Przykładowe Zadania z PSWIMP PDF

PRZYKŁADOWE 1. Co to jest Situational Awarness? Wyjaśnij sformułowanie „dane to nie informacja”. Situational Awareness (SA) to zdolność do rozumienia sytuacji w danym momencie, w szczególności w kontekście dynamicznego środowiska (znajomość aktualnego stanu procesu), aby podejmować świadome decyzj...

PRZYKŁADOWE 1. Co to jest Situational Awarness? Wyjaśnij sformułowanie „dane to nie informacja”. Situational Awareness (SA) to zdolność do rozumienia sytuacji w danym momencie, w szczególności w kontekście dynamicznego środowiska (znajomość aktualnego stanu procesu), aby podejmować świadome decyzje (zrozumienie co najprawdopodobniej się zdarzy). Sformułowanie „dane to nie informacja” oznacza, że dane to surowe liczby lub fakty, które wymagają analizy i kontekstu, aby stać się użyteczną informacją. Na przykład, liczba „50” to dane, ale „50 stopni Celsjusza w systemie chłodzenia” to informacja. 2. Czym różni się panel rezystancyjny od pojemnościowego? W jakich warunkach zastosować ten pierwszy, a w jakich ten drugi? Panel dotykowy (rezystancyjny) - działa na zasadzie mechanicznego nacisku, który zmienia rezystancję w punkcie dotyku. Można go używać w rękawiczkach lub z przedmiotami. Idealny w trudnych warunkach, np. przemysłowych. + większa odporność na warunki zewnętrzne (wilgoć), + możliwość pracy w rękawiczkach - mniejsza responsywność - mniej przejrzysty obraz - podatność na zarysowania, odkształcenia - brak wielodotyku Panel pojemnościowy: reaguje na zmianę ładunku elektrycznego spowodowaną dotykiem palca. Jest bardziej precyzyjny i szybki, ale nie działa z rękawiczkami (chyba że są dedykowane). Stosowany w smartfonach i urządzeniach konsumenckich. + zdolność do jednoczesnego pomiaru kilku punktów styku, + większa responsywność niż rezystancyjnego, - problem z pracą w rękawiczkach, - wrażliwość na wilgoć 3. Omów ideę nawigacji w wysokowydajnej wizualizacji. Z ilu poziomów się powinna składać, jakie elementy na poszczególnych poziomach znajdziemy? Przejścia, pomiędzy którymi poziomami powinny być zapewnione? HIERARCHIA WIZUALIZCJI I JEJ NAWIGACJA NAWIGACJA – pozwala na przejścia hierarchiczne oraz równoległe: Okna poziomu drugiego powinny być dostępne z menu nawigacyjnego z każdego punktu wizualizacji, Przyciski prowadzące do okna nadrzędnego powinny w miarę możliwości być umieszczone w jednym miejscu, Powinien występować przycisk prowadzący do menu poziomu pierwszego Umieszczenie paska nawigacyjnego 4. Omów wykorzystanie kolorów w wysokowydajnym HMI. W jaki sposób graficznie prezentowane są alarmy i jakie środki graficzne stosuje się do rozróżnienia ich poziomu? PALETA KOLORÓW Neutralne – elementy tła, funkcja informacyjna, Zimne – stan prawidłowy procesu lub informacja, Ciepłe – stan nieprawidłowy procesu. Intensywność, migotanie (z odpowiednia częstotliwością) lub kształt (trójkąty, kwadraty, ramka) odróżniają poziomy alarmów. HIHI, LoLo -> czerwony o najwyższym priorytecie HI, Lo -> żółty o niższym priorytecie 5. Wyjaśnij rolę trendów w wizualizacji. Skonfrontuj z podawaniem jedynie wartości aktualnej. Trendy pokazują historię wartości w czasie, co pozwala operatorowi przewidywać problemy i analizować procesy. Sama wartość bieżąca nie dostarcza informacji o dynamice procesu. 6. Wyjaśnij pojęcie „user usability” oraz określ czym się cechuje w kontekście projektowania HMI. User usability oznacza użyteczność dla użytkownika. W kontekście HMI kluczowe cechy to: efektywność (wspomaga poprawne wykonanie zadania przez operatora), wydajność (operator wykonuje zadanie wydajnie), odporność na błędy (stara się korygować operatora o bledach), łatwość w nauce, zaangażowanie (latwa w uzyciu intuicyjna i przyjemna dla oka). 