Многоуровневое моделирование потоков

Многоуровневое моделирование потоков ( MFM ) — это основа моделирования промышленных процессов.

MFM — это своего рода функциональное моделирование, в котором используются концепции абстракции, декомпозиции и функционального представления. Подход рассматривает цель, а не физическое поведение системы как ее определяющий элемент. МФМ иерархически разлагает функцию системы по измерениям «средство-цель» и «целая часть» в отношении предполагаемых действий. Функции синтаксически моделируются отношениями фундаментальных понятий, входящих в состав подсистемы. Каждая подсистема рассматривается в контексте общей системы с точки зрения назначения (конца) ее функции (средства) в системе. Использование лишь нескольких фундаментальных концепций в качестве строительных блоков позволяет качественно рассуждать об успехе или неудаче действий. MFM определяет язык графического моделирования для представления имеющихся знаний. ^[1]

История

MFM возник как язык моделирования для описания того, как люди-операторы идентифицируют и обрабатывают неизвестные рабочие ситуации, чтобы улучшить проектирование человеко-машинных интерфейсов. ^[2]

Синтаксис

МФМ описывает функцию системы как средства достижения определенной цели с точки зрения потока массы и энергии. Поток является определяющим элементом для основных концепций функций. Понятия транспорта и барьера играют важнейшую роль, поскольку связывают пары других типов функций, отражающих физические потоки в системе. Функции стока и источника отмечают границу рассматриваемой системы и конец или начало потока. Концепции хранения и баланса могут быть точками сбора или разделения для нескольких путей потока.

Соответственно, действительный синтаксис MFM требует транспорта или барьера, связывающего две функции из оставшихся четырех типов. В дополнение к потоку в одной перспективе (масса или энергия) МФМ связывает влияние между массой и энергией посредством отношений «средство-цель» (посредник и производитель-продукт), а также причинно-следственных связей, введенных способом управления системой с помощью отдельные структуры потока управления.

Диагностическая информация о причинно-следственной связи между аномальными состояниями в системе выводится из физического эффекта между функциями. Петерсен различает прямое и косвенное влияние между функциями: ^[3]

Прямое влияние — это эффект переноса массы или энергии от вышестоящей функции и передачи ее нижестоящей функции.
Косвенное влияние, с другой стороны, происходит от различных физических реализаций и представлено влиянием или отношением участия другой функции к транспорту. На состояние транспорта может влиять, например, аномальное состояние, влияющее на последующее хранилище, тогда как на состояние не будет влиять участвующее состояние.

В соответствии с базовой физической интерпретацией установлены правила вывода для всех возможных закономерностей функций потока. Чжан собрал эти закономерности и подразумеваемую причинно-следственную связь. ^[4]

Пример

Диаграмма MFM теплового насоса отражает главную цель ( cob2 ) — поддержание постоянного уровня энергии на теплой стороне. Структура потока энергии efs2 показывает функцию системы с наиболее распространенной (энергетической) точки зрения, которая далее разлагается на массовый поток охлаждающей жидкости ( mfs1 ) как средство желаемой передачи энергии. Дальнейший иерархический анализ дает efs1 , который представляет собой энергию, необходимую насосу как средство для создания части массового расхода. Эксплуатационные ограничения, вносимые системами управления, такими как контроллер расхода воды, моделируются cfs1 и контроллером температуры cfs2 .

Приложение

Были предложены решения на основе MFM для многих аспектов промышленной автоматизации. Направления исследований включают в себя:

