本發(fā)明涉及用于監(jiān)視在用于執(zhí)行預(yù)定義過程的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的所述過程的至少一個(gè)步驟的監(jiān)視裝置和監(jiān)視方法，所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括用于在所述現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行所述過程的裝置，包括控制所述過程的步驟的啟動(dòng)和執(zhí)行的控制單元，和在用于測(cè)量過程相關(guān)量的步驟的執(zhí)行中關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備監(jiān)視監(jiān)視。

背景技術(shù)：

在幾乎所有工業(yè)部門中，均使用被設(shè)計(jì)成執(zhí)行預(yù)定義過程——例如生產(chǎn)過程的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通常相當(dāng)復(fù)雜并且包括用于在該現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行該過程的裝置，包括控制過程的步驟的啟動(dòng)和執(zhí)行的控制單元以及用于測(cè)量與該步驟中的每一個(gè)有關(guān)的量的大量測(cè)量設(shè)備，以及手動(dòng)或自動(dòng)操作的儀器——諸如泵、閥或開關(guān)，以及無源部件——如管道或容器。

測(cè)量設(shè)備的示例是例如用于測(cè)量容器中的產(chǎn)品的料位的料位測(cè)量設(shè)備、例如用于測(cè)量容器內(nèi)部的壓力的壓力測(cè)量設(shè)備、用于測(cè)量通過管道的流量的流量計(jì)、或者例如用于測(cè)量生產(chǎn)或加工期間的中間產(chǎn)品的溫度的溫度測(cè)量設(shè)備。這些測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果常用在過程自動(dòng)化中以用于監(jiān)視和/或控制在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的過程，例如以便確保生產(chǎn)的產(chǎn)品滿足對(duì)其指定的需求。由此，有必要確保應(yīng)用于監(jiān)視和控制過程的測(cè)量設(shè)備適當(dāng)?shù)夭僮?。為了最小化由于發(fā)生在現(xiàn)場(chǎng)的擾動(dòng)的故障時(shí)間，維護(hù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，以及定期維護(hù)和/或校準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備。此外，能應(yīng)用預(yù)測(cè)維護(hù)方案、危害度分析、和/或故障模式原因和影響分析(fmeca)。

很顯然，強(qiáng)烈需求安全和有利地操作工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。因此，工業(yè)上需要發(fā)現(xiàn)在過程的執(zhí)行期間發(fā)生的任何擾動(dòng)、確定其根本原因，以及盡可能快地找出和應(yīng)用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救辦法。

很顯然，擾動(dòng)能由于大量不同的根本原因，例如與測(cè)量設(shè)備、儀器或無源部件有關(guān)的根本原因，所述測(cè)量設(shè)備、儀器或無源部件范圍從配備有用于對(duì)它們的執(zhí)行的自監(jiān)視、自診斷和自驗(yàn)證的裝置的頂端測(cè)量設(shè)備到無監(jiān)視手動(dòng)操作儀器或無源部件，例如管道或閥。由此，檢測(cè)擾動(dòng)、確定其根本原因和找出適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救辦法要求應(yīng)對(duì)來自不同制造者的大量不同設(shè)備。因此，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視、維護(hù)、和質(zhì)量控制非常復(fù)雜，要求來自大量不同來源的輸入。

這使得非常難以在早期階段檢測(cè)擾動(dòng)。常常在完成整個(gè)過程后當(dāng)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)的最終產(chǎn)品不符合其所需的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，才識(shí)別擾動(dòng)。

在ep1725919b1中描述了嘗試在早期階段檢測(cè)擾動(dòng)的一種方法。該方法基于統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)視，該統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)視是基于根據(jù)過程變量——例如測(cè)量結(jié)果——所確定的統(tǒng)計(jì)度量——諸如均值或方差——來執(zhí)行的，該過程變量是通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備——例如測(cè)量設(shè)備、閥、開關(guān)、發(fā)射器或傳感器來收集的。該方法可以包括確定過程變量的統(tǒng)計(jì)分布和兩個(gè)變量之間的關(guān)聯(lián)。

為了基于統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)視來監(jiān)視復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)，有必要確定可用于該目的的過程變量，以識(shí)別和確定將應(yīng)用于它們的適當(dāng)統(tǒng)計(jì)度量，以及預(yù)見用于收集對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的裝置。

在這方面，ep1725919b1中所述的方法預(yù)見待執(zhí)行的現(xiàn)場(chǎng)的分析，以便確定將由在通信地耦合到網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的多個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集塊生成的多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，以便使得多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能夠經(jīng)由該網(wǎng)絡(luò)來將多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)提供給統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。

很顯然，確定可用于統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)視的過程變更以及識(shí)別和確定將應(yīng)用于它們的適當(dāng)統(tǒng)計(jì)度量不是容易的任務(wù)，而且許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可能還未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集塊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供用于監(jiān)視在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)上執(zhí)行的過程的至少一個(gè)步驟的監(jiān)視裝置和監(jiān)視方法，其允許基于易于獲得的信息來迅速、可靠和有效率地檢測(cè)擾動(dòng)。

為此，本發(fā)明包括監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的預(yù)定義過程的至少一個(gè)步驟，所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括用于在所述現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行所述過程的裝置，所述裝置包括控制所述過程的步驟的啟動(dòng)和執(zhí)行的控制單元，以及在執(zhí)行測(cè)量過程相關(guān)量的步驟中涉及的測(cè)量設(shè)備，所述監(jiān)視裝置包括：

-監(jiān)視單元，所述監(jiān)視單元被設(shè)計(jì)成設(shè)置并連接為使得所述監(jiān)視單元能實(shí)時(shí)訪問由在待監(jiān)視的步驟的執(zhí)行中涉及的測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果以及相對(duì)于在相應(yīng)運(yùn)行期間開始執(zhí)行相應(yīng)過程步驟的起始時(shí)間的、獲得所述測(cè)量結(jié)果的時(shí)間，所述監(jiān)視單元包括：

-存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)待監(jiān)視的每個(gè)步驟的模型，每個(gè)模型包括：

a)針對(duì)在相應(yīng)步驟的執(zhí)行中涉及的至少一些、特別是所有測(cè)量設(shè)備的一級(jí)模型，均包括：

-系數(shù)的集合和時(shí)間的基本函數(shù)，表示在無故障執(zhí)行該步驟期間預(yù)期的相應(yīng)測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果的時(shí)間依賴性，

-通過擬合系數(shù)的集合給出的第一屬性，以及所述第一屬性的參考范圍，通過將所述基本函數(shù)最佳擬合在執(zhí)行該步驟期間由相應(yīng)測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果而確定該擬合系數(shù)的集合，

b)針對(duì)所述一級(jí)模型中的每一個(gè)的二級(jí)模型，均包括由在執(zhí)行該步驟期間通過相應(yīng)測(cè)量設(shè)備所獲得的測(cè)量結(jié)果和對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)之間的殘差的離差給出的第二屬性，以及用于所述第二屬性的參考范圍，以及

c)針對(duì)在該步驟的執(zhí)行中涉及的、在無故障執(zhí)行該步驟期間呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果測(cè)量設(shè)備對(duì)的三級(jí)模型，每個(gè)三級(jí)模型包括由在執(zhí)行相應(yīng)步驟期間，相應(yīng)對(duì)的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果之間的相關(guān)度給出的第三屬性，以及所述第三屬性的參考范圍，

其中，參考范圍中的每個(gè)參考范圍包括相應(yīng)屬性的、在無故障執(zhí)行該步驟期間預(yù)期相應(yīng)屬性在其中發(fā)生的范圍，以及

-計(jì)算裝置，用于基于在該過程的受監(jiān)視運(yùn)行期間由在受監(jiān)視步驟的執(zhí)行中涉及的測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果，確定關(guān)于一級(jí)模型、二級(jí)模型和三級(jí)模型的屬性，并且用于在這些屬性中的至少一個(gè)屬性超出對(duì)應(yīng)的參考范圍的情況下檢測(cè)故障。

本發(fā)明進(jìn)一步包括確定在根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視單元中存儲(chǔ)的過程的步驟的模型的第一方法，包括以下步驟：

-執(zhí)行所述過程的多個(gè)測(cè)試運(yùn)行并且確定由相應(yīng)測(cè)試運(yùn)行產(chǎn)生的結(jié)果是否符合預(yù)定義質(zhì)量要求，

-記錄被確定為符合質(zhì)量要求的、由在相應(yīng)步驟的執(zhí)行中涉及的測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果，以及相對(duì)于在所有測(cè)試運(yùn)行的相應(yīng)測(cè)試運(yùn)行期間開始相應(yīng)過程步驟的起始時(shí)間的、獲得所述測(cè)量結(jié)的時(shí)間，以作為已執(zhí)行參考運(yùn)行，

-基于參考運(yùn)行的集群的測(cè)量結(jié)果，確定所述一級(jí)模型、所述二級(jí)模型和所述三級(jí)模型，所述參考運(yùn)行包括所述已執(zhí)行參考運(yùn)行或者所述已執(zhí)行參考運(yùn)行和通過基于所述已執(zhí)行參考運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果來執(zhí)行的模擬所獲得的模擬參考運(yùn)行，所述已執(zhí)行參考運(yùn)行在無故障執(zhí)行該步驟期間生成預(yù)期的該測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果。

對(duì)所述第一方法的精化進(jìn)一步包括通過以下操作來確定每個(gè)一級(jí)模型的步驟：

-基于在所述參考運(yùn)行期間在執(zhí)行相應(yīng)步驟期間由相應(yīng)測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果的時(shí)間依賴性，確定所述基本函數(shù)，

-提供以下操作來確定每個(gè)第一屬性的參考范圍

--通過將相應(yīng)基本函數(shù)與在相應(yīng)參考運(yùn)行期間在執(zhí)行該步驟期間由相應(yīng)測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果最佳擬合，確定每個(gè)參考運(yùn)行的擬合系數(shù)的集合，

--基于確定的擬合系數(shù)的集合的分布，確定在監(jiān)視運(yùn)行期間確定的第一屬性屬于該分布的概率，以及

--確定該參考范圍，使得該參考范圍包括屬于該分布的概率大于或等于預(yù)定概率閾值的所有第一屬性。

對(duì)所述第一方法的進(jìn)一步精化包括對(duì)于每個(gè)參考范圍，通過以下操作來確定所述第二屬性中的每一個(gè)的參考范圍的步驟：

-對(duì)于所述參考運(yùn)行中的每一個(gè)，確定在所述參考運(yùn)行中的一個(gè)期間在執(zhí)行該步驟期間由相應(yīng)測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果與對(duì)于該參考運(yùn)行針對(duì)該測(cè)量設(shè)備確定的對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)之間的殘差的離差，

-基于殘差的所有確定的離差，確定在無故障執(zhí)行該步驟期間表示殘差發(fā)生的概率的概率分布，所述概率分布是所述殘差的大小的函數(shù)，以及

-特別是通過將該參考確定為殘差的離差的殘差的方差的范圍，確定該參考范圍，使得該參考范圍包括屬于對(duì)應(yīng)的概率分布的概率大于或等于預(yù)定概率閾值的所有第二屬性。

對(duì)所述第一方法的進(jìn)一步精化，包括以下步驟：

-識(shí)別在無故障執(zhí)行該步驟期間在該步驟的執(zhí)行中涉及的、呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果的測(cè)量設(shè)備對(duì)，特別是通過以下操作識(shí)別該測(cè)量設(shè)備對(duì)：

--對(duì)于該步驟的執(zhí)行中涉及的每個(gè)可能的測(cè)量設(shè)備對(duì)，確定在對(duì)于每個(gè)參考運(yùn)行執(zhí)行該步驟期間它們的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果之間的相關(guān)度，以及

-對(duì)于所有參考運(yùn)行，基于針對(duì)所有可能對(duì)所確定的相關(guān)度，識(shí)別呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果的對(duì)，以及

-對(duì)于每個(gè)所識(shí)別的對(duì)，確定相應(yīng)第三屬性的參考范圍，使得該參考范圍包括屬于參考分布的概率大于或等于預(yù)定概率閾值的所有相應(yīng)第三屬性，該參考分布由對(duì)于所述參考運(yùn)行針對(duì)相應(yīng)對(duì)所確定的對(duì)應(yīng)的相關(guān)度的分布給出。