7. Rozwiń pojęcia L10n, i18n, t9n, na czym polegają? Wskaż przykładowe problemy, które rozwiązuje się w każdym z tych pojęć. ▪ L10n (Localization): dostosowanie treści do specyfiki kulturowej (język, jednostki, formaty dat). ▪ i18n (Internationalization): przygotowanie systemu do łatwej lokalizacji (np. obsługa wielu języków). ▪ t9n (Translation): tłumaczenie tekstów. Problemy: różnice w formacie dat, językach pisanych od prawej do lewej, czy tłumaczeniu specyficznych terminów. 8. Rozwiń skrót SCADA. Gdzie to rozwiązanie jest stosowane i dlaczego. Jakie zadania realizuje. SCADA - (Supervisory Control And Data Acquisition) monitorowanie przebiegu procesu i informowanie o sytuacjach nieporządnych ZADANIA: → Akwizycja i archiwizacja danych → Monitorowanie → Sterowanie → Alarmowanie → Raportowanie → Dostęp zdalny ZASTOSOWANIA: Uzdatnianie wody Rolnictwo, przetwórstwo żywności Infrastruktura telekomunikacyjna Branża chemiczna Generacja i dystrybucja e-elektr. Transport 9. Narysuj schemat, który obrazuje architekturę systemu SCADA - jego poszczególne komponenty i komunikację pomiędzy nimi. 10. Co to jest Historian? Jaką rolę pełni w systemie SCADA. Czym różni się od zwykłych rozwiązań bazodanowych. Historian specjalna usługa z dedykowaną bazą danych przeznaczoną do przechowywania dużej ilości historycznych danych (chronologiczne uszeregowanie). Zoptymalizowana pod kątem wyszukiwania, gdzie istotny jest czas obróbki Różnica w stosunku do baz danych: optymalizacja pod kątem dużych ilości danych i analizy historycznej. 11. Omów i zaprezentuj graficznie różne sposoby akwizycji danych wykorzystywanych przez Historian. Forced storage - Opisuje mechanizm, w którym system Historian zapisuje wszystkie zebrane dane (symbolizowane przez czerwone kropki) bez selekcji. To zapewnia pełną dostępność danych, ale może obciążać pamięć systemu. Cyclic storage - System zapisuje tylko wartości występujące w określonych odstępach czasu (czerwone kropki). To ogranicza liczbę zapisanych danych, ale może pomijać istotne zmiany między zapisami. Delta storage – Przechowywanie nowozmierzonej wartości jeżeli jej wartość jest inna od ostatniozmierzonej Rodzaje delta storage: Time deadband (czasowa): Filtr czasowy określa minimalny odstęp czasu między zapisanymi wartościami dla danego znacznika. Tylko wartości poza minimalnym czasem między zapisami (np. P2, P4, P7) są przechowywane. Value deadband (wartościowa): Filtr procentowy ignoruje zmiany mniejsze niż określony procent różnicy między minimalną a maksymalną wartością. Wartości (np. P2, P5, P7) poza określonym procentem różnicy są zapisywane. Swinging-door deadband (zmiana nachylenia): Bazuje na zmianie nachylenia między kolejnymi wartościami. Dane są zapisywane, gdy procentowa zmiana nachylenia przekroczy określoną wartość. Jeśli zmiana nachylenia przekracza 10%, wartość zostanie zapisana. 12. Wskaż różnice pomiędzy zapewnieniem bezpieczeństwa w zwykłych systemach informatycznych (IT), a rozwiązaniach w otoczeniu przemysłowym - Operations Technology (OT). 13. Co to jest system diagnostyczny, jakie są jego cele i zadania. W jakich gałęziach przemysłu jest stosowany? DIAGNOSTYKA PROCESU PRZEMYSŁOWEGO System diagnostyczny monitoruje, lokalizuje i identyfikuje awarie w procesach przemysłowych, stosowany m.in. w energetyce, produkcji i transporcie. → Diagnostyka maszyn – ocena stanu urządzeń mechanicznych → Diagnostyka procesów – rozpoznawanie zmian stanów tych procesów (zaburzenia i zdarzenia destrukcyjne) CELE SYSTEMU DIAGNOSTYCZNEGO: → Zmniejszanie częstotliwości i kosztów remontu → Skrócenie czasu wykrycia i lokalizacji awarii → Odciążenie operatora → Monitorowanie → Nadzór → Zabezpieczenie 14. Omów zadania lokalizacji, detekcji i identyfikacji w diagnostyce. Jaka jest ich kolejność? → BADANIE STANU OBIEKTU: 15. Jakie mogą być przyczyny stanów awaryjnych? Jakie mogą być ich konsekwencje? Co to jest alarm flood? Jak wpływa na operatora? ALARM FLOOD Pojawienie się w krótkim czasie wielu różnych alarmów. Występuje zjawisko przeciążenia informacyjnego, które dezorientuje operatora. Przyczyny: błędy operatora, środowiskowe, awarie sprzętu. Konsekwencje: przestoje, straty finansowe. 