Михаил Шехтман. АСУ ТП плюс искусственный интеллект. Часть 2. Функции АСУ ТП. Действия – защиты, регулирование, дистанционное управление

Главный редактор
By Главный редактор Август 23, 2018 14:27

Михаил Шехтман. АСУ ТП плюс искусственный интеллект. Часть 2. Функции АСУ ТП. Действия – защиты, регулирование, дистанционное управление

Продолжаем серию публикаций «АСУ ТП плюс искусственный интеллект – как сложить?».

 

 

 

 

 

Михаил Шехтман, к.т.н., Председатель Совета директоров НПФ «КРУГ»

 

Какова может быть общая концепция применения искусственного интеллекта (ИИ) в АСУ ТП и ключевые направления развития? Какие задачи могут решаться посредством ИИ при автоматизации в технологических процессах?

Читать часть 1

Михаил Шехтман. АСУ ТП плюс искусственный интеллект. Часть 1. Функции работы с данными

 

Часть 2. Функции АСУ ТП. Действия – защиты, регулирование, дистанционное управление

В предыдущих частях мы разобрали роли человека в системах автоматизированного управления производственными процессами и начали рассматривать по функциям АСУ ТП, где и в каком виде применим искусственный интеллект (ИИ), в частности, сделали вывод, что ИИ может применяться при верификации и достоверизации данных, а также сигнализации об отклонении параметров от заданных границ.

Напомним схему информационного взаимодействия различных функций АСУ ТП.

 

Рис. 1. Схема информационного взаимодействия в рамках АСУ ТП

 

Следующая функция – противоаварийные защиты. В АСУ ТП она выполняется строго автоматически без участия человека, по жестким алгоритмам, которые полностью отражают технологические регламенты и установки нормативных документов. Здесь возможная неопределенность за счет использования ИИ – недопустимый риск. Однако, если, как мы обсуждали в предыдущей части, научить ИИ верифицировать данные и заменять их на достоверные, то к этому этапу уже будет достигнуто значительное сокращение количества ложных остановов, а следовательно, потери от простоев и повторных пусков. Наш опыт применения даже самых простых алгоритмов ИИ для верификации данных демонстрирует эффект в снижении количества ложных остановов в 5-10 раз.

 

Функция 5.

Противоаварийные защиты

 

Мониторинг и реагирование в случае аварийных ситуаций

Применение ИИ недопустимо из-за фактора неопределенности

 

Функция шесть – автоматическое регулирование. Это настоящий вызов для ИИ, потому что, несмотря на неоднократные попытки применения «умных» алгоритмов, включая нейрорегуляторы, регуляторы с нечеткой логикой и др., до сих пор они не нашли широкого применения. В то же время, запрос на реализацию этой функции возрастает, поскольку на рынке наблюдается дефицит высококвалифицированных специалистов по настройке регуляторов, да ещё работающих в режиме 24*7.

Почему так происходит? Классический ПИД-регулятор хорош при регулировании стационарных объектов, однако, если свойства объекта меняются, встает задача расчета  новых оптимальных значений коэффициентов настройки (Кр, Ти, Тd). Здесь как раз вступает в дело человек – специалист по обслуживанию систем авторегулирования. Эта компетенция требует большого практического опыта и накопленной базы знаний, а также и времени. В результате, даже на высокоавтоматизированных производствах часть регуляторов находятся в ручном режиме, т.е. авторегулирование отсутствует.

Мне могут возразить, что есть целый ряд попыток как зарубежных, так и отечественных компаний по созданию программного обеспечения для автонастройки регуляторов, где коэффициенты рассчитываются классическими математическими методами. И обычная история – когда, будучи внедрены, они оказываются отключены, именно по причине, что нет достаточно квалифицированного специалиста с глубокими знаниями теории автоматического регулирования. Такие профессионалы есть в компаниях-производителях, однако не у заказчиков, а нужны они круглосуточно.

Таким образом, исследователям можно ставить амбициозную цель, чтобы ИИ полностью заменил человека-специалиста по настройке систем автоматического регулирования. Для этого, возможно, потребуется адекватно смоделировать поведение очень опытного специалиста по настройке регуляторов. Но вполне вероятно появление систем «умной» настройки регуляторов, основанных на иных логиках.

Допускаем, что расцвет таких интеллектуальных систем мы еще увидим в будущем, для этого придется найти быстрые, эффективные и робастные методы их самонастройки/адаптации/самообучения.

 

Функция 6.

Автоматическое регулирование

 

Регулирование технологических процессов в зависимости от анализа поступающих данных

Перспективное направление для ИИ, очень востребованное

 

Следующая функция действий – седьмая по счету – дистанционное управление. В сегодняшней реальности оно выполняется полностью человеком, который самостоятельно принимает соответствующие решения – включает или выключает оборудование, изменяет положение исполнительных механизмов и так далее. Как раз здесь огромно влияние т.н. «человеческого фактора», судя по десяткам и сотням тысяч ошибочных решений, результатом которых стал ущерб, в ряде случаев катастрофический.

Это еще один серьезный вызов ИИ, и здесь тоже имеет смысл сфокусировать исследования в сфере искусственного интеллекта.

Ответом может стать технология цифрового советника, цифрового ассистента. Каковы могут быть его функции:

  • интеллектуальный контроль и анализ хода технологического процесса и состояния оборудования;
  • формирование соответствующих сообщений для пользователей (на естественном языке);
  • контроль и анализ действий персонала;
  • формирование предупреждений о возможном неблагоприятном развитии ситуаций, вызванных неудачными решениями оператора;
  • формирование советов (подсказок) о правильной последовательности выполнения операций/действий, в том числе с неавтоматизированным оборудованием, в том числе в нештатных ситуациях (например, при ликвидации аварийной ситуации);
  • распознавание речи оператора и выполнение его команд и др.

Укрупненная архитектура «цифрового советчика» представлена на рисунке.

 

Рис. 2. Архитектура «цифрового советчика»
(БЗ – база знаний)

Советчик как раз очень кстати может быть самообучаемым и постоянно развивать свои навыки управления и взаимодействия с оператором.

 

Функция 7.

Дистанционное управление

 

Управление оборудованием, изменение положения исполнительных механизмов, коммуникации с персоналом

Перспективное направление для ИИ в формате цифрового советника

 

Итак, если на этапе противоаварийных защит использование ИИ представить сложно из-за недопустимости фактора неопределенности, то для автоматического регулирования и дистанционного управления искусственный интеллект не только оправдан, но и востребован.

В следующей части поговорим о следующих функциях, в т.ч. диагностических.

 

На фото – тренажер ЦАСУТП Уфимской ТЭЦ-2, фото из архива НПФ КРУГ

 

 

Больше оперативных новостей в Телеграм

Присоединяйтесь к ЕА

на Facebook

Больше новостей о технологических изменениях и цифровизации – в канале “Остров Шрёдингера” в Телеграм

Главный редактор
By Главный редактор Август 23, 2018 14:27
Добавить комментарий

Нет комментариев

Нет Комментариев!

Вы можете быть первым, кто прокомментирует эту статью.

Написать комментарий
Просмотреть комментарии

Добавить комментарий

Ваш E-mail адрес не будет опубликован.
Обязательные к заполнению поля помечены*

*

code

Избранное в Telegram