SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo En este documento se da a conocer la forma como se cumplieron los objetivos propuestos inicialmente, dada la estructura del prototipo del sistema experto, su construcción y la información recolectada y estudiada. Se describen los módulos que conforman el sistema experto, como se implementaron y sus especificaciones. Se incluyen las bases que se tuvieron en cuenta para su construcción, las características del programa utilizado y la adquisición de la información que lo alimenta.

SISTEMA EXPERTO EoS: GESTIÓN DE FALLAS CON DIAGNÓSTICO EXPERTO PARA TURBOCOMPRESORES UTILIZADOS EN LA EXTRACCIÓN DE PETRÓLEO

VIVIANA ESPINOSA ROJAS GINA PAOLA PULIDO URIZA

Trabajo de grado para optar por el título de Ingeniero Electrónico

Director Ingeniero Adolfo León Recio Vélez M.Sc

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE INGENIERÍA, DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA BOGOTÁ, D. C. 2004

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ARTICULO 23 DE LA RESOLUCIÓN No 13 DE JUNIO DE 1946 "La universidad no se hace responsable de los conceptos emitidos por sus alumnos en sus proyectos de grado. Sólo velará porque no se publique nada contrario al dogma y la moral católica y porque los trabajos no contengan ataques o polémicas puramente personales. Antes bien, que se vea en ellos el anhelo de buscar la verdad y la justicia".

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

RECTOR MAGNÍFICO: R. P. GERARDO REMOLINA VARGAS, S. J. DECANO ACADÉMICO: ING. ROBERTO ENRIQUE MONTOYA VILLA DECANO DEL MEDIO UNIVERSITARIO: R. P. ANTONIO JOSÉ SARMIENTO NOVA, S. J. DIRECTOR DE CARRERA: ING. JUAN CARLOS GIRALDO CARVAJAL DIRECTOR DEL PROYECTO: ING. ADOLFO LEÓN RECIO VÉLEZ M.Sc

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A Dios, a mi papá Roberto, mi mamá Flor María y mi hermano Juancho, porque siempre estuvieron a mi lado incondicionalmente y me brindaron la fortaleza para poder culminar con éxito este proyecto. VIVIANA ESPINOSA ROJAS

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AGRADECIMIENTOS Antes que nada, gracias a Dios por la oportunidad que nos brindo. En una larga lista de agradecimientos quiero resaltar el apoyo de mis padres y hermanas quienes fueron incondicionales en el camino que recorrí durante el desarrollo de este trabajo. A Viviana, mi compañera y AMIGA, por los momentos difíciles y gratificantes que pasamos desarrollando este trabajo y por su incondicional amistad y apoyo. A BP Exploration Company Colombia Ltda y Equipo de Servicios Petroleros Ltda por el apoyo que nos brindó en la realización de este trabajo, en especial al Ingeniero Gabriel Combariza y al Ingeniero Carlos Olarte quienes creyeron en nosotras. Gracias al equipo de Cusiana que nos colaboró en la elaboración de este proyecto y al tiempo que nos dedicaron en sacarlo adelante, en especial al Ingeniero Rubén Soler y al Ingeniero Oscar Pérez. Gracias a Cesar Bustacara por su tiempo, dedicación, paciencia y disponibilidad por ayudarnos y colaborarnos cuando más lo necesitábamos, y a Jose Fernando Vega por su disposición y ayuda. A nuestro director, Adolfo Recio, gracias por los ánimos y la asesoría que nos brindó, y a Alejandro Forero, por su asesoria, dedicación y compromiso con nuestro trabajo. GINA PAOLA PULIDO URIZA

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La elaboración de este trabajo de grado fue posible gracias al apoyo incondicional de mi papá, mi mamá y mi hermano. Dios fue mi guía en todo momento y le agradezco a Él poder culminar con éxito este trabajo de grado. Agradezco a nuestro director de trabajo de grado el Ingeniero Electrónico Adolfo León Recio, por su tiempo y dedicación, a nuestro asesor el Ingeniero Electrónico Alejandro Forero por sus valiosos aportes y ayuda, al profesor Cesar Bustacara por su apoyo y consejo incondicional. Le doy mi más profundo a agradecimiento a Felipe Bayon, Gerente de Unidad de Desempeño de BP, y a los ingenieros de BP Gabriel Combariza y Carlos Olarte quienes creyeron en nosotras y en nuestra propuesta y aceptaron desarrollar este proyecto para su empresa. No hubiera sido posible elaborar este trabajo de grado sin la ayuda y los conocimientos de los Ingenieros de Control de Equipo de Servicios Petroleros, en Cusiana, Rubén Soler y Oscar Pérez, quienes siempre estuvieron prestos a colaborarnos y son parte del desarrollo de este proyecto, a ellos muchas gracias. Finalmente agradezco a mi compañera de Trabajo de grado y mi mejor amiga Gina Pulido y a todos aquellos que tal vez no nombro pero nos tendieron su mano para hacer posible que pudiéramos terminar con éxito nuestro proyecto. VIVIANA ESPINOSA ROJAS

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TABLA DE CONTENIDO TABLA DE CONTENIDO ...................................................................................... 7 LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... 8 LISTA DE ANEXOS ................................................................................................ 8 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 9 1. MARCO TEÓRICO............................................................................................. 11 2. ESPECIFICACIONES......................................................................................... 12 2.1 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA EXPERTO EoS ................................. 12 2.2 ENTRADAS Y SALIDAS DEL SISTEMA.................................................... 13 2.3 MÓDULOS DEL SISTEMA EXPERTO EoS ................................................ 14 2.3.1 Módulo de Filtraje........................................................................................ 16 2.3.2 Módulo de Captura de Datos ....................................................................... 16 2.3.3 Módulo de Base de Hechos.......................................................................... 16 2.3.4 Módulo de Base del Conocimiento .............................................................. 17 2.3.5 Módulo del Mecanismo de Inferencia.......................................................... 17 2.3.6 Módulo de Explicación ................................................................................ 17 2.3.7 Módulo de Interfaz Gráfica.......................................................................... 18 3. DESARROLLO ................................................................................................... 19 3.1 MÓDULO / FASE DE FILTRAJE .................................................................. 20 3.2 MÓDULO / FASE DE CAPTURA DE DATOS............................................. 22 3.3 MÓDULO / FASE DE BASE DE HECHOS .................................................. 23 3.4 MÓDULO / FASE DE BASE DEL CONOCIMIENTO ................................. 28 3.5 MÓDULO / FASE DE MECANISMO DE INFERENCIA ............................ 30 3.6 MÓDULO / FASE DE EXPLICACIÓN ......................................................... 33 3.7 MÓDULO / FASE DE INTERFAZ GRÁFICA .............................................. 35 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................... 37 4.1 ALCANCE DEL SISTEMA EXPERTO EoS ................................................. 37 4.2 HERRAMIENTAS DE SOFTWARE UTILIZADAS..................................... 39 4.3 DESEMPEÑO DEL PROGRAMA DESARROLLADO EN CLIPS.............. 40 4.4 FUNCIONAMIENTO DE LA INTERFAZ GRÁFICA ELABORADA EN VISUAL BASIC.NET ................................................................................................. 41 4.5 RESULTADOS DE LA COMPARACIÓN DEL PROCESO REALIZADO ANTES Y REALIZADO AHORA.............................................................................. 42 4.6 FACTIBILIDAD DE LA APLICACIÓN DE LOS CONCEPTOS DE GESTIÓN DE FALLAS EN EL SISTEMA EXPERTO EoS ..................................... 45 4.7 ANÁLISIS DE COSTOS................................................................................. 47 5. CONCLUSIONES ............................................................................................... 50 6. GLOSARIO ......................................................................................................... 52 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 58

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LISTA DE FIGURAS Figura 1: Archivo de Entrada del SISTEMA EXPERTO EoS.......................................................... 13 Figura 2: Esquema de entradas y salidas del SISTEMA EXPERTO EoS......................................... 14 Figura 3: Diagrama de flujo del SISTEMA EXPERTO EoS. .......................................................... 15 Figura 4. Esquema de comparación y archivos resultado cuando el SISTEMA EXPERTO EoS realiza el filtraje de las alarmas............................................................................................... 22 Figura 5.Estructura de programación de CLIPS......................................................................... 26 Figura 6 Fragmento de un Árbol de Conocimiento utilizado en la elaboración del SISTEMA EXPERTO EoS. ...................................................................................................................... 29 Figura 7: Pantalla principal del SISTEMA EXPERTO EoS. ............................................................ 35

LISTA DE ANEXOS ANEXO A: TEORÍA DE GESTIÓN ANEXO B: PETRÓLEO Y TURBINAS ANEXO C: SISTEMAS EXPERTOS ANEXO D: ÁRBOLES DE CONOCIMIENTO ANEXO E: LICENCIA DE FUNCIONAMIENTO DE CLIPS ANEXO F: CARTAS PRESENTADAS A EQUIPO DE SERVICIOS PETROLEROS LTDA ANEXO G: REPORTES EoS

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INTRODUCCIÓN Dentro de las principales necesidades de las empresas petroleras está el mantener constante la producción de petróleo en sus yacimientos, puesto que una parada en la producción representa grandes pérdidas de dinero. Para BP Exploration Company Colombia Ltda1 y Equipo de Servicios Petroleros Ltda2 los turbocompresores resultan ser uno de los equipos más importantes para la inyección de gas al pozo dentro del proceso de extracción de petróleo, ya que si un turbocompresor falla, la producción de crudo se interrumpe generando pérdidas de producción y dinero, hasta que el problema sea solucionado y el turbocompresor pueda operar nuevamente en condiciones normales. Por ello, BP Exploration Company Colombia Ltda, siendo una empresa líder en la extracción de petróleo, encuentra interesante disponer de un mecanismo que relacione y analice fallas para hacer más eficiente, rápida y menos dispendiosa la interpretación manual de la información de los eventos cuando ocurre una falla en alguno de los turbocompresores, y de esta forma facilitar al ingeniero experto en fallas la valoración del problema y el diagnóstico de las causas de las mismas, proporcionando soluciones en menor tiempo con el fin de restablecer el proceso lo antes posible. Hasta hace unos meses, cuando ocurría una falla en alguno de los turbocompresores de BP Exploration Company Colombia Ltda el proceso se debía detener, e inmediatamente se analizaban manualmente el listado de alarmas de falla relacionadas con el equipo, con lo que el ingeniero experto en fallas realizaba una valoración del problema, diagnosticaba sus causas y proponía soluciones, con el fin de restablecer el proceso lo antes posible. Sin embargo, esta interpretación manual de la información podía ser más eficiente, rápida y menos dispendiosa para la persona experta si disponía de un mecanismo práctico que relacionara y analizara fallas, facilitando la valoración del problema y el diagnóstico de las causas de la falla, y así solucionarlas en menos tiempo para restablecer el proceso lo antes posible. Para atender este problema, se diseñó un prototipo de un sistema experto que diagnostica las causas de las fallas que se presentan en los turbocompresores que intervienen en el proceso de inyección de gas de BP Exploration Company Colombia LTDA en Cusiana, y las presenta al usuario por medio de una interfaz gráfica.

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BP Exploration Company Colombia Ltda. es la empresa líder en la extracción de petróleo de Colombia. Sus yacimientos petroleros se encuentran en el Casanare, y el principal de ellos es el CPF (Central Production Facilities),) de Cusiana. 2 Equipo de Servicios Petroleros Ltda. es una empresa de servicios de la industria de producción de petróleo, particularmente de BP Exploration Company Colombia Ltda.

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Este prototipo de sistema experto, denominado SISTEMA EXPERTO EoS, resuelve problemas como un especialista humano y permite emular por medio de un sistema de cómputo la habilidad de toma de decisiones mediante relaciones, según los indicadores de alarmas que intervienen en el proceso y las respuestas de los usuarios durante la ejecución del programa. El SISTEMA EXPERTO EoS sigue los conceptos de la teoría de Gestión de Fallas3 los cuales son la base para justificar la construcción y desarrollo de este sistema experto. Se espera que el SISTEMA EXPERTO EoS sea una muestra para que BP Exploration Company Colombia Ltda, junto con su outsourcing Equipo de Servicios Petroleros Ltda evalúen la factibilidad de posteriores desarrollos que extiendan el alcance del SISTEMA EXPERTO EoS y puedan utilizarse para un número elevado de equipos. El desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS, se realizó como trabajo de grado titulado “Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo”, por las Ingenieras Electrónicas Viviana Espinosa Rojas y Gina Paola Pulido Uriza, de la Pontificia Universidad Javeriana. Se desarrolló en las empresas “BP Exploration Company Colombia Ltda” Y “Equipo De Servicios Petroleros Ltda” bajo el conocimiento, asesoría y requerimientos del Ingeniero Carlos Olarte y el Ingeniero Rubén Soler. Su instalación se realizó en BP Exploration Company Colombia Ltda en Cusiana, Casanare en octubre de 2004. En este documento se da a conocer la forma como se cumplieron los objetivos propuestos inicialmente, dada la estructura del prototipo del sistema experto, su construcción y la información recolectada y estudiada, así como los aportes de los ingenieros expertos. Se describen los módulos que conforman el sistema experto, como se implementaron, sus especificaciones y como es la interacción con la interfaz grafica. Se incluye, las bases que se tuvieron en cuenta para construir el sistema experto, las características del programa utilizado y la adquisición de la información que lo alimenta. Se expone una descripción del funcionamiento de los turbocompresores en el proceso de extracción de petróleo, se explican los conceptos principales de la teoría de gestión de fallas y se evalúa su aplicación en procesos petroleros, basados en las pruebas realizadas en Cusiana. Como complemento a la información que se encuentra en este documento, el SISTEMA EXPERTO EoS cuenta con el Manual de Usuario, en el que se detalla el modo de uso y las funcionalidades del sistema; el Manual Técnico de

Usuario, el cual incluye la estructura de programación y modo de alimentar el sistema experto, y el Código de programación del SISTEMA EXPERTO EoS, en el cual se encuentra todo el código fuente del programa. 3

Gestión de Fallas: Para más información remítase al Anexo A de este documento.

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MARCO TEÓRICO Los temas que sirvieron como base teórica al SISTEMA EXPERTO EoS y fueron punto de partida para su desarrollo son: ‰ Teoría de Gestión: Se presentan algunos de los conceptos de Gestión de Red, que están definidos para el sector de las telecomunicaciones pero que son válidos en otros sectores y tipos de empresas4 como lo es la petrolera, adaptando los conceptos a aplicaciones específicas. Ver Anexo A de este documento. ‰ Petróleo y Turbocompresores: Se refiere a las generalidades del proceso de extracción de petróleo utilizado por BP Exploration Company Colombia Ltda en Cusiana, y la importancia de los turbocompresores dentro del proceso. Ver Anexo B de este documento. ‰ Sistemas Expertos: Base teórica, componentes y fundamentación de los sistemas expertos para el desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS. Ver Anexo C de este documento. La comprensión y manejo de estos temas es necesaria para entender la información que contiene este documento.

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Tomado de TeleManagement Forum Telecom Operations Map, NMF, GB910.

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ESPECIFICACIONES 1.1.1. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA EXPERTO EOS El SISTEMA EXPERTO EoS está soportado bajo ambiente Windows, por lo tanto para su correcta ejecución se necesita un computador personal con las siguientes características mínimas: Hardware:

Procesador Pentium II® o superior. RAM: 128 MB o superior. Disco duro: 12 GB o superior.

Software:

Windows 98 o superior. CLIPS.5

El SISTEMA EXPERTO EoS, en su composición, está dividido en dos programas: 1. Interfaz gráfica: Es el programa con el que el usuario interactúa, y donde se muestra la información de interés para éste. La interfaz gráfica la comparte con el

Sistema de Captura y Filtraje 6 y está desarrollada en Visual Basic.NET 6.0. 2. CLIPS: Es un programa que trabaja de manera regular y sincrónica con la interfaz gráfica. Realiza el proceso de inferencia y genera la información que se muestra al usuario. Para el desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS se utilizó la versión 6.21 de CLIPS del 15 de junio de 2003.

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Herramienta especializada de software para la elaboración de sistemas expertos. Sistema de Captura y Filtraje: Es el sistema que se encarga de recibir constantemente las alarmas que generan los diferentes equipos que intervienen en el proceso de extracción de petróleo en Cusiana y mostrarlas de manera detallada en pantalla. Las alarmas se reciben por puerto serial y se presentan al usuario utilizando este sistema que fue desarrollado e instalado previamente en el Control Room de Cusiana; donde trabajan de forma coordinada y bajo la misma interfaz gráfica del SISTEMA EXPERTO EoS. Para más información remítase a la sección 2.1 del Manual Técnico de Usuario o a la sección 1.1 del Manual de Usuario. 6

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El correcto funcionamiento de cada uno de ellos hace que el SISTEMA EXPERTO EoS trabaje adecuadamente, de forma que es indispensable que ambos programas se ejecuten simultáneamente y de manera correcta.

1.1.2.

ENTRADAS Y SALIDAS DEL SISTEMA

El SISTEMA EXPERTO EoS tiene como entrada el archivo de texto que genera el Sistema de

Captura y Filtraje cuando ocurre una Alarma de Disparo7. Este archivo lo llamaremos Archivo de Entrada. Este archivo se denomina ArchivoHyp.Txt y se encuentra en C:\EJERVG.

Figura 1: Archivo de Entrada del SISTEMA EXPERTO EoS. Las salidas del SISTEMA EXPERTO EoS son: ‰ Las posibles causas que generaron la falla: Causas EoS. ‰ Las posibles recomendaciones correctivas a la falla: Recomendaciones EoS. ‰ La secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas: Proceso EoS.

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Alarma de Disparo: Es la alarma que está directamente relacionada con la parada de un turbocompresor. Para más información, remítase a la sección 1 del Manual de Usuario, o a la sección 2 del Manual Técnico de Usuario.

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Archivo de Entrada: Archivo de texto que genera el Sistema de Captura y Filtraje.

SISTEMA EXPERTO EoS

Causas Recomendaciones Proceso

Figura 2: Esquema de entradas y salidas del SISTEMA EXPERTO EoS. La información adicional que se muestra al usuario es: ‰ Información referente a la Alarma de Disparo: Información de la Alarma de

Disparo. ‰ Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas dadas por el usuario: Historial de preguntas y respuestas. ‰ Reporte con la información de entrada, salida y adicional. Este reporte se genera en formato de texto (*.Txt) al culminar el proceso: Reporte EoS.

1.1.3.

MÓDULOS DEL SISTEMA EXPERTO EOS

A continuación se describen las especificaciones de cada uno de los siete (7) módulos que componen el SISTEMA EXPERTO EoS: ‰ Módulo de filtraje ‰ Módulo de Captura ‰ Módulo de Base de Hechos ‰ Módulo de Base del Conocimiento ‰ Módulo de Mecanismo de Inferencia ‰ Módulo de explicación ‰ Módulo de Interfaz Gráfica El diagrama de flujo se muestra en la Figura 3, y cada uno de los módulos se detalla con un color diferente.

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ENTRADA AL SISTEMA

MODULO DE FILTRAJE

Archivo de Entrada: Archivo de texto que genera el Sistema de Captura y Filtraje.