本發(fā)明進(jìn)一步包括監(jiān)視在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的預(yù)定義過程的步驟的執(zhí)行的第二方法，所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括用于在所述現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行所述過程的裝置，該裝置包括控制所述過程的步驟的啟動(dòng)和執(zhí)行的控制單元，以及在執(zhí)行測(cè)量過程相關(guān)量的步驟中涉及的測(cè)量設(shè)備，以及根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置，所述監(jiān)視裝置能實(shí)時(shí)訪問由在待監(jiān)視的步驟的執(zhí)行中涉及的測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果以及相對(duì)于在相應(yīng)運(yùn)行期間開始執(zhí)行相應(yīng)過程步驟的起始時(shí)間的、獲得所述測(cè)量結(jié)果的時(shí)間，所述方法包括以下步驟：

-記錄在執(zhí)行該步驟期間由在該步驟的執(zhí)行中涉及的測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果，

-基于所記錄的測(cè)量結(jié)果，確定關(guān)于相應(yīng)步驟的所述一級(jí)模型、所述二級(jí)模型和所述三級(jí)模型的屬性，以及

-如果該屬性中的至少一個(gè)超出對(duì)應(yīng)的參考范圍，檢測(cè)故障。

對(duì)所述第二方法的精化包括以下步驟：如果在根據(jù)在無故障執(zhí)行該步驟期間預(yù)期的相應(yīng)屬性的分布——特別是擬合系數(shù)的集合的對(duì)應(yīng)分布、殘差的對(duì)應(yīng)概率分布、以及所述相關(guān)度的對(duì)應(yīng)參考分布——的范圍中發(fā)生的確定的屬性中的至少一個(gè)具有低的發(fā)生概率，指示警告。

本發(fā)明進(jìn)一步包括確定特定類型的擾動(dòng)對(duì)由根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視單元監(jiān)視的所述過程的步驟的模型的屬性的影響的第三方法，包括以下步驟：

-記錄在該過程步驟——在該過程步驟期間已經(jīng)自發(fā)誘發(fā)該類型的擾動(dòng)——的受擾動(dòng)運(yùn)行期間、在該步驟的執(zhí)行中涉及的測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果，和/或通過數(shù)值模擬來生成在執(zhí)行經(jīng)受相應(yīng)擾動(dòng)的該步驟期間預(yù)期的對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果，

-基于經(jīng)受相同大小和類型的擾動(dòng)的受擾動(dòng)運(yùn)行的集群的所記錄和/或所生成的測(cè)量結(jié)果，以與確定表示無故障執(zhí)行相應(yīng)步驟的所述一級(jí)模型、所述二級(jí)模型和所述三級(jí)模型相同的方式，確定受擾動(dòng)一級(jí)模型、受擾動(dòng)二級(jí)模型和受擾動(dòng)三級(jí)模型，

-對(duì)于增加大小的相同類型的擾動(dòng)，重復(fù)對(duì)所述受擾動(dòng)一級(jí)模型、受擾動(dòng)二級(jí)模型和受擾動(dòng)三級(jí)模型的確定，

-通過將所述屬性的分布——特別是基于所述參考運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果所確定的所述擬合系數(shù)的集合的分布、所述殘差的概率分布以及所述相關(guān)度的參考分布——與基于所述受擾動(dòng)運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果所確定的相同屬性的對(duì)應(yīng)分布進(jìn)行比較，確定該類型的擾動(dòng)對(duì)該模型的屬性的影響。

對(duì)所述第二方法的精化包括以下步驟：

-確認(rèn)監(jiān)視步驟的執(zhí)行，在所述受監(jiān)視步驟期間未檢測(cè)到故障；

-特別是以基于在存在特定類型和該大小或更大的擾動(dòng)的情況下檢測(cè)故障的置信度和/或在即使存在特定類型和該大小的擾動(dòng)的情況下未檢測(cè)到故障的概率所確定的可靠性來確認(rèn)所述受監(jiān)視步驟，所述置信度和所述概率是針對(duì)一個(gè)或多個(gè)擾動(dòng)來確定的，

-對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)擾動(dòng)，基于根據(jù)所述第三方法的方法來確定所述一個(gè)或多個(gè)擾動(dòng)對(duì)所述屬性的影響；

-對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)擾動(dòng)，所述屬性的分布來確定所述置信度和/或所述概率，所述屬性的分布是基于經(jīng)受該類型的增加大小的擾動(dòng)的受擾動(dòng)運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果和受監(jiān)視屬性的參考范圍來確定的。

對(duì)前述的精化的精化進(jìn)包括以下步驟：

-存儲(chǔ)在經(jīng)確認(rèn)執(zhí)行期間獲得的測(cè)量結(jié)果，以及

-基于相應(yīng)步驟的經(jīng)確認(rèn)執(zhí)行的測(cè)量結(jié)果，更新所述監(jiān)視單元中存儲(chǔ)的所述模型。

此外，本發(fā)明包括診斷單元，用于執(zhí)行關(guān)于由根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置檢測(cè)的故障的診斷，所述診斷單元包括數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)與在能夠在執(zhí)行該步驟中的一個(gè)步驟期間發(fā)生的已知類型的擾動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)集，在所述監(jiān)視單元的所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了該一個(gè)步驟的模型，其中，每個(gè)數(shù)據(jù)集包括擾動(dòng)的類型，以及由所述第三方法確定的所述已知類型的擾動(dòng)對(duì)所述受監(jiān)視屬性中的每一個(gè)的影響。

對(duì)根據(jù)本發(fā)明的診斷單元的精化，至少一個(gè)數(shù)據(jù)集包括：

-導(dǎo)致相應(yīng)擾動(dòng)的至少一個(gè)根本原因的列表，

-特別地，至少一個(gè)根本原因的列表和針對(duì)所列出的根本原因中的至少一個(gè)根本原因的至少一個(gè)動(dòng)作的列表，特別地，導(dǎo)致確定相應(yīng)根本原因是否存在的動(dòng)作，和/或由適于解決相應(yīng)根本原因的補(bǔ)救辦法給出的動(dòng)作。

本發(fā)明進(jìn)一步包括執(zhí)行關(guān)于由根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的故障的診斷的第四方法，所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括根據(jù)本發(fā)明的診斷單元，所述第四方法包括以下步驟：

-在所述數(shù)據(jù)庫中搜索對(duì)各個(gè)屬性具有影響的擾動(dòng)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集，該擾動(dòng)與針對(duì)所述過程的相應(yīng)步驟的當(dāng)前有故障的執(zhí)行所確定的屬性匹配，以及

-如果找出至少一個(gè)匹配擾動(dòng)，

--確定在相應(yīng)數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)的根本原因，作為可能導(dǎo)致了所檢測(cè)的故障的可能根本原因，以及

--基于所確定的可能根本原因來執(zhí)行所述診斷。

本發(fā)明進(jìn)一步包括執(zhí)行關(guān)于由根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的故障的診斷的第五方法，所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括根據(jù)本發(fā)明的診斷單元，所述第五方法包括以下步驟：

-在所述數(shù)據(jù)庫中搜索對(duì)各個(gè)屬性具有影響的擾動(dòng)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集，該擾動(dòng)與針對(duì)所述過程的相應(yīng)步驟的當(dāng)前有故障的執(zhí)行所確定的屬性匹配，

-如果未找到匹配擾動(dòng)，

--確定超出對(duì)應(yīng)的參考范圍的屬性在哪個(gè)方向上超出對(duì)應(yīng)的參考范圍，

--對(duì)于每個(gè)屬性——針對(duì)該每個(gè)屬性確定了其超出對(duì)應(yīng)的參考范圍的方向——在所述數(shù)據(jù)庫中搜索導(dǎo)致相同屬性在相同或類似的方向上超出該參考范圍的擾動(dòng)，

--確定在導(dǎo)致相應(yīng)屬性在相同方向上超出對(duì)應(yīng)的參考范圍的擾動(dòng)的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)的根本原因，作為可能根本原因，以及

-基于所確定的可能根本原因來執(zhí)行所述診斷。

本發(fā)明進(jìn)一步包括執(zhí)行關(guān)于由根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的故障的診斷的第六方法，所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括根據(jù)本發(fā)明的診斷單元，所述第六方法包括以下步驟：

-如果針對(duì)該步驟的執(zhí)行中涉及的測(cè)量設(shè)備中的一個(gè)所確定的第一屬性或第二屬性超出對(duì)應(yīng)的參考范圍并且與關(guān)于相同測(cè)量設(shè)備的三級(jí)模型有關(guān)的第三屬性中的一個(gè)示出降低的相關(guān)度，診斷關(guān)于該測(cè)量設(shè)備的擾動(dòng)，和/或

-如果針對(duì)該步驟的執(zhí)行中涉及的測(cè)量設(shè)備中的一個(gè)所確定的第一屬性或第二屬性超出對(duì)應(yīng)的參考范圍并且與關(guān)于相同測(cè)量設(shè)備的三級(jí)模型有關(guān)的第三屬性均未示出降低的相關(guān)度，診斷影響由該測(cè)量設(shè)備測(cè)量的量的擾動(dòng)。

本發(fā)明進(jìn)一步包括在包括根據(jù)本發(fā)明的診斷單元的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的第四、第五或第六方法的進(jìn)一步開發(fā)，其中，

-附加信息被存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫中，

-特別地，關(guān)于附加擾動(dòng)、根本原因、與根本原因有關(guān)的動(dòng)作的信息和/或附加診斷信息，特別是用于確定根本原因的規(guī)則、診斷工具和/或診斷方法，以及

-在執(zhí)行所述診斷期間，應(yīng)用所述附加信息，特別地，以便確定導(dǎo)致所檢測(cè)的故障的擾動(dòng)和/或根本原因。

對(duì)所述第四方法或?qū)?zhí)行關(guān)于由根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)—所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括根據(jù)本發(fā)明的診斷單—檢測(cè)的故障的診斷的前述進(jìn)一步開發(fā)的精化，包括以下步驟：通過以下操作來基于在所述數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的所確定的可能根本原因和導(dǎo)致確定它們的存在的動(dòng)作，確定所檢測(cè)的故障的根本原因：按與在該動(dòng)作的執(zhí)行中涉及的該動(dòng)作的可用性和時(shí)間及成本相對(duì)應(yīng)的順序——特別是由所述診斷單元推薦的順序——執(zhí)行動(dòng)作，特別是使能夠在現(xiàn)場(chǎng)以自動(dòng)化方式執(zhí)行的那些動(dòng)作中的至少一個(gè)以基于由所述診斷單元發(fā)出的對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求的自動(dòng)化方式執(zhí)行，和/或使那些動(dòng)作中的至少一個(gè)由所述現(xiàn)場(chǎng)的操作者啟動(dòng)和/或執(zhí)行。

對(duì)所述第四方法或前述進(jìn)一步開發(fā)的精化，包括以下步驟：

-確定導(dǎo)致當(dāng)前檢測(cè)的故障的根本原因；

-應(yīng)用補(bǔ)救辦法來解決該根本原因，以及

-在驗(yàn)證時(shí)間間隔期間，監(jiān)視所述過程的該步驟的連續(xù)執(zhí)行，以及

-如果在所述驗(yàn)證時(shí)間間隔期間，在執(zhí)行相應(yīng)步驟期間未檢測(cè)到進(jìn)一步故障，確認(rèn)所應(yīng)用的補(bǔ)救辦法。

本發(fā)明進(jìn)一步包括通過下述操作來補(bǔ)正根據(jù)本發(fā)明的診斷單元的所述數(shù)據(jù)庫的方法，

-添加與已經(jīng)在所述現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生并且隨后被識(shí)別的擾動(dòng)有關(guān)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)集，特別是包括該擾動(dòng)對(duì)所述屬性的影響——特別是通過根據(jù)所述第三方法來確定的影響——的數(shù)據(jù)集，

-添加導(dǎo)致包含在所述數(shù)據(jù)庫中的擾動(dòng)中的一個(gè)擾動(dòng)的至少一個(gè)根本原因，特別是在所述現(xiàn)場(chǎng)的操作期間由所述操作者識(shí)別的根本原因，

-添加與在所述數(shù)據(jù)庫中列出的根本原因中的一個(gè)根本原因有關(guān)的至少一個(gè)動(dòng)作，特別是在所述現(xiàn)場(chǎng)的操作期間由所述操作者識(shí)別的動(dòng)作，

-針對(duì)由所述測(cè)量設(shè)備中的一個(gè)測(cè)量設(shè)備測(cè)量的至少一個(gè)屬性來添加至少一個(gè)根本原因的列表，特別是影響該所測(cè)量的屬性的至少一個(gè)根本原因的列表和與該根本原因中的一個(gè)根本原因有關(guān)的至少一個(gè)動(dòng)作的列表，和/或

-針對(duì)所述測(cè)量設(shè)備中的至少一個(gè)，添加至少一個(gè)根本原因的列表，特別是導(dǎo)致該測(cè)量設(shè)備的缺陷的至少一個(gè)根本原因的列表和與該根本原因中的一個(gè)根本原因有關(guān)的至少一個(gè)動(dòng)作的列表。