Диагностика всего завода ^[5]
Управление сигнализацией ^[6]^[7]
Оценка риска ^[8]
Автоматическое создание процедур ^[9]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Линд, Мортен (2013). «Обзор моделирования многоуровневых потоков» . Международный электронный журнал ядерной безопасности и моделирования . 4 (3): 186–191. ISSN 2185-0577 .
^ Бернс, Кэтрин М.; Висенте, Ким Дж. (сентябрь 2001 г.). «Модельные подходы к анализу когнитивной работы: сравнение иерархии абстракций, моделирования многоуровневых потоков и моделирования лестницы принятия решений». Международный журнал когнитивной эргономики . 5 (3): 357–366. дои : 10.1207/s15327566ijce0503_13 . ISSN 1088-6362 .
^ Йоханнес, Петерсен (2000). Причинно-следственные рассуждения, основанные на MFM . OCLC 842602167 .
^ Чжан, Синьсинь (2015). Оценка оперативной ситуации . Технический университет Дании, факультет электротехники.
^ Ван, Вэньлинь; Ян, Мин (ноябрь 2016 г.). «Внедрение комплексной системы оперативного контроля и диагностики технологических процессов на атомных электростанциях». Летопись атомной энергетики . 97 : 7–26. doi : 10.1016/j.anucene.2016.06.002 . ISSN 0306-4549 .
^ Мы, Толга; Йенсен, Нильс; Линд, Мортен; Йоргенсен, Стен Бэй (2011). «Основные принципы проектирования сигнализации» . Международный журнал ядерной безопасности и моделирования . 2 (1): 44–51. ISSN 2185-0577 .
^ Ларссон, Дж. Э.; Оман, Б.; Кальсада, А.; Нильвинг, К.; Йокстад, Х.; Кристианссен, Л.И.; Квалем, Дж.; Линд, М. (2006). «Возрождение системы сигнализации: использование списка сигналов тревоги во время происшествий» . Материалы 5-го Международного тематического совещания по контрольно-измерительным приборам атомных станций и технологиям человеко-машинного интерфейса .
^ Ву, Дж.; Линд, М.; Чжан, X.; Йоргенсен, SB; Син, Г. (2015), «Валидация функциональной модели для интеграции безопасности в проектирование технологических систем», 12-й Международный симпозиум по проектированию технологических систем и 25-й Европейский симпозиум по компьютерному проектированию процессов , Elsevier, стр. 293–298, doi : 10.1016/b978-0-444-63578-5.50044-x , ISBN 9780444634290 , S2CID 59959545
^ Гофуку, Акио; Иноуэ, Такахиса; Сугихара, Таро (2 марта 2017 г.). «Методика создания вероятных процедур противодействия в чрезвычайной ситуации на основе модели, выражающей функции компонентов». Журнал ядерной науки и технологий . 54 (5): 578–588. Бибкод : 2017JNST...54..578G . дои : 10.1080/00223131.2017.1292966 . ISSN 0022-3131 . S2CID 99464728 .

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Линд, Мортен (2013). «Обзор моделирования многоуровневых потоков» . Международный электронный журнал ядерной безопасности и моделирования . 4 (3): 186–191. ISSN 2185-0577 .

[2] Бернс, Кэтрин М.; Висенте, Ким Дж. (сентябрь 2001 г.). «Модельные подходы к анализу когнитивной работы: сравнение иерархии абстракций, моделирования многоуровневых потоков и моделирования лестницы принятия решений». Международный журнал когнитивной эргономики . 5 (3): 357–366. дои : 10.1207/s15327566ijce0503_13 . ISSN 1088-6362 .

[3] Йоханнес, Петерсен (2000). Причинно-следственные рассуждения, основанные на MFM . OCLC 842602167 .

[4] Чжан, Синьсинь (2015). Оценка оперативной ситуации . Технический университет Дании, факультет электротехники.

[5] Ван, Вэньлинь; Ян, Мин (ноябрь 2016 г.). «Внедрение комплексной системы оперативного контроля и диагностики технологических процессов на атомных электростанциях». Летопись атомной энергетики . 97 : 7–26. doi : 10.1016/j.anucene.2016.06.002 . ISSN 0306-4549 .

[6] Мы, Толга; Йенсен, Нильс; Линд, Мортен; Йоргенсен, Стен Бэй (2011). «Основные принципы проектирования сигнализации» . Международный журнал ядерной безопасности и моделирования . 2 (1): 44–51. ISSN 2185-0577 .

[7] Ларссон, Дж. Э.; Оман, Б.; Кальсада, А.; Нильвинг, К.; Йокстад, Х.; Кристианссен, Л.И.; Квалем, Дж.; Линд, М. (2006). «Возрождение системы сигнализации: использование списка сигналов тревоги во время происшествий» . Материалы 5-го Международного тематического совещания по контрольно-измерительным приборам атомных станций и технологиям человеко-машинного интерфейса .

[8] Ву, Дж.; Линд, М.; Чжан, X.; Йоргенсен, SB; Син, Г. (2015), «Валидация функциональной модели для интеграции безопасности в проектирование технологических систем», 12-й Международный симпозиум по проектированию технологических систем и 25-й Европейский симпозиум по компьютерному проектированию процессов , Elsevier, стр. 293–298, doi : 10.1016/b978-0-444-63578-5.50044-x , ISBN 9780444634290 , S2CID 59959545

[9] Гофуку, Акио; Иноуэ, Такахиса; Сугихара, Таро (2 марта 2017 г.). «Методика создания вероятных процедур противодействия в чрезвычайной ситуации на основе модели, выражающей функции компонентов». Журнал ядерной науки и технологий . 54 (5): 578–588. Бибкод : 2017JNST...54..578G . дои : 10.1080/00223131.2017.1292966 . ISSN 0022-3131 . S2CID 99464728 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]