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Motivación

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Documentación de la Red

Algunas referencias básicas

VI Escuela Internacional de Diagnosis de Fallos de Sistemas Complejos, Segovia, 2015

V Escuela Internacional de Diagnosis de Fallos de Sistemas Complejos, Madrid, 2013

IV Escuela Internacional de Diagnosis de Fallos de Sistemas Complejos, Girona, 2010 


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Motivación

Con el incremento del grado de dependencia de la sociedad moderna de los sistemas y procesos tecnológicos complejos, su disponibilidad y correcto funcionamiento se ha convertido en una cuestión estratégica. Esta hecho es cierto en multitud de dominios como: los sistemas de producción, la automoción, la industria aeronaútica y aeroespacial, redes de transporte de agua, energía o redes de comunicaciones, sistemas de software, etc.

En todos los casos el incorrecto funcionamiento de dichos sistemas puede provocar pérdidas económicas, peligro para los operadores o para el entorno, inconvenientes para los usuarios, etc. Además, este tipo de sistemas lleva asociado un alto grado de automatización y control. Aún así, la automatización de los mismos mediante lazos de control automático, si bien ha permitido liberar a los operadores humanos de su control y operación manual, no los ha inmunizado frente a los fallos. En este contexto, se entiende por fallo todo cambio en el comportamiento de alguno de los componentes o procesos de un sistema (desviación no permitida de alguna de sus propiedades o parámetros característicos) de manera que éste ya no puede satisfacer la función para la cual ha sido diseñado.

Así pues, con el fin de conseguir la mayor disponibilidad posible de los sistemas y procesos es necesario complementar los sistemas de control y adquisición de datos con potentes y precisas herramientas de supervisión que permitan indicar estados de funcionamiento no deseados o no permitidos (mediante la detección y diagnóstico de fallos), así como tomar las acciones correctoras apropiadas de cara a mantener el sistema dentro de los estados de funcionamiento adecuados y deseados, evitando accidentes o peligros.  En este sentido, la detección y diagnóstico de fallos pueden evitar que éstos se transformen en averías y afecten a otros elementos. Sin embargo, estas dos tareas no son suficientes por sí solas para garantizar el objetivo de máxima disponibilidad. Es necesario complementarlas con otras que nos guíen en la reparación de los daños, que nos indiquen los cambios a realizar para suplir la funcionalidad de un componente dañado, o que ayuden a las personas en la sala de control a tomar decisiones acorde a la nueva situación fruto de los fallos. Por todos estos motivos, se ha considerado desde hace varios años que debe existir una tarea de más alto nivel cognitivo que coordine a todas las tareas en pos del objetivo mencionado.

En esta situación surgió el concepto de Supervisión Global[1] (inteligente) que se puede definir de la siguiente forma: La actividad que chequea que las variables claves de un sistema se mantengan en su trayectoria deseada, según una tolerancia predeterminada. Cuando esto no es así, el sistema de supervisión debe de investigar los motivos de dicha desviación, proporcionando información útil a algún agente capaz de actuar sobre el sistema para garantizar las funcionalidades del mismo.

Entre las sub-tareas asociadas al proceso de supervisión global se pueden citar como más representativas:

  • Monitorización de la planta controlada.

  • Diagnóstico de los fallos mediante su detección, localización y estimación de su tamaño.

  • Evaluación de la situación después de que un fallo ha sido diagnosticado a partir de la información acerca del mismo, valorando la posibilidad de activar o no mecanismos de tolerancia a fallos.

  • Ejecución de las acciones correctoras que acomoden el sistema controlado al fallo, permitiendo su funcionamiento con un grado de degradación aceptable mientras sea posible (por ejemplo, reconfiguración).

  • Comunicación con el resto de subsistemas y la propia planta para intercambiar información.

  • Mantenimiento predictivo o mantenimiento basado en condición, que tiene como objetivo monitorizar los equipos y su funcionamiento, prediciendo los fallos de forma anticipada y comprobando que determinadas condiciones se cumplan.

Existen muchas formas de representar cómo estas tareas se relacionan entre sí para cumplir los objetivos de la supervisión. Como ejemplo, para algunos autores [Blanke, 2003] propone una posible arquitectura para un sistema de supervisión global que engloba los tres niveles: la parte del lazo tradicional de control (nivel 1), el sistema diagnosticador y de acomodación/reconfiguración del fallo (nivel 2) y el nivel de supervisión (nivel 3) que cierra el lazo exterior y añade la tolerancia frente al fallo.

Los campos de conocimiento de la Teoría de Control e Inteligencia Artificial han sido dos de los más activos en la investigación y aplicación de distintas técnicas para la supervisión en los últimos veinte años. Aún así, ninguna de las aproximaciones ha conseguido imponerse al resto, y es posible utilizar cualquiera de ellas o la combinación de varias para afrontar un nuevo proyecto de supervisión y/o diagnosis. De hecho, existen múltiples aproximaciones al problema en función de qué tareas se consideren como más importantes o qué objetivos se vean como prioritarios.  Se puede considerar que todos ellos cubren distintos aspectos pero están incluidos dentro del problema de supervisión global:

  • Control Tolerante a Fallos y Diagnosis,
  • Control Adaptativo a Fallos,
  • Health Monitoring Systems en el campo de la aeronáutica y la industria aeroespacial,
  • Sistemas de apoyo a la decisión,
  • Supervisión,
  • Supervisión y diagnosis,
  • Sistemas Híbridos

En definitiva, es necesaria experiencia en muchos ámbitos para afrontar la supervisión global de un sistema completo. Además, la supervisión contempla múltiples subtareas que pueden ser abordadas mediante distintas técnicas. Parece por lo tanto una tarea ideal para ser abordada por grupos multidisciplinares o dar lugar a colaboraciones entre grupos don distinta formación. Por ese motivo, surge esta Red de Supervisión y Diagnosis para promover la formación, investigación y transferencia de tecnología en el campo de la Supervisión entre todos los grupos interesados dentro del ámbito nacional.

[1] Se habla de supervisión global para diferenciarla del concepto de supervisón local, también denominado control de supervisión. En el control de supervisión, se trata de comprobar que un lazo de regulación se comporta de forma adecuada, examinando valores de variables y parámetros locales al lazo de regulación. Es un tipo de supervisión muy específica y local al lazo de regulación.

 

 

 

 

 

 

 

 


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