فارسی English
تشخیص، جداسازی و جبران عیب در فرآیندهای صنعتی: تئوری و کاربردها

Fault Detection, Isolation & Compensation in Industrial Process: Theory and Applications

1- مهدی علیاری شوره دلی،
استادیار دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، گروه مکاترونیک
2- فائزه فریور،
پژوهشگر پسا دکتری، دانشگاه تهران، دانشکده برق و کامپیوتر، گروه هوش ماشین و رباتیک
3- فرزاد رجایی سلماسی،
دانشیار و مدیر دپارتمان مهندسی برق-کنترل، پردیس دانشکده های فنی- دانشگاه تهران


بطور کلی عدم تشخیص به موقع عیب یا خرابی به وسیله کاربر در سیستم های حساس، منجر به صدمه دیدن و از بین رفتن مقادیر قابل توجهی از امکانات و اطلاعات خواهد شد. در برخی از موارد این امر باعث تلفات جانی نیز میگردد. در نتیجه تمایل روز افزونی در زمینه تشخیص خرابی چه در مجامع علمی و چه در مجامع صنعتی ایجاد شده است. لازم به ذکر است که تکیه‌ی تنها بر اپراتورهای انسانی برای مدیریت چنین شرایط غیرعادی و ویژه‌ای به دلایل مختلفی امکان‌پذیر نمی‌باشد. از جمله این دلایل می‌توان به وسعت علل مختلف ایجاد این شرایط غیرعادی که عیب ها و نواقص مختلفی چون خطای واحدها، فرسودگی اجزای سیستم، تغییرات غیر قابل پیش بینی پارامترها و ... را شامل می‌شود و همچنین تأکید بر تشخیص سریع عیب یا خرابی اشاره نمود. این خطاها مشکلات اقتصادی، امنیتی و تأثیرات محیطی فراوانی به جا گذاشته‌اند. تخمین زده شده است که صنایع نفت در امریکا سالانه حدود 20 میلیون دلار به دلیل همین مساله عدم تشخیص به موقع خطا ضرر کرده اند. با توجه به این نکات، اتوماتیک نمودن تشخیص عیب سیستم و تشخیص علت آن امروزه یک ضرورت در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و نیرو می باشند.
سیستمی که قابلیت عیب یابی و دسته بندی عیوب را داشته باشد، سیستم تشخیص عیب نامیده می شود.
به طور کلی، مزایای ‌سيستمهاي تشخيص عيب را مي‌توان به صورت زیر برشمرد:
    o جلوگیری از گسترش عیب،
    o امکان تصمیم گیری در مورد حذف موقت عیب با استفاده از کنترل کننده،
    o تنظیم دقیق تر برنامه تعمیر و نگهداری سیستم و جلوگیری از توقف ناخواسته،
    o امکان تخمین عمر مفید قسمتهای دینامیکی سیستم،
    o صرفه جویی اقتصادی،
    o جلوگیری از افت راندمان تولید،
    o حفاظت از سلامتی نیروی کار،
    o حفاظت از محیط زیست.

همچنین ويژگيهاي يک سيستم تشخيص عیب بصورت زیر می باشد:
    1) تشخيص سريع وقوع عیب و نوع آن
    2) ايزوله کردن: ايزوله کردن، توانايي سيستم تشخيص عیب براي تمايز حاصل کردن بين عیوب مختلف است .
    3) مقاوم بودن به انواع مختلف نويز و عدم قطعيتها
    4) قابليت تشخيص عیوب جديد

برای طراحی سیستم تشخیص عیب از روش های مختلفی استفاده می شود. دریک تقسیم بندی كلي این روشها به دو دسته کلی روشهای مبتنی بر مدل و روشهای مبتنی بر داده تقسیم می شوند. روش های دسته اول عمدتاً مبتنی بر دانستن مدل ریاضی / فیزیکی سیستم پایه ریزی شده اند. از عمده ترین مشکلات این روشها نیاز به مدل سازی دقیق سیستم است که گاهی اوقات امکان پذیر نیست و یا کار ساده ای نمی باشد. در رویکرد دوم، براساس انجام دسته ای از آزمایش ها و اندازه گیری های انجام شده از سیستم، به مسئله تشخیص عیب پرداخته می شود. بدین منظور رویکردهای متفاوتی در حل مسئله تشخیص عیب وجود دارد.
در این کارگاه به بررسی روش های گوناگون تشخیص و شناسایی عیب در سیستم های گوناگون صنعتی پرداخته می شود، از سیستم های مکاترونیکی تا نیروگاه ها و صنعت نفت. رویکرد کارگاه نیز بر مبنای معرفی دو روش طرح شده و نحوه بکارگیری آنها در تشخیص و شناسایی عیب می باشد.
از آنجایی که، تقاضا برای افزایش قابلیت اطمینان، ایمنی و تحمل خطا در سیستم ها در حال فراگیر شدن است. بنابراین ضروری است که سیستمهای کنترلی طراحی شود که خطاهای محتمل در این گونه سیستم-ها را تحمل نموده تا قابلیت اطمینان را ضمن دستیابی به عملکرد دلخواه، بالاتر ببرد. این نوع از سیستم-های کنترل معمولاً به نام سیستم های کنترل تحمل پذیر خطا شناخته می شوند. سیستم های کنترل تحمل پذیرخطا، سیستم های کنترلی هستند که به صورت خودکار قابلیت تطابق با خطاهای اجزای سازنده خود را دارا هستند. آنها می توانند پایداری کلی سیستم و عملکردی قابل قبول در حضور خطاهای سیستم ارائه کنند.
این کارگاه در دو بخش ارائه می گردد. در بخش اول ابتدا به معرفی چند روش متداول در جبران عیب پرداحته می شود، سپس با نگرشی نوین به صورت همزمان سازی و آشوب به این مقوله پرداخته خواهد شد. در بخش دوم نیز تعدادی از کاربردهای صنعتی از جمله در تجهیزات دوار مثل ژنراتورها، پمپها و کمپرسورها، توربینها و نیز سیستمهای اتوماسیون صنعتی پرداخته می گردد.


