Propuesta de un formalismo para la supervisión de procesos continuos

Abstract

En este trabajo se desarrolla una metodología para modelar el nivel de decisión en la supervisión de sistemas continuos que represente el nivel de abstracción de las decisiones de un supervisor humano. Se identificó los autómatas de estados finitos y las redes de Petri como formalismos candidatos para desarrollar la metodología. Paralelamente, de la literatura y la experiencia se definió cuatro (4) categorías que agrupan el listado de decisiones generalizadas y seguidamente se valida si el formalismo es apropiado para modelar las decisiones anteriormente definidas. Seguidamente, se lista un conjunto de escenarios de toma de decisiones en la industria y de acuerdo con la información recopilada, son generalizadas y agrupadas en categorías. De lo anterior, se identifica que la gran mayoría de las decisiones del operador en un proceso industrial se concentran en la apertura/cierre de elementos y el arranque/parada de equipos; ambas decisiones pueden ser modeladas utilizando autómatas o redes de Petri, pero el resto no son soportadas por la teoría de autómatas. Se propone el uso de redes de Petri como el formalismo para la supervisión de procesos continuos. Se plantean escenarios de simulación y se construye un entorno de pruebas para verificar el desempeño del formalismo frente al modelo mental del supervisor humano, evaluando el tiempo que emplea el operador para tomar la decisión, la cantidad de intentos fallidos y por último el efecto de la decisión en el sistema, es decir, si fue correcta o incorrecta.

Abstract: A methodological proposal is developed in this research with the objective of establishing the appropriate formalism to model the level of decision in the supervision of continuous systems that represents the level of abstraction of the decisions of a human supervisor. The finite state automatons and the Petri nets were identified as candidate formalisms to develop the methodology. In parallel, from the literature and experience, four (4) categories were defined, grouping the list of generalized decisions and then validating whether formalism is appropriate to model the previously defined decisions. Next, a set of decision-making scenarios is listed in the industry and according to the information gathered, they are generalized and grouped into categories. From the above, it is identified that the great majority of the decisions of the operator in an industrial process are concentrated in the opening / closing of elements and the start / stop of equipment; both decisions can be modeled using automata or petri nets, but the rest are not supported by the automata theory. The use of Petri nets is proposed as the formalism for the supervision of continuous processes. Simulation scenarios are proposed and a test environment is constructed to verify the performance of the formalism against the mental model of the human supervisor, evaluating the time the operator uses to make the decision, the number of failed attempts and finally the effect of the decision in the system, that is, whether it was correct or incorrect.