16. Przedstaw graficznie schemat diagnozowania z modelami i bez modeli. Jaką funkcję pełnią modele? Czy są one uniwersalnie aplikowalne? Modele pomagają przewidywać, jak system powinien działać w normalnych warunkach, dzięki czemu można porównać rzeczywiste wyniki z tym, co oczekiwaliśmy. Dzięki temu łatwiej wykryć zmiany, które mogą wskazywać na uszkodzenie. Jednak modele nie pasują do każdego systemu – muszą być dostosowane do konkretnego przypadku i specyficznych warunków danego systemu. 17. Czym są i do czego służą residua w kontekście diagnostyki procesu? → RESIDUUM – Różnica między modelem a rzeczywistym obiektem na podanie tych samych sygnałów wejściowych. Używane do wykrywania anomalii. Najczęściej wyliczane jako różnica pomiędzy sygnałami wyjściowymi mierzonymi i modelowanymi Wartość residuów w stanie bez uszkodzeń powinno oscylować wokół 0 Wartości odbiegające od 0 są symptomami uszkodzeń Do lokalizacji dokonywana jest ich binarna lub wielowartościowa ocena. W tym celu wykorzystywany jest klasyfikator. 18. Gdzie wykorzystywany jest Fault-Tolerant Control, jaką rolę pełni. Omów różnice pomiędzy podejściem aktywnym pasywnym. Jakie są zalety jednego rozwiązania, jakie drugiego. Narysuj schematy. → Fault tolerant control (FTC) – Zadaniem jest zwiększenie bezpieczeństwa i niezawodności systemów sterowania w przypadku występowania defektów → Zastosowanie: Branża motoryzacyjna, Przemysł lotniczy, Przemysł chemiczny → Pasywny FTC – nie bazuje na informacjach diagnostycznych do sterowania procesem. → Aktywny FTC – informacja o defektach na bieżąco dostarczana przez system diagnostyczny Obsługa błędów nieprzewidzianych 19. W jaki sposób systemy mogą zareagować na pojawienie się defektu? Podaj różne kategorie zachowania, omów je krótko. Która jest najkorzystniejsze z punktu widzenia realizacji procesu, które jest najmniej korzystne. → Fail operational systems: Systemy niewrażliwe na dowolny defekt pojedynczego elementu, realizujące w takim stanie w dalszym ciągu swój cel bez obniżenia wydajności. → Fail graceful systems: Systemy niewrażliwe na dowolny defekt pojedynczego elementu, cechujące się w stanie takim obniżoną sprawnością: defekt nie zmienia się w uszkodzenie. → Fail safe systems: Przełączają się do stanu bezpiecznego, po wykryciu uszkodzenia, które nie może być zneutralizowane. → Fault tolerant systems: Rozpoznają defekty i dalej realizują cele procesowe z obniżoną lub normalną sprawnością. Z punktu widzenia realizacji procesu, najkorzystniejsze są systemy Fail operational oraz Fault tolerant. Oba te systemy pozwalają na kontynuowanie działania mimo wystąpienia defektu, co minimalizuje przestoje i utrzymuje ciągłość procesu. 20. Wybierz i omów krótko po dwie metody detekcji uszkodzeń, które wykorzystują modele oraz które ich nie wykorzystują. Detekcja z wykorzystaniem modeli neuronowych Zaprojektowanie neuronowego klasyfikatora polega na: zdefiniowaniu listy uszkodzeń, określeniu typowych obrazów odpowiadających stanowi normalnemu i awaryjnemu, wyborze struktury sieci i algorytmu jej uczenia, uczeniu sieci, testowaniu sieci dla dowolnych stanów obiektu, Detekcja z wykorzystaniem modeli jakościowych - reguły jeśli-to Model jakościowy opisuje zależności między zmiennymi i parametrami systemu, umożliwiając jakościowe określenie jego zachowania. Detekcja uszkodzeń polega na sprawdzaniu reguł, które są formułowane jako zależności logiczne: Część "jeśli" definiuje zmienne oraz ich logiczne powiązania przy użyciu operatorów i, lub, negacji sygnału. Część "to" formułuje