附圖說明

使用示出一個(gè)示例性實(shí)施例的附圖，更詳細(xì)地解釋本發(fā)明和進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。在整個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。

圖1示出：用于執(zhí)行預(yù)定義過程的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的示例；

圖2a-c示出：在參考運(yùn)行期間在執(zhí)行第一步驟期間由圖1的第一料位測(cè)量設(shè)備、第二料位測(cè)量設(shè)備和流量計(jì)獲得的測(cè)量結(jié)果和對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)；

圖2d-e示出：在參考運(yùn)行期間在執(zhí)行第二步驟期間由圖1的第一料位測(cè)量設(shè)備和第二料位測(cè)量設(shè)備獲得的測(cè)量結(jié)果和對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)；

圖3a-e示出：在圖2a-e中示出的對(duì)應(yīng)擬合函數(shù)的擬合系數(shù)集和對(duì)應(yīng)的參數(shù)范圍；

圖4a-c示出：針對(duì)第一步驟的圖1的第一料位測(cè)量設(shè)備、第二料位測(cè)量設(shè)備和流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果與對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)之間的殘差的概率分布；

圖4d-e示出：針對(duì)第二步驟的圖1的第一料位測(cè)量設(shè)備和第二料位測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果與對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)之間的殘差的概率分布；

圖5示出：作為無故障執(zhí)行第一步驟期間獲得的第二料位測(cè)量設(shè)備的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果的函數(shù)的、第一料位測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果；

圖6示出：作為無故障執(zhí)行第一步驟期間獲得的流量計(jì)的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果的函數(shù)的、第一料位測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果；

圖7示出：作為無故障執(zhí)行第二步驟期間獲得的第二料位測(cè)量設(shè)備的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果的函數(shù)的、第一料位測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及用于監(jiān)視在被設(shè)計(jì)成執(zhí)行預(yù)定義過程的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)上執(zhí)行的預(yù)定義過程的至少一個(gè)步驟的監(jiān)視裝置，以及監(jiān)視在該現(xiàn)場(chǎng)上執(zhí)行的過程的至少一個(gè)步驟的方法。通常，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括用于在所述現(xiàn)場(chǎng)上運(yùn)行過程的裝置，包括控制該過程的步驟的啟動(dòng)和執(zhí)行的控制單元、用于測(cè)量與該步驟中的每一個(gè)有關(guān)的量的測(cè)量設(shè)備md、手動(dòng)或自動(dòng)操作的儀器——例如泵、閥或開關(guān)，以及無源部件——例如管道或容器。很顯然，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)非常復(fù)雜并且由它們執(zhí)行的過程會(huì)包括大量步驟。為了使本發(fā)明更易于理解，基于非常簡(jiǎn)單的過程對(duì)其進(jìn)行說明，簡(jiǎn)單的過程包括將組分裝入容器中的第一步驟以及攪拌容器的內(nèi)容的第二步驟。然而，本發(fā)明能以相同的方式應(yīng)用于執(zhí)行復(fù)雜得多的過程的復(fù)雜得多的現(xiàn)場(chǎng)。

首先，定義將在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的過程，以及識(shí)別該過程的各個(gè)步驟。為了執(zhí)行上述簡(jiǎn)單的過程，圖1所示的現(xiàn)場(chǎng)包括包含組分的供給罐1，其經(jīng)由入口管5連接到容器3。容器3具有攪拌器7，以及預(yù)見到出口管9，其將容器3連接到貯槽11。該現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步包括控制該過程的步驟的啟動(dòng)和執(zhí)行的控制單元13。例如，控制單元13能是連接到測(cè)量設(shè)備md和自動(dòng)操作儀器——例如泵或閥——的可編程邏輯控制器(plc)，其基于從測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd來控制儀器。

在圖1所示的實(shí)施例中，入口管5和貯槽11配備有能手動(dòng)操作或經(jīng)由對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器由控制單元13打開和關(guān)閉的閥15、17。

在本示例中預(yù)見的測(cè)量設(shè)備md包括第一料位測(cè)量設(shè)備19，其安裝在容器3的上方以用于測(cè)量容器3內(nèi)部的灌裝料位l。例如，這能夠是雷達(dá)飛行時(shí)間料位測(cè)量設(shè)備。此外，預(yù)見第二料位測(cè)量設(shè)備21。第二料位測(cè)量設(shè)備21包括例如測(cè)量指示料位l的靜水壓力的壓力傳感器，其位于容器3的底部。此外，在入口管5中預(yù)見流量計(jì)23以用于測(cè)量流過入口管5的質(zhì)量流量或體積流量。

根據(jù)本發(fā)明，預(yù)見用于監(jiān)視過程的至少一個(gè)步驟的監(jiān)視裝置，包括監(jiān)視單元25，其以這樣的方式來設(shè)計(jì)和連接，使得其能夠?qū)崟r(shí)訪問在執(zhí)行由其監(jiān)視的過程的步驟中所關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md中的至少一些、優(yōu)選它們的全部所獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd。為此，監(jiān)視單元25能例如經(jīng)由總線連接到在將被直接監(jiān)視的步驟的執(zhí)行中關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md，或者能夠經(jīng)由控制單元13向監(jiān)視單元25提供測(cè)量結(jié)果mrmd和測(cè)量該測(cè)量結(jié)果mrmd的測(cè)量時(shí)間tj，控制單元13例如經(jīng)由總線連接到測(cè)量設(shè)備md。在圖1中示出了后一替選方案。

此外，預(yù)見用于使得監(jiān)視單元25能夠?qū)@得測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)的時(shí)間tj與開始時(shí)間t0關(guān)聯(lián)的裝置，在相應(yīng)運(yùn)行期間過程的相應(yīng)步驟在開始時(shí)間t0開始執(zhí)行。由于控制單元13啟動(dòng)每個(gè)步驟的執(zhí)行，該信息在控制單元13內(nèi)易于獲得，并且能由其提供給監(jiān)視單元25。

監(jiān)視單元25包括存儲(chǔ)器27和被設(shè)計(jì)成使用由測(cè)量設(shè)備md、控制單元13和存儲(chǔ)器27提供給它的輸入數(shù)據(jù)來運(yùn)行提供給它的軟件的計(jì)算裝置29，例如微處理器或另一種信號(hào)處理或計(jì)算單元。監(jiān)視單元25被設(shè)置成監(jiān)視過程的至少一個(gè)步驟，優(yōu)選監(jiān)視所有步驟，其基于在由在相應(yīng)步驟的執(zhí)行中關(guān)涉的至少兩個(gè)、優(yōu)選所有測(cè)量設(shè)備md來執(zhí)行相應(yīng)步驟期間獲得的測(cè)量結(jié)果mr^pr(tj)和相對(duì)于在該過程的每個(gè)經(jīng)監(jiān)視運(yùn)行期間開始相應(yīng)步驟的開始時(shí)間t0的、獲得測(cè)量結(jié)果mr^pr(tj)的時(shí)間tj。

基于待確定的屬性k來執(zhí)行對(duì)步驟的監(jiān)視，屬性k是在該步驟的受監(jiān)視執(zhí)行期間基于由在該步驟的執(zhí)行中關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mr(tj)來確定的。屬性k由監(jiān)視單元25確定，并且與對(duì)應(yīng)的預(yù)定參考范圍rk比較，每個(gè)范圍包括相應(yīng)屬性k的范圍，在該范圍內(nèi)，預(yù)期在該步驟的無故障執(zhí)行期間發(fā)生屬性k。在至少一個(gè)屬性k超出由對(duì)應(yīng)的參考范圍rk給出的上限或下限的情況下，由監(jiān)視單元25檢測(cè)故障。

基于相應(yīng)步驟的模型來確定待確定的屬性k和對(duì)應(yīng)的參考范圍rk，該模型在準(zhǔn)備階段期間被確定并且后續(xù)被存儲(chǔ)在監(jiān)視單元25的存儲(chǔ)器27中。

在準(zhǔn)備階段期間，在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行過程的測(cè)試運(yùn)行。在每個(gè)測(cè)試運(yùn)行期間，貫穿該步驟的執(zhí)行記錄由在該過程的相應(yīng)步驟執(zhí)行中關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)連同在執(zhí)行相應(yīng)步驟期間獲得測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)的時(shí)間tj。優(yōu)選對(duì)于該過程的所有步驟完成此操作。對(duì)于每個(gè)過程步驟，在該特定步驟中所關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md獲得記錄的測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)的時(shí)間tj是基于從在相應(yīng)測(cè)試運(yùn)行期間開始相應(yīng)過程步驟的開始時(shí)間t0起始的時(shí)標(biāo)。

在每個(gè)測(cè)試運(yùn)行結(jié)束時(shí)，應(yīng)用質(zhì)量控制手段qc，以便確定由相應(yīng)測(cè)試運(yùn)行產(chǎn)生的結(jié)果是否符合預(yù)定義質(zhì)量要求。取決于執(zhí)行的過程的類型，質(zhì)量控制手段范圍從在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的簡(jiǎn)單目視檢查到能手動(dòng)執(zhí)行和/或由完全自動(dòng)化的質(zhì)量控制裝置執(zhí)行的廣泛的測(cè)試程序。

如果產(chǎn)生的結(jié)果符合，則校驗(yàn)測(cè)試有效，并且作為執(zhí)行的參考運(yùn)行，測(cè)量結(jié)果mrⁱmd(tj)和有效測(cè)試運(yùn)行期間測(cè)量它們的時(shí)間tj被存儲(chǔ)在監(jiān)視單元25的存儲(chǔ)器27中。對(duì)每個(gè)執(zhí)行的參考運(yùn)行，假定無故障執(zhí)行該過程，并且假定基于執(zhí)行的參考運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果mrⁱmd(tj)來導(dǎo)出的屬性k代表該步驟的無故障執(zhí)行。

一旦已經(jīng)記錄了執(zhí)行參考運(yùn)行的數(shù)目m，該數(shù)目m大于或等于預(yù)定最小數(shù)目mmin——例如最小數(shù)目mmin＝5，確定對(duì)待監(jiān)視的過程的每個(gè)步驟建立的模型，以及屬性k的參考范圍rk。

通過增加可用于確定模型的所執(zhí)行參考運(yùn)行的數(shù)目，能提高步驟的模型的精度。此外或作為替代，能基于所記錄的所執(zhí)行參考運(yùn)行的數(shù)目的測(cè)量結(jié)果來執(zhí)行模擬，生成更大量模擬參考運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果?；谧銐虼罂傮w的參考運(yùn)行rri，包括執(zhí)行的參考運(yùn)行或執(zhí)行和模擬的參考運(yùn)行，對(duì)于該過程的步驟建立的每個(gè)模型將呈現(xiàn)相應(yīng)步驟的無故障執(zhí)行期間，預(yù)期的測(cè)量設(shè)備md的測(cè)量結(jié)果mrmd的屬性k的精確表示。

在上述過程的第一步驟中關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md是生成流入容器3的第一組分的流量的測(cè)量結(jié)果mrfa的流量計(jì)23、生成容器3內(nèi)部的料位l的測(cè)量結(jié)果mrla的第一料位測(cè)量設(shè)備19、以及生成容器3內(nèi)部的料位l的測(cè)量結(jié)果mrlb的第二料位測(cè)量設(shè)備21。在第二步驟中關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md包括第一料位測(cè)量設(shè)備19和第二料位測(cè)量設(shè)備21。

圖2a、2b和2c示出第一料位測(cè)量設(shè)備19、第二料位測(cè)量設(shè)備21、和流量計(jì)23的測(cè)量結(jié)果mrlaⁱ(tj)、mrⁱlb(tj)、mrⁱfa(tj)，其是在第i參考運(yùn)行rri期間執(zhí)行第一步驟期間測(cè)量所述測(cè)量結(jié)果的時(shí)間tj的函數(shù)。圖2d和2e示出第一料位測(cè)量設(shè)備19、第二料位測(cè)量設(shè)備21的測(cè)量結(jié)果mrlaⁱ(tj)、mrⁱlb(tj)，其是在第i參考運(yùn)行rri期間執(zhí)行第二步驟期間測(cè)量所述測(cè)量結(jié)果的時(shí)間tj的函數(shù)。在圖2a-2e中的每一個(gè)中，相應(yīng)測(cè)量設(shè)備19、21、23的測(cè)量結(jié)果mrlaⁱ(tj)、mrⁱlb(tj)、mrⁱfa(tj)由十字指示。

根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于該過程的步驟建立的每個(gè)模型包括一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型。

