Análise de regimes e grafos como uma técnica integrada de raciocínio qualitativo para diagnóstico de falhas

Abstract

O problema de diagnóstico de tàlhas em sistemas fisicos tem sido abordado por diversas técnicas diferentes, tendo várias aplicações nas áreas de engenharia, ecologia, química, medicina entre outras. O Raciocínio Qualitativo, sub-área da Inteligência Artifical, dispõe de uma técnica denominada Análise de Regimes que permite tratar de forma qualitativa o problema de diagnóstico. O principal mérito da Análise de Regime está na possibilidade de automatizar a construção dos relacionamentos qualitativos que as variáveis de um sistema podem estabelecer entre si. Uma vez definida a estrutura de relacionamentos, é possível inferir como uma falha se propaga no sistema. Com a finalidade de otimizar o processo de raciocínio empregado na identificação da causa de uma falha, esta tese apresenta uma proposta de associação da Análise de Regime e a representação de sistemas através de grafos, para constituir uma técnica integrada de raciocínio qualitativo para diagnóstico de falhas. Tendo em vista a especialização dos conceitos utilizados na proposta, se fez necessário apresentar primeiramente uma visão geral da área de Raciocínio Qualitativo e da sub-área de Diagnóstico Baseada em lv/ode/os para, então, introduzir os conceitos de Análise de Regimes. Os conceitos de regimes e derivadas qualitativas parciais são utilizados e mostra-se que, através dos mesmos, é possível estabelecer o relacionamento qualitativo entre as variáveis de um processo. Adicionalmente, é mostrada a representação dos relacionamentos através de grafos. Os relacionamentos obtidos na fase de análise de regime são então estruturados na forma de grafos e recebem o tratamento de algoritmos específicos que permitem identificar os componentes causadores de tàlhas no sistema modelado.

The fault diagnosis problem has been approached by many diferent techniques and it is used in many knowledge areas, for example : engineering, ecology, chemistry, medicine and others. Qualitative Reasoning (QR), subarea of Artiticial lntelligence, has a special technique called Regimes Analysis that treats in a qualitative form the fault diagnosis problem. The main accomplishment of Regimes Analysis is the possibility of automating the construction ofthe qualitative relationship among the variables of a system. Once the structure o f the relationship is establ ished, it is possible to inter how a fault is propagated through the system. This thesis presents a proposal of combination between Regimes Analysis and graph-based systems applied on the construction of an optimized qualitative reasoníng for fault diagnosis, as an integrated technique. Many specialized concepts are used in this proposal, so it is necessary to begin with a general view of qualitative reasoning area and sub-area of model-based diagnosis and finally introduce the Regimes Analysis concepts. Concepts of regimes and qualitative parcial derivative are presented and it's shown that it's possible to estabilished the qualitative relationship among the variables of a process. Additionally, it is presented the representation of relationship usmg graph models.The relationships established during the Regimes Analysis phase are structured as graph, allowing the application of specifical algorythms in order to identify the components that are generating the fault on the modeled system.