Selección y filtraje de las alarmas que se encuentran en el Archivo de Entrada. Se determinan: Alarmas de Disparo Alarmas Secundarias Otras alarmas. BASE HECHOS. Lista de alarmas. Información suministrada por el usuario. Conclusiones intermedias de la ejecución.

Información suministrada por el usuario. Respuesta a las preguntas formuladas por el sistema experto.

Nuevas conclusiones ejecución.

INTERFAZ CON EL USUARIO. SALIDA DEL SISTEMA Presenta al usuario: Causas EoS Recomendaciones EoS Proceso EoS Información de la Alarma de Disparo Historial de preguntas y respuestas

*ENTRADA AL SISTEMA. *MÓDULO DE FILTRAJE *MÓDULO DE CAPTURA.

Captura las alarmas previamente filtradas, y las ubica en los archivos binarios: Primarias.bin Secundarias.bin, Ubicados en C:/EJERVG, para que CLIPS y Visual Basic.NET puedan tener acceso a ellas. BASE DEL CONOCIMIENTO

Comparación de patrones de reglas con hechos

durante

Son las reglas que contienen el conocimiento especializado suministrado por la persona experta en el dominio, las cuales se representan en Árboles de Conocimiento. Las reglas son: Reglas de producción. Metarreglas. Reglas con prioridad

la AGENDA

SALIDA DEL SISTEMA Genera el Reporte EoS.Txt, y lo almacena en la carpeta ReportesEoS

Formula preguntas al usuario y le permite indicar la respuesta.

MÓDULO DE CAPTURA.

Almacena o lee información de interés, ubicada en C;\EJEVG: Causas.Txt Recomendaciones.bin Pta.bin Rta.bin Simulacion.bin

MÓDULO DE EXPLICACIÓN. Almacena las conclusiones intermedias. Al final del proceso las guarda en el archivo Proceso.bin que se encuentra en C:\EJERVG.

*BASE DE HECHOS. *BASE DE CONOCIMIENTO. *MECANISMO DE INFERENCIA.

La regla pasa a la agenda. Las reglas están en orden según prioridad. Actualización de la agenda. Elimina o adiciona. Dispara reglas por orden de prioridad. Ejecución de acciones de la consecuencia (Lado derecho) de la regla disparada. Elimina las reglas ya disparadas.

*MÓDULO DE EXPLICACIÓN. *INTERFAZ GRÁFICA. *SALIDA DEL SISTEMA.

Figura 3: Diagrama de flujo del SISTEMA EXPERTO EoS.

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1.1.4.

MÓDULO DE FILTRAJE

Se encarga de la selección y filtraje de las alarmas que se encuentran en el Archivo de Entrada y que sirven para identificar y llevar a cabo el proceso de reconocimiento de las causas de la falla. ‰ Compara los tags8 de las alarmas que encuentran en el Archivo de Entrada, con los de las del archivo ListaPrimarias.Txt,9 y si existe alguno en común lo almacena en el archivo Primarias.bin, el cual es un archivo que hace parte del funcionamiento interno del sistema. Estas alarmas se denominan Alarmas de Disparo. ‰ Compara los tags de las alarmas que encuentran en el Archivo de Entrada, con los de las del archivo ListaSecundarias.Txt,10 y si existe por lo menos uno en común los almacena en el archivo Secundarias.bin, el cual es un archivo que hace parte del funcionamiento interno del sistema. A estas alarmas las denominaremos Alarmas

Secundarias. ‰ Deshecha las alarmas del Archivo de Entrada que no son Alarmas de Disparo ni Alarmas

Secundarias.11

1.1.5.

MÓDULO DE CAPTURA DE DATOS

‰ Captura las alarmas previamente filtradas, y las ubica en los archivos binarios

Primarias.bin y Secundarias.bin, ubicados en C:/EJERVG, para que CLIPS y Visual Basic.NET puedan tener acceso a ellas.

1.1.6.

MÓDULO DE BASE DE HECHOS

Se desarrolla sobre el CLIPS y se compone de: ‰ Listado de alarmas que provienen del Módulo de Captura de Datos. ‰ Información suministrada por el usuario durante el proceso de inferencia. ‰ Conclusiones intermedias generadas durante la ejecución. 8

Tag: Código para identificar la instrumentación y variables de un proceso determinado. ListaPrimarias.Txt: Archivo que contiene una lista con todos los tags de Alarmas de Disparo. 10 ListaSecundarias.Txt: Archivo que contiene una lista con todos los tags de Alarmas Secundarias. 11 Para más información remítase a la sección 3.2 del Manual Técnico de Usuario. 9

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1.1.7.

MÓDULO DE BASE DEL CONOCIMIENTO

Son las reglas que contienen el conocimiento especializado suministrado por la persona experta en el dominio, las cuales se representan en Árboles de Conocimiento12, y se escriben en lenguaje de programación directamente sobre Clips. Se compone de: ‰ Reglas de producción: Son las que alimentan la base de conocimiento. Se elaboran con la información obtenida de los Árboles de Conocimiento construidos por los ingenieros expertos y los ingenieros del conocimiento. ‰ Metarreglas: Son reglas sobre otras reglas. Adicionalmente, a algunas de estás reglas se les asignara prioridad con el fin de que se disparen antes que otras.

1.1.8. MÓDULO DEL MECANISMO DE INFERENCIA ‰ Tiene una Agenda compuesta por la colección de las reglas activadas, las cuales manejan las prioridades asignadas en el módulo de base de conocimiento. ‰ Opera en ciclos hasta obtener respuesta al análisis de causas de fallas. ‰ De acuerdo con las reglas activadas almacena o lee información de interés de los archivos Causas.bin, Recomendaciones.bin, Pta.bin, Rta.bin y Simulacion.bin, ubicados en C;\EJEVG. ‰ Genera un reporte con la información de entrada y salida del sistema. Este reporte se genera en formato de texto (*.Txt) al culminar el proceso: Reporte EoS.13

1.1.9.

MÓDULO DE EXPLICACIÓN

‰ El sistema almacena secuencialmente las conclusiones intermedias del análisis de causas de falla, con las respectivas hipótesis y recomendaciones, y al final del proceso las guarda en el archivo Proceso.bin que se encuentra en C:\EJERVG.

12 13

Para más información remítase al Anexo C de este documento. Reportes EoS: Para más información remítase a la sección 14 del Manual de Usuario.

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1.1.10.

MÓDULO DE INTERFAZ GRÁFICA

La interfaz gráfica está desarrollada en Visual Basic.NET y es la que permite al usuario interactuar con el sistema. ‰ Permite al usuario ingresar las respuestas correspondientes a las preguntas que el sistema plantea a través del proceso de análisis.14 ‰ El ambiente de trabajo del programa se encuentra en español. ‰ Permite simular eventos de falla, para evaluar los resultados de un conjunto de posibles alarmas.15 ‰ En algunos casos no presenta al usuario las palabras con tildes, para evitar errores de caligrafía. ‰ Para una correcta visualización, se debe usar una resolución de pantalla de 768 píxeles máximo. ‰ Permite seleccionar un archivo de texto, para realizar Análisis de Eventos16. Muestra los resultados intermedios y finales del análisis de causas de la falla, es decir:17 ‰ Posibles causas que generaron la falla: Causas EoS. ‰ Posibles recomendaciones correctivas a la falla: Recomendaciones EoS. ‰ Secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas: Proceso EoS. ‰ Información referente a la Alarma de Disparo: Información de la Alarma de Disparo. ‰ Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas dadas por el usuario: Historial de preguntas y respuestas.

14

Para más información remítase a la sección 3.4 del Manual Técnico de Usuario o a la sección 13 del Manual de Usuario. 15 Para más información remítase a la sección 3.7 del Manual Técnico de Usuario o a la sección 7 del Manual de Usuario. 16 Analisis de Eventos: Remítase a la sección 13 del Manual de Usuario. 17 Para más información remítase a las secciones 6, 8, 9, 10 y 11 del Manual de Usuario

18

DESARROLLO El SISTEMA EXPERTO EoS se desarrolló bajo el lenguaje de programación CLIPS18 debido a que es una herramienta de software libre19 que se encuentra en Internet, lo cual es importante ya que se puede desarrollar un producto de buena calidad a un costo razonable. Además ofrece los elementos básicos de un sistema experto: ‰ Base de hechos y de instancias que corresponden a la memoria global. ‰ Base de conocimiento que contiene las reglas. ‰ Mecanismo de inferencia que controla la ejecución de las reglas. El contrato de licencia de CLIPS se encuentra en el ANEXO E de este documento. Para el desarrollo de la interfaz gráfica se utilizó Visual Basic.NET, debido a que varios de los desarrollos que se encuentran en el Control Room de Cusiana20 están implementados en esta herramienta de programación, entre ellos el Sistema de Captura y Filtraje21, con el cual el SISTEMA EXPERTO EoS comparte la interfaz gráfica. El SISTEMA EXPERTO EoS consta de siete módulos y fases de trabajo que al integrarse correctamente forman el prototipo del sistema experto que diagnostica causas y propone recomendaciones a las fallas que se presentan en los turbocompresores que intervienen en el proceso de inyección de gas al pozo en BP Exploration Company Colombia Ltda en Cusiana, y los presenta al usuario por medio de la interfaz gráfica. A continuación se hará una descripción general de cada uno de los módulos y fases que conforman el sistema, basados en el diagrama de flujo que se muestra en la Figura 3. En cada uno de los módulos y fases se incluirá una porción del código desarrollado, sin embargo el

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CLIPS: Para más información remítase al Anexo C de este documento. Software libre: Que no tiene costo para fines educativos y/o empresariales. La licencia de CLIPS se encuentra en el ANEXO E de este documento. 20 Control Room: Es el cuarto de control donde se reportan las alarmas de los equipos que se encuentran en el CPF de Cusiana, Casanare. 21 Sistema de Captura y Filtraje: Es el sistema que se encarga de recibir constantemente las alarmas que generan los diferentes equipos que intervienen en el proceso de extracción de petróleo en Cusiana y mostrarlas de manera detallada en pantalla. El sistema fue desarrollado e instalado previamente en el Control Room de Cusiana; donde trabajan de forma coordinada y bajo la misma interfaz gráfica del SISTEMA EXPERTO EoS. Para más información remítase a la sección 2.1 del Manual Técnico de Usuario o a la sección 1.1 del Manual de Usuario. 19

19

código completo del SISTEMA EXPERTO EoS se encuentra en el archivo Código de

programación del SISTEMA EXPERTO EoS, que se incluye en el CD del SISTEMA EXPERTO EoS.

1.1.11.

MÓDULO / FASE DE FILTRAJE

Se encarga de la selección y filtraje de las alarmas que se encuentran en el Archivo de Entrada y que sirven para identificar y disparar el proceso de búsqueda de las causas de la falla. El SISTEMA EXPERTO EoS empieza un proceso cuando se reporta la parada de una turbina, es decir cuando se crea el archivo ArchivoHyp.Txt,22 o Archivo de Entrada, el cual contiene la información de la Alarma de Disparo. Cada uno de los tags de las alarmas que hay en el Archivo de Entrada se compara con la información que se encuentra en el archivo ListaPrimarias.Txt23, (como se ilustra en el código siguiente) el cual contiene una lista con todos los tags de Alarmas de Disparo24 que reconoce el SISTEMA EXPERTO EoS. … For J = 0 To ContadorRenglonesVectorListaPrimarias 'Compara cada una de los tags de ArchivoHyp con la lista predeterminada de alarmas primarias, es decir con ListaPrimarias.Txt If UCase(Trim(VectorTodosTagsAlarmas(I))) = UCase(Trim(VectorListaPrimarias(J))) And UCase(Trim(Mid(ContadorEspecial1, 61, 16))) = "ON" Then 'Hace la comparación del TAG de la alarma y del estado ON … De igual manera, cada uno de los tags de las alarmas que hay en el Archivo de Entrada se compara con la información que se encuentra en el archivo ListaSecundarias.Txt25, (como se ilustra en el código siguiente) el cual contiene una lista con todos los tags de las alarmas que

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ArchivoHyp.Txt o Archivo de entrada: Al que se refiere la Figura 1 de este documento. ListaPrimarias.Txt se encuentra en C:/EJERVG. 24 Esta lista es creada por el Usuario Experto, y debe coincidir con la información que contiene CLIPS, es decir para cada tag que exista en el archivo ListaPrimarias.Txt, debe existir un programa en CLIPS, con el desarrollo del análisis para hallar las causas de la falla relacionada con ese tag. 25 ListaSecundarias.Txt se encuentra en C:/EJERVG. 23

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no son Alarmas de Disparo pero están relacionadas con los turbocompresores, (a las denominamos “Alarmas secundarias”)26 que reconoce el SISTEMA EXPERTO EoS.27 … 'Compara VectorTodosTagsAlarmas con VectorListaSecundarias, y las que sean iguales las almacena en SECUNDARIAS.BIN For I = 0 To ContadorTagsAlarmasDepuradas ''ContadorRenglonesHyperterminal For J = 0 To ContadorRenglonesVectorListaSecundarias If UCase(Trim(ListaVectorTodosTagsAlarmas2(I))) = UCase(Trim(ListaVectorListaSecundarias(J))) Then 'Hace la comparación sin tener en cuenta espacios ni mayúsculas … Las alarmas del Archivo de Entrada que no son Alarmas de Disparo ni Alarmas Secundarias28 NO las tiene en cuenta para el resto del análisis. A continuación se presenta un esquema de la comparación que el SISTEMA EXPERTO EoS realiza:

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Esta lista es creada por el Usuario Experto, y contiene los tags de las alarmas relacionadas con los turbocompresores que intervienen en el proceso de inferencia que realiza CLIPS. 27 La lista con los Tags de las Alarmas de Disparo y las Alarmas Secundarias fue suministrada por los Ingenieros Expertos de Cusiana. 28 Para más información remítase a la sección 3.2 del Manual Técnico de Usuario.

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Archivo de entrada: ArchivoHyp.Txt Contiene la información de las alarmas que se generan cuando ocurre una falla que ocasiona la parada en un turbocompresor. Se especifica la información de las alarmas que sucedieron sesenta (60) minutos antes y un (1) minuto después de la Alarma de Disparo.

Primarias.bin: Contiene el tag de la Alarma de Disparo en común.

C O M P A R A C I Ó N

ListaPrimarias.Txt: Contiene la lista con todos los tags de Alarmas de Disparo. Esta lista es creada por el Usuario Experto, y debe coincidir con la información que contiene CLIPS. ListaSecundarias.Txt: Contiene la lista con todos los tags de las Alarmas Secundarias Esta lista es creada por el Usuario Experto, y contiene los tags de las alarmas relacionadas con los turbocompresores que intervienen en el proceso de inferencia que realiza CLIPS.

Sacundarias.bin: Contiene el tag de la Alarmas Secundarias en común.

Figura 4. Esquema de comparación y archivos resultado cuando el SISTEMA EXPERTO EoS realiza el filtraje de las alarmas.

1.1.12.

MÓDULO / FASE DE CAPTURA DE DATOS

De acuerdo con el resultado del Módulo de Filtraje, el sistema captura las alarmas y las ubica en los archivos binarios Primarias.bin y Secundarias.bin, ubicados en C:/EJERVG para que CLIPS y Visual Basic.NET puedan tener acceso a ellas; es decir, si la comparación del Archivo de Entrada con ListaPrimarias.Txt resulta exitosa, se crea un archivo denominado Primarias.bin con el tag de la alarma en común, como se muestra a continuación. … 'ATxt1.FEscribirArchivos("c:\ejervg\Primarias.bin", "(" + UCase(Trim(VectorListaPrimarias(J))) + ")") 'Crea un archivo Primarias.bin, donde almacena el tag de la alarma primaria que está en Archivohyp.Txt … Si la comparación del Archivo de Entrada con ListaSecuntarias.Txt resulta exitosa, se crea un archivo denominado Secundarias.bin con los tags de las alarmas en común, como se indica a continuación.

22

… ATxt2.FEscribirArchivos("c:\ejervg\Secundarias.bin", TodosRenglonesSecundariasHyp) 'Crea un archivo Secundarias.bin, donde almacena el tag de las alarmas secundarias que están en Archivohyp.Txt … En el momento en que CLIPS encuentra en Primarias.bin el tag de una Alarma de Disparo la ubica en su Base de Hechos y empieza un Proceso de Inferencia: y si el proceso lo requiere, accede también al archivo Secundarias.bin donde se encuentran las Alarmas Secundarias. Al finalizar un proceso, es decir cuando CLIPS emite las conclusiones del procedimiento, los hechos almacenados en la Base de Hechos son borrados, al igual que los archivos Primarias.bin y Secundarias.bin, de manera el sistema se reinicia quedando en espera de una nueva Alarma

de Disparo.

1.1.13.

MÓDULO / FASE DE BASE DE HECHOS

Se desarrolla en CLIPS y se compone del listado de alarmas que provienen del Módulo de

Captura de Datos, de las conclusiones intermedias generadas durante la ejecución del programa, y de la información suministrada por el usuario durante del proceso de inferencia, es decir de las respuestas a las preguntas formuladas por el sistema experto. La lista de alarmas que provienen del Módulo de Captura de Datos se encuentran ubicadas en los archivos binarios Primarias.bin y Secundarias.bin. CLIPS entiende como un nuevo hecho cada una de estas alarmas, teniendo presente que dispara un nuevo proceso de análisis sólo cuando una Alarma de Disparo corresponde al Nodo Raíz de los Árboles de Conocimiento29 que alimentan el sistema. Para ello, se definió que cada proceso de análisis se encontraría en CLIPS en un archivo *.CLP diferente, de manera que el sistema pudiera ser modular y fácil de alimentar30. Así, se

29

Nodo Raíz de los Árboles de Conocimiento: Para más información remítase al Anexo C de este documento. 30 Alimentar el SISTEMA EXPERTO EoS: Agregar información de procesos nuevos para que el sistema sea más completo y robusto. A cargo del Usuario Experto.

23

determinó que el nombre31 de cada archivo relacionado con un Proceso de Inferencia seria el del tag de la Alarma de Disparo.CLP. Ejemplo: M11-LCLFDEN_ALM.CLP.32 La estructura de programación realizada en CLIPS cuenta con un archivo denominado PROGRAMAGLOBAL.CLP,33 el cual contiene el código que permite determinar cuál Proceso de

Inferencia debe seguir el SISTEMA EXPERTO EoS para hallar las causas de la falla de acuerdo con la Alarma de Disparo que haya en Primarias.bin, es decir es donde se escoge el archivo de código con el nombre del tag de la Alarma de Disparo que está en Primarias.bin.34 Por ejemplo, si la Alarma de Disparo que se activó es M11-PT1801, CLIPS la detecta por medio de la siguiente regla que se encuentra en el archivo PROGRAMAGLOBAL.CLP: ;*** ARBOL DE TRANSMISORES DE CAMPO: (defrule transmisores ; Se define una regla (declare (salience 20)) ; Se define la prioridad ?a4 (assert (RESULATADOS(HIPOTESIS"(Transmisores): ALARMA M11-PT1801 . Falla en Transmisores de campo "))) (assert (alarma M11-PT1801)) (batch c:/EJERVG/ALARMAM11-PT1801.CLP) ;Se carga el archivo ALARMAM11-PT1801.CLP ubicado en C:\EJERVG (retract ?a4))

Donde se observa que, al dispararse la regla debido a la presencia de la alarma (M11-PT1801) se hace el llamado del archivo ALARMAM11-PT1801.CLP, el cual lleva el nombre de la Alarma

de Disparo, donde se encuentran las primeras reglas para el análisis de las causas de falla. En CLIPS, los archivos tienen un numero máximo de renglones de código permitido, por lo tanto, en algunos casos es necesario hacer llamados, desde el archivo con el nombre de la

Alarma de Disparo, a otros archivos de código para que continúen con un proceso determinado. Estos “archivos de continuación” llevan el nombre del Árbol de Conocimiento al que se asocia la

Alarma de Disparo. Ejemplo: Transmisoresdecampo.CLP y TransmisoresdecampoPARTE2.CLP, los cuales se nombran de esta manera porque están asociados al árbol “Transmisores de campo.”35

31

Para más información sobre los nombres de los archivos utilizados en la programación de CLIPS, remítase a la sección 3.3 ó 6.1 del Manual Técnico de Usuario. 32 Ver Figura 5, cuadro azul oscuro. 33 PROGRAMAGLOBAL.CLP se encuentra en C:/EJERVG. 34 Ver Figura 5, cuadro naranja. 35 Ver figura Figura 5, cuadros azul claro.