對(duì)于在執(zhí)行待監(jiān)視的步驟中關(guān)涉的所有測(cè)量設(shè)備md中的至少一個(gè)、優(yōu)選對(duì)于所有測(cè)量設(shè)備md建立一級(jí)模型。每個(gè)一級(jí)模型表示在無故障執(zhí)行該步驟期間，預(yù)期的相應(yīng)測(cè)量設(shè)備md的測(cè)量結(jié)果mrmd的時(shí)間依賴性。對(duì)于所關(guān)涉的每個(gè)測(cè)量設(shè)備md，通過確定時(shí)間t和由一個(gè)或多個(gè)系數(shù)cmd1,..,cmdk組成的系數(shù)集cmd的基本函數(shù)fmd(t；cmd)來確定該時(shí)間依賴性，其表示在無故障執(zhí)行相應(yīng)步驟期間執(zhí)行預(yù)期的相應(yīng)步驟期間，相應(yīng)測(cè)量設(shè)備md的測(cè)量結(jié)果mrmd的時(shí)間依賴性。由于對(duì)于所有參考運(yùn)行rri假定無故障執(zhí)行該步驟，因此僅基于在參考運(yùn)行rri期間執(zhí)行相應(yīng)步驟期間由相應(yīng)測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mrⁱmd(tj)，確定基本函數(shù)fmd(t；cmd)。為此，能應(yīng)用用于確定函數(shù)相關(guān)性的已知數(shù)學(xué)方法來找出函數(shù)的類型，其最佳地表示在參考運(yùn)行rri期間顯現(xiàn)的時(shí)間依賴性。優(yōu)選用在計(jì)算裝置29上運(yùn)行的軟件實(shí)現(xiàn)這些方法。取決于過程步驟的類型和涉及的測(cè)量設(shè)備md，最合適的基本函數(shù)fmd(t,cmd)能是例如給定階的多項(xiàng)式、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、或時(shí)間的任何其他數(shù)學(xué)函數(shù)。

在已知該步驟中關(guān)涉的特定測(cè)量設(shè)備md的測(cè)量結(jié)果mrmd的預(yù)期的時(shí)間依賴性的情況下，由于關(guān)于該步驟的進(jìn)一步的知識(shí)，相反，能使用該已知時(shí)間依賴性來確定基本函數(shù)fmd(t,cmd)。

在本示例中，容器3是圓柱體并且通過以恒定泵送速率操作的泵，供給組分。因此，在第一步驟的整個(gè)執(zhí)行中，期望通過第一入口管7的流量f恒定并且預(yù)期容器5內(nèi)部的料位l隨時(shí)間線性上升。由此，在執(zhí)行第一步驟期間，具有表示恒定流量的僅一個(gè)系數(shù)cfa1的集合的常量基本函數(shù)ffa(t)＝cfa1最適于來描述第一流量計(jì)29的測(cè)量結(jié)果mrfa(tj)的時(shí)間依賴性。相應(yīng)地，在執(zhí)行第一步驟期間，具有兩個(gè)系數(shù)(cla1,cla2)；(clb1,clb2)的集合的線性基本函數(shù)fla(t)＝cla1+cla2t；flb(t)＝clb1+clb2t最適于描述第一料位測(cè)量設(shè)備19的測(cè)量結(jié)果mrla(tj)和第二料位測(cè)量設(shè)備21的測(cè)量結(jié)果mrlb(tj)的時(shí)間依賴性。

在適當(dāng)執(zhí)行攪拌產(chǎn)品的第二步驟期間，容器3內(nèi)部的料位將保持恒定。由此，在執(zhí)行第二步驟期間，具有僅一個(gè)系數(shù)(cla1)；(clb1)的集合的常量基本函數(shù)fla(t)＝cla1；flb(t)＝cl最適于描述第一和第二料位測(cè)量設(shè)備19、21的測(cè)量結(jié)果mrla(tj)、mrlb(tj)的時(shí)間依賴性。

對(duì)于每個(gè)一級(jí)模型，定義第一屬性k1，其在受監(jiān)視執(zhí)行相應(yīng)步驟期間由通過將針對(duì)該測(cè)量設(shè)備md確定的基本函數(shù)fmd(t；cmd)與通過相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)最佳擬合確定的擬合系數(shù)dmd的集合給出。例如，通過最小化在相應(yīng)運(yùn)行期間執(zhí)行相應(yīng)步驟期間由相應(yīng)測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)與例如通過應(yīng)用最小二乘法由時(shí)間t和測(cè)量tj的同時(shí)的系數(shù)cmd的集合的對(duì)應(yīng)基本函數(shù)fmd(tj；cmd)呈現(xiàn)的值vmd(tj)＝fmd(tj；cmd)之間的差，確定擬合系數(shù)dmd的集合。

接著，對(duì)于與在待監(jiān)視的步驟的執(zhí)行中關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md中的一個(gè)相關(guān)的每個(gè)第一屬性k1，確定相應(yīng)的參考范圍rk1。這優(yōu)選通過在執(zhí)行參考運(yùn)行rri中的每一個(gè)的步驟期間將基本函數(shù)fmd(t；cmd)與通過對(duì)應(yīng)的測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mrⁱmd(tj)進(jìn)行最佳擬合，確定擬合系數(shù)dⁱmd的集合來完成。由此，對(duì)于每個(gè)基本函數(shù)fmd(t；cmd)，確定擬合系數(shù)dⁱmd的集合的數(shù)目，其等于可用的參考運(yùn)行rri的數(shù)目p。

圖2a-2c示出通過對(duì)在第i參考運(yùn)行rri期間執(zhí)行第一步驟期間，由第一料位測(cè)量設(shè)備19、第二料位測(cè)量設(shè)備21和流量計(jì)23獲得的測(cè)量結(jié)果mrⁱla(tj)、mrⁱlb(tj)、mrⁱfa(tj)與相應(yīng)基本函數(shù)fla(tj,cla1)、flb(tj,clb1)、ffa(tj,cfa)進(jìn)行最佳擬合來獲得的擬合函數(shù)fⁱla(t)＝dⁱla1+dⁱla2t、fⁱlb(t)＝dⁱlb1+dⁱlb2t、fⁱfa(t)＝dⁱfa。在圖3a-c中，由相應(yīng)基本函數(shù)fla(tj,cla1)、flb(tj,clb1)、ffa(tj,cfa)的系數(shù)(cla1,cla2)、(clb1,clb2)、(cfa)定義的坐標(biāo)系中的十字指示對(duì)應(yīng)的擬合系數(shù)dⁱla1＝(dⁱla1,dⁱla2)、dⁱlb1＝(dⁱlb1,dⁱlb2)、dⁱfa＝(dⁱfa)的集合。

圖2d-e示出通過對(duì)在第i參考運(yùn)行rri期間執(zhí)行第二步驟期間，由第一和第二料位測(cè)量設(shè)備19、21獲得的測(cè)量結(jié)果mrⁱla(tj)、mrⁱlb(tj)與相應(yīng)基本函數(shù)fla(tj,cla1)、flb(tj,clb1)進(jìn)行最佳擬合來獲得的擬合函數(shù)fⁱla(t)＝dⁱla1、fⁱlb(t)＝dⁱlb1。在圖3d-e中，由相應(yīng)的基本函數(shù)fla(tj,cla1)、flb(tj,clb1)的系數(shù)(cla1)、(clb1)定義的坐標(biāo)系中的十字指示對(duì)應(yīng)的擬合系數(shù)(dⁱla1)、(dⁱlb1)。

對(duì)于每個(gè)測(cè)量設(shè)備md，確定的擬合系數(shù)dⁱmd的集合中的每一個(gè)包括固定數(shù)目k個(gè)擬合系數(shù)(dⁱmd1,..,dⁱmdk)，形成由對(duì)應(yīng)的基本函數(shù)fmd(tj,cmd)的系數(shù)(cmd1,..,cmdk)構(gòu)成的k維空間中的點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)于參考運(yùn)行rri中的每一個(gè)，針對(duì)測(cè)量設(shè)備md確定的擬合系數(shù)dⁱmd的集合形成k維分布，其位于由圖3a-e中的灰色點(diǎn)的區(qū)域指示的k維空間的有限系數(shù)區(qū)中。由于基于參考運(yùn)行rri的測(cè)量結(jié)果mrⁱmd來確定擬合系數(shù)dⁱmd的集合，因此擬合系數(shù)dⁱmd的集合顯現(xiàn)該k維坐標(biāo)系中的分布，其表示該步驟的無故障執(zhí)行。

對(duì)于所關(guān)涉的每個(gè)測(cè)量設(shè)備md，基于對(duì)于參考運(yùn)行rri中的每一個(gè)對(duì)于該測(cè)量設(shè)備md來確定的擬合系數(shù)dⁱmd的集合的分布，確定相應(yīng)第一屬性k1的參考范圍rk1。每個(gè)參考范圍rk1優(yōu)選基于第一屬性k1的概率來確定，該概率由受監(jiān)視運(yùn)行期間確定屬于表示相應(yīng)步驟的無故障執(zhí)行的擬合系數(shù)dⁱmd的對(duì)應(yīng)集合的分布的、擬合系數(shù)的對(duì)應(yīng)集合dmd給出。

對(duì)于每個(gè)一級(jí)模型，優(yōu)選確定系數(shù)dⁱmd的集合的分布是否是gaussian分布。為此，能應(yīng)用已知的正態(tài)性測(cè)試，其能夠以待由監(jiān)視單元25執(zhí)行的軟件實(shí)現(xiàn)。如果分布是gaussian分布，則相應(yīng)第一屬性k1屬于該分布的概率優(yōu)選被確定為遵循卡方分布的馬氏距離。如果發(fā)現(xiàn)系數(shù)dⁱmd的集合的分布不是gaussian分布，則優(yōu)選執(zhí)行等概率數(shù)據(jù)變換，將對(duì)于所有參考運(yùn)行rri確定的擬合系數(shù)dⁱmd的集合傳送到坐標(biāo)系，其中，它們顯現(xiàn)gaussian分布。在該坐標(biāo)系中，第一屬性k1屬于表示無故障執(zhí)行的對(duì)應(yīng)分布的概率然后能被確定為馬氏距離。

代替基于馬氏距離來確定第一屬性k1屬于相應(yīng)分布的概率的所描述的方法，能應(yīng)用數(shù)學(xué)中已知的替選方法，特別是測(cè)試數(shù)據(jù)樣本屬于給定分布的假設(shè)的數(shù)學(xué)方法。

優(yōu)選確定每個(gè)參考范圍rk1，使得其包括所有擬合系數(shù)dⁱmd的集合，這些集合屬于表示無故障執(zhí)行相應(yīng)步驟的擬合系數(shù)dⁱmd的集合的相應(yīng)分布的概率大于或等于預(yù)定概率閾值。優(yōu)選選擇限定參考范圍rk1的概率閾值來最適合該步驟和/或現(xiàn)場(chǎng)的普遍的需求，特別是適用于現(xiàn)場(chǎng)的安全性要求，以及呈現(xiàn)不符合對(duì)其指定的質(zhì)量要求的生產(chǎn)結(jié)果的過程的執(zhí)行中關(guān)涉的金融風(fēng)險(xiǎn)。作為一般規(guī)則，對(duì)較低安全性需求和較低金融風(fēng)險(xiǎn)所適用的步驟和/或現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較低概率閾值，并且對(duì)較高安全性需求或較高金融風(fēng)險(xiǎn)所適用的步驟和/或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定較高概率閾值。

每個(gè)參考范圍rk1能被存儲(chǔ)在作為基于概率閾值來確定的有限系數(shù)區(qū)域的存儲(chǔ)器27中，或它們能以概率閾值以及能夠確定對(duì)該步驟的受監(jiān)視執(zhí)行所確定的第一屬性k1屬于擬合系數(shù)dⁱmd的集合的對(duì)應(yīng)分布的概率的軟件的形式存儲(chǔ)。

此外，，該過程的受監(jiān)視運(yùn)行期間確定第一屬性k1屬于表示無故障執(zhí)行該過程的相應(yīng)步驟的擬合系數(shù)dⁱmd的集合的對(duì)應(yīng)分布的概率能夠被用以，根據(jù)無故障執(zhí)行該步驟期間第一屬性k1發(fā)生的概率來分類第一屬性k1。在無故障執(zhí)行期間第一屬性k1具有較低發(fā)生概率的情況下，存在發(fā)生逐步變化、最終導(dǎo)致故障的對(duì)應(yīng)較高概率。在這種情況下，能建立監(jiān)視單元25來發(fā)出對(duì)應(yīng)的警告。

