Monitoring und Diagnose in modellbasierten Systemen

Johann J. Königs


Abstract

Das Problem der Abweichung des tatsächlichen vom vorgegebenen Verhalten ist (offensichtlich) nicht erst ein Problem unserer Tage. Auch der Versuch der systematischen Verhaltenskontrolle und -interpretation ist nicht neu.

Neu sind allerdings die Möglichkeiten, die sich aus dem Einsatz von Maschinen und insbesondere von Computern ergeben. Hiermit ist es möglich, eine Vielzahl von Parametern dauerhaft zu beobachten und auszuwerten. Besonders in komplexen dynamischen Systemen, das sind solche, die ihren Zustand im Laufe der Zeit verändern, sind menschliche Beobachter oft durch die Vielzahl anfallender Daten überfordert.

Es wurde eine Menge von Ansätzen entwickelt, die den Menschen bei dieser Arbeit entlasten oder sogar ablösen sollen. In diesem Kontext ist unter anderem von Monitoring und von Diagnose die Rede. Oft wird hierbei eine Abgrenzung nicht recht deutlich, weder bezüglich der Aufgaben noch bezüglich der verwendeten Methoden.

Im Laufe dieser Arbeit soll daher eine Abgrenzung zwischen Monitoring und Diagnose versucht werden. Desweiteren soll auf der Basis dieser Abgrenzung ein Beispiel für ein mögliches Zusammenspiel von beidem gegeben werden.

Zunächst werden im Kapitel 2 einige theoretische Grundlagen vorgestellt. Es wird auf die Aufgaben von Monitoring und Diagnose eingegangen und eine Arbeitshypothese für die Abgrenzung von beidem aufgestellt. Anschließend werden die Besonderheiten modellbasierter Ansätze dargestellt. Desweiteren werden die Grundlagen des zeitlichen Schließens erläutert. Dabei werden in Abschnitt 2.4 eine eigens entwickelte Repräsentation für unsicheres zeitliches Wissen sowie zugehörige Algorithmen vorgestellt.

In Kapitel 3 werden dann einige Ansätze vorgestellt, die sich mit der Interpretation von Beobachtungen dynamischer Systeme beschäftigen.

Einen wesentlichen Bestandteil der Arbeit macht Kapitel 4 aus. Die verschiedenen Ansätze werden bezüglich vieler einzelner Aspekte verglichen. Auf dieser Basis wird in Abschnitt 4.2 eine endgültige Abgrenzung von Monitoring und Diagnose sowohl in bezug auf die Aufgaben, als auch auf die verwendeten Methoden versucht.

Kapitel 5 stellt dann Mondiag, einen hauptsächlich auf der Basis der in Kapitel 4 gewonnenen Erkenntnisse aufbauenden Entwurf für das Zusammenspiel von Monitoring und Diagnose, vor. Hierbei wird insbesondere das Monitoring detailliert konzipiert. Die Programme für seine Implementierung wurden in den Anhang aufgenommen.

Keywords: Monitoring, Diagnose, Modellbasierte Systeme, Zeitliches Schließen

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