többszintű és sok komponensből áll. A CPS alkalmazások jelentős része biztonságkritikus, hiszen az informatikai hibák a fizikai világgal való kölcsönhatás miatt akár katasztrofálissá is erősödhetnek. Ennek megfelelően fejlesztésük során elsődleges szempont a szolgáltatásbiztonság.

Célom egy olyan módszer kidolgozása volt, amely a CPS rendszerek ellenőrzését vizuális eszközökkel támogatja az általuk megvalósított adatfeldolgozási és erőforrás használati folyamatmodell mentén. Bonyolult rendszerekben ugyanis a belső viselkedésük fel-tárásának és ellenőrzésének hatékony mérnöki módszere a vizuális feltáró analízis, amelynek egyes elemzési lépéseihez (ellenőrzés, hibalokalizálás) a meglevő rendszermodellek jó vezérfonalat adnak.

Az üzem közbeni hibadetektálás és hibalokalizálás során ugyancsak hatékonyak a vizuális módszerek. A megkívánt diagnosztikai mélység ugyanakkor a hiba elhárítását, illetve az üzem menet folytonosságát helyre állító lépésektől is függ. Egy nagy rendelkezésre állású rendszerben például szokásos a hiba durva felbontású diagnosztizálása és a hibás blokkról átváltás egy hibátlanra. Az ezt követő finom diagnosztika célja pedig a leválasztott hibás blokkon belül a hibahely behatárolása.

A vizualizáció alapú diagnosztikának adaptálhatónak kell lennie a hibakezelés egyes fázisai, különösen a hibaészlelését követő akciókra (a gyors hibakezelés érdekében a hibalokalizálást szokásosan egy durva szinten elvégzik és a rendszer helyettesítésével vagy átkonfigurálásával folytatják a működést, a leválasztott részben pedig fokozatosan határolják be és javítják a hibát.). Például, egy főmérnököt csak az érdekli, hogy melyik gép-sor hibás, hogy a termelést átirányíthassa egy jóra, míg a termelést felügyelő operátort ezután az adott területen bekövetkezett hiba pontos előfordulása érdekli. A diagnosztikai algoritmusnak a hiba behatárolását az aktuális igénytől függő diagnosztikai felbontásnak megfelelően gyorsan kell elvégeznie.

Ehhez a jól bevált integrált diagnosztika nevű módszert adaptáltam, amely a CPS rend-szer adatáramlását és lokális tesztjeit egységes keretbe fogva vezérli a diagnosztikát. Az alapul szolgáló tesztelési gráf csomópontjai a folyamatok lépései, be- és kimenetek és a tesztek, a köztük található élek pedig az információáramlást reprezentálják. Az aktuális hibajelzéséket ennek segítségével követve a megkívánt diagnosztikai mélységnek megfelelően végezhető el a hibalokalizálás.

Vizuális diagnosztika esetén az integrált diagnosztika adja annak az alapját, hogy a meg-levő és az újabb vizuális tesztek segítségével hatékonyan elvégezhető legyen a CPS rendszerek ellenőrzése és a fellépő hibák gyors lokalizációja.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.