接著，對(duì)于該步驟的執(zhí)行關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md中的至少一個(gè)、優(yōu)選所有測(cè)量設(shè)備md建立二級(jí)模型，其一級(jí)模型已經(jīng)建立。每個(gè)二級(jí)模型包括由在執(zhí)行該步驟期間獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd和對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)fmd(t,dmd)之間的殘差δmd(tj)的離差給出的第二屬性k2。如果例如j＝1,…,n測(cè)量在執(zhí)行該步驟期間在對(duì)應(yīng)的時(shí)間tj進(jìn)行，則離差包括n個(gè)殘差δmd(tj)，其中j＝1,…,n，均由下述給出：

δmd(tj)＝mrmd(tj)-fmd(tj；dmd)

其中，由測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)和在相應(yīng)測(cè)量時(shí)間tj由擬合函數(shù)fmd(tj；dmd)呈現(xiàn)的對(duì)應(yīng)值之間的差給出每個(gè)殘差δmd(tj)。

對(duì)于每個(gè)第二屬性k2，二級(jí)模型包括作為殘差δmd大小的函數(shù)的殘差δmd的概率分布pdfmd(δmd)，其表示在無故障執(zhí)行該步驟期間發(fā)生殘差δmd的概率。優(yōu)選地，不僅確定在無故障執(zhí)行該步驟期間預(yù)期的殘差δmd的概率分布pdfmd(δmd)，而且確定由方差σ²md給出的較高階矩中的至少一個(gè)，例如至少它們的二階矩。

由于對(duì)于所有參考運(yùn)行rri假定無故障執(zhí)行該步驟，因此基于在執(zhí)行相應(yīng)步驟期間由相應(yīng)測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mr^rrimd和對(duì)于所有參考運(yùn)行rri確定的對(duì)應(yīng)擬合函數(shù)fmd(tj,dmd)之間的殘差δⁱmd(tj)的離差，能夠確定無故障執(zhí)行該步驟期間預(yù)期的殘差δmd的概率分布pdfmd(δmd)。為了對(duì)于特定測(cè)量設(shè)備md確定在無故障執(zhí)行該步驟期間預(yù)期的殘差δmd的概率分布pdf(δmd)，能夠通過已知概率分布函數(shù)——例如gaussian或weibull概率密度函數(shù)——來數(shù)學(xué)地測(cè)試是否能描述在所有參考運(yùn)行rri中對(duì)于該測(cè)量設(shè)備md確定的所有殘差δⁱmd的分布。為此，能應(yīng)用用于測(cè)試數(shù)據(jù)集是否顯現(xiàn)gaussian分布的已知測(cè)試，例如shapirowilk測(cè)試。

在所示的示例中，對(duì)于第一料位測(cè)量設(shè)備19和第二料位測(cè)量設(shè)備21和第一流量計(jì)23確定的殘差δⁱla、δⁱlb、δⁱfa的概率分布是gaussian分布。在圖4a、4b、4c中示出對(duì)應(yīng)的概率密度函數(shù)pdfla(δla)、pdflb(δlb)和pdffa(δfa)。

在發(fā)現(xiàn)殘差δmd的概率分布pdf(δmd)顯現(xiàn)已知但不是gaussian類型的分布的情況下，優(yōu)選執(zhí)行數(shù)據(jù)變換——例如等概率變換，從而將對(duì)于所有參考運(yùn)行rri所確定的殘差δⁱmd(tj)傳送到坐標(biāo)系中，其中，它們顯現(xiàn)gaussian分布。很顯然，稍后同樣的變換必須應(yīng)用于在監(jiān)視運(yùn)行期間所確定的殘差δmd(tj)。

在無法找到適于描述對(duì)于測(cè)量設(shè)備md確定的殘差δmd的概率分布pdfmd(δmd)的已知類型概率分布函數(shù)的情況下，作為替代使用能基于對(duì)于所有參考運(yùn)行rri所確定的殘差δⁱmd來建立的經(jīng)驗(yàn)概率分布。在圖4d和4e中示出這樣的經(jīng)驗(yàn)概率分布的示例，其表示基于在所有參考rri期間在執(zhí)行第二步驟期間第一和第二料位測(cè)量設(shè)備19、21的測(cè)量結(jié)果mrⁱla、mrⁱlb來確定的殘差δⁱla,δⁱlb的歸一化頻率分布，該分布是相應(yīng)殘差δla、δlb大小的函數(shù)的。

在對(duì)步驟的監(jiān)視期間，監(jiān)視單元25將對(duì)于每個(gè)測(cè)量設(shè)備md確定由基于受監(jiān)視運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果mrmd和對(duì)應(yīng)的擬合fmd(t；dmd)來獲得的殘差δmd(tj)的離差給出的第二屬性k2，并且將其與對(duì)應(yīng)的參考范圍rk2比較。

優(yōu)選地，基于在受監(jiān)視運(yùn)行期間所確定的第二屬性k2的概率，將第二屬性k2的參考范圍rk2確定為屬于表示相應(yīng)步驟的無故障執(zhí)行的殘差δmd的對(duì)應(yīng)的概率分布pdfmd(δmd)。如上所述，參照一級(jí)模型的第一屬性k1，能應(yīng)用預(yù)定概率閾值以便對(duì)于相應(yīng)第二屬性k2確定每個(gè)參考范圍rk2，使得該參考范圍rk2將包括殘差δmd的所有離差，殘差δmd屬于表示無故障執(zhí)行的、殘差δmd的對(duì)應(yīng)的概率分布pdfmd(δmd)的概率大于或等于該預(yù)定概率閾值。

在表示無故障執(zhí)行的殘差δmd的概率分布pdfmd(δmd)為gaussian分布、或能變換成gaussian分布——例如通過等概率數(shù)據(jù)變換的情況下，對(duì)應(yīng)的參考范圍rk能例如被定義為由k2給出的殘差δmd的離差的方差σ2md的參考范圍rk2a，其包括殘差δmd的離差的所有方差σ²md，無故障執(zhí)行該步驟期間發(fā)生殘差δmd的概率大于或等于預(yù)定概率閾值。優(yōu)選地，基于適于對(duì)正態(tài)分布總體的方差記進(jìn)行比較的f-tests來確定這些參考范圍rk2。

在表示無故障執(zhí)行的殘差δmd的概率分布pdfmd(δmd)為經(jīng)驗(yàn)分布的情況下，通過測(cè)試由殘差δmd(tj)的離差給出的第二屬性k2對(duì)應(yīng)于與表示無故障執(zhí)行該步驟的殘差δmd的對(duì)應(yīng)概率分布pdf(δmd)完全相同的分布的假設(shè)，能夠基于kolmogorov-smirnov統(tǒng)計(jì)來確定參考范圍rk2。

監(jiān)視期間被確定為屬于表示無故障執(zhí)行該過程的相應(yīng)步驟的對(duì)應(yīng)概率分布pdfmd(δmd)的第二屬性k2的概率能被用來：根據(jù)無故障執(zhí)行該步驟期間它們的發(fā)生概率來對(duì)針對(duì)受監(jiān)視運(yùn)行確定的第二屬性k2進(jìn)行分類。在在無故障執(zhí)行期間第二屬性k2具有較低發(fā)生概率的情況下，存在發(fā)生逐步變化——其最終導(dǎo)致故障的對(duì)應(yīng)的較高概率。在這種情況下，能設(shè)置監(jiān)視單元25來發(fā)出對(duì)應(yīng)的警告。

此外，對(duì)于在該步驟的執(zhí)行中關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb建立三級(jí)模型，其呈現(xiàn)在無故障執(zhí)行相應(yīng)步驟期間的相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果mrmda、mrmdb。每個(gè)三級(jí)模型包括由在執(zhí)行該過程的相應(yīng)步驟期間獲得的相應(yīng)測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果mrmda、mrmdb與對(duì)應(yīng)的參考范圍rk3之間的相關(guān)度corr(mda,mdb)給出的第三屬性k3。

通過計(jì)算由以下給出的對(duì)應(yīng)相關(guān)系數(shù)corr(mda,mdb)，給出確定在該過程的受監(jiān)視運(yùn)行期間在單個(gè)執(zhí)行步驟期間，兩個(gè)不同測(cè)量設(shè)備mda、mdb同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果mrmda、mrmdb之間的相關(guān)度的最簡(jiǎn)單方法。

其中，

tj是在執(zhí)行該步驟期間在相應(yīng)運(yùn)行期間進(jìn)行測(cè)量的時(shí)間，

代表在該運(yùn)行期間在執(zhí)行該步驟期間由測(cè)量設(shè)備mda獲得的所有測(cè)量結(jié)果mrmda(tj)的平均值；

代表在該運(yùn)行期間在執(zhí)行該步驟期間由測(cè)量設(shè)備mdb獲得的所有測(cè)量結(jié)果mrmdb(tj)的平均值。

為了建立三級(jí)模型，那些測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb必須被識(shí)別，其呈現(xiàn)在無故障執(zhí)行該步驟期間的相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果mrmda、mrmdb。為此，對(duì)于每個(gè)參考運(yùn)行rri，確定在執(zhí)行該過程的相應(yīng)步驟期間每個(gè)可能測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb的測(cè)量結(jié)果mrⁱmda、mrⁱmdb的相關(guān)度corrⁱ(mda,mdb)。對(duì)于每個(gè)測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb，針對(duì)所有參考運(yùn)行rri在執(zhí)行相應(yīng)步驟期間對(duì)于相應(yīng)對(duì)確定的相關(guān)度corrⁱ(mda,mdb)呈現(xiàn)在無故障執(zhí)行該步驟期間預(yù)期的相關(guān)度corr(mda,mdb)的參考分布。在最簡(jiǎn)單的情況下，在無故障執(zhí)行相應(yīng)步驟期間預(yù)期的對(duì)的相關(guān)度corr(mda,mdb)能被確定為等于相關(guān)度的對(duì)應(yīng)參考分布的相關(guān)度corrⁱ(mda,mdb)的平均值a(mda,mdb)。

接著，對(duì)于每個(gè)測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb，確定對(duì)于該對(duì)(mda,mdb)所確定的相關(guān)度corrⁱ(mda,mdb)的平均值a(mda,mdb)是否指示顯著程度相關(guān)。優(yōu)選地，這是通過應(yīng)用最初由student開發(fā)的t統(tǒng)計(jì)法測(cè)試平均值a(mda,mdb)不等于0的假設(shè)來完成的。按照這些已知方法，在由下述給出的觀察量tobs(mda,mdb)的情況下，認(rèn)為平均值a遠(yuǎn)不同于0

其中，

m代表由p(n-2)給出的自由度

p等于參考運(yùn)行rri的數(shù)目；以及

n等于在每個(gè)參考運(yùn)行rri期間獲得的測(cè)量結(jié)果(mrmda(tj),mrmdb(tj)的數(shù)目。

超出通過給定置信度的t統(tǒng)計(jì)給出的參考區(qū)間。

很顯然，能應(yīng)用確定相關(guān)度的更復(fù)雜方法——例如計(jì)算聯(lián)合概率密度函數(shù)——來確定測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb的測(cè)量結(jié)果mrmda、mrmdb的相關(guān)度，以及識(shí)別在無故障執(zhí)行該步驟期間呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果mrmda、mrmdb的那些測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb。

其后，基于相應(yīng)參考分布，確定相關(guān)聯(lián)的測(cè)量設(shè)備mda、mdb的相關(guān)度k3＝corr(mda,mdb)的參考范圍rk3。再次，優(yōu)選地，這基于對(duì)于受監(jiān)視運(yùn)行所確定的、屬于對(duì)應(yīng)的參考分布的相關(guān)度k3＝corr(mda,mdb)的概率來完成。

優(yōu)選地，基于上述t統(tǒng)計(jì)來執(zhí)行確定參考范圍rk3并且將第三屬性k3與對(duì)應(yīng)的參考范圍rk3進(jìn)行比較。為此，應(yīng)用坐標(biāo)變換來將相關(guān)度k3＝corr(mda,mdb)變換成坐標(biāo)系，其中，相關(guān)度差服從標(biāo)準(zhǔn)化的gaussian分布。例如由下述給出該變換：

其中，

并且

在該坐標(biāo)系中，能易于限定參考范圍rk3，使得其包括在gaussian分布內(nèi)發(fā)生第三屬性k3的概率大于或等于預(yù)定概率閾值的所有相關(guān)度k3'。因此，在利用給定置信度基于t統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)第三屬性k3超出基于gaussian分布確定的參考范圍rk3的情況下，發(fā)現(xiàn)對(duì)于受監(jiān)視運(yùn)行所確定的屬性k3超出參考范圍rk3。