decyzję diagnostyczną na podstawie spełnienia wcześniej określonych relacji. Metody te dążą do naśladowania procesów myślowych człowieka. JEŻELI ZASILANIE_SILNIK jest AKTYWNE, PRĘDKOŚĆ ZADANA > 0 ORAZ TACHOMETR = 0, TO S1 = 1 BEZ MODELU 21. Zaprezentuj graficznie binarną macierz diagnostyczną, omów jakie informacje i gdzie można w niej znaleźć. Jaka jest relacja z drzewem diagnostycznym, skonstruuj takowy na podstawie przedstawionej wcześniej macierzy. Binarna macierz diagnostyczna Reprezentuje powiązania testów i defektów w formie binarnej tablicy. Drzewo diagnostyczne Procedura diagnostyczna zapisana w formie drzewa, gdzie węzły odpowiadają testom, a gałęzie wynikom testów. Umożliwia sekwencyjne testowanie obiektu i detekcję defektów. 22. Czym jest wykrywalność uszkodzeń? Zaprezentuj na przykładzie binarnej macierzy diagnostycznej następujące przypadki: uszkodzenia rozróżnialne, uszkodzenia nierozróżnialne, uszkodzenia niewykrywane. Czym różni się rozróżnialność słaba od rozróżnialności mocnej – zaprezentuj obydwa przypadki. ROZRÓŻNIALNOŚĆ USZKODZEŃ -analizuje zdolność systemu do rozróżniania i wykrywania awarii. Mocna rozróżnialność daje jednoznaczne wyniki, słaba – potencjalne niejednoznaczności. - Za pomocą macierzy binarnej wykrywamy uszkodzenia - W każdej kolumnie macierzy binarnej musi być co najmniej jeden stan wysoki - Rozróżnialność zachodzi, gdy kolumny binarnej macierzy diagnostycznej są różne - Nierozróżnialny, gdy jakieś kolumny macierzy są identyczne Rozróżnialność słaba i mocna (1 stopnia): → Słaba: sygnatury dowolnych dwóch uszkodzeń różnią się tylko na jednej pozycji → Mocna: sygnatury dowolnych dwóch uszkodzeń różnią się na dwóch pozycjach co najmniej. USZKODZENIE NIEWYKRYWALNE - Jeżeli kolumna macierzy binarnej zawiera same zera to uszkodzenie nie jest wykrywalne. 23. Czym są residua wtórne, w jakim celu są stosowane. Residua wtórne – generowane jako kombinacja liniowa residuów pierwotnych, pogłębiają diagnostykę, analizując relacje między pierwotnymi residuami. 24. Omów różne strategie utrzymania ruchu. Postaraj się nakreślić przypadki ich użycia. STRATEGIE UTRZYMANIA RUCHU: → Prewencyjna – regularne i planowane przeglądy → Predykcyjna – monitorowanie stanu urządzenia na bieżąco, dane sa archiwizowane i przetwarzane, działania już wtedy jak tylko pojawią się przesłanki o nieprawidłowej pracy (czegoś) na podstawie gromadzonych informacji. To tak jakby obserwować coś przez dłuższy czas i reagować zanim coś się wydarzy → Reakcyjna – degradacja, awaria = reakcja prewencyjna (zapobiega awariom), predykcyjna (prognozuje na podstawie danych), reakcyjna (naprawa po awarii). Strategia dobierana jest do specyfiki procesów  Przykładowe zadania (* Zadanie) Na podstawie prostego schematu procesu i jego sygnałów określ i zaproponuj binarną macierz diagnostyczną, określ sygnały diagnostyczne i uszkodzenia. (* Zadanie) Który/e z podanych elementów graficznych spełniają wymogi wysokowydajnego HMI? (* Zadanie) Wskaż wszystkie niezgodności z konwencją wysokowydajnego HMI, które zostały popełnione w zaprezentowanej wizualizacji. (* Zadanie) Na podstawie wykresu oraz typu akwizycji określ, które dane zostaną zarchiwizowane przez Historiana Reguly tworzenia wizualizacji (kolory, odcienie, informacje w oknach itp.) czcionka i obramowki nie powinny być czarne, tylko ciemnoszare tlo powinno być dobrane w taki sposób, aby możliwe było czytelne wyświetlenie obiektow od niego ciemniejszych lub jaśniejszych, jaśniejsze = 1 lub ze działa, ciemniejsze = 0 lub ze nie działa nie używamy zielonego ani czerwonego do sygnalizacji pracy typu on off nie powinno być animacji, które mogą rozkojarzyć operatora operaujemy raczej na odcieniach szarości itp. A kolory zarezerwownane sa do specjalnych rzeczy typu poziom cieczy, wykres danej zmiennej itp