PREZENTACJA PRAC ÓSMEJ GRUPY PROBLEMOWEJ

Transkrypt

1 PREZENTACJA PRAC ÓSMEJ GRUPY PROBLEMOWEJ Temat zadania problemowego Informatyczny system ekspertowy weryfikujący przystosowanie maszyn i urządzeń technicznych do minimalnych, ogólnych i branżowych wymagań bezpieczeństwa. Marcin SIDZINA Akademia Techniczno-Humanistyczna Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Katedra Podstaw Budowy Maszyn msidzina@ath.bielsko.pl

2 W ramach projektu przedstawiono podstawowe definicje dotyczące systemów ekspertowych, wymieniono podstawowe informacje dotyczące podstaw prawnych związanych z eksploatacją urządzeń technicznych oraz zaprezentowano wizję systemu analizującego aktualny stan bezpieczeństwa maszyn.

3 Cel prac Projekt Akademia Przedsiębiorczości Klastra NTHills jest Przedstawienie i omówienie podstawowych zasad funkcjonowania systemów ekspertowych Omówienie podstawowych zasad związanych z bezpieczeństwem pracy maszyn i urządzeń technicznych, Przedstawienie zarysu funkcjonalnego dla systemu eksperckiego weryfikującego aktualny stan bezpieczeństwa maszyn i urządzeń technicznych

4 Człowiek specjalizujący się w danej dziedzinie i posiadający dokładną wiedzę na dany tematy nazywany jest ekspertem. Ekspert potrafi umiejętni Definicje - pojęcia Projekt Akademia Przedsiębiorczości Klastra NTHills jest SYSTEM EKSPERTOWY Poprzez system ekspercki rozumiemy program lub zestaw programów komputerowych wspomagający korzystanie z wiedzy i ułatwiający podejmowanie decyzji. Systemy ekspertowe mogą wspomagać bądź zastępować ludzkich ekspertów w danej dziedzinie, mogą dostarczać rad, zaleceń i diagnoz dotyczących problemów tej dziedziny [4]. EKSPERT Człowiek specjalizujący się w danej dziedzinie i posiadający dokładną wiedzę na dany tematy nazywany jest ekspertem. Ekspert potrafi umiejętnie stosować posiadaną wiedzę do rozwiązywania problemów z dziedziny w której się specjalizuje, czyli posiada umiejętności wnioskowania i podejmowania decyzji [5].

5 Eksperci Inżynier wiedzy System ekspertowy Baza wiedzy (Baza danych) Użytkownik Pochodzenie wiedzy w systemie eksperckim [4]

6

7 T WZPO, Projekt Akademia Przedsiębiorczości Klastra NTHills jest Stosowane systemy ekspertowe oraz języki programowania systemów ekspertowych CASNET - Diagnostyka stanu chorobowego związanego z jaskrą CLIPS - Język programowania służący do projektowania systemów ekspertowych Dendral - Przeznaczony do identyfikacji struktury molekularnej nieznanych związków chemicznych INVEST - Realizuje zadania związane z doradztwem w dziedzinie finansów Mycin - Służył do diagnozy i terapii zakaźnych chorób krwi PIP - Diagnoza choroby pacjentów cierpiących na zaburzenia pracy nerek. PROLOG - Prolog powstał jako język programowania służący do automatycznej analizy języków naturalnych, jest również językiem ogólnego zastosowania. PROSPECTOR - doradztwo w dziedzinie geologii, pomoc przy poszukiwaniu złóż minerałów RPFA - Rozpatrywanie podań o zasiłek SHEARER - sprawdzanie stanu technicznego i udzielanie rad dotyczących naprawy kombajnów węglowych. TRANAID - Optymalizacja pakowania materiałów radioaktywnych

8 Dyrektywa Maszynowa 2008/42/ [13] Czego dotyczy Dyrektywa maszynowa? Maszyn, Wyposażenia wymiennego Elementów bezpieczeństwa, Osprzętu do podnoszenia, Łańcuchów, lin i pasów, Odłączalnych urządzeń do mechanicznego przenoszenia napędu Maszyn nieukończonych

