Knowledge-Based Fault Diagnosis of Technical Systems

Zusammenfassung

Die hier beschriebene Arbeit ist ein Teil des FORK Projekts, das die Implementation eines primär objekt-orientierten Wissensrepräsentationssystems und seine Anwendung auf den Entwurf und die Fehlerdiagnose technischer Systeme zum Ziel hat. Innerhalb dieses Rahmens wurde eine erste Untersuchung im Bereich des Diagnose durchgeführt, um Klarheit über die grundsätzlichen Probleme und die Anforderungen an sprachlichen Ausdrucksmitteln für Repräsentationsschemata zu gewinnen. Nachdem zuerst eher traditionelle regel-basierte Ansätze für das Diagnoseproblem betrachtet worden waren, wurde dann die Zweckmäßigkeit von Diagnoseansätzen untersucht, die mit Hilfe von expliziten Beschreibungen des zu diagnostizierenden Systems (auf der Grundlage seiner Struktur und Arbeitsweise) vorgehen. Aufbauend auf einen Algorithmus zur Fehlerdiagnose in elektronischen Schaltkreisen, erwiesen sich beträchtliche Erweiterungen für den Fall elektromechanischer Systeme — zur Einbeziehung zeitlicher Abläufe und geometrischer Information — als notwendig. Da die objekt-orientierte Implementation des resultierenden Diagnosesystems DIAGTECH den Einschränkungen eines Personal Computers genügen mußte, stand nur eine Teilmenge der Ausdrucksmittel größerer Systeme wie des FORK-Systems zur Verfügung. DIAGTECH ist allerdings ein hybrides System, da es auch den regel-basierten Diagnoseansatz unterstützt; für letztere Aufgabe wurde unser logik-basiertes “Expertensystem-Werkzeug” DUCKITO herangezogen.

Abstract

The work described herein is part of the FORK project, which aims at the implementation of a primarily object-oriented knowledge representation system and its application to the design and fault diagnosis of technical systems. Within this framework, a first study in the field of diagnosis has been conducted, aiming at a clarification of the basic problems and representational needs. After having considered more traditional rule-based approaches to the diagnosis problem, we investigated the suitability of approaches which operate on explicit descriptions of technical systems (“based on structure and behavior”). Starting with an algorithm to diagnose multiple failures in electronic circuits, considerable extensions had to be made for the more complicated case of electromechanical systems with regard to temporal and spatial (geometric) relations. Since the object-oriented implementation of this diagnosis system, DIAGTECH, had to obey the restrictions of a Personal Computer, only a subset of the representational features offered by larger systems like the FORK system was available. But DIAGTECH is a hybrid system, because it also supports the rule-based style of diagnosis, for which our logic-based “expert system shell” DUCKITO is used as a subsystem.