دستاوردهای مورد انتظار برای شرکت کنندگان

- آشنایی با روشهای تشخیص و شناسایی خطا
- آشنایی با چگونگی ایجاد تحمل پذیری خطا در سیستم ها و فرآیندهای صنعتی
- آشنایی با رویکردهای تحقیقاتی نوین در زمینه تشخیص، شناسایی و جبران خطا
- آشنایی با تعدادی از کاربردهای صنعتی در زمینه تشخیص، شناسایی و جبران خطا


برنامه کارگاه

هدف از برگزاری این کارگاه آموزشی، آشنایی کاربردی با روشهای تشخیص، شناسایی و جبران خطا در سیستم ها ، فرآیندهای صنعتی و تحقیقاتی می باشد. با توجه به ضرورت عیب یابی در سیستم های صنعتی و تولیدی، رویکردهای کاربردی متفاوتی برای عیب یابی و جبران خطا در این کارگاه معرفی می شوند که هریک با توجه به شرایط و ویژگیهای خاص سیستم ها و فرآیندهای صنعتی قابلیت پیاده سازی را دارا می-باشند. در تشخیص و شناسایی خطا، روشهای مبتنی بر داده، روشهای تحلیلی، روشهای مبتنی بر مدل و روشهای مبتنی بر دانش فرد خبره مورد بررسی قرار می گیرد. برای آشنایی و درک بیشتر موضوع، مثالهایی کاربردی و انجام شده در فرآیند های صنعتی و یا تحقیقاتی ارائه می شوند. همچنین، رویکردهایی در ایجاد و افزایش تحمل پذیری خطا معرفی می گرددند و افزایش قابلیت اطمینان سیستم ها و فرآیندهای صنعتی با ارائه مثالهای کاربردی مورد بررسی قرار می گیرد. در این کارگاه آموزشی، همچنین رویکردهای نوینی در تشخیص، شناسایی و جبران خطا معرفی می شوند که می تواند یاری گر محققان و صنعتگران باشد. در این رویکردهای نوین، بهره گیری از خواص سیستم های آشوب در کنترل و تحمل پذیری خطا در سیستم ها و فرآیندهای صنعتی مورد توجه است و زمینه های تحقیقاتی مرتبط معرفی می شود.

سرفصل مطالب بخش اول
- ادبیات موضوع
- تشخیص، شناسایی و ایزوله کردن خطا
    o روشهای مبتنی بر داده
    o روشهای تحلیلی
    o روشهای مبتنی بر مدل
    o روشهای مبتنی بر دانش خبره
         معرفی کاربردهای صنعتی
- کنترل تحمل پذیر خطا/ جبران سازی خطا
     معرفی کاربردهای صنعتی
- ضدِ کنترل آشوب - نگرشی جدید
- معرفی زمینه های تحقیقاتی

سرفصل مطالب بخش دوم
- تشخیص عیب در سیستمهای الکتریکی: مبدلها، الکتروموتورها و ژنراتورها
- تشخیص عیب در کمپرسورها و پمپها
- تشخیص عیب در سیستمهای کنترل و اتوماسیون صنعتی


مخاطبین اصلی

- کارشناسان، محققان و مدیران فنی مراکز تولیدی، صنعتی و کارخانه ای
- کارشناسان و مدیران فنی شرکت های مهندسی
- کارشناسان و مدیران فنی مراکز پژوهشی وتحقیقاتی
- دانشجویان رشته های فنی و مهندسی
و کلیه علاقه مندان عیب!!


سازمان، صنایع و شرکت های مرتبط با موضوع

- مراکز صنعتی، شرکت ها و پژوهشکده های صنعت نفت و گاز
- مراکز صنعتی، شرکت های و پژوهشکده های خودروسازی (ایران خودرو، سایپا، تولیدکنندگان قطعات خودرو)
- (مپنا، مشانیر، فرآب، آذرآب، ...)
بیستمین کنفرانس مهندسی برق ایران

ICEE 2012، تهران، ایران