24

Por ejemplo, dentro del código del archivo ALARMAM11-PT1801.CLP se hace el llamado a los archivos necesarios para proseguir el análisis como se muestra a continuación: (solo si se supera el número de líneas permitidas de código.) ;*********A R B O L: TRANSMISORES DE CAMPO ****************** (defglobal ?*var* = 1) ;Se define como global una variable var . . . ;**PREGUNTAS si alarma de transmisores de campo ************* (defrule alarma-transmisores ;Se declara una regla (declare (salience 20)) ;Se define prioridad de la regla ?e1 ... (batch c:/EJERVG/Transmisoresdecampo.CLP) (batch c:/EJERVG/TransmisoresdecampoPARTE2.CLP) ;se carga TransmisoresdecampoPARTE2 el cual es la continuación de Transmisoresdecampo (run) Como se puede observar, al final del código del archivo ALARMAM11-PT1801.CLP se cargan los archivos Transmisoresdecampo.CLP y TransmisoresdecampoPARTE2.CLP cuyos nombres hacen referencia a los Árboles de Estudio asociados con la Alarma de Disparo activada y contienen las reglas restantes para poder realizar el análisis de causas de falla. A continuación se presenta la estructura de programación utilizada en CLIPS para desarrollar el SISTEMA EXPERTO EoS.

25

Primarias.bin: Contiene el tag de la Alarma de Disparo en común entre ArchivoHyp.Txt y ListaPrimarias.Txt. Ejemplo: M11-LCLFDEN_ALM

PROGRAMAGLOBAL.CLP: Contiene el código que permite determinar cuál Proceso de Inferencia debe seguir el SISTEMA EXPERTO EoS. Ejemplo: M12-L45FTT_ALM ó PP-L28FDB4 ó M11-LCLFDEN_ALM ó M11-L3NZFLT

M11-LCLFDEN_ALM.CLP: Contiene el código del Proceso de Inferencia asociado con esa Alarma de Disparo. M11-LCLFDEN_ALM está asociado con el Árbol de Conocimiento denominado Transmisores de campo

Transmisoresdecampo.CLP: Contiene la continuación del código del Proceso de Inferencia asociado con la Alarma de Disparo M11-LCLFDEN_ALM.

TransmisoresdecampoPARTE2.CLP: Contiene la continuación del código del Proceso de Inferencia asociado con la Alarma de Disparo M11-LCLFDEN_ALM.

Figura 5.Estructura de programación de CLIPS. En cada uno de los archivos denominados con el tag de la Alarma de Disparo, o el nombre del

Árbol de Conocimiento asociado, se encuentra el código que permite al SISTEMA EXPERTO EoS encontrar las causas de falla, es decir es allí donde se realiza verdaderamente el Proceso de

Inferencia. Las conclusiones intermedias generadas durante la ejecución del programa son hechos que se originan a partir de la información suministrada por el usuario a través de sus respuestas al sistema experto y de las Alarmas Secundarias que estén relacionadas con el análisis respectivo. del usuario, cada una de ellas en un renglón diferente. Ver el código a continuación.

26

(open "c:/EJERVG/Pta.bin" pregunta "w") ;Abre un archivo para escribir la pregunta (printout pregunta " Led Frontal en System Monitor Apagado ?"crlf"SI"crlf"NO"crlf) ;Se escriba la pregunta y sus posibles respuestas (close pregunta) Para realizar preguntas al usuario y presentarlas en la interfaz gráfica, CLIPS crea un archivo denominado Pta.bin, en el que almacena la pregunta que se va a formular y las posibles respuestas por parte CLIPS queda en espera de alguna respuesta para continuar con el proceso, mientras la interfaz gráfica lee la información del archivo de texto y la muestra al usuario. … 'Es el Timer que pregunta constantemente si hay alguna PREGUNTA en Pta.bin para mostrarsela al usuario, sino sigue preguntando. Private Sub Timer2_Tick(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Timer2.Tick FLeerPta() 'Lee el archivo 'Pta.bin', y si No está vacío muestra la pregunta en el Form2. … Cuando el usuario selecciona la respuesta correcta el sistema la almacena en un archivo denominado Rta.bin, como se indica a continuación. … Rta1.FEscribirArchivos("c:\ejervg\Rta.bin", BotonRta1.Text) 'Escriba en el archivo Rta.bin, el rotulo del botón, para que es usuario pueda responder … El archivo Rta.bin es leído por CLIPS de manera que le permite continuar con el proceso.

27

... do (open "c:/EJERVG/Rta.bin" respuesta "r") ;Abre Rta para leer la respuesta (bind ?*aux2* (read respuesta)) ;Asigna a aux2 la respuesta (Rta) del usuario (close respuesta) (if (eq ?*aux2* EOF) ;Si no se encontró respuesta (Rta vacio) then(bind ?*var* (+ ?*var* 0)) ;Entonces siga esperándola else (remove "c:/EJERVG/Rta.bin") ;Si encontró respuesta tómela como nuevo hecho (monitor *aux2*: donde aux2=respuesta usuario = (SI/NO))y borre archivo de respuestas de usuario (Rta vacio) (bind ?*var* (+ ?*var* 1)))) ... El número de consultas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS para verificar si existen

Alarmas Secundarias y el número de preguntas realizadas al usuario, depende de la magnitud y complejidad del Árbol de Conocimiento relacionado con la Alarma de Disparo.

1.1.14. MÓDULO / FASE DE BASE DEL CONOCIMIENTO En este módulo se almacenan las reglas que contienen el conocimiento especializado, suministrado por la persona experta, las cuales se representan en Árboles de Conocimiento y se escriben en lenguaje de programación directamente sobre Clips. Los Árboles de Conocimiento son estructuras jerárquicas de datos conformadas por nodos que almacenan conocimiento y ramas que conectan de manera lógica los nodos. Son representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Se utilizan para representar el conocimiento de los expertos en fallas de BP Exploration Company Colombia Ltda. y Equipo de Servicios Petroleros Ltda. Para ello, tienen en medio de su cuerpo preguntas, posibles respuestas y modos de actuación; de acuerdo con el análisis y estado de los equipos relacionados con los turbocompresores. Estas preguntas se realizan en medio de la ejecución del programa usando la interfaz gráfica y son un insumo para llegar a las posibles causas de fallas.

28

Los Árboles de Conocimiento utilizados en el desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS se encuentran en el Anexo D de este documento.

Figura 6 Fragmento de un Árbol de Conocimiento utilizado en la elaboración del SISTEMA EXPERTO EoS. Los especialistas en el tema fueron los responsables de suministrar la información para la creación de los Árboles de Conocimiento de manera que tuvieran relaciones bien definidas, explicadas y con validez. Las reglas que conforman la base del conocimiento se expresan en un pseudo código equivalente al formato SI…ENTONCES (IF…THEN.) A continuación se muestra un ejemplo de una regla usando el tag de la alarma utilizada en el programa:

REGLA: Alta-temperatura SI (IF)…Se presenta alarma secundaria (Tag: M12-L26BA1H) de alta temperatura

29

ENTONCES (THEN)…Escriba como antecedente en el archivo correspondiente: Presencia de alta temperatura El código que corresponde a la regla anterior es: (defrule alta-temperatura

;Regla para (MXX-L26BA1H)

?f31 (assert (RESULTADO(HIPOTESIS(Detección de fuego):ALARMA M11-L26BA1H. Alta Temperatura"))) ; Coloque en archivo correspondiente a los antecedentes: disparo de la alarma M11-L26BA1H y el antecedente de alta temperatura (retract ?f31 )) Por defecto, las reglas en CLIPS tienen la misma prioridad, por lo cual en algunos casos es necesario definir su prioridad a medida que se elaboran en la Base de Conocimiento, para decidir cuál regla disparar y evitar conflictos debido a activaciones simultáneas de reglas con igual prioridad, cuando alguna regla es más relevante que otra. Para ello, se usa la instrucción

Salience en CLIPS, como se muestra a continuación. (defrule salir (declare (salience 30)) ;Prioridad 30 (mayor que las reglas que por defecto tienen prioridad 0) ?salir (retract ?salir) hechos

;

Se

elimina

el

hecho

salir

de

la

base

de

Las reglas se elaboraron siguiendo los Árboles de Conocimiento detalladamente y teniendo en cuenta los diversos casos de relaciones entre reglas que se pueden presentar en cada análisis en particular.

1.1.15. MÓDULO / FASE DE MECANISMO DE INFERENCIA Es el programa que controla el proceso de razonamiento que sigue el sistema experto, recorriendo la Base del Conocimiento y haciendo uso de los datos suministrados por la Base de

Hechos para alcanzar una solución, es decir, hace inferencias al decidir cuales reglas satisfacen los hechos para dar el diagnóstico de la causa de la falla. El lenguaje que se utiliza para el

30

desarrollo del sistema experto es CLIPS ya que cumple con las características necesarias para poder implementar el SISTEMA EXPERTO EoS. El mecanismo de inferencia opera en ciclos, es decir, ejecuta repetitivamente un grupo de tareas hasta que ciertos criterios causen el cese de la ejecución. Las tareas de un ciclo típico para CLIPS, son las mismas que se usan en el SISTEMA EXPERTO EoS: ‰ Resolución de conflicto: Si hay activaciones de reglas, entonces selecciona aquella con la prioridad más alta. ‰ Acto: Ejecuta en forma secuencial las acciones de las consecuencias de la activación de la regla seleccionada. Se elimina de la Agenda36 las reglas activadas que se acaban de disparar. Aquellas activaciones que cambian la Base de Hechos tienen un efecto inmediato en este ciclo. ‰ Correspondencia: Actualiza la Agenda revisando si las condiciones de cualquier regla están satisfechas, de ser así, activa la regla correspondiente y elimina las acciones de las reglas que no se satisfacen. ‰ Aceptar las órdenes de usuario: El sistema experto interactúa con el usuario para que éste le suministre la información requerida en caso de que sea necesario para continuar con el ciclo de ejecución. En caso de que el ciclo haya finalizado no habrá necesidad de introducir información en el sistema experto por lo cual la interfaz con el usuario muestra los resultados obtenidos. De acuerdo con las reglas activadas, CLIPS va almacenando en Deftemplates37 la información referente a las Causas y Recomendaciones. Al final del proceso, esta información se envía a archivos binarios denominados Causas.bin y Recomendaciones.bin, respectivamente, como se muestra a continuación

36

Agenda: Está compuesta por la colección de las reglas activadas, las cuales tendrán prioridades asignadas para que se disparen de acuerdo su prioridad. 37 Deftemplates: Son arreglos donde se almacena información, como matrices de datos. Para mas información remítase a los manuales de CLIPS que se adjuntan en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS: Guía del Usuario, Guía Básica de programación y Guía Avanzada de Programación.

31

… (save-facts c:/EJERVG/Causas.bin local CAUSA) ;Guarda lo que está en el Deftemplate CAUSA en el archivo Causas.bin (save-facts c:/EJERVG/Recomendaciones.bin local RECOMENDACION) Guarda lo que está en el Deftemplate RECOMENDACION en el archivo Recomendaciones.bin … Para mostrar estos resultados al usuario, la interfaz gráfica lee la información que se encuentra en los archivos de texto y la presenta al usuario en su ventana principal. Ver código a continuación.

… SalidaFLeerArchivosCausas = LECausas.FLeerArchivos("c:\ejervg\Causas.txt") 'Lee Causas.Txt... … SalidaFLeerArchivosRecomendaciones = LERecomendaciones.FLeerArchivos("c:\ejervg\Recomendaciones.bin") 'Lee Proceso.bin... …

Durante el Proceso de Inferencia, el SISTEMA EXPERTO EoS almacena información y al terminar genera automáticamente un REPORTE en formato texto (*.Txt) en el cual se detalla toda la información relacionada con la Alarma de Disparo y el proceso ejecutado. 'Se AGRUPA en una sola variable toda la información importante para el Reporte Eos Public Function FAgruparTodaInf() As String … El Reporte EoS se almacena en la carpeta Reportes SisExpEOS y se compone de las siguientes partes:38 ‰ Encabezado. ‰ Nombre de la persona que realizo el proceso. ‰ Tags de las alarmas relacionadas con el proceso realizado por el SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ Información correspondiente a la Alarma de Disparo del proceso.

38

Para más información remítase a la sección 14 del MANUAL DE USUARIO.

32

‰ Causas generadas por el SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ Proceso ejecutado por el SISTEMA EXPERTO EoS para hallar las causas de la falla. ‰ Recomendaciones correctivas sugeridas por el SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas del usuario. ‰ Observaciones adicionales al proceso, proporcionadas por el usuario. ‰ Información detallada de las alarmas que interactuaron con el SISTEMA EXPERTO EOS. ‰ Nombre del archivo que el usuario utilizó para realizar el análisis del evento.

1.1.16.

MÓDULO / FASE DE EXPLICACIÓN

El sistema muestra al usuario el razonamiento seguido en el Proceso de Inferencia; de forma que si se quiere saber cómo se llegó a una conclusión, el módulo presenta la secuencia completa del procedimiento del análisis. Esta posibilidad de explicación es indispensable cuando se requiere tomar decisiones basados en el consejo y la experiencia del sistema experto y cuando los usuarios requieren convertirse en especialistas de la materia. CLIPS permite almacenar secuencialmente en Deftemplates,39 las conclusiones intermedias que se generan en el proceso de inferencia para después mostrarlas al usuario. Cada regla del SISTEMA EXPERTO EoS está diseñada para guardar la información de antecedentes,

causas

y

recomendaciones

específicas

en

diferentes

Deftemplates. A

continuación se puede observar un ejemplo del caso de una regla que guarda las causas, los antecedentes y las recomendaciones, para que al finalizar el proceso se muestran al usuario por medio de la interfaz gráfica.

39

Deftemplates: Son arreglos donde se almacena información, como matrices de datos. Para mas información remítase a los manuales de CLIPS que se adjuntan en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS: Guía del Usuario, Guía Básica de programación y Guía Avanzada de Programación

33

REGLA: Detector-incremento-termico SI (IF)… Si Con detector desconectado resistencia da diferente a abierto ENTONCES (THEN)… Registre: CAUSA INMEDIATA: Falla en detectores de incremento térmico compartimiento acople. RESULTADO HIPOTESIS: Falla en lazos de detección compartimiento acople. Resistencia diferente a abierto con detector desconectado. RECOMENDACIÓN CORRECTIVA: Falla en detectores de incremento térmico -> Reemplazar los dos sensores de incremento térmico con baja impedancia Código correspondiente a la regla descrita anteriormente: … (defrule detector-incremento-termico ;Regla para (rtadetector SI) ?f2 (assert (CAUSA(INMEDIATA "(Detección de fuego):FALLA EN DETECTORES DE INCREMENTO TERMICO COMPARTIMENTO ACOPLE"))) (assert (RESULTADO(HIPOTESIS "(Detección de fuego): Falla en lazos de detección compartimento acople"))) (assert (RESULTADO (HIPOTESIS "(Detección de fuego): Resistencia diferente a abierto con detector desconectado"))) (assert (RECOMENDACION(CORRECTIVA "(Detección de fuego): Falla en detectores de incremento térmico -> Reemplazar los dos sensores de incremento térmico con baja impedancia"))) (retract ?f2)) … Al final del proceso, el sistema guarda la información que se encuentra en los Deftemplates en el archivo Proceso.bin que se encuentra en C:\EJERVG.

… (save-facts c:/EJERVG/Proceso.bin local CAUSAS)

… Visual Basic.NET lee la información del archivo Proceso.bin y la imprime en pantalla para mostrársela al usuario, como se muestra a continuación.

... SalidaFLeerArchivosProceso = LEProceso.FLeerArchivos("c:\ejervg\Proceso.bin") Proceso.bin... …

'Lee

34

1.1.17.

MÓDULO / FASE DE INTERFAZ GRÁFICA

La Interfaz Gráfica permite la comunicación entre el usuario y el sistema experto facilitando el intercambio de información entre ambas partes. Está desarrollada en Visual Basic.NET 6.0 puesto que es un lenguaje de programación orientado a objetos, con herramientas de diseño que permite una buena visualización para el usuario.

Figura 7: Pantalla principal del SISTEMA EXPERTO EoS. Es la encargada de mostrar los resultados finales e intermedios del análisis de causas de falla, la lista correspondiente a las hipótesis verificables intermedias que hicieron posible llegar a la conclusión correspondiente, y una lista de posibles recomendaciones específicas en caso de que existan. ‰ Permite al usuario ingresar las respuestas correspondientes a las preguntas que el sistema plantea a través del proceso de análisis.40 ‰ El ambiente de trabajo del programa se encuentra en español. ‰ Permite simular eventos de falla, para evaluar los resultados de un conjunto de posibles alarmas.41

40

Para más información remítase a la sección 3.4 del Manual Técnico de Usuario o a la sección 13 del Manual de Usuario. 41 Para más información remítase a la sección 3.7 del Manual Técnico de Usuario o a la sección 7 del Manual de Usuario.

35

‰ En algunos casos no presenta al usuario las palabras con tildes, para evitar errores de caligrafía. ‰ Para una correcta visualización, se debe usar una resolución de pantalla de 768 píxeles máximo. ‰ Permite seleccionar un archivo de texto, para realizar Análisis de Eventos42. Muestra los resultados intermedios y finales del análisis de causas de la falla, es decir:43 ‰ Posibles causas que generaron la falla: Causas EoS. ‰ Posibles recomendaciones correctivas a la falla: Recomendaciones EoS. ‰ Secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas: Proceso EoS. ‰ Información referente a la Alarma de Disparo: Información de la Alarma de Disparo. ‰ Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas dadas por el usuario: Historial de preguntas y respuestas.