9 Wprowadzone w Dyrektywie maszynowej definicje Wprowadzenie do obrotu udostępnienie maszyny lub maszyny nieukończonej po raz pierwszy we Wspólnocie z zamiarem jej dystrybucji lub Użytkowania, za wynagrodzeniem lub bezpłatnie. Oddanie do Użytku pierwsze wykorzystanie we Wspólnocie maszyny objętej niniejszą dyrektywą zgodnie z jej przeznaczeniem. Norma zharmonizowana niewiążąca specyfikacja techniczna przyjęta przez organ normalizacyjny, to znaczy Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN), Europejski Komitet Normalizacyjny Elektrotechniki (CENELEC) lub Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych (ETSI).

10 Systemy bezpieczeństwa Każdy producent wprowadzający na rynek nowe urządzenie jest zobowiązany do określenia czy urządzenie spełnia podstawowe normy związane z bezpieczeństwem funkcjonalnym. Projektanci są zobowiązani do przestrzegania Norm zharmonizowanych z Dyrektywą Maszynową w celu uniknięcia rozwiązań niebezpiecznych zagrażających zdrowiu lub życiu. Dodatkowo każdy użytkownik jest zobowiązany do utrzymania parku maszynowego zgodnie z Dyrektywą socjalną. Dyrektywa socjalna dotyczy minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa w miejscu pracy między innymi zastosowania urządzeń zabezpieczających.

11 Klasyfikacja systemów bezpieczeństwa B w przypadku wystąpienia defektu elementu systemu bezpieczeństwa może spowodować utratę funkcji bezpieczeństwa, 1 tak samo jak w kategorii B, z założeniem, że występuje większa niezawodność urządzeń związanych z systemem bezpieczeństwa, 2 wystąpienie defektu elementu systemu bezpieczeństwa może spowodować utratę funkcji bezpieczeństwa, ale musi być wykryta pomiędzy tzw. Sprawdzeniami systemu. W kategorii 2 system cechuje się tzw. samokontrolą, 3 w przypadku wystąpienia pojedynczego defektu elementu systemu bezpieczeństwa funkcja bezpieczeństwa musi być nadal spełniona. W kategorii 3 system cechuje się redundancją, jednak nie występuje samokontrola, co w efekcie nagromadzenia defektów może doprowadzić do utraty funkcji bezpieczeństwa, 4 gdy wystąpi pojedynczy defekt funkcja bezpieczeństwa musi być zawsze zachowana, dodatkowo w systemie wykonywana jest samokontrola mająca na celu wykrycie defektu.

12 Przykładowe urządzenia bezpieczeństwa wchodzące w skład systemu sterowania. Wyłącznik bezpieczeństwa firmy Schneider Electric Łącznik bezpieczeństwa firmy Schneider Electric Preventa typ XPS-DMB firmy Schneider Electric

13 Proponowane rozwiązanie - system ekspertowy czasu rzeczywistego Jednym z podstawowych założeń systemu ekspertowego, który pomaga w ocenie bezpieczeństwa maszyn i urządzeń jest ocena ryzyka w trakcie użytkowania maszyn. Powyższy system należałoby podzielić na kilka elementów: przeprowadzenie oceny ryzyka występującego na stanowiskach pracy, określenie minimalnych warunków bezpieczeństwa koniecznych do prawidłowej pracy maszyny według odpowiednich Norm, (określenie podstawowych parametrów, MTTFd (parametr określający średni czas do wystąpienia niebezpiecznego uszkodzenia kanału sterowania), SIL - Safety Integrity Level (jedna z metod określająca nienaruszalność bezpieczeństwa dla funkcji bezpieczeństwa.), Zintegrowanie systemu z systemem nadzorowania utrzymania ruchu, Wprowadzenie w układzie sterowania ciągłego monitoringu i archiwizacji danych związanych z systemem bezpieczeństwa, Wprowadzenie panelu HMI (Human Machine Interface) dla komunikacji pomiędzy operatorem a systemem ekspertowym w celu określenia zdolności do pracy urządzenia lub operatora