在本示例中，很顯然在容器5內(nèi)測(cè)量當(dāng)時(shí)的相同料位l的兩個(gè)料位測(cè)量設(shè)備19、21的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果mrla、mrlb應(yīng)當(dāng)相同，并且由此是高度相關(guān)聯(lián)的。在圖5中可視化與執(zhí)行第一步驟有關(guān)的對(duì)應(yīng)的不同相關(guān)模式，圖5針對(duì)多個(gè)記錄的參考運(yùn)行的rri示出在執(zhí)行第一步驟期間獲得的第一料位測(cè)量設(shè)備19的每個(gè)測(cè)量結(jié)果mrⁱla(tj)，其是第二料位測(cè)量設(shè)備21的同時(shí)測(cè)量的測(cè)量結(jié)果mrⁱlb(tj)的函數(shù)。

進(jìn)入容器5內(nèi)的流量的增加使得容器5內(nèi)部的料位更快速升高，或反之亦然。因此，在第一步驟期間，相關(guān)聯(lián)的料位測(cè)量設(shè)備19、21的測(cè)量結(jié)果mrla、mrlb和流量計(jì)23的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果mrfa。在圖6中可視化對(duì)應(yīng)的不同相關(guān)模式，圖6針對(duì)若干記錄的參考運(yùn)行rri示出在執(zhí)行第一步驟期間獲得的第一料位測(cè)量設(shè)備19的每個(gè)測(cè)量結(jié)果mrⁱla(tj)，其是流量計(jì)23的同時(shí)測(cè)量的測(cè)量結(jié)果mrⁱfa(tj)的函數(shù)。

此外，圖7中可視化在執(zhí)行第二步驟期間第一和第二料位測(cè)量設(shè)備19、21的測(cè)量結(jié)果mrⁱla、mrⁱlb之間的關(guān)聯(lián)的不同相關(guān)模式，這是通過針對(duì)若干記錄的參考運(yùn)行rri示出在執(zhí)行第一步驟期間獲得的第一料位測(cè)量設(shè)備19的每個(gè)測(cè)量結(jié)果laⁱ(tj)，其是第二料位測(cè)量設(shè)備21的同時(shí)測(cè)量的測(cè)量結(jié)果lbⁱ(tj)的函數(shù)。

在更復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)，將不關(guān)聯(lián)所有測(cè)量結(jié)果。當(dāng)?shù)谝徊襟E期間，測(cè)量容器5中的產(chǎn)品的酸性的ph傳感器的示例測(cè)量結(jié)果將不關(guān)聯(lián)料位測(cè)量設(shè)備19、21的測(cè)量結(jié)果mrla、mrlb時(shí)，它們也不與第一流量計(jì)23的測(cè)量結(jié)果mrfa關(guān)聯(lián)。由此，根據(jù)對(duì)所有記錄的參考運(yùn)行rri同時(shí)測(cè)量的酸性，在執(zhí)行過程步驟期間獲得的第一料位測(cè)量設(shè)備25的測(cè)量結(jié)果mrⁱla(tj)的可視化將不顯示可識(shí)別模式，測(cè)量結(jié)果mrⁱla(tj)是對(duì)于所有已記錄的參考運(yùn)行rri的同時(shí)測(cè)量的酸性的函數(shù)。

對(duì)于在無故障執(zhí)行該步驟期間發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生顯著相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果mrmda、mrmdb的每個(gè)測(cè)量設(shè)備對(duì)mda、mdb，在監(jiān)視單元25中能夠確定和記錄在無故障執(zhí)行該步驟期間預(yù)期的對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)模式的模型以作為三級(jí)模型的一部分。在圖中能夠可視化這些相關(guān)模式，從而示出相應(yīng)對(duì)的測(cè)量設(shè)備mda的測(cè)量結(jié)果mrmda，其是該對(duì)的其他測(cè)量設(shè)備mdb的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果mrmdb的函數(shù)，和/或由表示相關(guān)模式的對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型來描述。該數(shù)學(xué)模型能包括模型函數(shù)，描述模式的形狀，和/或其數(shù)學(xué)可確定屬性。

總的來說，關(guān)于過程的步驟的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型提供對(duì)于該步驟的無故障執(zhí)行所預(yù)期的內(nèi)容的精確圖像。由此，能基于該圖像來由監(jiān)視單元25監(jiān)視在現(xiàn)場(chǎng)的過程的后續(xù)受監(jiān)視運(yùn)行期間的該步驟的執(zhí)行。為此，以與上文關(guān)于在參考運(yùn)行rri期間獲得的測(cè)量結(jié)果所描述的相同的方式，記錄由該步驟的當(dāng)前執(zhí)行所關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)?；谠诋?dāng)前運(yùn)行期間獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd(tj)，然后確定指示故障的、與圖像的無故障執(zhí)行的偏離是否發(fā)生。由此，在基于受監(jiān)視運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果mr^prmd(tj)來確定的屬性k中的至少一個(gè)屬性超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk的所有情況下指示故障。

很顯然，由某種擾動(dòng)引起的偏差的大小取決于擾動(dòng)的大小。一定大小的擾動(dòng)是否由監(jiān)視單元25識(shí)別為故障取決于與對(duì)應(yīng)的參考范圍rk有關(guān)的該擾動(dòng)對(duì)受監(jiān)視屬性k的影響。由于一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型的組合使用，監(jiān)視單元25能夠檢測(cè)由于足夠大以使得屬性k中的至少一個(gè)屬性超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk的任何擾動(dòng)而導(dǎo)致的故障。

如由擾動(dòng)的下述示例所示，由一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型提供的三層級(jí)監(jiān)視的組合形成用于在極早階段檢測(cè)擾動(dòng)的有力工具。

可能在過程的受擾動(dòng)運(yùn)行期間發(fā)生的擾動(dòng)的一個(gè)示例是在填充容器3的第一步驟期間發(fā)生的泄漏。該擾動(dòng)能是由于各種根本原因——例如由于容器3有洞或由于閥17未適當(dāng)關(guān)閉。由于泄漏，容器3內(nèi)部的料位l不會(huì)如其應(yīng)當(dāng)那樣快速上升。因此，在受擾動(dòng)運(yùn)行期間，由第一料位測(cè)量設(shè)備19獲得的料位測(cè)量結(jié)果mrla低于應(yīng)當(dāng)?shù)臏y(cè)量結(jié)果并且擬合到這些測(cè)量結(jié)果mrla的擬合函數(shù)fla(t,dla)的斜率低于應(yīng)當(dāng)?shù)男甭省D1a示出由三角形指示的這樣的測(cè)量結(jié)果mrla的一個(gè)示例。由圖2a中的三角形指示對(duì)應(yīng)的擬合系數(shù)dla的集合。如果泄漏相當(dāng)小，則對(duì)測(cè)量結(jié)果mrla有小的、難以察覺的影響，并且殘差δla的離差將不超出圖3a所示的閾值rk2。同時(shí)，該擾動(dòng)不會(huì)影響流量計(jì)23和第一料位測(cè)量設(shè)備19的測(cè)量結(jié)果mrfa、mrla之間、流量計(jì)23和第二料位測(cè)量設(shè)備21的測(cè)量結(jié)果mrfa、mrlb之間的相關(guān)度，也不影響第一和第二料位測(cè)量設(shè)備19、21的測(cè)量結(jié)果mrla、mrlb之間的的相關(guān)度。然而，這種類型的擾動(dòng)對(duì)擬合函數(shù)fla(t,dla)的斜率dla1有較大的影響，其使得由圖2b中的三角形指示的擬合系數(shù)dla的集合超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk2。

擾動(dòng)的另一示例是呈現(xiàn)非精確測(cè)量結(jié)果mrmd的缺陷測(cè)量設(shè)備md。由于這種擾動(dòng)僅影響缺陷設(shè)備的測(cè)量結(jié)果mrmd，其將對(duì)缺陷設(shè)備的測(cè)量結(jié)果mrmd和任何其他測(cè)量結(jié)果mrmd之間的相關(guān)度有大的影響，其在無故障執(zhí)行期間將呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果mrmd。由此，在受監(jiān)視運(yùn)行期間通常呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果mrmda、mrmdb的對(duì)于一對(duì)測(cè)量設(shè)備md確定的減少的相關(guān)度是關(guān)于該對(duì)的測(cè)量設(shè)備md中的一個(gè)的擾動(dòng)的明確指示。此外，取決于測(cè)量誤差的大小，基于缺陷測(cè)量設(shè)備md的測(cè)量結(jié)果mrmd來確定的屬性k1、k2將超出擬合系數(shù)dmd的對(duì)應(yīng)參考范圍rk1、rk2和/或殘差δmd的離差。

擾動(dòng)的另一示例是在攪拌期間發(fā)生的泄漏。由于攪拌，在攪拌期間獲得的料位測(cè)量結(jié)果mrla、mrlb示出大的波動(dòng)。由此，在一級(jí)模型的基礎(chǔ)上，基于料位測(cè)量設(shè)備19、21的擬合系數(shù)dla、dlb的集合的參考范圍rk1僅能夠檢測(cè)到較大泄漏。然而，泄漏將對(duì)通過料位測(cè)量設(shè)備19、21獲得的測(cè)量結(jié)果mrla、mrlb與對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)f(t、dla)、f(t、dlb)之間的殘差δla、δlb有大得多的影響，并且由此基于第二屬性k2將在更前期檢測(cè)該泄漏。

模型測(cè)試和風(fēng)險(xiǎn)分析

一旦已經(jīng)建立模型，并且已經(jīng)確定待監(jiān)視的屬性k和對(duì)應(yīng)的參考范圍rk，在測(cè)試階段期間，優(yōu)選測(cè)試關(guān)于檢測(cè)由所選擇的類型的擾動(dòng)引起的故障的模型的有效性。所選擇的類型的擾動(dòng)優(yōu)選是導(dǎo)致最嚴(yán)重后果的那些擾動(dòng)。

如果可用，則能基于對(duì)于該現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的故障模式因果分析(fmea)或故障模式因果和危害性分析(fmeca)作出選擇，從而列出擾動(dòng)的類型、它們的后果、以及可能的根本原因和合適的補(bǔ)救辦法。

為了確定關(guān)于所選擇的擾動(dòng)的監(jiān)視的有效性，關(guān)于相應(yīng)擾動(dòng)的大小來分析所選擇的類型的擾動(dòng)對(duì)受監(jiān)視屬性k的影響。從上述示例能看出，不同類型的擾動(dòng)將對(duì)不同受監(jiān)視屬性k有不同的影響。而某種類型的擾動(dòng)可能對(duì)屬性k中的一個(gè)或多個(gè)屬性有大的影響，其對(duì)其他屬性k不具有影響或僅具有較小影響。

能基于在執(zhí)行過程的受擾動(dòng)運(yùn)行dr期間獲得的測(cè)量結(jié)果mr^drmd，確定某種類型的擾動(dòng)對(duì)受監(jiān)視屬性k的影響，在該dr期間已經(jīng)自發(fā)誘發(fā)這種擾動(dòng)。此外或替選地，通過數(shù)值模擬，能生成在執(zhí)行經(jīng)受相應(yīng)擾動(dòng)的過程期間預(yù)期的對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果mr^drmd?；诮?jīng)受相同大小和類型的擾動(dòng)的足夠大總體的受擾動(dòng)運(yùn)行dri的測(cè)量結(jié)果mr^drmd，以與確定表示無故障執(zhí)行相應(yīng)步驟的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型相同的方式，確定受擾動(dòng)的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型。對(duì)于相同擾動(dòng)的增加的大小，重復(fù)該過程。

接著，針對(duì)不同大小的相同擾動(dòng)獲得的受擾動(dòng)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型與表示無故障執(zhí)行該步驟的對(duì)應(yīng)模型比較?；谶@些比較，能關(guān)于擾動(dòng)的大小，分析該擾動(dòng)對(duì)所有三個(gè)模型層級(jí)的影響。該分析優(yōu)選通過以下來執(zhí)行：將基于參考運(yùn)行rri的測(cè)量結(jié)果mrⁱmd來確定的屬性k的分布——即擬合系數(shù)dmd的集合的分布、殘差(pdf(δmd))的概率分布和相關(guān)度的參考分布(corr(mrmda,mrmdb))與經(jīng)受相同類型和大小的受擾動(dòng)的、基于足夠高數(shù)目的受擾動(dòng)運(yùn)行dri的測(cè)量結(jié)果mr^drimd來確定的相同的屬性k的對(duì)應(yīng)分布進(jìn)行比較?；趯傩詋的分布——其基于經(jīng)受增加的大小的所選類型的擾動(dòng)的受擾動(dòng)運(yùn)行dri的測(cè)量結(jié)果mr^drimd來確定——以及參考范圍rk——其對(duì)于基于參考運(yùn)行rri的受監(jiān)視屬性k來確定，能確定在存在這種大小或更大的這種類型的擾動(dòng)的情況下檢測(cè)故障的置信度級(jí)α。此外，能確定在即使存在這種類型和這種大小的擾動(dòng)的情況下沒有檢測(cè)到故障的對(duì)應(yīng)的概率β。