42 43

Analisis de Eventos: Remítase a la sección 13 del Manual de Usuario. Para más información remítase a las secciones 6, 8, 9, 10 y 11 del Manual de Usuario

36

ANÁLISIS DE RESULTADOS Para realizar el análisis de resultados se evaluaron los siguientes aspectos del SISTEMA EXPERTO EoS: ‰ Alcance del Sistema Experto EoS. ‰ Herramientas de software utilizadas. ‰ Desempeño del programa desarrollado en CLIPS. ‰ Funcionamiento de la interfaz gráfica, elaborada en Visual Basic.NET. ‰ Resultados de la comparación del proceso realizado antes y realizado ahora. ‰ Factibilidad de la aplicación de los conceptos de Gestión de Fallas en el SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ Análisis de costos.

1.1.18.

ALCANCE DEL SISTEMA EXPERTO EOS

Para determinar el alcance del proyecto se realizó un estudio del número de alarmas que se reportaban en el Control Room de Cusiana y a las cuales era necesario realizarles un análisis minucioso para hallar las causas de la falla. De esto, se concluyó que el número de alarmas de todos los equipos era bastante elevado44 para que todas ellas abarcaran el sistema experto que se desarrollaría como trabajo de grado de modo que se definió enfocar el desarrollo del prototipo del sistema experto en el equipo que reportara mayores perdidas económicas y que generará el efecto más traumático dentro de la planta cuando se detenía su funcionamiento. Así, se decidió limitar el trabajo a los turbocompresores y las alarmas que reportaban directamente la parada del equipo45 y por lo tanto de la producción. El alcance que se determinó al proyecto, cubre el estudio y desarrollo de seis (6) Árboles de

Conocimiento diferentes para turbinas que tienen actualmente en Cusiana, lo cual equivale a cuarenta y ocho (48) tags de alarmas diferentes. Estos casos son: Deteccion de fuego: 44

El número de tags de alarmas diferentes es aproximadamente 100. Las alarmas que reportan directamente la parada de un turbocompresor son las que denominamos Alarmas de Disparo. 45

37

M12-L45FTT:_ALM: Turbine Enclosure Fire M13-L45FTT:_ALM Turbine Enclosure Fire M14-L45FTT:_ALM Turbine Enclosure Fire M15-L45FTT:_ALM Turbine Enclosure Fire M16-L45FTT:_ALM Turbine Enclosure Fire M17-L45FTT:_ALM Turbine Enclosure Fire

Turbina de Turbina de Turbina de Turbina de Turbina de Turbina de

baja, Tren 1 alta, Tren 1 baja, Tren 2 alta, Tren 2 baja, Tren 3 alta, Tren 3

(MP1) (HP1) (MP2) (HP2) (MP3) (HP3)

Vibracion: M12-L39VCT_ALM: M13-L39VCT_ALM: M14-L39VCT_ALM: M15-L39VCT_ALM: M16-L39VCT_ALM: M17-L39VCT_ALM:

Process Comp Process Comp Process Comp Process Comp Process Comp Process Comp

Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration

Turbina Turbina Turbina Turbina Turbina Turbina

de de de de de de

baja, Tren 1 alta, Tren 1 baja, Tren 2 alta, Tren 2 baja, Tren 3 alta, Tren 3

(MP1) (HP1) (MP2) (HP2) (MP3) (HP3)

IGV o Nozzles: M12-L3NZFLT: M13-L3NZFLT: M14-L3NZFLT: M15-L3NZFLT: M16-L3NZFLT: M17-L3NZFLT:

Nozzle Nozzle Nozzle Nozzle Nozzle Nozzle

Control Control Control Control Control Control

Servo Servo Servo Servo Servo Servo

Turbina Turbina Turbina Turbina Turbina Turbina

de de de de de de

baja, Tren 1 alta, Tren 1 baja, Tren 2 alta, Tren 2 baja, Tren 3 alta, Tren 3

(MP1) (HP1) (MP2) (HP2) (MP3) (HP3)

Transmisores de Campo: M12-PT2606: M12-PT2609: M12-TT2602: M13-PT2704: M13-PT2707: M13-TT2702: M14-PT2656: M14-PT2659: M14-TT2652: M15-PT2754: M15-PT2757: M15-TT2752: M16-PT2906: M16-PT2909: M16-TT2902: M17-PT3004: M17-PT3007: M17-TT3002:

T1 MP-AS Suction Press T1 MP-AS Disch Press T1 MP-AS Disch Temp T1 HP-AS Suction Press T1 HP-AS Disch Press T1 HP-AS Disch Temp T2 MP-AS Suction Press T2 MP-AS Disch Press T2 MP-AS Disch Temp T2 HP-AS Disch Temp T2 HP-AS Disch Press T2 HP-AS Disch Temp T3 MP-AS Suction Press T3 MP-AS Disch Press T3 MP-AS Disch Temp T3 HP-AS Disch Temp T3 HP-AS Disch Press T3 HP-AS Disch Temp

Bleed Valve M12-L86CBT_ALM: M13-L86CBT_ALM: M14-L86CBT_ALM: M15-L86CBT_ALM:

Comp Comp Comp Comp

Bleed Bleed Bleed Bleed

Val Val Val Val

Pos Pos Pos Pos

Turbina Turbina Turbina Turbina

de de de de

baja, Tren 1 alta, Tren 1 baja, Tren 2 alta, Tren 2

(MP1) (HP1) (MP2) (HP2)

38

M16-L86CBT_ALM: M17-L86CBT_ALM:

Comp Bleed Val Pos Comp Bleed Val Pos

Turbina de baja, Tren 3 (MP3) Turbina de alta, Tren 3 (HP3)

Start Start Start Start Start Start

Turbina Turbina Turbina Turbina Turbina Turbina

Clutch: M12-LCLFEN_ALM: M13-LCLFEN_ALM: M14-LCLFEN_ALM: M15-LCLFEN_ALM: M16-LCLFEN_ALM: M17-LCLFEN_ALM:

Clutch Clutch Clutch Clutch Clutch Clutch

Engage Engage Engage Engage Engage Engage

de de de de de de

baja, Tren 1 alta, Tren 1 baja, Tren 2 alta, Tren 2 baja, Tren 3 alta, Tren 3

(MP1) (HP1) (MP2) (HP2) (MP3) (HP3)

1.1.19. HERRAMIENTAS DE SOFTWARE UTILIZADAS La selección de las herramientas de software que se utilizaron para el desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS, se basó en tres factores: ‰ La funcionalidad del programa y las utilidades para el buen desarrollo del sistema. ‰ El costo de las licencias de los programas. ‰ Las preferencias de software por parte de BP Exploration Company Colombia Ltda. y Equipo de Servicios Petroleros Ltda. CLIPS cumple con los requerimientos y funcionalidades que se requerían para desarrollar el SISTEMA EXPERTO EoS puesto que cuenta con los elementos necesarios que permitían el desarrollo y programación del prototipo del sistema experto46. Adicionalmente, no existían preferencias de ninguna clase por parte de BP Exploration Company Colombia Ltda ni Equipo de Servicios Petroleros Ltda en cuanto a utilizar esta herramienta de software. Referente a costos, CLIPS es una herramienta que se encuentra en Internet y no tiene valor económico para fines comerciales. El contrato de licencia se encuentra en el ANEXO E de este documento. Visual Basic.NET permite el desarrollo de interfaces gráficas con un número elevado de herramientas y opciones para el programador y el usuario. Para la selección de la herramienta de software que sirviera como interfaz gráfica del SISTEMA EXPERTO EoS, fue necesario tener en cuenta los lenguajes de programación que utilizan los ingenieros del Control Room de Cusiana cuando realizan desarrollos propios. En su mayoría los desarrollos se han realizado en

46

Para más información sobre las características de CLIPS, remítase al Anexo C de este documento.

39

Visual Basic 6.0 sin embargo están migrando e incursionado en Visual Basic.NET 6.047, de manera que era recomendable utilizar esta herramienta de software para el desarrollo de la interfaz gráfica. En cuanto a costos, no es necesario adquirir la licencia del programa, puesto que el SISTEMA EXPERTO EoS es un ejecutable.

1.1.20. DESEMPEÑO DEL PROGRAMA DESARROLLADO EN CLIPS Durante la construcción del SISTEMA EXPERTO EoS se realizaron pruebas de trabajo para observar el funcionamiento y desarrollo evolutivo del sistema a medida que se introducían las reglas, de manera que se pudiera evaluar su comportamiento y hacer los ajustes adecuados. En principio dichas pruebas eran simulaciones manuales de las Alarmas de Disparo que se pudieran presentar en campo, es decir, se introducían manualmente las alarmas al sistema y se respondían las diferentes preguntas de acuerdo con los datos conocidos de los procesos asociados a los Árboles de Conocimiento, simulando así el comportamiento real del proceso para hallar las causas de falla en los turbocompresores. Los resultados de las simulaciones mostraron que el SISTEMA EXPERTO EoS cumplía los requerimientos necesarios para instalarse en el CPF48 de Cusiana, puesto que hacia corresponder las Alarmas de Disparo, las Alarmas Secundarias y las hipótesis a las causas y recomendaciones asociadas, según los Árboles de Conocimiento. Después de confirmar los resultados de las simulaciones y de tener un número adecuado de reglas en la Base de Conocimiento, se efectuaron las primeras pruebas en campo. El 7 de Agosto de 2004, se realizó la unión del Sistema de Captura y Filtraje con el SISTEMA EXPERTO EoS y se realizaron las pruebas correspondientes, con el fin de evaluar la interacción de las herramientas y la respuesta del sistema a alarmas reales. El 3 de Septiembre de 2004, se instaló el SISTEMA EXPERTO EOS en Cusiana, de manera que se pudiera probar, por espacio de 2 meses aproximadamente, la respuesta de la herramienta al uso continuo de los usuarios y a las alarmas reales que se reportan en el Control Room de Cusiana. El resultado de ello, fue que el SISTEMA EXPERTO EoS se comportó de manera estable, durante el tiempo de prueba sin presentar complicaciones de rendimiento, y reaccionó 47

Algunos programas elaborados por ellos ya se encuentran desarrollados en Visual Basic.NET 6.0, entre ellos, el Sistema de Captura y Filtraje. 48 CPF: Central Production Facilities

40

de manera acorde a las Alarmas de Disparo que se simularon para generar eventos y probar la correspondencia de las causas y recomendaciones, con la entrada. En el Anexo F, se encuentra la carta que se le presentó al Ingeniero de Control en Cusiana en la que se hace entrega del SISTEMA EXPERTO EoS para que permaneciera en periodo de prueba en el Control Room. A medida que las pruebas se realizaban, se hizo una verificación de las reglas que se extrajeron de los Árboles de Conocimiento y se confirmó la validez de la información con los ingenieros expertos. El 4 de Octubre de 2004 se realizó la última prueba en campo del sistema, en la que se simulaba una alarma cuyo tag era M17-TESTLEVEL, de manera que se disparara el proceso y se verificara su correcto funcionamiento. En el Anexo G se encuentra el Reporte EoS relacionado con esta prueba. En esa fecha, se presentó la versión final del SISTEMA EXPERTO EoS, la cual fue aceptada a satisfacción. En el Anexo F, se encuentra la carta que el Ingeniero de Control de Cusiana envió, manifestando la aprobación del SISTEMA EXPERTO EoS, en cuanto que cumplía con los propósitos trazados desde el inicio del proyecto. El 24 de Octubre de 2004 se realizó la entrega formal del SISTEMA EXPERTO EoS a ingenieros de BP Exploration Company Colombia Ltda y Equipo de Servicios Petroleros Ltda de los pozos de Cusiana y Cupiagua.

1.1.21. FUNCIONAMIENTO DE LA INTERFAZ GRÁFICA ELABORADA EN VISUAL BASIC.NET Durante el tiempo de desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS y de acuerdo con los avances presentados en la interfaz gráfica, los ingenieros de control de Cusiana manifestaron sus opiniones y sugerencias en cuanto a la presentación y herramientas que se debían incluir y mostrar al usuario en la interfaz gráfica. Atendiendo a sus solicitudes, se desarrolló una interfaz gráfica que estuviera acoplada con el

Sistema de Captura y Filtraje, previamente desarrollado por los Ingenieros de Control de Cusiana, de manera que ambos programas se presentarán al usuario por medio un menú de selección. Adicionalmente, se presentó la información relacionada con el proceso realizado por el SISTEMA EXPERTO EoS de manera centralizada en una sola pantalla, con el fin de que el usuario pudiera acceder a la información de forma rápida y sencilla.

41

Durante el tiempo que el SISTEMA EXPERTO EoS estuvo en prueba en el Control Room de Cusiana, es decir, desde el 3 de Septiembre hasta el 17 de Octubre de 2004, se realizaron pequeños ajustes de forma, en cuanto a la presentación gráfica de la interfaz. El 4 de Octubre de 2004 se manifestó la aprobación del proyecto y se confirmó que el SISTEMA EXPERTO EoS cumplía con los propósitos trazados desde el inicio.

1.1.22. RESULTADOS DE LA COMPARACIÓN DEL PROCESO REALIZADO ANTES Y REALIZADO AHORA El proceso de identificación de fallas que se realiza sin el uso del SISTEMA EXPERTO EoS no tiene un modelo específico de los pasos a seguir, porque depende de la naturaleza y características de la falla específica, sin embargo se puede resumir en cuatro (4) pasos o actividades generales: 1. Los operadores filtran y consiguen la información que pueda servir para empezar a hacer el análisis adecuado y obtener las causas de la falla. Esta información generalmente es la que se encuentra en: a. El Sistema de Captura y Filtraje donde están las alarmas que se registraron. b. Un segundo registro de alarmas que se obtiene directamente de algunas máquinas. c.

Un registro de tendencias de diferentes variables.

2. Un grupo de expertos realiza el análisis correspondiente con la información que se tiene de acuerdo con las características de la falla, ya que puede ser una falla evidente o no evidente. En el caso de ser una falla no evidente se proceden a formular hipótesis entre las personas que hacen el análisis que generalmente son los ingenieros de control, operadores del cuarto de control e ingenieros del área implicada. 3. El grupo de expertos que hace el análisis verifica las hipótesis anteriormente formuladas por medio de diferentes actividades como lo son pruebas en la máquina, búsqueda de información en manuales y planos, experimentos específicos, etc hasta obtener conclusiones al respecto de la falla. 4. Si son encontradas las causas de la falla se procede a su corrección y a poner en funcionamiento el turbocompresor lo antes posible. Finalizado el proceso de análisis, el

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operador del cuarto de control construye un reporte de los hechos en aproximadamente un (1) día y lo rota entre las diferentes personas que participaron en el proceso de hallar las causas de la falla, para que estos lo complementen o corrijan. Después de aproximadamente cinco (5) días se obtiene el reporte final del análisis de causas de falla. Se puede observar que en el paso 2 pueden generarse un gran número de hipótesis ya que cada falla puede llegar a ser nueva para los expertos que tratan de encontrar sus causas, haciendo que se gaste más tiempo, recursos y esfuerzos para obtener un resultado eficiente. Además de esto, finalizado un análisis se debe hacer un reporte con el mayor número de detalles del proceso que se realizó para encontrar las causas de la falla, lo que genera errores humanos puesto que en su momento la prioridad era encontrar la falla rápidamente, pudiéndose olvidar detalles del análisis que no se reportaron. Se debe tener en cuenta que los expertos que realizan el proceso de análisis de las causas de fallas rotan periódicamente49, y un inconveniente palpable del proceso actual es que las lecciones aprendidas por un grupo de expertos que participaron en el análisis de una falla específica no son aprendidas por el otro grupo, y si sucede una falla de las mismas características en presencia del grupo que no la analizó anteriormente se vuelve a incurrir en ella. Con el uso del SISTEMA EXPERTO EoS el proceso de identificación de fallas es más rápido y proporciona algunas facilidades antes no obtenidas: 1. El SISTEMA EXPERTO EoS dispara un proceso de análisis inmediatamente detecta una

Alarma de Disparo la cual indica una falla en un turbocompresor, siempre y cuando tenga información de la misma en su base de conocimiento. Al disparar un proceso procede a hacer preguntas al operador y/o ingeniero proporcionando una guía de diferentes actividades para encontrar las causas de la falla. Al mismo tiempo en su

Modo de Captura y Filtraje registra las alarmas relacionadas con los turbocompresores, sesenta (60) minutos antes y un (1) minuto después50 ocurrida la Alarma de Disparo y las suministra ya filtradas al usuario. Los demás registros que el operador necesite de

49

El personal de BP Exploration Company Colombia Ltda, trabaja por turnos de 15 días aproximadamente. Existen dos personas que tienen el mismo cargo y cumplen las mismas funciones y actividades en tiempos diferentes. 50 Este tiempo de captura de alarmas es suficiente para los análisis de fallas. Este criterio fue suministrado por los Ingenieros de Control de Cusiana.

43

acuerdo con el tipo de falla, se obtienen directamente de las máquinas y en registros de tendencias de diferentes variables. 2. Un grupo de expertos realiza el análisis correspondiente con la información que se tiene de acuerdo con las características de la falla, ayudado por la guía del proceso a seguir que proporciona el SISTEMA EXPERTO EoS, para encontrar las causas de la falla por medio de la formulación de hipótesis que éste genera de acuerdo con las conclusiones intermedias que obtiene a partir de las respuestas que el experto introduce al contestar las preguntas formuladas por el sistema. 3. El grupo de expertos que hace el análisis comprueba las hipótesis de acuerdo con las verificaciones secuenciales que necesita el SISTEMA EXPERTO EoS para proseguir con el proceso de inferencia y hallar las causas de la falla. A medida que se hace una nueva verificación sugerida por el SISTEMA EXPERTO EoS se va respondiendo a preguntas formuladas por el sistema hasta que obtienen conclusiones finales y se diagnostican las causas de la falla. Al mismo tiempo el sistema almacena las preguntas y respuestas introducidas en la medida que se generan. 4. Al ser encontradas las causas de la falla se procede a su corrección y a poner en funcionamiento el turbocompresor lo antes posible. Al terminar el proceso de análisis del SISTEMA EXPERTO EoS, éste genera un reporte con las causas inmediatas, los resultados de las hipótesis, las recomendaciones correctivas, las alarmas filtradas que intervinieron en el análisis, los hechos registrados de acuerdo con las respuestas introducidas por el usuario según las verificaciones realizadas, las conclusiones intermedias que se generaron, y las observaciones adicionales que el usuario introdujo. El Reporte final lo elabora el SISTEMA EXPERTO EoS inmediatamente finaliza un proceso. De acuerdo con esto, el uso del SISTEMA EXPERTO EoS proporciona una ayuda para encontrar las causas de las fallas basado en el conocimiento del ingeniero experto, el cual puede no encontrarse en el momento de la falla, de manera que facilita el análisis de casos históricos que pueden volver a ocurrir pero se desconocen u olvidaron. Entre tanto, cada vez que el sistema obtiene conclusiones intermedias genera ideas que guían a los operadores en el proceso de análisis, puesto que deben responder secuencialmente las preguntas formuladas por el SISTEMA EXPERTO EoS para que se generen conclusiones y el sistema las vaya reportando con el fin de que al final del proceso de análisis se obtenga instantáneamente un reporte detallado del proceso que se siguió para hallar las causas de la falla.