14 Proces RT, nadzorujący stan maszyn i urządzeń Proces RT, nadzorujący funkcje bezpieczeństwa Nie Czy wystąpiła zmiana funkcjonowania maszyny? Tak Nie Proces RT, wykonujący wnioskowanie Czy zagrożone są funkcje bezpieczeństwa? Zasada działania omawianego systemu eksperckiego Zezwolenie na dalszą pracę Tak Proces RT, komunikacyjny pomiędzy użytkownikiem a SE Nie Czy zdarzenie stanowi nową regułę wnioskowania? Tak Proces, pozyskanie nowej wiedzy Tak Czy komunikacja z operatorem została zakończona? Nie

15 Przykładowa aplikacja która mogłaby wejść w skład systemu doradczego System Gear Expert został zaprezentowany w trakcie prac związanych z 8 grupą problemową przez dra inż. Jacka Rysińskiego. Stanowi on autorski projekt dr inż. Marka Praszkiewicza oraz dr inż. Jacka Rysińskiego Wczytanie parametrów

16 Oprogramowanie Gear Expert Systemem ten jest aplikacją ekspercką umożliwiającą analizę stanu łożysk na podstawie symptomów drganiowych zbieranych z czujników przyśpieszeń. Czujniki te są montowane na urządzeniach w celu zebrania sygnałów, które w późniejszej analizie pozwalają na określenie rodzaju występujących uszkodzeń. System dokonuje na bieżąco analizy stanu łożysk porównuje częstotliwości drgań własnych elementów obrotowych, kulek, koszyka, częstości drgań własnych zębów kół na poszczególnych stopniach itp. Jeżeli występuje zagrożenie wyświetlany jest system zapytań system kieruje zapytania do operatora bądź obsługi technicznej precyzując stan maszyny a zarazem informuje o zaistniałym zagrożeniu. [9], [10].

17 Podsumowanie Podstawowymi wymaganiami stawianymi powyższemu systemowi czasu rzeczywistego będą wyzwalanie reguł co pewien czas w celu uzyskania odpowiedzi w danej chwili, archiwizacja danych, system powinien posiadać wiedzę na temat stanów poprzednich dzięki czemu poznamy historię procesu. Za pomocą tych danych można wygenerować nowe reguły usprawniające wnioskowanie, w przypadku uruchomienia zadania system powinien skupić swoją uwagę na najważniejszym problemie w danej chwili. Osiągnięcie tego celu może być dokonane np. poprzez częstsze wywołania odpowiedniej funkcji, system ekspertowy czasu rzeczywistego będzie pracował w ciągłe. System ten musi być niezawodny i odporny na czynniki destabilizujące.

18 L i t e r a t u r a 1. Cholewa W., Witold Pedrycz Systemy doradcze, 2. Harmon P., King D.: Expert Systems. Artificial Intelligence in Business. Wiley. New York 1985, 3. Michalik K.: Aitech SPHINX - Zintegrowany pakiet sztucznej inteligencji, dokumentacja. Aitech. Katowice 2006, 4. Mulawka Jan J., Systemy ekspertowe. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1996, 5. Niederliński A., Regułowe systemy ekspertowe, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice 2000, 6. Parsaye K, Chignell M., Expert Systems for Experts, 7. Russel S. J, Norvig P., Artificial Intelligence. A modern approach. Pearson Education wyd. 2, p , 8. Schneider Electric: Produkty bezpieczeństwa Normy i Dyrektywy europejskie, 9. Tomaszewski J.: Układ do ciągłego monitorowania stanu technicznego przekładni zębatych, PAK 2007, R , 10.Tomaszewski J., Rysiński J.: Pomiary parametrów cieplnych przekładni zębatych, PAK 2007, Vol , 11.Waterman D.: A Guide to Expert Systems. Addison-Wesley. Reading MA, 1985, 12.Ziembiński Z., Logika praktyczna. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1996, 13.Dyrektywa Maszynowa 2008/42/WE, ( ), ( r.), ( r.), ( r.), ( ), ( r.),