Folyamatvizualizáció kiber-fizikai rendszerekben
Napjainkban egyre elterjedtebbek a kiber-fizikai rendszerek, röviden a CPS-ek (Cyber Physical System). Egy CPS, általában két logikai egység között teremt kapcsolatot: az egyik a fizikai („P”) világ különböző adatait mérő egységek, a másik pedig ezeknek az adatoknak az Internet erőforrásai és intelligenciája segítségével történő feldolgozása („C”). CPS rendszerekkel manapság már szinte mindenhol találkozhatunk, szállítmányozásban, otthoni eszközökben, ipartelepeken, okos gyártásban.
A CPS információ feldolgozási folyamatai öszzettetek, hiszen jellegzetesen földrajzilag és funkcióban szétterülő, akár több vagy sok részrendszerből származó információ fúziója és együttes feldolgozása adja a hatékonyságukat. Az internethez kötödés egyfelől a nagy erőforrás igényű feladatokhoz ad alapot (pl.: felhő), másfelől lehetővé teszi, az Interneten elérhető adat- és tudásvagyon integrálását.
Ebből látható, hogy egy ilyen rendszer mindig architekturálisan és funkcionálisan is többszintű és sok komponensből áll. A CPS alkalmazások jelentős része biztonságkritikus hiszen az informatikai hibák a fizikai világgal való kölcsönhatás miatt akár katasztrofálissá is erősödhetnek. Ennek megfelelően fejlesztésük során elsődleges szempont a szolgáltatásbiztonság.
Célom egy olyan módszer kidolgozása volt, amely a CPS rendszerek ellenőrzését vizuális eszközökkel támogatja az általuk megvalósított adatfeldolgozási és erőforrás használati folyamatmodell mentén. Bonyolult rendszerekben ugyanis a belső viselkedésük feltárásának és ellenőrzésének hatékony mérnöki módszere a vizuális feltáró analízis, amelynek egyes elemzési lépéseihez (ellenőrzési hiba lokalizálás) a meglevő rendszer modellek jó vezérfonalat adnak.
Az üzem közbeni hibadetektálás és hibalokilázálás során ugyancsak hatékonyak a vizuális módszerek. A megkívánt diagnosztikai mélység ugyanakkor a hiba elhárítását, illetve az üzem menet folytonosságát helyre állító lépésektől is függ. Egy nagy rendelkezésre állású rendszerben például szokásos a hiba durva felbontású diagnosztizálása és az hibás blokkról átváltás egy hibátlanra. Az ezt követő finom diagnosztika célja pedig a leválasztott hibás blokkon belül a hibahely behatárolása.
A vizualizáció alapú diagnosztikának adaptálhatónak kell lennie a hibakezelés egyes fázisaihoz. Például, egy főmérnököt csak az érdekli, hogy melyik gépsor hibás, hogy a termelést átirányíthassa egy jóra, míg a termelést felügyelő operátort ezután az adott területen bekövetkezett hiba pontos előfordulása érdekli. A diagnosztikai algoritmusnak a hiba behatárolását az aktuális igénytől függő diagnosztikai felbontásnak megfelelően gyorsan kell elvégeznie.
Ehhez a jól bevált integrált diagnosztika nevű módszert adaptáltam, amely a CPS rendszer adatáramlását és lokális tesztjeit egységes keretbe fogva vezérli a diagnosztikát. Az alapul szolgáló tesztelési gráf csomópontjai a folyamatok lépései, be- és kimenetek és a tesztek, a köztük található élek pedig az információáramlást reprezentálják. Az aktuális hibajelzéséket ennek segítségével követve a megkívánt diagnosztikai mélységnek megfelelően végezhető el a hibalokalizálás.
Vizuális diagnosztika esetén az integrált diagnosztika adja annak az alapját, hogy a meglevő és az újabb vizuális tesztek segítségével hatékonyan elvégezhető legyen a CPS rendszerek ellenőrzése és a fellépő hibák gyors lokalizációja.
szerző
-
Hodvogner Szilvia
Mérnök informatikus szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Pataricza András
egyetemi tanár, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