44

1.1.23. FACTIBILIDAD DE LA APLICACIÓN DE LOS CONCEPTOS DE GESTIÓN DE FALLAS EN EL SISTEMA EXPERTO EOS El SISTEMA EXPERTO EoS es un desarrollo de software que aplica conceptos de Gestión e incluye funciones de Gestión de Fallas, las cuales se nombran a continuación51: ‰ Lectura e interpretación de las alarmas relacionadas con los turbocompresores, de manera que se realiza un monitoreo constante del estado y comportamiento de las turbinas, las cuales son el recurso gestionado. ‰ Análisis del estado y comportamiento de los factores relacionados con una falla determinada, facilitando la obtención de datos para el proceso de Análisis de Causa

Raíz de Falla52, e indicándole al usuario los pasos del proceso realizado y los antecedentes generados para poder hallar las causas de la falla. ‰ Sugerencias asociadas con acciones y procedimientos a realizar en los componentes relacionados con los turbocompresores. Proporciona recomendaciones correctivas después de hacer los análisis adecuados cuando ocurre una falla. ‰ Se compone de un conjunto de facilidades y herramientas que permiten la detección, identificación y corrección de fallas relacionadas con los turbocompresores. Para detectar e identificar las fallas que se presentan en los turbocompresores, el SISTEMA EXPERTO EoS sigue un proceso de diagnóstico constituido por cuatro pasos que se repiten hasta hallar la causa del problema, los cuales son los mismos que siguen los sistemas de

Gestión de Fallas: observación de síntomas, elaboración de hipótesis, verificación de hipótesis y conclusiones. 1. Observación de síntomas: A partir de las Alarmas de Disparo y las Alarmas Secundarias que recibe el Sistema de Captura y Filtraje, y de la información de las respuestas de los usuarios a las preguntas de verificación de eventos, se recoge la mayor cantidad de información posible de la falla, basándose en diferentes aspectos: ‰ Clasificación de las alarmas dependiendo de la naturaleza de la falla.

51

Teoría deGestión y Gestión de Fallas: Para más información remítase al Anexo A de este documento. RCFA: Análisis de Causa Raíz de Falla. Proceso específico y minucioso que utilizan en Equipo de Servicios Petroleros Ltda para hallas la causa raíz de las fallas que se presentan en los equipos de BP Exploration Company Colombia Ltda.

52

45

‰ Registro de antecedentes y pasos del proceso realizado, para conservar un reporte histórico secuencial de los eventos y coleccionar datos de hechos correlacionados. ‰ Reducción de la redundancia de hipótesis por medio de la identificación de relaciones de hechos individuales. ‰ Correlación de alarmas y de hechos, debido a que una falla puede generar diferentes hechos y muchas alarmas en distintas partes del equipo distribuidas en tiempo y espacio. 2. Elaboración de hipótesis: Las realiza la Base de Conocimiento del SISTEMA EXPERTO EoS, puesto que ella contiene la experiencia y conocimientos del Usuario Experto. La elaboración de las hipótesis durante la ejecución de un proceso se basa en: ‰ Diagnóstico de causas de fallas por medio de análisis de Árboles de Conocimiento. ‰ Interpretación y relación de los resultados intermedios durante la ejecución del análisis, para determinar las causas de falla. 3. Verificación de hipótesis: La realiza el Motor de Inferencia del SISTEMA EXPERTO EoS, cuando valida o descarta cada una de las reglas relacionadas con un proceso específico, de manera que se pueda determinar si las hipótesis planteadas son falsas o verdaderas, y se eliminen o validen para continuar con el proceso. 4. Conclusiones: Al finalizar un proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS proporciona al usuario la información referente a: ‰ Las posibles causas de la falla ‰ Los antecedentes de la falla, es decir el proceso e historial de las preguntas realizadas por el sistema y las respuestas suministradas por el usuario. ‰ Las posibles recomendaciones correctivas sugeridas al usuario para que tome las medidas necesarias y decida qué acciones tomar para solucionar el problema. ‰ Reporte del proceso de análisis de fallas. Así, vemos que el SISTEMA EXPERTO EoS permite llevar a cabo las tareas correspondientes a la

Gestión de Fallas y permite cumplir con las metas trazadas, al facilitar un conjunto de herramientas para diagnosticar las causas de las fallas en los turbocompresores de BP Exploration Company Colombia Ltda.

46

Una vez que una falla es detectada, la determinación de las causas debe preceder el proceso de reparación, donde se utilizan estrategias reactivas y proactivas para el reestablecimiento del servicio. Ya que el SISTEMA EXPERTO EoS proporciona posibles recomendaciones correctivas y los antecedentes que generaron la falla, contribuye a la reparación rápida del recurso que falló. De está forma se facilita que la solución de la falla sea eficiente y oportuna, disminuyendo costos de trabajo, mano de obra, y disponibilidad del recurso averiado. El SISTEMA EXPERTO EoS genera al final de cada proceso el Reporte Eos en el cual se almacena toda la información relacionada con el proceso ejecutado, de manera que se crean archivos que permiten llevar un histórico de los procesos, fallas y causas que se hayan desarrollado, y se tengan datos verídicos y suficientes que permitan el análisis de medidas de efectividad de Gestión de la Falla en términos de la interrupción del servicio y los costos de reparación.

1.1.24.

ANÁLISIS DE COSTOS

Los costos definidos en el anteproyecto, se incrementaron debido al aumento del tiempo invertido en el desarrollo del proyecto. Una de las mayores dificultades, se presentó en la traducción de la información adquirida de los expertos, al formato de reglas, de forma que quedara en un lenguaje comprensible para el Motor de Inferencia. Dentro del proceso de desarrollo de la herramienta, esta fue una de las actividades más interesantes y que exigió mayor esfuerzo. Inicialmente se estimaron 45 horas de trabajo con los expertos53, sin embargo el tiempo invertido con ellos fue mayor y requirió más esfuerzo. El número real de horas de trabajo con ellos fue aproximadamente de 100, de manera que el tiempo estimado en la adquisición del conocimiento aumentó un 122% al que se tenía estimado. A continuación se presenta un cuadro comparativo con los costos estimados y los costos reales del proyecto:

53

Esta fue la información estimada en el anteproyecto que se presentó al Comité de Trabajo de Grado de la Pontificia Universidad Javeriana en diciembre se 2003.

47

Costos personales Director del proyecto54 Asesores16 Autores

Precio hora aproximado

Horas totales estimadas

Costo total Estimado

Horas totales reales

Costo total Real

50.000,00 50.000,00 20.000,00

92 276 3.680

4.600.000,00 13.800.000,00 73.600.000,00

92 276 3680

4.600.000,00 13.800.000,00 73.600.000,00

Total Costos Personales Actividades y elementos Costo por unidad financiados por aproximado "BP Colombia LTDA" 1. HARDWARE Computador17 2.000.000,00 S. SOFTWARE Licencia del Shell a utilizar18 0.000.000,00 2. VISITAS A CAMPO (CUSIANA) Pasajes 199.500,00 Habitación Hotel 3 días 210.000,00 Alimentación 3 días 111.000,00 3. ENTREVISTAS CON ESPECIALISTAS Hora de entrevista 50.000,00 4. COSTOS ADICIONALES Imprevistos

92.000.000,00

92.000.000,00

Número Unidades estimadas

Costo total estimado

Número Unidades reales

Costo Total Rea

1

2.000.000,00

1

2.000.000,00

1

10.000.000,00

1

10.000.000,00

12

2.394.000,00

12

2.394.000,00

6 6

1.260.000,00 666.000,00

6 6

1.260.000,00 666.000,00

45

2.250.000,00

100

5.000.000,00

Total Costos Financiados por "BP Colombia LTDA" Componentes por financiacion propia Alquiler del computador con Windows y Microsoft Office (46 semanas)16 Impresiones Resma de papel Caja de disquetes Discos compactos Quemado de discos compactos Servicios Imprevistos (10%)

857.000,00 9.427.000,00

857.000,00 12.177.000,00

Costo estimado($)

Costo real($)

600.000,00 400.000,00 10.000,00 10.000,00 10.000,00 20.000,00 400.000,00 145.000,00

600.000,00 400.000,00 10.000,00 10.000,00 10.000,00 20.000,00 400.000,00 145.000,00

54 Estos recursos, incluidos en el pago de la matrícula, serán facilitados por el departamento de Electrónica de la Pontificia Universidad Javeriana. 55 En este computador se utilizó para la instalación del Sistema Experto EoS. 18 Se usará una aplicación de software libre.

48

Total Costos Financiacion Propia TOTAL DEL PROYECTO

1.595.000,00 105.772.000,00

49

CONCLUSIONES ‰ Fue posible la elaboración del prototipo de un sistema experto que diagnosticara las causas de las fallas que se presentan en los turbocompresores de BP Exploration Company Colombia Ltda. ‰ Las herramientas de software utilizadas para el desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS fueron las adecuadas y permitieron alcanzar los propósitos trazados, ya que las pruebas realizadas en campo mostraron buenos resultados. ‰ Se reconoció la importancia de utilizar una interfaz gráfica que muestre al usuario los resultados del proceso de forma clara y precisa, y le permita interactuar con el SISTEMA EXPERTO EoS de manera sencilla e intuitiva. Se vio apropiado, por parte de los expertos y operadores de Cusiana, la manera como está desarrollada la interfaz gráfica del SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ Las relaciones y correspondencias realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS fueron acertadas en las pruebas y simulaciones realizadas, ya que se logró interpretar y transcribir a formato de reglas el conocimiento de las personas expertas en el análisis de causas de falla de los turbocompresores de BP Exploration Company Colombia Ltda. ‰ La adquisición e interpretación del conocimiento del experto fue la fase más demorada, dispendiosa y de mayor cuidado, puesto que la información no se encontraba centralizada en cabeza de una persona, sino que eran varios los expertos que ayudaban en la construcción del conocimiento y posteriormente se debía transmitir la información a los desarrolladores del sistema. ‰ Los reportes que genera el SISTEMA EXPERTO EoS proporcionan un seguimiento detallado del proceso realizado por el sistema y permiten llevar un histórico de las causas y fallas ocurridas, permitiendo tener la información completa para futuras correcciones de problemas, sin embargo se logró centralizar esta información en los

Árboles de Conocimiento. ‰ El SISTEMA EXPERTO EoS es un desarrollo de software que aplica conceptos de

Gestión e incluye funciones de Gestión de Fallas, mostrando que es viable la aplicación de los conceptos de Gestión, definidos para empresas de telecomunicaciones, en empresas petroleras como BP Exploration Company Colombia Ltda. El sistema sigue un proceso de diagnóstico de fallas igual al que siguen los sistemas de Gestión de Fallas.

50

‰ El SISTEMA EXPERTO EoS permitirá realizar procesos posteriores de Gestión dentro de la compañía, de manera que se pueda aumentar la productividad y disminuir los tiempos de parada de producción. ‰ El SISTEMA EXPERTO EoS se puede expandir para ser utilizado para hallar las causas a un número mayor de fallas que se presenten en los turbocompresores de BP Exploration Company Colombia Ltda, y a un número mayor y más diverso de equipos adicionales de los turbocompresores. ‰ El SISTEMA EXPERTO EoS permite a los usuarios expertos ampliar la información y conocimiento que éste contiene, de manera que su aplicabilidad sea más amplia y efectiva dentro de la planta de BP Exploration Company Colombia Ltda. Además, puede ser la base y punto de partida de posteriores desarrollos que permitan a BP Exploration Company Colombia Ltda. y Equipo de Servicios Petroleros Ltda optimizar procesos y aumentar su producción.

51

GLOSARIO AGENDA: Donde se almacenan las reglas disparadas. ALARMA DE DISPARO: Es la alarma que está directamente relacionada con la parada de un turbocompresor y se encuentran en el Archivo de Entrada. ALARMAS SECUNDARIAS: Son las alarmas que se encuentran en el Archivo de Entrada que no son Alarmas de Disparo pero están relacionadas con los turbocompresores. ALIMENTAR EL SISTEMA EXPERTO EoS: Agregar información de procesos nuevos para que el sistema sea más completo y robusto. A cargo del Usuario Experto. ANÁLISIS DE EVENTO: Es un modo de trabajo del SISTEMA EXPERTO EoS en el que el usuario puede ingresar la información con las alarmas que generan los equipos y realizar manualmente un proceso. ÁRBOL DE CONOCIMIENTO: Representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Se utilizan para representar el conocimiento de los expertos en fallas. Cada Árbol de Conocimiento tiene un nombre asociado. ARCHIVO DE ENTRADA: Es un archivo de texto con la información de los sesenta (60) minutos anteriores y el (1) minuto posterior a la Alarma de Disparo. Es la entrada al SISTEMA EXPERTO EoS. ARCHIVO DE EVENTOS: Es un archivo de texto, previamente creado por el usuario, con la información de las alarmas con la que desea realizar el Análisis de Eventos. Debe tener las mismas características del Archivo de Entrada. ARCHIVOHYP.TXT: Archivo de texto con la información de los sesenta (60) minutos anteriores y el (1) minuto posterior a la Alarma de Disparo. Es el nombre del Archivo de Entrada. Se encuentra en C:\EJERVG. ARCHIVOS DE CONTINUACIÓN: Archivos con código en CLIPS, que tienen la continuación de un proceso determinado, cuando los archivos donde está la información se le terminan los

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renglones permitidos de escritura. Estos archivos de continuación llevan el nombre del Árbol de Estudio asociado al análisis de fallas. BASE DE HECHOS: Componente de los sistemas expertos. Lugar donde se almacenan las alarmas de los equipos que intervienen en el proceso de producción de petróleo en Cusiana. Registra conclusiones intermedias y datos generados en el proceso de inferencia para explicar las deducciones y el comportamiento del sistema. BASE DEL CONOCIMIENTO: Componente de los sistemas expertos. Son las reglas que contienen la información para que el SISTEMA EXPERTO EoS sepa como proceder en los diferentes casos y determine las causas de falla de las alarmas que llegan a la Base de Hechos. BENTLY NEVADA: Sistema de monitoreo encargado de las vibraciones que ocurren en la turbina y el compresor. C.C.C.: Sistema destinado al control y supervisión de la presión, flujo, potencia y temperatura en el compresor. CAUSAS EoS: Es una salida del SISTEMA EXPERTO EoS. Son las posibles causas que generaron la falla. CAUSAS.BIN: Archivo donde se almacenan las posibles causas que generaron la falla. Se encuentra en C:\EJERVG. CLIPS: Es un programa que trabaja de manera regular y sincrónica con la Interfaz Gráfica, es el que realiza el proceso de inferencia y genera la información que se muestra al usuario. Herramienta especializada para el desarrollo de sistemas expertos. CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA EXPERTO EoS: Archivo donde se encuentra el código de programación completo del SISTEMA EXPERTO EoS, Se incluye en el CD del SISTEMA EXPERTO EoS. CONTROL ROOM: Es el cuarto de control donde se reportan las alarmas de los equipos que se encuentran en el CPF de Cusiana, Casanare. CPF: Central Production Facilities. Planta de procesamiento de petróleo de BP Exploration Company Colombia Ltda.

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DCS: Sistema de Control Distribuido. Sistema de control donde se reportan las alarmas de los equipos de Cusiana. DEFTEMPLATES: En CLIPS, son arreglos donde se almacena información. Similares a matrices de datos. EXPERTO HUMANO: Quien posee el conocimiento especializado. GESTIÓN: Habilidad para interpretar correctamente una situación y ejercer las acciones apropiadas. GESTIÓN DE FALLAS: Conjunto de facilidades que permiten la detección, identificación y corrección de fallas. HISTORIAL DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS: Es el historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas dadas por el usuario en medio del proceso. INFORMACIÓN DE LA ALARMA DE DISPARO: Es la información referente a la Alarma de Disparo: tag de la alarma, descripción de la alarma, estado de referencia de la alarma, estado de la alarma, fecha en que ocurrió la alarma, hora en que ocurrió la alarma. INGENIERO DEL CONOCIMIENTO: Quien utiliza el conocimiento del experto humano y lo traduce en el programa de software. INTERFAZ GRÁFICA: Es el programa con el que el usuario interactúa, y donde se muestra la información de interés para éste. La interfaz gráfica la comparte con el Sistema de Captura y Filtraje y está desarrollada en Visual Basic.NET 6.0. ISO: International Organization for Standarization ITU-T: International Telecommunications Union-Telecommunications LEVANTAMIENTO POR GAS O INYECCIÓN DE GAS: Proceso de inyectar gas al pozo de forma que ejerza presión en el pozo permitiendo fluir la mezcla de gas, agua y crudo a la superficie. LISTAPRIMARIAS.TXT: Contiene una lista con todos los tags de Alarmas de Disparo. Se encuentra en C:\EJERVG.

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LISTASECUNDARIAS. TXT: Contiene una lista con todos los tags de las alarmas que no son Alarmas de Disparo pero están relacionadas con los turbocompresores, es decir con las Alarmas Secundarias. MANUAL DE USUARIO: Detalla el modo de uso y las funcionalidades del SISTEMA EXPERTO EoS. MANUAL TÉCNICO DE USUARIO: Es en el que se encuentra el código fuente de los programas y aspectos más específicos del funcionamiento del SISTEMA EXPERTO EoS. MARK V: Software encargado del monitoreo, control y protección de la turbina, y todos los elementos auxiliares que hacen parte de esta. MENÚ PRINCIPAL: Es la ventana donde se puede seleccionar (para presentar en pantalla) el SISTEMA EXPERTO EoS o el Sistema de Captura y Filtraje. MÓDULO DE ADQUISICIÓN DEL CONOCIMIENTO: Componente de los sistemas expertos. Permite añadir, eliminar o modificar elementos de conocimiento (en la mayoría de los casos, reglas.) MÓDULO DE EXPLICACIÓN: Es el que le aclara al usuario el razonamiento seguido en el proceso de inferencia. MONITORIZACIÓN: Se ocupa de la observación, análisis de estado y comportamiento de los recursos gestionados para la obtención de datos MOTOR DE INFERENCIA: Componente de los sistemas expertos. Es el programa que controla el razonamiento o proceso de inferencia que sigue el sistema experto. PRIMARIAS.BIN: Contiene los tags de las alarmas que resultan de la comparación entre ArchivoHyp.Txt con ListaPrimarias.Txt. Se encuentra en C:\EJERVG. PROCESO DE INFERENCIA: Es el programa que controla el razonamiento que sigue el sistema experto, puesto que debe comparar los patrones de reglas con la lista de datos de la Base de Hechos. PROCESO EoS: Es una salida del SISTEMA EXPERTO EoS. Es la secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas.

55

PROCESO.BIN: Archivo donde se almacena la secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas. Se encuentra en C:\EJERVG. PSI: Libras por pulgada cuadrada. Es una medida de presión. PTA.BIN: Archivo donde se almacena la pregunta que el sistema le formula al usuario. Se encuentra en C:\EJERVG. RECOMENDACIONES

EoS:

Es

una

salida

del

SISTEMA

EXPERTO

EoS.