監(jiān)視和確認(rèn)

在現(xiàn)場(chǎng)的正常操作期間，監(jiān)視單元25將繼續(xù)監(jiān)視在現(xiàn)場(chǎng)上執(zhí)行的過程的步驟。對(duì)于每個(gè)步驟，監(jiān)視單元25將接收在相應(yīng)步驟的執(zhí)行中所關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md的測(cè)量結(jié)果mr^prmd，并且將確定與相應(yīng)步驟的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型有關(guān)的對(duì)應(yīng)的屬性k。如果在現(xiàn)場(chǎng)的受監(jiān)視操作期間，屬性k中的至少一個(gè)屬性超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk，則監(jiān)視單元25將指示故障。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在完成相應(yīng)步驟后，立即檢測(cè)故障。這允許操作者采取立即動(dòng)作。特別地，操作者能停止進(jìn)一步處理在該步驟中生成的中間產(chǎn)品，以避免在進(jìn)一步處理該中間產(chǎn)品中投入進(jìn)一步的生產(chǎn)時(shí)間和資源，該進(jìn)一步處理會(huì)在完成整個(gè)過程后交付不符合所需的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的最終產(chǎn)品。

在沒有一個(gè)屬性k超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk的情況下，將確認(rèn)該步驟的執(zhí)行。在這些情況下，在執(zhí)行相應(yīng)步驟后，立即給予確認(rèn)，確?，F(xiàn)場(chǎng)的操作者在將時(shí)間和資源投入進(jìn)一步處理由相應(yīng)步驟生成的結(jié)果前適當(dāng)?shù)貓?zhí)行該步驟。此外，基于在存在相應(yīng)類型和大小或更大的擾動(dòng)的情況下檢測(cè)故障的相應(yīng)置信度α以及在即使存在相應(yīng)類型和大小中的一個(gè)的擾動(dòng)的情況下未檢測(cè)故障的對(duì)應(yīng)概率β，關(guān)于已經(jīng)針對(duì)其測(cè)試模型并且已經(jīng)執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)分析的那些擾動(dòng)能夠量化所給予的確認(rèn)的可靠性。

此外，優(yōu)選將在相應(yīng)步驟的經(jīng)確認(rèn)執(zhí)行期間獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd記錄為附加經(jīng)確認(rèn)測(cè)試運(yùn)行，然后以與在準(zhǔn)備階段期間執(zhí)行的經(jīng)確認(rèn)測(cè)試運(yùn)行相同的方式應(yīng)用，以便精化表示該步驟的無故障執(zhí)行的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型。為了防止現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的逐步變化——其可能最終發(fā)展成顯著大小的擾動(dòng)——影響相應(yīng)步驟的模型，收集多個(gè)經(jīng)驗(yàn)證的測(cè)試運(yùn)行，并且測(cè)試基于經(jīng)確認(rèn)測(cè)試運(yùn)行的測(cè)量結(jié)果mrmd來確定的屬性k的離差是否符合先前存儲(chǔ)的模型的對(duì)應(yīng)分布。如果是這樣，則將經(jīng)確認(rèn)的測(cè)試運(yùn)行視為附加已執(zhí)行參考運(yùn)行rri，并且更新該模型?；谟尚芦@得的參考運(yùn)行rri和在準(zhǔn)備階段期間執(zhí)行的參考運(yùn)行rri給出的更多已執(zhí)行的參考運(yùn)行rri，以該步驟的模型的初始確定相同的方式執(zhí)行每個(gè)更新。

診斷

由于不同類型的擾動(dòng)對(duì)各個(gè)受監(jiān)視屬性k有不同影響，因此對(duì)于步驟的監(jiān)視運(yùn)行所確定的屬性k不僅能夠被用于監(jiān)視目的，而且能夠被應(yīng)用以便確定引起所檢測(cè)的故障的根本原因。

為此，現(xiàn)場(chǎng)上預(yù)見診斷單元31，其能是包括監(jiān)視單元25的、監(jiān)視單元25的集成部分，或連接到監(jiān)視單元25。診斷單元31包括用于存儲(chǔ)與能夠在該過程的受監(jiān)視步驟期間發(fā)生的已知類型的擾動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)庫33。每個(gè)數(shù)據(jù)集包括已知類型的擾動(dòng)以及對(duì)受監(jiān)視屬性k中的每一個(gè)的影響。此外，每個(gè)數(shù)據(jù)集優(yōu)選包括已知引起這種擾動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)可能根本原因的列表。如上所述，引起泄漏的根本原因是例如管9或容器3中的洞或閥17的失調(diào)或故障。對(duì)于每個(gè)列出的根本原因，數(shù)據(jù)集優(yōu)選包括動(dòng)作的列表，包括針對(duì)相應(yīng)根本原因是否存在的確定的動(dòng)作，以及也優(yōu)選包括適于解決它的補(bǔ)救辦法。

針對(duì)根本原因是否存在的確定的動(dòng)作優(yōu)選包括：指示使得診斷單元31和/或現(xiàn)場(chǎng)的操作者能夠確定其是否發(fā)生的進(jìn)一步信息的良好定向的收集。這樣的信息可以包括例如通過請(qǐng)求測(cè)量設(shè)備md執(zhí)行自測(cè)并且例如經(jīng)由控制單元13將其結(jié)果提供給診斷單元31、或者通過請(qǐng)求自動(dòng)操作的閥報(bào)告其狀態(tài)而能由診斷單元31自動(dòng)或半自動(dòng)獲得的信息。此外，這樣的信息可以包括必須由操作者獲得的信息，該操作者優(yōu)選經(jīng)由診斷單元31的界面來向診斷單元31提供對(duì)應(yīng)輸入。例如，可以請(qǐng)求操作者檢查手動(dòng)操作的儀器——例如泵或閥，或無源部件——例如管道或容器的狀態(tài)。

此外，診斷單元31包括計(jì)算單元35，其用于基于由監(jiān)視單元25提供的輸入和在數(shù)據(jù)庫33中存儲(chǔ)的信息來執(zhí)行下述診斷。此外，診斷能基于由操作者提供的輸入和/或由診斷單元31自動(dòng)或半自動(dòng)獲得的輸入。

首先，能由基于對(duì)所選擇類型的擾動(dòng)在測(cè)試階段期間獲得的信息來確定的數(shù)據(jù)集填充數(shù)據(jù)庫。為此，對(duì)于增加的大小的所選擇擾動(dòng)在測(cè)試階段期間確定的受擾動(dòng)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型提供相應(yīng)擾動(dòng)對(duì)受監(jiān)視屬性k的影響的詳細(xì)表示。此外，關(guān)于進(jìn)一步的擾動(dòng)、根本原因和用于確定它們的存在和/或用于解決它們的補(bǔ)救辦法的相關(guān)動(dòng)作可獲得的任何其他信息、以及附加的診斷信息——包括用于確定根本原因的規(guī)則能被添加到數(shù)據(jù)庫。例如，能從對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的故障模式因果分析(fmea)或故障模式因果和危害性分析(fmeca)，和/或從與能夠執(zhí)行自動(dòng)自診斷的測(cè)量設(shè)備相關(guān)聯(lián)的可能錯(cuò)誤的錯(cuò)誤代碼的列表中提取這樣的信息。附加診斷信息包括例如可用于現(xiàn)場(chǎng)或已經(jīng)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的診斷工具和/或方法，包括用于確定根本原因的計(jì)算或手工作出的決策樹。例如，該附加診斷信息能由診斷單元31應(yīng)用以作為補(bǔ)充信息，用于提高基于模型和受監(jiān)視屬性k來執(zhí)行的任何診斷的診斷能力，或在基于模型和受監(jiān)視屬性k執(zhí)行的診斷未呈現(xiàn)足夠好的結(jié)果的情況下，作為替選的診斷手段或方法。

如果在現(xiàn)場(chǎng)上預(yù)見相同類型的多于一個(gè)的測(cè)量設(shè)備md，包含在數(shù)據(jù)庫中的、涉及這些設(shè)備中的一個(gè)的缺陷的信息能被應(yīng)用于整個(gè)系列。為此，其能被復(fù)制或鏈接到數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)部分。這樣的信息可以包括引起這種類型設(shè)備的缺陷的根本原因、用于確定它們的存在的動(dòng)作、用于解決它們的補(bǔ)救辦法、以及關(guān)于該設(shè)備存儲(chǔ)的任何相關(guān)的附加診斷信息。

在現(xiàn)場(chǎng)的正常操作期間，監(jiān)視單元25將連續(xù)地監(jiān)視在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的過程的步驟，確定與相應(yīng)步驟的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型有關(guān)的對(duì)應(yīng)屬性k，并且在屬性k中的至少一個(gè)屬性超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk的情況下指示故障。在檢測(cè)到故障的情況下，能執(zhí)行診斷。為此，基于在該步驟的有故障執(zhí)行期間獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd來確定的屬性k被傳送到診斷單元31，然后該診斷單元31將在數(shù)據(jù)庫33中搜索對(duì)于各個(gè)屬性k有影響的、與對(duì)該過程的相應(yīng)步驟的當(dāng)前有故障執(zhí)行所確定的屬性k匹配的擾動(dòng)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集。

在找到至少一個(gè)匹配擾動(dòng)的情況下，指示匹配擾動(dòng)，并且基于匹配擾動(dòng)來執(zhí)行根本原因分析。如果其在數(shù)據(jù)集中已經(jīng)可獲得，則診斷單元31將通過提供在匹配擾動(dòng)的數(shù)據(jù)集中列出的所有根本原因來協(xié)助該分析。此外，可以由診斷單元31應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的任何附加診斷信息——特別是與匹配擾動(dòng)有關(guān)的附加診斷信息，以便確定進(jìn)一步的可能根本原因。然后，診斷單元31優(yōu)選推薦在數(shù)據(jù)集中列出的、針對(duì)確定相應(yīng)根本原因是否存在的動(dòng)作。

診斷單元31優(yōu)選為現(xiàn)場(chǎng)的操作者提供最具時(shí)間和成本效率方式的建議以確定這些根本原因中的一個(gè)是否引起檢測(cè)的故障。為此，優(yōu)選按與它們的可用性和在它們的執(zhí)行中所涉及的時(shí)間和成本的順序來推薦建議的動(dòng)作?；谟稍\斷單元31發(fā)出的對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求，能以完全自動(dòng)的方式來執(zhí)行能自動(dòng)執(zhí)行的推薦的動(dòng)作，例如執(zhí)行測(cè)量設(shè)備md的自測(cè)。其他動(dòng)作必須由操作者啟動(dòng)和/或執(zhí)行，然后優(yōu)選操作者向診斷單元31提供通過它們的執(zhí)行獲得的信息。

如果可能，基于由推薦動(dòng)作獲得的信息和由數(shù)據(jù)集提供的信息，診斷單元31將確定根本原因，并且如果其在數(shù)據(jù)集中可用，則指示適于解決它的補(bǔ)救辦法。否則，必須由操作者確定根本原因和/或合適的補(bǔ)救辦法，該操作者優(yōu)選將所確定的根本原因和/或合適的補(bǔ)救辦法提供給診斷單元31。在用于相應(yīng)擾動(dòng)的數(shù)據(jù)集中未列出的、根本原因和/或其補(bǔ)救辦法被以這種方式提供給診斷單元31的情況下，診斷單元31然后將優(yōu)選通過將相應(yīng)根本原因和/或相應(yīng)補(bǔ)救辦法添加到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集來補(bǔ)正數(shù)據(jù)庫3。在基于對(duì)于其找到至少兩個(gè)匹配擾動(dòng)的故障的診斷來確定新添加的根本原因的情況下，將請(qǐng)求操作者來確定引起檢測(cè)的故障的匹配擾動(dòng)，以便使得診斷單元31能夠?qū)⑿碌母驹虼鎯?chǔ)在與該擾動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)集中。

在應(yīng)用補(bǔ)救辦法后，監(jiān)視相應(yīng)步驟的連續(xù)執(zhí)行，并且在預(yù)定義的確認(rèn)時(shí)間間隔期間未檢測(cè)到進(jìn)一步故障的情況下確認(rèn)補(bǔ)救辦法的執(zhí)行。在操作期間，能確定故障，將特定補(bǔ)救辦法應(yīng)用于由其解決的根本原因是基于故障—該故障基于屬性k與相應(yīng)類型的干擾匹配來檢測(cè)—而識(shí)別的所有情況的成功率。如果成功率足夠高，并且基于足夠高數(shù)目的情況，則將該補(bǔ)救辦法確立為這些情況的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)救辦法，并且如果可能則自動(dòng)地應(yīng)用該補(bǔ)救辦法。