Son

las

recomendaciones correctivas de la falla. RECOMENDACIONES.BIN: Archivo donde se almacenan las recomendaciones correctivas de la falla. Se encuentra en C:\EJERVG. RED DE GESTIÓN: La administración, supervisión, control y organización de los elementos de la red gestionada. RED: Conjunto de elementos interconectados REPORTE EoS: Es el reporte con la información de entrada, salida y adicional. Este reporte se genera en formato de texto (*.Txt) al culminar el proceso. RTA.BIN: Archivo donde se almacena la respuesta dada por el usuario al sistema. Se encuentra en C:\EJERVG. SECUNDARIAS.BIN: Contiene los tags de las alarmas que resultan de la comparación entre ArchivoHyp.Txt con ListaSecuntarias.Txt. Se encuentra en C:\EJERVG. SHELLS: Lenguajes de programación que se utilizan como herramienta para la creación de sistemas expertos. SISTEMA DE CAPTURA Y FILTRAJE: Es el sistema que se encarga de recibir constantemente las alarmas que generan los diferentes equipos que intervienen en el proceso de extracción de petróleo en Cusiana y mostrarlas de manera detallada en pantalla. El sistema fue desarrollado e instalado previamente en el Control Room de Cusiana; donde trabajan de forma coordinada y bajo la misma Interfaz Gráfica del SISTEMA EXPERTO EoS. TAG: Código para identificar la instrumentación y variables de un proceso determinado. TMN: Telecommunications Management Network.

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TURBOCOMPRESORES: Son equipos que aumentan la presión del gas que se inyecta al subsuelo. Es el equipo que se escogió para realizar el estudio de las alarmas con las que se activará el SISTEMA EXPERTO EoS. USUARIO DEL SISTEMA: Quienes utilizan el sistema experto. USUARIO EXPERTO: Quien posee el conocimiento especializado para alimentar el sistema experto. VENTANA PRINCIPAL: Ventana donde se presentan los controles y las salidas del SISTEMA EXPERTO EoS.

57

BIBLIOGRAFÍA 1. AIDAROUS PLEVYAK, Salah, Thomas, Telecomunications Network Management into the 21st century. New York: IEEE , 1994. 426p. 2. BARBA MARTI, Antoni, Gestión de red. México: Alfaomega, 2001. 231p 3. BP EXPLORATION COMPANY, Página web oficial. En: http://www.bp.com/sectiongenericarticle.do?categoryId=454&contentId=2000603#top 4. GIARRATANO, Joseph y RILEY, Gary. Sistemas Expertos, Principios y programación. Mexico : International Thomson Editores, 2001. 596p 5. Información adicional suministrada por “BP Colombia LTDA” y “Equipo de Servicios Petroleros LTDA” 6. Inteligencia Artificial. En: http://ciberconta.unizar.es/LECCION/IA/INICIO.HTML. 7. MORALES, Eduardo y SUCAR Enrique, “Representación de Conocimiento”. En: http://w3.mor.itesm.mx/~rdec/principal.html. 8. Sistemas expertos. El conocimiento al poder. En: http://www.psycologia.com/articulos/arjsamper01.htm#indice 9. Sistemas Expertos: Áreas de Aplicación. En: http://www.geocities.com/SiliconValley/Way/7788/SISEXP.HTM#refs 10. TELEMANAGEMENT FORUM. Telecom Operations Map, NMF, GB910, Approved Version 2.1, March 2000. 11. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID, Dirección estratégica en tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC). Madrid: universidad Politécnica de Madrid, 2000. 135p.

58

ANEXO A: TEORÍA DE GESTIÓN Es necesario tener una idea general de la teoría de Gestión de Red y Gestión de Fallas para entender porque estos conceptos son la base de la razón de desarrollar una herramienta que facilite el análisis de las fallas en los procesos de extracción de petróleo. Se presentan los siguientes temas: 1 2 3 4 5 6

DEFINICIÓN DE GESTIÓN MODELO TMN GESTIÓN DE RED GESTIÓN DE FALLAS TAREAS PRINCIPALES DE LA GESTIÓN DE FALLAS BIBLIOGRAFÍA

Los conceptos de Gestión de Red que se presentan a continuación están definidos para el sector de las telecomunicaciones, sin embargo son válidos en otros sectores y tipos de empresas56 como lo es la petrolera, adaptando los conceptos a aplicaciones específicas.

1 DEFINICIÓN DE GESTIÓN El término Gestión en su acepción más amplia se refiere a la habilidad para interpretar correctamente una situación y ejercer las acciones apropiadas. Se entiende como Red, un conjunto de elementos interconectados y como Red de Gestión la administración, supervisión, control y organización de los elementos de la red gestionada, es decir, la red de gestión incluye funciones requeridas para monitorear, interpretar y controlar las operaciones de los elementos que se encuentran interconectados conformando la red.

2 MODELO TMN La ITU-T57 ha definido la TMN58 como un modelo de Red de Gestión con una estructura que permite conectividad y comunicación a través de redes de telecomunicaciones y sistemas operativos, proporcionando una arquitectura organizada para la interconexión de varios tipos de

56

Tomado de TeleManagement Forum Telecom Operations Map, NMF, GB910. ITU-T: International Telecommunications Union-Telecommunications. 58 TMN: Telecommunications Management Network. 57

1

sistemas de operaciones y equipos de telecomunicaciones para el intercambio de información de gestión. La estructura general del modelo TMN cuenta con una arquitectura en capas que sigue una estructura jerárquica, cuyas capas cubren diferentes aspectos dependiendo de su funcionalidad, complementándose unos con otros. Estos niveles son:59

Gestión de Negocio Gestión de Servicio Gestión de Red

Gestión de Elemento de Red

Elemento de Red Figura 8: Estructura jerárquica de la TMN. ‰ Gestión de negocio (BML60): Maneja funciones para el desarrollo de estrategias y políticas para el control y operación de servicios. ‰ Gestión de servicios (SML61): Responsable del mantenimiento y gestión del propio servicio, así como la interacción con el cliente y otros servicios. ‰ Gestión de red (NML62): Se encarga del control y coordinación de los elementos gestionados dentro de su ámbito y dominio. Sus funciones las proporcionan los sistemas operativos, y son usadas para dar soporte a las aplicaciones de la TMN que requieren una visión extremo a extremo de la red.

59

Aidarous Salah, Plevyak Thomas. Telecomunications Network Management BML:Business Management layer 61 SML:Service Management layer 62 NML:Network Management layer 60

2

‰ Gestión de elementos de red (NEML63): Maneja el mantenimiento, control y coordinación de un conjunto de elementos de red. ‰ Elementos de red (NEL64): Está conformado por las funciones específicas de cada elemento de red.

3 GESTIÓN DE RED El nivel de gestión de red65 tiene como función garantizar un adecuado nivel de ejecución de procesos a un costo determinado, orientado hacia la cooperación entre la gestión de sistemas individuales para conseguir un efecto coordinado y mejorar la disponibilidad, rendimiento y efectividad de los elementos del sistema. Los sistemas de gestión de red se basan en dos procedimientos básicos de actuación: la

monitorización y el control. La monitorización se ocupa de la observación, análisis de estado y comportamiento de los recursos gestionados para la obtención de datos; y los procedimientos de control se encargan de modificar parámetros e invocar acciones sobre el comportamiento de los componentes.

4 GESTIÓN DE FALLAS La ISO66 clasificó las tareas de los sistemas de Red de Gestión en cinco áreas funcionales: ‰ Gestión de configuración: Permite identificar, recoger y proporcionar datos a objetos gestionados, para aumentar su capacidad de control. ‰ Gestión de prestaciones: Se encarga del mantenimiento del nivel de servicio proporcionando calidad y asegurando su correcto y eficiente comportamiento. ‰ Gestión de seguridad: Ofrece mecanismos que facilitan el mantenimiento de políticas de seguridad, las cuales están dirigidas a proteger los recursos del sistema. ‰ Gestión de contabilidad: Recolección de estadísticas que reflejen el uso de los recursos, de forma que se pueda hacer una asignación más eficiente de estos.

63

NEML: Network Element Management layer NEL: Network Element Layer 65 BARBA MARTI, Antoni. Gestión de red 66 ISO: International Organization for Standarization. 64

3

‰ Gestión de fallas: Conjunto de facilidades que permiten la detección, identificación y corrección de fallas. La Gestión de Fallas conforma mecanismos para detectar, localizar, aislar y corregir fallas en la red. Tiene diversas metas que se enumeran a continuación: 1. Reestablecimiento del servicio en la presencia de fallas: Utilizar estrategias reactivas y proactivas para el reestablecimiento del servicio. Una estrategia reactiva se enfatiza en la reparación rápida, mientras que una proactiva se enfatiza en aislar y reemplazar rápidamente el recurso que falló por recursos de más. 2. Identificación de la causa raíz de la falla: Una vez que una falla sea detectada, la determinación de la causa raíz debe preceder el proceso de reparación. La localización rápida de una causas-raíz depende de las previas acciones de detección, diagnóstico y prueba. 3. Reparación de la falla: La reparación de la falla debe ser eficiente y oportuna, conservando los costos dentro de los límites del trabajo, sumando el costo de las partes de más, mano de obra, y el costo asociado con la no disposición del recurso para su uso hasta que sea reparado. 4. Medida de la efectividad: Se deben llevar reportes históricos debidamente documentados para tener datos verídicos y suficientes que permitan el análisis de medidas de efectividad de gestión de la falla en términos de la interrupción del servicio y los costos de reparación.

5 TAREAS PRINCIPALES DE LA GESTIÓN DE FALLAS 67 Muchas de las funciones de Gestión de Fallas involucra análisis, correlación, reconocimiento de patrones y procesos similares, para poder realizar sus tareas principales: detección e

identificación de las fallas y, si es posible su reparación. 1. DETECCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LAS FALLAS Para detectar e identificar las fallas en una red, los sistemas de Gestión de Fallas siguen un proceso de diagnóstico constituido por cuatro pasos que se repiten hasta hallar la causa del

67

Universidad Politécnica de Madrid. Dirección estratégica en tecnologías de la información y las comunicaciones. DGRS. GESTION DE REDES Y SERVICIOS.

4

problema: observación de síntomas, elaboración de hipótesis, verificación de hipótesis y conclusiones.

a) Observación de síntomas: Recolección de eventos por medio de la vigilancia de alarmas para recoger la mayor información posible de la falla. Se basa en: - Clasificación de las alarmas dependiendo de la naturaleza de la falla. - Registro de alarmas en orden cronológico para conservar un reporte histórico secuencial de los eventos, coleccionar datos de alarmas correlacionadas y deducir secuencias de alarmas que predicen fallas. - Reportes del estado de las alarmas de un conjunto de recursos relacionados. - Reducción de la redundancia de alarmas por medio de la identificación de síndromes de eventos de múltiples alarmas asociadas con fallas individuales. - Correlación de alarmas debido a que una falla puede generar muchas alarmas en distintas partes del equipo distribuidas en tiempo y espacio.

b) Elaboración de hipótesis: Se realiza en base a los conocimientos y experiencia de la persona experta, y a la información conocida. Se basa en: - Diagnósticos por medio de análisis de árboles de causa-raíz de fallas. - Corrimiento de diagnósticos. - Correlación de los resultados para determinar la causa-raíz de la falla.

c) Verificación de hipótesis: Elaboración de un conjunto de pruebas cuyo resultado confirme si la hipótesis es acertada, o al menos, descartable.

d) Conclusiones: Se debe tener un resultado específico. Si se llega a un resultado sin hipótesis válida, se debe decidir qué acciones tomar para aislar el problema y luego corregirlo. 2. CORRECCIÓN DEL PROBLEMA Resolver el problema por medio de acciones correctoras para la reparación de la falla. Posteriormente se debe comprobar el reestablecimiento efectivo del servicio dentro de los parámetros adecuados y hacer una medida de la efectividad.

5

6 BIBLIOGRAFÍA 12. AIDAROUS PLEVYAK, Salah, Thomas, Telecomunications Network Management into the 21st century. New York: IEEE, 1994. 426p. 13. BARBA MARTI, Antoni, Gestión de red. México: Alfaomega, 2001. 231p 14. TELEMANAGEMENT FORUM. Telecom Operations Map, NMF, GB910, Approved Version 2.1, March 2000. 15. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID, Dirección estratégica en tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC). Madrid: universidad Politécnica de Madrid, 2000. 135p.

6

ANEXO B: PETRÓLEO Y TURBINAS Se presentan los siguientes temas: 1. 1.1 1.2 2. 2.1 2.2 3.

1.

PETRÓLEO GENERALIDADES EXTRACCIÓN DE PETRÓLEO EN BP EXPLORATION COMPANY COLOMBIA LTDA TURBOCOMPRESORES GENERALIDADES SISTEMAS DE MONITOREO DE LOS TURBOCOMPRESORES BIBLIOGRAFÍA

PETRÓLEO 1.1

GENERALIDADES

La exploración petrolera consiste en ubicar los sitios del subsuelo donde pueda existir petróleo. El proceso se inicia con un estudio geológico y sismológico del terreno seleccionado para determinar el potencial petrolero de una zona determinada. Si existe suficiente información que determine que el terreno tiene un yacimiento se procede a la perforación. Después de finalizar la perforación de un pozo se continúa con la extracción del gas, agua y crudo que se encuentran a altas presiones, permitiendo que el petróleo fluya y salga a la superficie; sin embargo esta presión disminuye a medida que el yacimiento se agota y resulta necesario utilizar algunos métodos de bombeo. BP Exploration Company Colombia Ltda utiliza el método de levantamiento por gas o inyección de gas que consiste en inyectar gas natural comprimido al pozo de tal forma que con la presión que éste ejerce haga subir la columna de crudo a la superficie. Para llevar a cabo este método, se usan los TURBOCOMPRESORES puesto que ellos son los que inyectan el gas al subsuelo, generando grandes presiones en el pozo e impulsando la columna de crudo a la superficie. Un turbocompresor se compone de una TURBINA y un COMPRESOR en serie, de forma tal, que la turbina le entrega la potencia necesaria al compresor para que éste inyecte gas a altas presiones al pozo.

1

1.2

EXTRACCIÓN DE PETRÓLEO EN BP EXPLORATION COMPANY COLOMBIA LTDA

BP Exploration Company Colombia Ltda es una empresa petrolera dedicada a la exploración y extracción de petróleo en Colombia. Actualmente tiene cuatro yacimientos en nuestro territorio, Cusiana, Cupiagua, Floreña y Recetor, todos ubicados en el piedemonte del Casanare. La principal actividad petrolera se ha dado en Cusiana y Cupiagua a partir de su descubrimiento en 1991 y 1993 respectivamente. BP Exploration Company Colombia Ltda con sus cuatro yacimientos, maneja el 40% de la producción total de crudo del país.68 En los campos petroleros de Cusiana, el proceso de producción de petróleo empieza extrayendo del subsuelo la mezcla de crudo, agua y gas a la superficie y transportándola a la CPF (Central Production Facilities), es decir a las plantas de tratamiento de Cusiana a través de una línea de flujo. Estando allí se realiza la separación de productos, de forma que el agua es tratada e inyectada al subsuelo, el crudo se transporta al puerto de Cobeñas para ser vendido y el gas se somete a un aumento de presión usando TURBOCOMPRESORES para ser inyectado a la formación de forma que ejerza presión en el pozo permitiendo fluir la mezcla de gas, agua y crudo a la superficie. En el proceso de inyección de gas al pozo se usan seis turbocompresores distribuidos en tres trenes en paralelo, cada uno con dos turbocompresores en serie, de forma que por cada uno fluye un tercio de la producción total.

68

Tomado de: BP EXPLORATION COMPANY, Página web oficial. En: http://www.bp.com/sectiongenericarticle.do?categoryId=454&contentId=2000603#top

2

Línea de flujo

SEPARACIÓN

AGUA

P E R F O R A C I O N E S

P E R F O R A C I O N E S

P E R F O R A C I O N E S

CRUDO

Es tratada e inyectada al subsuelo.

Se somete a altas presiones para ser inyectado al subsuelo

Se traslada a Cobeñas para exportarlo

GAS

500 PSI GAS

Turbina-Compresor

CRUDO

Turbina-Compresor

Turbina-Compresor

AGUA

1700 PSI Turbina-Compresor

Turbina-Compresor

Turbina-Compresor

5000 PSI

Figura 9: Proceso de extracción de petróleo realizado en Cusiana por BP Exploration Company Colombia Ltda. PSI: Libras por pulgada cuadrada. Las turbinas que se emplean son modelo MS-5002-C y utilizan como carga compresores de gas, formando así los TURBOCOMPRESORES.

2.

TURBOCOMPRESORES 2.1

GENERALIDADES

La turbina a gas es una máquina de transformación de energía, donde se utiliza la energía cinética de algún fluido, en este caso gases de combustión, para la realización de trabajo mecánico, es decir convierte energía química en potencia mecánica. Los elementos principales de una turbina de gas de ciclo abierto son el compresor, la cámara de combustión y la turbina. El ciclo que sigue la turbina a gas es el ciclo Joule o Brayton.

3

Figura 10: Ciclo de Joule o Brayton. a) Gráfica de presión vs volumen; b) Ciclo de Brayton ilustrado con diagrama de bloques. En el punto 1 de la figura anterior, el aire tomado de la atmósfera es comprimido hasta 2 a través de las diferentes etapas del compresor axial. Luego el aire comprimido se introduce a una cámara de combustión donde se le agrega una cierta cantidad de combustible y se quema. Al producirse la combustión se realiza la transición de 2 a 3. La temperatura en el punto 3 es crítica puesto que corresponde a la mayor temperatura y presión del ciclo. A continuación viene la expansión de los gases usando las turbinas hasta llegar a la presión ambiente. Esta expansión se puede dividir en dos fases. En la primera (de 3 a 3') el trabajo de expansión sirve para accionar el compresor de entrada. En la segunda fase (de 3' a 4) el trabajo de expansión se convierte en fuerza mecánica para impulsar la carga o compresor de salida. En el punto 4 los gases de combustión se evacuan a la atmósfera. La evolución de 4 a 1 es virtual y corresponde al enfriamiento de los gases hasta la temperatura ambiente. La turbina MS-5002-C de dos ejes tiene dos rotores independientes, uno de primera etapa o alta presión (HP High pressure) que abarca desde el compresor axial hasta la turbina (Ver Figura 11) y mueve el rotor del compresor axial; y la segunda etapa o de baja presión (LP Low pressure) que abarca desde la turbina hasta el compresor de gas, en la que el rotor mueve el eje del compresor de inyección de gas (es decir el de salida). El propósito por el cual los dos

4

compresores no están acoplados mecánicamente es permitirle a los dos ejes operar a diferentes velocidades. Esta turbina está diseñada para operar solo con gas combustible.

T U R B I N A

Figura 11: Modelo de un turbocompresor de dos ejes. El compresor axial es inicialmente llevado, por el sistema de arranque, al 20% de la velocidad. El aire a presión atmosférica es aspirado por el compresor axial y conducido a las cámaras de combustión (C.B) donde se le adiciona combustible a alta presión para que una bujía de alto voltaje encienda la mezcla de aire / combustible. Los gases calientes, a la salida de la turbina, incrementan la velocidad del compresor axial y cuándo la presión se comienza a incrementar el rotor de la turbina de baja presión comienza a girar de forma que ambos ejes se aceleran hasta la velocidad normal de operación (5100 RPM69 para el eje de alta y 4670 RPM para el eje de baja.) La sección del compresor axial consiste del rotor y el estator, el cual incluye 16 etapas de compresión y cada etapa incrementa la presión una determinada cantidad. Los alabes del rotor suministran la fuerza necesaria para comprimir el aire en cada etapa y los alabes del estator guían el aire para que este entre a la siguiente etapa con el ángulo apropiado. En la entrada del compresor axial se localiza el IGV (Inlet Guide Vane) persiana o venas guías de entrada, que regulan la cantidad de aire de entrada. El compresor axial tiene una capacidad 978000 Lb/Hora,

69

RPM: Revoluciones por minuto.