在確認(rèn)所應(yīng)用的補(bǔ)救辦法的情況下，在該步驟的有故障執(zhí)行期間獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd能被用作經(jīng)受所診斷擾動(dòng)的進(jìn)一步受擾動(dòng)運(yùn)行dri，以便精化表示該擾動(dòng)的對(duì)應(yīng)受擾動(dòng)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型，以便獲得這種類型的擾動(dòng)對(duì)受監(jiān)視屬性k的影響的更精確描述。

在監(jiān)視單元25在確認(rèn)時(shí)間間隔期間檢測(cè)進(jìn)一步的故障的情況下，這會(huì)是由于期間發(fā)生的新的擾動(dòng)、或由于所應(yīng)用的補(bǔ)救辦法不成功的事實(shí)。在這種情況下，請(qǐng)求操作者評(píng)估先前應(yīng)用的補(bǔ)救辦法是否成功并且將對(duì)應(yīng)的輸入提供給診斷單元31。在先前應(yīng)用的補(bǔ)救辦法不成功的情況下，有可能：

a)未正確地識(shí)別根本原因；

b)正確地識(shí)別根本原因，但用于解決該根本原因的數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)的補(bǔ)救辦法不合適；或

c)由于不同擾動(dòng)產(chǎn)生的所檢測(cè)故障對(duì)受監(jiān)視的屬性k具有相同或相似的影響。

在這種情況下，請(qǐng)求操作者確定發(fā)生了三種情況a)、b)和c)中的哪一個(gè)，并且將對(duì)應(yīng)的輸入提供給診斷單元31，然后診斷單元31將相應(yīng)地補(bǔ)正數(shù)據(jù)庫。

在第一情況a)下，可能導(dǎo)致確定的擾動(dòng)中的一個(gè)的新的根本原因發(fā)生，但該根本原因未列在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集中。在這種情況下，新的根本原因以及優(yōu)選地——針對(duì)確定其存在的對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，以及適于解決該新的根本原因的補(bǔ)救辦法將被添加到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集中。在第二情形b)中，由操作者確定的合適的補(bǔ)救辦法將替換數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的不合適的補(bǔ)救辦法。

在第三情形c)中，診斷單元31將添加由操作者確定的新發(fā)現(xiàn)的擾動(dòng)的新的數(shù)據(jù)集，優(yōu)選包括對(duì)受監(jiān)視屬性k中的每個(gè)屬性的影響，以及優(yōu)選還包括已知引起該擾動(dòng)的根本原因和與這些根本原因有關(guān)的動(dòng)作，優(yōu)選包括針對(duì)確定其存在的動(dòng)作以及適于解決它們的補(bǔ)救辦法。為了確定新發(fā)現(xiàn)的擾動(dòng)的影響，經(jīng)受新發(fā)現(xiàn)的擾動(dòng)的、在執(zhí)行相應(yīng)步驟期間獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd優(yōu)選被記錄為受擾動(dòng)運(yùn)行dr，然后其以與在測(cè)試階段期間使用受擾動(dòng)運(yùn)行相同的方式被使用，以便確定針對(duì)增加的大小的新發(fā)現(xiàn)的擾動(dòng)的受擾動(dòng)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)模型，然后其將提供新發(fā)現(xiàn)的擾動(dòng)對(duì)受監(jiān)視屬性k的影響的詳細(xì)表示。

在未找到匹配擾動(dòng)的情況下，能例如基于待遵循的預(yù)定義決策樹來執(zhí)行引導(dǎo)的根本原因分析，以便確定根本原因。使用決策樹在本領(lǐng)域是公知的，并且頻繁用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)以便確定引起各種種類的擾動(dòng)的根本原因。為此，能應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的任何附加診斷信息。能通過應(yīng)用由于本發(fā)明可用的附加信息來改進(jìn)根本原因分析。應(yīng)用該附加信息的二種非常有力的方法如下所述，其能組合使用或作為單獨(dú)的替選方案使用。

根據(jù)第一方法，確定關(guān)于一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)模型中的一個(gè)的屬性k中的哪些超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk，以及超出的方向。如果例如由對(duì)于測(cè)量設(shè)備md中的一個(gè)確定的擬合系數(shù)dmd的集合給出的第一屬性k1中的一個(gè)超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk1，則能確定擬合系數(shù)dmd1,…,dmdk中的哪些過高或過低。例如基于指示相應(yīng)屬性k與由模型提供的相應(yīng)參考分布的重心之間的角度和距離的偏差向量，能夠確定屬性k超出參考范圍的方向。

接著，對(duì)于每個(gè)屬性k——對(duì)于其確定了其超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk的方向，在數(shù)據(jù)庫中搜索引起相同屬性k在相同或類似的方向上超出該參考范圍rk的擾動(dòng)?；诖?，確定在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)為擾動(dòng)的可能原因的根本原因，其導(dǎo)致在有故障運(yùn)行期間超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk的屬性k在相同或類似的方向上超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk。由于由此確定的根本原因使得相應(yīng)屬性k在相同的方向上改變，有高的可能性它們中的一個(gè)可以至少對(duì)于當(dāng)前檢測(cè)的故障負(fù)責(zé)。在這一方面，優(yōu)選按屬性k超出參考范圍rk的方向和根本原因使得該屬性k超出參考范圍rk的方向之間的相似性降低的順序指示根本原因。這些根本原因和用于確定是否發(fā)生了它們的相關(guān)動(dòng)作提供根本原因分析的良好起點(diǎn)。此外，這些根本原因?yàn)椴僮髡咛峁┈F(xiàn)場(chǎng)的部分或方面可能已經(jīng)引起當(dāng)前檢測(cè)的故障的指示。

根據(jù)第二方法，確定關(guān)于第一或第二模型中的一個(gè)模型的屬性k1、k2是否超出對(duì)應(yīng)的參考范圍kr1、kr2。由于對(duì)應(yīng)的測(cè)量設(shè)備md的缺陷——例如引起錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果mrmd的缺陷，或者由于影響由測(cè)量設(shè)備md測(cè)量的量的根本原因，關(guān)于一級(jí)或二級(jí)模型中的一個(gè)模型的屬性k1、k2會(huì)超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk。

足夠大以使得關(guān)于相應(yīng)一級(jí)或二級(jí)模型的屬性k1、k2中的至少一個(gè)超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk的測(cè)量設(shè)備md的缺陷也會(huì)降低有缺陷的測(cè)量設(shè)備md的測(cè)量結(jié)果mrmd與所有其他測(cè)量設(shè)備md的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd之間的相關(guān)度k3，該其他測(cè)量設(shè)備md在無故障執(zhí)行相應(yīng)步驟期間呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果mrmd。由此，診斷單元31將確定對(duì)于該測(cè)量設(shè)備md定義的三級(jí)模型的第三屬性k3中的任何一個(gè)示出降低的相關(guān)度。如果符合這種情況，則診斷單元31將診斷：該故障是由于有缺陷的測(cè)量設(shè)備md并且指示該有缺陷的測(cè)量設(shè)備md。

基于此，操作者然后能識(shí)別缺陷的根本原因并且找出和應(yīng)用合適的補(bǔ)救辦法來解決它。為了支持操作者這樣做和/或盡可能地自動(dòng)化該過程，數(shù)據(jù)庫33優(yōu)選包括用于所關(guān)涉的測(cè)量設(shè)備md中的每一個(gè)的數(shù)據(jù)集，包括相應(yīng)測(cè)量設(shè)備md的缺陷的可能根本原因的列表，以及優(yōu)選還包括對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，包括針對(duì)確定存在相應(yīng)根本原因以及適于解決它們的補(bǔ)救辦法的動(dòng)作。

在檢測(cè)到故障——其導(dǎo)致關(guān)于與涉及的測(cè)量設(shè)備md中的一個(gè)有關(guān)的相應(yīng)一級(jí)或二級(jí)模型的屬性k1,k2中的至少一個(gè)超出對(duì)應(yīng)的參考范圍rk但沒有導(dǎo)致該測(cè)量設(shè)備md的測(cè)量結(jié)果mrmd與在無故障執(zhí)行相應(yīng)步驟期間應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果mrmd的任何其他測(cè)量設(shè)備md的同時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd之間的相關(guān)度k3＝corr(mrmda,mrmdb)減小的故障的情況下，診斷單元31將診斷該故障是由于影響由該測(cè)量設(shè)備md測(cè)量的屬性的根本原因。

基于此，操作者然后能識(shí)別影響所測(cè)量屬性的根本原因并且找出并應(yīng)用合適的補(bǔ)救辦法來解決它。為了支持操作者這樣做和/或盡可能地自動(dòng)化該過程，數(shù)據(jù)庫33優(yōu)選包括每個(gè)測(cè)量的屬性的數(shù)據(jù)集，包括影響該測(cè)量的屬性的可能根本原因的列表，并且還優(yōu)選包括對(duì)應(yīng)的動(dòng)作——包括針對(duì)確定存在相應(yīng)根本原因以及適于解決它們的補(bǔ)救辦法的動(dòng)作。

最初，測(cè)量設(shè)備md的缺陷的可能根本原因的列表和影響測(cè)量的量的可能根本原因的列表能為空或包含先前已知的數(shù)據(jù)。然后，每次操作者識(shí)別引起測(cè)量設(shè)備md中的一個(gè)的缺陷的根本原因或影響測(cè)量的量中的一個(gè)的根本原因并且找到并應(yīng)用合適的補(bǔ)救辦法來解決它時(shí)，能以由操作者提供的進(jìn)一步輸入來逐步填充數(shù)據(jù)集。

每次診斷故障是由于引起測(cè)量設(shè)備md的缺陷的根本原因或影響測(cè)量的屬性中的一個(gè)的根本原因時(shí)，然后診斷單元31能夠指示可能的根本原因中的對(duì)應(yīng)列出的根本原因，以及確定引起故障的根本原因，并且如上面關(guān)于針對(duì)其找出一個(gè)或多個(gè)匹配擾動(dòng)的故障所述來執(zhí)行合適的補(bǔ)救辦法的確定和應(yīng)用。

在識(shí)別影響測(cè)量的量或引起測(cè)量設(shè)備md的缺陷的根本原因并且確定和應(yīng)用所確定的補(bǔ)救辦法后，然后在確認(rèn)時(shí)間間隔期間確定是否成功地應(yīng)用補(bǔ)救辦法。在確認(rèn)時(shí)間間隔期間沒有檢測(cè)到進(jìn)一步的故障的情況下，將確認(rèn)該補(bǔ)救辦法的應(yīng)用。

在確認(rèn)補(bǔ)救辦法的情況下，在執(zhí)行經(jīng)受由識(shí)別的根本原因引起的擾動(dòng)—其由確認(rèn)的補(bǔ)救辦法解決—的相應(yīng)步驟期間獲得的測(cè)量結(jié)果mrmd優(yōu)選被記錄為受擾動(dòng)運(yùn)行dr，然后以與在模型測(cè)試期間使用受擾動(dòng)運(yùn)行相同的方式來使用。

在確定的根本原因引起已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫33中存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)集的擾動(dòng)的情況下，其能被用作附加受擾動(dòng)運(yùn)行dr，以便精化該擾動(dòng)對(duì)受監(jiān)視屬性k的已經(jīng)確定的影響。在確定的根本原因引起在數(shù)據(jù)庫33中還未存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)集的擾動(dòng)的情況下，將新的數(shù)據(jù)集添加到該數(shù)據(jù)庫，并且以與上述相同的方式來將受擾動(dòng)運(yùn)行dr用作第一受擾動(dòng)運(yùn)行dr以用于確定新添加的擾動(dòng)對(duì)受監(jiān)視屬性k的影響。

由此在操作期間，通過與數(shù)目不斷增多的擾動(dòng)有關(guān)的越來越完整的數(shù)據(jù)集逐步填充數(shù)據(jù)庫，從而使得診斷單元31能夠診斷越來越多的擾動(dòng)，以識(shí)別數(shù)目不斷增多的根本原因和適于解決它們的補(bǔ)救辦法。

1第一供給罐

3容器

5入口管

7攪拌器

9出口管

11貯槽

13控制單元

15閥

17閥

19第一料位測(cè)量設(shè)備

21第二料位測(cè)量設(shè)備

23流量計(jì)

25監(jiān)視單元

27存儲(chǔ)器

29計(jì)算單元

31診斷單元

33數(shù)據(jù)庫

35計(jì)算單元