5

de los cuales el 20% es empleado para combustión y el restante 80% para los diferentes circuitos de refrigeración. La sección de combustión de la turbina de gas esta compuesta por 12 cámaras de combustión externas, 12 quemadores y 2 bujías. El combustible es alimentado a cada una de los quemadores y la combustión de la mezcla de gas y aire es encendida por las bujías. Solo dos bujías son instaladas en dos cámaras de combustión, las cámaras restantes, que no tienen bujías, son encendidas con la llama que proviene de las cámaras encendidas a través de los tubos cruza llama que son las que las interconectan. Durante la secuencia de arranque, es esencial que la indicación de presencia o ausencia de llama sea transmitida al sistema de control. Por esta razón, un sistema de monitoreo de llama es usado y se muestra en el panel de control Mark V.70 La sección de turbina es donde los gases a alta temperatura y presión provenientes de la sección de combustión son convertidos en potencia mecánica, es decir la energía térmica es convertida en energía mecánica. Una etapa de turbina está montada en el eje de alta presión y la otra etapa está en el de baja presión para impulsar la carga. Aproximadamente el 60% de la energía generada en la turbina se requiere para manejar el compresor axial y otro 35% está disponible para la carga, como energía útil. Los gases de combustión son descargados por el exhosto.

2.2

SISTEMAS DE MONITOREO DE LOS TURBOCOMPRESORES

Las turbinas y los compresores están monitoreados constantemente por diferentes sistemas que indican su estado de funcionamiento y reportan avisos y alarmas sobre la actividad de los equipos. BP Exploration Company Colombia Ltda. y Equipo de Servicios Petroleros Ltda manejan tres sistemas diferentes de monitoreo en los turbocompresores, Mark V, Bently Nevada y C.C.C,71 cada uno de los cuales controla características diferentes en estos equipos y reporta alarmas y observaciones relacionadas con estos.

70

Para más información sobre el Mark V, cuyo fabricante es General Electric, remítase a la sección 2.2 de este documento. 71 C.C.C: Centrifugal and Compressor Controller, cuyo fabricante es Compressor Control Corporation..

6

El sistema de control MARK V es el software encargado del monitoreo, control y protección de la turbina, y todos los elementos auxiliares que hacen parte de esta; el Bently Nevada es el sistema de monitoreo encargado de las vibraciones que ocurren en la turbina y el compresor; y el C.C.C. está destinado al control y supervisión de la presión, flujo, potencia y temperatura en el compresor. Adicional a estos tres sistemas encargados directamente de los turbocompresores existe un Sistema de Control del Mark V que se ocupa del monitoreo, supervisión, control e indicaciones del Mark V.

Turbina

Mark V

Compresor

Bently Nevada

C.C.C.

Sistema de Control del Mark V

DCS.

Figura 12: Diagrama de los sistemas de control de los turbocompresores Todos estos sistemas de control (los cuatro anteriores) están reportando constantemente datos al DCS72 el cual es el sistema central de monitoreo y control donde se reciben las alarmas y avisos. Todas las alarmas que se reportan están llegando en formato de texto a un computador ubicado en el Control Room73 de Cusiana.

3. 1

BIBLIOGRAFÍA

BP EXPLORATION COMPANY, Página web oficial. En: http://www.bp.com/sectiongenericarticle.do?categoryId=454&contentId=2000603#top

2

Información adicional suministrada por “BP Colombia LTDA” y “Equipo de Servicios Petroleros LTDA”

72 73

DCS: Sistema de Control Distribuido. Control Room: Cuarto de control donde se reportan las alarmas.

7

ANEXO C: SISTEMAS EXPERTOS Se presentan los siguientes temas: 1 2 3 4 5 6 7 8

GENERALIDADES VENTAJAS Y DESVENTAJAS DIFERENCIA ENTRE UN SISTEMA EXPERTO Y UNO TRADICIONAL ELEMENTOS DE UN SISTEMA EXPERTO SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE REGLAS REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO CLIPS BIBLIOGRAFÍA

1 GENERALIDADES La Inteligencia Artificial (AI) es una ciencia nacida en los años 60 que intenta que los computadores simulen en cierta manera la inteligencia humana. Según Shapiro se define AI como “un campo de la ciencia y de la ingeniería que se ocupa de la comprensión a través de la computadora de lo que comúnmente llamamos comportamiento inteligente y de la creación de herramientas que exhiben tal comportamiento”.74 Se acude a sus técnicas cuando es necesario incorporar en un sistema informático, conocimiento o características propias del ser humano. La inteligencia artificial se compone de varias técnicas de estudio como sistemas expertos, vida artificial, algoritmos genéticos, computación molecular o redes neuronales. En este caso, el estudio se centrará en sistemas expertos (SE), los cuales son una aplicación informática que simula el conocimiento de un experto humano, en un área de especialización dada. Debe ser capaz de procesar y memorizar información, aprender y razonar, decidir cuestiones complejas ofreciendo asesoramiento inteligente, justificar su comportamiento e incorporar nuevos conocimientos. La potencia de un sistema experto está en que es muy eficaz al analizar gran cantidad de información, interpretarla y proporcionar una recomendación a partir de la misma. Difiere de los algoritmos tradicionales en que se basa en el conocimiento y no en un programa deductivo habitual. Un sistema clásico abarca conocimiento no escrito que debe obtenerse del especialista a través de entrevistas con el ingeniero del conocimiento, es decir quien desarrolla el sistema experto. Al proceso de construir un sistema experto se le llama ingeniería del conocimiento y 74 Tomado de MORALES, Eduardo y SUCAR Enrique, “Representación de Conocimiento”. En: http://w3.mor.itesm.mx/~rdec/principal.html.

1

consiste en la adquisición de conocimiento a partir de un especialista humano o de otra fuente y su codificación en el sistema experto.

2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS Algunas de las ventajas de utilizar sistemas expertos son: ‰ Resuelve y decide los problemas más rápidamente que un humano. ‰ Se pueden utilizar personas no especializadas para resolver problemas. Los sistemas expertos se pueden considerar como medio de ejecución y transmisión del conocimiento. ‰ Proporciona soluciones más confiables debido al tratamiento de los datos y experiencia múltiple, puesto que puede tener el conocimiento de varios expertos. ‰ Pueden operar en ambientes peligrosos para seres humanos. ‰ Permite que personal con poca experiencia pueda resolver problemas que requieren el conocimiento de experto. ‰ Pueden realizar operaciones monótonas, aburridas e incómodas para los humanos. ‰ Puede explicar clara y detalladamente los pasos de su razonamiento para llegar a una conclusión, tal como un especialista humano lo haría. ‰ Predicen resultados futuros a partir del conocimiento que tienen. Algunas limitaciones son: ‰ La programación es más compleja de elaborar que la tradicional. ‰ Tiene un costo inicial elevado puesto que se requiere tiempo y dinero para extraer el conocimiento de los especialistas humanos. ‰ Presenta dificultad para manipular información no estructurada, especialmente la incompleta, inconsistente o errónea. Si un problema sobrepasa la competencia de un sistema experto, sus prestaciones se degradan de forma notable. ‰ Se pueden generar resultados erróneos si existe desacuerdo entre los especialistas humanos a la hora de tomar decisiones para la solución de problemas.

2

3 DIFERENCIA ENTRE UN SISTEMA EXPERTO Y UNO TRADICIONAL Un aspecto fundamental de los sistemas expertos es que tienen una metodología diferente y en algunos casos opuesta, a los programas tradicionales. Algunas de las diferencias se enuncian en la siguiente tabla75. SISTEMA TRADICIONAL Es complicado realizar cambios al programa.

SISTEMA EXPERTO Hacer cambios a las reglas no resulta ser tan complicado.

La solución está dada por un algoritmo.

La solución depende de las reglas y la inferencia.

La salida no contiene errores.

Puede contener errores a la salida, puesto que esta varía con el problema

El sistema funciona solamente cuando está

Puede funcionar con algunas reglas.

completo. Una entrada inesperada es difícil o imposible de

Tiene gran capacidad de respuesta para entradas

tratar.

inesperadas.

Representa y usa datos

Representa y usa conocimiento

Está controlado por el orden del programa, es

Lo controla el mecanismo de inferencia, usa las

secuencial.

reglas necesarias oportunamente.

No explica el procedimiento usado.

Contiene un módulo de explicación.

El programa tiene un diseño estructurado.

El diseño del programa es poco o nada estructurado.

Algoritmos + estructura de datos=Programas

Conocimiento + inferencia=Sistemas expertos

Tabla 1: Diferencia entre un sistema experto y uno tradicional.

4 ELEMENTOS DE UN SISTEMA EXPERTO La adquisición del conocimiento es una de las actividades más complejas y fundamental dentro del desarrollo de un sistema experto basado en reglas. Consta de tres elementos principales: el

Especialista o Experto Humano, quien posee el conocimiento; el Ingeniero del conocimiento, quien extrae el conocimiento del experto humano y lo plasma en el programa de software y el

Usuario del Sistema, encargado de utilizar el sistema experto.

75

Tomado de GIARRATANO, Joseph y RILEY, Gary. Sistemas Expertos, Principios y programación. Mexico : International Thomson Editores.

3

Usuario del Sistema

Experto Humano

Ingeniero del conocimiento

Figura 13: Elementos principales para el desarrollo de un sistema experto. La colaboración de estos tres elementos es una de las partes más importantes en el desarrollo de un sistema experto, puesto que requiere dedicación, esfuerzo y tiempo debido a los diferentes lenguajes que manejan las distintas partes y las diferentes experiencias que tienen. La estructura general de los sistemas expertos está compuesta por seis elementos independientes que se complementan unos a otros, de manera que se alcancen los resultados esperados.

Ing. del conocimiento

Módulo de adquisición del conocimiento

Base de datos o hechos.

Base del conocimient o (Reglas)

Módulo de explicación

Usuario del sistema

Experto humano

Motor de inferencia Interfaz de usuario

Figura 14: Estructura de un sistema experto. La base de hechos contiene los datos recibidos inicialmente sobre el caso concreto que se trabaja y registra conclusiones intermedias y datos generados en el proceso de inferencia, es decir es la memoria activa del sistema experto. Al memorizar todos los resultados intermedios, conserva el rastro de los razonamientos efectuados y por lo tanto se puede utilizar para explicar las deducciones y el comportamiento del sistema. La base del conocimiento son las reglas que contienen el conocimiento especializado extraído de la persona experta en el dominio. El método más común para representar el conocimiento es mediante reglas de producción, donde cada una consta de una parte denominada condición (IF) y otra parte denominada acción (THEN.) Los especialistas en el

4

tema son los responsables de suministrar una base de conocimiento ordenada y estructurada, y un conjunto de relaciones bien definidas, explicadas y con validez. El conocimiento se almacena en la base de conocimiento, y los datos y referencias de carácter transitorio se almacenan en la base de hechos. También contendrá reglas de producción que no pertenecen al dominio del problema llamadas metarreglas, las cuales indican bajo qué condiciones deben considerarse unas reglas en vez de otras, es decir, son reglas sobre otras reglas. El motor de inferencia es el programa que controla el proceso de razonamiento que sigue el sistema experto, recorriendo la base del conocimiento y haciendo uso de los datos suministrados por la base de hechos para alcanzar una solución. El objetivo principal de este componente es sacar conclusiones aplicando el conocimiento a los datos y dando prioridad a las reglas. Existen lenguajes, llamados SHELLS, que se utilizan como herramienta para la creación de sistemas expertos. La estrategia de control que manejan estos shells puede ser de encadenamiento progresivo o regresivo. En el progresivo (o hacia delante) se comienza con los hechos de la base de datos, y se buscan reglas que satisfagan esos datos. En el encadenamiento regresivo (o hacia atrás) el sistema comienza a deducir el objetivo a partir de los datos, es decir se prueba una hipótesis partiendo de los hechos contenidos en la base de datos. El mecanismo o motor de inferencia tiene las siguientes funciones y características: ‰ Controlar la ejecución de las reglas. ‰ Realizar el proceso de inferencia visto como un espacio de búsqueda AND/OR, siendo los nodos AND todas las condiciones acciones que se tienen que cumplir y los nodos OR las posibles reglas a considerar. ‰ Crear una Agenda compuesta por la colección de las reglas activadas, las cuales tendrán prioridades asignadas para que se disparen de acuerdo a su prioridad. ‰ Permitir que el usuario suministre la información requerida por medio de la interfaz gráfica cuando el mecanismo de inferencia lo necesite para obtener el conocimiento necesario si el conocimiento inicial es muy limitado y no se pueden sacar conclusiones. El mecanismo de inferencia debe comparar los patrones de reglas con la lista de datos de la base de hechos. Si todos los patrones de una regla coinciden con los hechos, la regla se activa y se coloca en la Agenda, es decir, si hay un hecho en la base de hechos, el mecanismo de

5

inferencia se dará cuenta de que éste satisface la condición de la regla y la pondrá en su

Agenda, teniendo presente que si una regla tiene varias condiciones todos ellas deben satisfacerse de manera simultánea para que ésta pase a la Agenda, claro está que muchas reglas activadas pueden estar en la Agenda al mismo tiempo, en cuyo caso el mecanismo de inferencia debe seleccionar una sola regla de disparo usando un criterio de prioridades. Varias reglas pueden activarse y pasar a la Agenda durante un ciclo, las activaciones de reglas en ciclos previos también se dejarán en la Agenda a menos que hayan sido desactivadas porque sus condiciones no se hayan satisfecho; así el número de activaciones en la Agenda variará mientras procede la ejecución. El mecanismo de inferencia ejecuta las acciones con mayor prioridad de activación en la Agenda, luego, la siguiente en grado de prioridad y así sucesivamente hasta que no quede ninguna activación de alguna regla. El módulo de adquisición del conocimiento permite añadir, eliminar o modificar elementos de conocimiento (en la mayoría de los casos reglas) en el sistema experto. Controla el flujo del nuevo conocimiento, es decir determina qué nuevo conocimiento se necesita, o si el conocimiento recibido es en realidad nuevo. Es la vía para que el usuario pueda introducir conocimiento al sistema sin tener al ingeniero del conocimiento para que lo incorpore explícitamente él. El módulo de explicación aclara al usuario el razonamiento seguido en el proceso de inferencia, de forma que si se quiere saber cómo se ha llegado a una conclusión, este módulo le presenta la secuencia completa de reglas usada. La interfaz con el usuario Es el mecanismo que permite la comunicación entre el usuario y el sistema experto proporcionando intercambio de información entre ambas partes.

5 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE REGLAS Los sistemas expertos basados en reglas son los que se desarrollan comúnmente debido a las ventajas descritas anteriormente. El objetivo es crear un algoritmo que conozca todas las reglas y pueda aplicar cualquiera de ellas y hacer relaciones entre las mismas sin tener que probar cada una en forma secuencial,76 generando de este modo rapidez y eficacia a los sistemas expertos al momento de generar soluciones. El fin de esta clase de programación es que el

76

Este procedimiento se denomina “Algoritmo de Rete.”

6

programador por medio de diferentes reglas o pequeñas conclusiones que enuncia explícitamente pueda lograr que el sistema infiera un resultado.

6 REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO Existen varias formas de representar el conocimiento para que un sistema experto pueda interpretar las reglas y usarlas correctamente. Su importancia radica en que de acuerdo con esa representación se mide el desarrollo, eficiencia, velocidad y mantenimiento de un sistema experto. Para el desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS, se utilizó el método de Árboles de Conocimiento, los cuales son estructuras jerárquicas de datos conformadas por nodos que almacenan conocimiento y ramas que conectan de manera lógica los nodos. Al nodo con mayor jerarquía se le denomina nodo raíz, y a los de menor jerarquía se les llama hojas.

Nodo raíz Rama

Nodo

Hoja

Hoja

Hoja

Nodo

Nodo

Hoja

Nodo

Hoja

Hoja

Hoja

Hoja

Figura 15: Estructura de un Árbol de conocimiento. De esta forma un árbol es un esquema de representación del conocimiento y un método de razonamiento del mismo. En este caso se utilizan árboles para representar el conocimiento de los expertos en fallas de BP Exploration Company Colombia Ltda. y Equipo de Servicios Petroleros Ltda.

7

7 CLIPS Los lenguajes utilizados para implementar sistema expertos se concentran en proporcionar formas robustas y flexibles de representar el conocimiento, por tal motivo existen herramientas de lenguajes de alto nivel con propósitos especiales llamadas Shells, los cuales fueron diseñadas para construir sistemas expertos con cierto tipo de aplicaciones en las que el usuario sólo debe proporcionar la Base de Conocimiento.77 CLIPS78 es un shell para el desarrollo de sistemas expertos, puesto que soporta la programación basada en reglas y orientada a objetos o por procedimientos; sin embargo el enfoque está en la programación orientada en reglas. Se diseñó utilizando el lenguaje de programación C en el centro espacial Johnson de la NASA, con el propósito específico de proporcionar una gran capacidad de transporte, bajo costo y fácil integración. Los componentes principales de CLIPS son los elementos básicos de un sistema experto: ‰ Lista de hechos: Contiene los datos de los que se derivan las inferencias. ‰ Base de conocimiento: Comprende todas las reglas. ‰ Mecanismo de inferencia: Controla la ejecución global. Un sistema experto basado en reglas escrito en CLIPS es un programa manejador de datos, donde los hechos u objetos son los datos que simulan la ejecución a través del motor de inferencia79, el cual decide cuáles y cuando de ejecutan las reglas. Los manuales Guía del usuario, Guía básica de programación, Guía avanzada de programación, y Guía de Interfases, que hacen parte de la documentación de CLIPS y se incluyen en la documentación del SISTEMA EXPERTO EoS, contienen las especificaciones, características, comandos, procedimientos y funciones de CLIPS. El Manual Técnico de Usuario proporciona una cobertura detallada de algunas funciones y características de CLIPS.

77

Base del Conocimiento: Remítase a la sección 4 de este documento. CLIPS: C Language Integrated Production System. 79 Motor de inferencia: Es el programa que controla el razonamiento o proceso de inferencia que sigue el sistema experto. 78

8

8 BIBLIOGRAFÍA 1 GIARRATANO, Joseph y RILEY, Gary. Sistemas Expertos, Principios y programación. Mexico: International Thomson Editores, 2001. 596p. 2 Inteligencia Artificial. En: http://ciberconta.unizar.es/LECCION/IA/INICIO.HTML. 3 MORALES, Eduardo y SUCAR Enrique, “Representación de Conocimiento”. En: http://w3.mor.itesm.mx/~rdec/principal.html. 4 Sistemas expertos. El conocimiento al poder. En: http://www.psycologia.com/articulos/arjsamper01.htm#indice 5 Sistemas Expertos: Áreas de Aplicación. En: http://www.geocities.com/SiliconValley/Way/7788/SISEXP.HTM#refs

9

ANEXO D: ÁRBOLES DE CONOCIMIENTO A continuación se presenta la lista con los Árboles de Conocimiento que hacen parte del SISTEMA EXPERTO EoS, las alarmas relacionadas con cada uno de ellos, y su representación gráfica. NOMBRE DEL ÁRBOL DE CONOCIMIENTO

ALARMAS RELACIONADAS M12-L45FTT_ALM

M13-L45FTT_ALM

M14-L45FTT_ALM

Detección de fuego M15-L45FTT_ALM

M16-L45FTT_ALM

M17-L45FTT_ALM

Bleed Valve

M12-L86CBT_ALM

M13-L86CBT_ALM

M14-L86CBT_ALM

M15-L86CBT_ALM

1

M16-L86CBT_ALM

M17-L86CBT_ALM

M12-LCLFEN_ALM

M13-LCLFEN_ALM

M14-LCLFEN_ALM

Clutch M15-LCLFEN_ALM

M16-LCLFEN_ALM

M17-LCLFEN_ALM

M12-L3NZFLT

M13-L3NZFLT

M14-L3NZFLT

IGV o Nozzles M15-L3NZFLT

M16-L3NZFLT

M17-L3NZFLT

2

Transmisores

M12-PT2606

M12-PT2609

M12-TT2602

M13-PT2704

M13-PT2707

M13-TT2702

M14-PT2656

M14-PT2659

M14-TT2652

M15-PT2754

M15-PT2757

M15-TT2752

M16-PT2906

M16-PT2909

3

M16-TT2902

M17-PT3004

M17-PT3007

M17-TT3002

M12-L39VCT_ALM

M13-L39VCT_ALM

M14-L39VCT_ALM

Vibración M15-L39VCT_ALM

M16-L39VCT_ALM

M17-L39VCT_ALM

4

DETECCIÓN DE FUEGO Alarma: M12-L45FTT_ALM ó M13-L45FTT_ALM ó M14-L45FTT_ALM ó M15-L45FTT_ALM ó M16-L45FTT_ALM ó M17-L45FTT_ALM

Zona 2-B

Meguear el detector (sensor). ¿Los sensores estan en corto ?

Desconectar cables a meguear. Meguear en XXXXX hacia el sistema Fire & Gas Detronix ¿ El cable se encuentra abierto ?

NO

Falla en detectores de incremento termico 450 grados R/Reemplazar los dos (2) sensores de incremento termico

Posible falla en el modulo R/Evalue el cambio del modulo

SI

SI

Falla en cableado detectores 450 grados R/Reemplazar tramo de cable pelado

NO NO NO

Hay corto entre los cables?

SI

SI

Desconectar detector (sensor) de 600 grados. ¿Continua corto entre los cables ?

NO

Desconectar resistencia de fin de linea. Megguear en IJB-9 Bornera 7-8 hacia acople.Hacia tierra. ¿ La resistencia es infinita ?

SI

Falla en el cableado R/Reemplazar tramo de cable pelado

Hay corto entre los cables?

SI

Push Botton en mal estado

Meguear detectores (sensores) de 600 grados. ¿Los sensores estan en corto ?

Desconectar cables a meguear. Meguear en XXXXX hacia el sistema Fire & Gas Detronix ¿ El cable se encuentra abierto ?

NO

Posible falla en el modulo R/Evalue el cambio del modulo

SI Presencia de alarmas secundarias ¿Cuales se detectaron?

ALARMA M11-L26BA1H

Desconectar resistencia de fin de linea. Megguear en IJB-3 Bornera 3-4 hacia tierra. ¿ La resistencia es infinita ?

Bajo nivel de overhead tank. Fuga por gas en tanque de aceite

Hay corto entre los cables?

Desconectar detectores (sensores) de 450 grados. ¿Continua corto entre los cables ?

Meguear detectores (sensores) de 450 grados. ¿ Los sensores estan en corto ?

NO

Falla en detectores de incremento termico 600 grados R/Reemplazar los dos (2) sensores de incremento termico

NO

Push Botton activo R/Normalizar la zona

SI

Falla en detectores de incremento termico R/Reemplazar los dos (2) sensores de incremento

Cable en mal estado R/Reemplazar los cables

ALARMA M11-L45HTA

Gas presente Fuego por fuga de gas

Cable en mal estado R/Reemplazar los cables

Posible falla en el modulo R/Evalue el cambio del modulo

NO

NO

Bajo nivel de overhead tank. Fuga por gas en tanque de aceite

Desconectar cables a meguear. Meguear en XXXXX hacia el sistema Fire & Gas Detronix ¿ El cable se encuentra abierto ?

SI Presencia de alarmas secundarias ¿Cuales se detectaron?

ALARMA M11-L71PSAL

SI

Cable en mal estado R/Reemplazar los cables

Desconectar resistencia de fin de linea. Megguear en IJB-3 Bornera 7-8 hacia tierra. ¿ La resistencia es infinita ?

NO

NO

Meguear el detector (sensor). ¿Los sensores estan en corto ?

Falla en cableado detectores 600 grados R/Reemplazar tramo de cable pelado

SI

Posible falla en el modulo R/Evalue el cambio del modulo

NO

Aterrizamiento del cable R/Reemplazar tramo de cable pelado

SI

Inspeccion visual del Push-Botton ¿Esta activo ?

Inspeccion visual de evidencias de rastros de aceite .Verificar si la alarma fue real.¿Hay rastros de aceite que indiquen que la alarma fue real ?

SI

Desconectar detector (sensor). ¿Continua corto entre los cables ?

NO SI

SI

SI

Fuego por fuga de aceite en compartimento turbina R/Normalizar reset de la zona

NO

SI Desconectar detector (sensor). ¿Continua corto entre los cables ?

Fuego por fuga de aceite por accesorios R/Normalizar reset de la zona

Zona 1-A

NO

NO

NO

SI

NO

Hay corto entre los cables?

SI

Falla en detectores de incremento termico R/Reemplazar los dos (2) sensores de incremento

Desconectar resistencia de fin de linea. Megguear en IJB-2 Bornera 1-2 hacia acople, hacia tierra. ¿La resistencia es infinita ?

SI

NO

Desconectar resistencia de fin de linea. Megguear en IJB-3 Bornera 11-12 hacia acople. Hacia tierra. ¿ La resistencia es infinita ?

Inspeccion visual de evidencias de rastros de aceite .Verificar si la alarma fue real. ¿Hay rastros de aceite que indiquen que la alarma fue real ?

SI

Inspeccion visual de evidencias de rastros de aceite .Verificar si la alarma fue real.¿Hay rastros de aceite que indiquen que la alarma fue real ?

Hay corto entre los cables? Cable en mal estado R/Reemplazar los cables

Presencia de CO2

Zona 2-A Zona 1-B

SI

Aterrizamiento del cable R/Reemplazar tramo de cable pelado

SI

En cual modulo detonador esta prendido el LED?

SI

Fuego por fuga de aceite por acople R/Normalizar reset de la zona

¿Deteccion de la alarma: ALARMA M12-L45CP_ALM?

ALARMA M11-L45HTA

Bajo nivel de overhead tank. Fuga por gas en tanque de aceite

SI ALARMA M11-L71PSAL

Bajo nivel de overhead tank. Fuga por gas en tanque de aceite

NO

Desconectar cables a meguear. Meguear en XXXXX hacia el sistema Fire & Gas Detronix ¿ El cable se encuentra abierto ?

5

BLEED VALVE Alarma: M12-L86CBT_ALM ó M13-L86CBT_ALM ó M14-L86CBT_ALM ó M15-L86CBT_ALM ó M16-L86CBT_ALM ó M17-L86CBT_ALM Forzar en Mark V y espera L33CB20 o L33CB10. ¿La electrovalvula actua?

NO Electrovalvula NO actua

La electrovalvula esta pegada. Plan de mantenimiento inadecuado

Problemas de la salida del Mark V R/Cambiar canal de salida

NO

NO

Pruebas de arranque. Falla de alimentación por fusible R/Reemplazar fusible por uno adecuado sino tenia el del diseño

NO

NO

El fusible presenta problemas?

SI

SI

NO

SI Falla en el switch

Bobina abierta R/Cambiar la bobina

Verificar actuaciOn de la solenoide desconectando tubing hacia la Bleed Valve. ¿ Esta pegada la electrovalvula?

Forzar en Mark V las señales L20CB1X. Verificar el voltaje en los terminales TB10 22-23.P ¿Hay voltaje?

SI

Desconectar los cables de los terminales y medir en los cables de campo. ¿Tienen 200 ohmios ?

SI

Verificar que el embolo como tal no toca el limit switch. ¿ El embolo toca el limit switch?

Actuador atascado R/Verificar estado de la empaquetadura

6

CLUTCH Alarma LCLFDEN_ALM

Solenoide abierta R/Reemplazar la solenoide

Medir solenoide abriendo los cables en marshalling TB10(10,11). ¿ Es aproximadamente 200 ohmios ?

SI

Mark V no coloca voltaje

Medir voltaje en L20CS1X en TB2 14,15. ¿ El voltaje es menor de 24 voltios ?

Forzar señal L20CS1X y medir voltaje en borbonera de la solenoide ¿ Llegan a 24 VDC ?

Lazo del solenoide del clutch abierto

NO

SI

Medir resistencia fusible. ¿El fusible esta abierto?

Falla en salida de la tarjeta TCDA R/Cambiar tarjeta TCDA

NO

Condiciones en la logica incompletas R/Corrija el permisivo faltante

NO

Verificar borneras en JB2 1,2. ¿Cableado abierto ?

SI

SI

Cableado Abierto R/Cambiar borneras o cables a spare

SI

Buscar el rung correspondiente a la logica de L20CS1X y verificar. ¿Falta un permisivo?

SI Mecanismo atascado

Inspeccion visual. ¿Hay deformacion de vastago de gatos hidraulicos ?

Fallas en la bomba o fallas en la regulacion de presion

Taponamiento en circuito hidraulico. Residuos de orings o empaquetaduras R/Cambio de valvula solenoide

Mecanismo de la electrovalvula atascado

SI

NO

SI

Inspeccion visual. Verificar dezplazamiento suave usando accesorio mecanico. ¿Encuentra desgaste en estrias en eje de convertidor de torque o en mordazas ?

En manometro presion menor de 1200 psi?

Tiempo de servicio. Dezplazamiento de balinera de mordaza convertidor R/Calibrar clutch de acuerdo a especificacion SOM02882

SI

Golpe o Maltrato. Deformacion de vastago de gatos hidraulicos R/Cambiar cilindro afectado

NO

SI

Cable aterrizado

Forzar L20CS1X. Verificar calibracion. ¿ Hay desplazamiento de balinera de mordaza de convertidor ?

NO

SI

Megguear cableado entre solenoide y MP. ¿Baja resistencia a tierra ?

Desgaste en estrias en eje de convertidor de torque o en mordazas R/Cambio de mordaza

Sistema hidráulico no eleva la presión o no le llega al clutch

SI

SI

Colocar manometro a la entrada de los cilindros. Verificar presion. ¿ La presion es mucho menor de 1200 psi a la entrada de los cilindros?

Medir presion en gatos hidraulicos. ¿Medida correcta?

7

IGV o NOZZLES Alarma: M12-L3NZFLT ó M13-L3NZFLT ó M14-L3NZFLT ó M15-L3NZFLT ó M16-L3NZFLT ó M17-L3NZFLT

Simular la señal en el servo correspondiente desde ACALIB. ¿El mecanismo se mueve ?

Mecanismo no se mueve

Realimentacion de LVDT no corresponde con posicion fisica del mecanismo

Simular la señal en el servo correspondiente desde ACALIB. ¿Como observa movimiento del servo ?

Compare la lectura contra indicacion mecanica de la posicion. ¿El error es maximo 2 grados ?

NO

Descalibracion R/Realizar el procedimiento de calibracion de LVDT

No se mueve otro es tado

Posible taponamiento en el servo. Taponamiento en internos del servo por suciedad en el aceite R/Reemplazar el servo

SI

Intenta moverse o Movimiento abrupto

NO

Posible taponamiento en filtros hidraulicos.Taponamiento en internos del servo por suciedad en el aceite R/Reemplazar el servo

¿Al hacer las simulaciones el servo se mueve, pero la realimentacion permanece igual ?

Simular la señal en el servo correspondiente desde ACALIB. ¿ Observa un cambio en el sentido de la corriente de las tres selenoides ?

NO

Desacoplar la LVDT y verificar que el vastago se mueva libremente. ¿La varilla del nucleo esta doblada ?

Inspeccion en Junction Box 4. ¿ Se encuentra sulfatacion o borboneras flojas ?

SI

Falla en las bobinas del servo R/Cambiar el servo en caso de encontrar bobinas abiertas

Falla bomba principal o valvula de alivio R/ Check list de stat-up

SI

El voltaje en los terminales es cero (0V) ?

Medir el voltaje antes y despues de la barrera. ¿Se tumba aproximadamente la mitad del voltaje ?

NO

Falla del nucleo movil del LVDT R/Reemplazar la LVDT

Sulfatacion o borboneras flojas R/Reapretar o cambiar borboneras si estan dañadas

Barreras de seguridad intrinseca defectuosa R/Reemplazar barrera si esta defectuosa. Por condicion

NO

Mark V no coloca voltaje R/Verificar activacion de los reles de suicidio

SI

La presion en el manometro es aproximadamente 1000 psi ?

SI

NO

SI

Perdida de presion

8

TRANSMISORES Alarma: M12-PT2606 ó M12-PT2609 ó M12-TT2602 ó M13-PT2704 ó M13-PT2707 ó M13-TT2702 ó M14-PT2656 ó M14-PT2659 ó M14-TT2652 ó M15-PT2754 ó M15-PT2757 ó M15-TT2752 ó M16-PT2906 ó M16-PT2909 ó M16-TT2902 ó M17-PT3004 ó M17-PT3007 ó M17-TT3002

NO

Señal inestable

Simular presion y verificar calibracion. Esta calibrado ?

SI Calibrado

NO

Fuga por racores R/Asegurar una buena conexion y apriete de los racores Fuga por tubing debidas a vibracion R/ Colocar anclajes al tubing

NO Rama Comun

Hacer simulacion 4-20 mA en campo. Revisar borneras y cableado. Medir continuidad del cable. ¿Es menor a 50 omhios?

NO

SI

NO

NO

SI

Tiempo de servicio NO superior al MTBF R/Reportar al sistema de gestion de mantenimiento Tiempo de servicio superior al MTBF R/Cambiar el instrumento

Despues de haber realizado las acciones debidas responder ¿La indicacion se arreglo ?

NO Obstruccion de la toma de proceso .Problema de la valvula de corte. Taponamiento por residuos en tubing o toma de proceso R/Realizar limpieza del tubing y toma del instrumento

Rama Comun

Cableado abierto R/ Reemplazar cable por spare

Realizar meggueo del cable. La impedancia debe ser mayor a 10 Momhios . Medir impedancia con respecto a tierra. ¿El valor medido es infinito ?

SI Inspección visual borneras IJB. ¿ Borneras en IJB en mal estado por humedad ?

NO Cable aterrizado

Cableado de borneras desajustado R/Ajustar cableado de borneras

Desajuste del conversor analogo-digital. Piernas muertas por la condición de montaje del instrumento de servicio. R/Realizar un ZERO TRIM al TX R/Realizar cambio de la unidad secundaria electronica en caso de no recibir el ajuste de cero

Despues de haber realizado las acciones debidas responder: ¿La indicación se arreglo ?

SI

Medir voltaje de retorno entre o.25 y 1.25 VDC, y entre 1 y 5 VDC La indicacion se corrigio ?

Rama Comun

Problemas en los dispositivos electronicos R/Reemplazar unidad electronica

NO

Posible conversor analogo-digital en mal estado (DCS) R/Evaluar reemplazo de tarjeta

Despues de realizar las acciones corespondientes: ¿La indicacion se corrigio ?

Revisar tarjeta de PLC simulando corriente (i) al DCS a la tarjeta. ¿La simulacion es correcta ?

Despues de haber realizado las acciones debidas responder ¿La indicacion se arreglo ?

NO

NO

Instalar un medidor druck y comparar lectura con transmisor. ¿Es igual a la toma de proceso ?

Revisar historia de mantenimiento del instrumento.Ultima calibracion no debe ser superior a un (1) año. La ultima calibracion es superior a un (1) año ?

NO

NO

Sacar el instrumento de servicio.Verificar salida de 4mA. La salida es diferente de 4mA ?

SI

SI

SI

NO

NO

Valvula cerrada

NO Rama Comun

SI

Revise bornera. ¿ El cableado esta desajustado ?

NO

Verificar que no haya fugas por racores, tubing, o conectores. ¿Hay fugas por racores,tubing y/o conectores ?

SI

SI

Mirar historicos para inspeccion de la estabilidad del proceso. ¿Se presenta inestabilidad en el proceso ?

No llega voltaje al transmisor

Fusible abierto por rating inadecuado R/Realizar cambio de fusible segun planos as built

NO

SI Inestabilidad en el proceso R/ Evaluar solucion ¿La indicacion se arreglo?

Realizar la calibracion adecuada. Despues de llevar acabo la calibracion , continua descalibrado ?

Valvula abierta

NO

Llega voltaje al transmisor

NO

La valvula de venteo esta cerrada ?

SI

Medir fusible en salida del marshalling panel. ¿El fusible se encuentra abierto?

SI

Inspeccionar nuevos cableados. ¿ Se han hecho nuevos cableados que no cumplan con la norma ?

Medir voltaje en bornera de salida en marshalling. ¿La medida es 24V ?

NO

SI

SI

Cableado de control junto de potencia R/Independizar los circuitos de control con los de potencia. En caso de no ser posible utilizar cable apantallado para el TX ¿La indicacion se arreglo?

La lectura del transmisor que causo el trip esta en cero (0v) ?

Falla en el sistema operativo R/Corregir sistema operativo o de ajuste del proceso

SI

SI

Graficar en estacion de operacion la variable ¿Encuentra señal inestable ?

Verificar la tendencia de la señal en el IMS del instrumento evaluando discrepancia. ¿El incremento del proceso fue real y simultaneo en los dos transmisores ?

NO

NO

Incremento del proceso NO real y NO simultaneo en los dos transmisores

Realizar diagnostico utilizando el handheld HART segun manual del equipo. Evaluar y ejecutar la solucion del problema segun manual referente. ¿Se corrigio la indicacion ?

NO

SI NO

Borneras de IJB en mal estado por humedad R/Realizar cambio de borneras. Asegurar que las borneras no esten en contacto con el riel

NO

9

VIBRACIÓN Alarma: M12-L39VCT_ALM ó M13-L39VCT_ALM ó M14-L39VCT_ALM ó M15-L39VCT_ALM ó M16-L39VCT_ALM ó M17-L39VCT_ALM Como esta el estado de Leds de Dual Vibration Monitor: LED OK y LED BYPASS ?

Led Frontal en System Monitor Apagado ?

SI

El LED OK esta:___________? El LED BYPASS esta:_________?

Los siete (7) leds internos de System Monitor estan APAGADOS ?

SI Falla alimentación de 110VAC

Fusible abierto y 110 VAC presentes DC ?

Falla externa en 110VAC R/Verificar estado de la UPS

NO

Hay voltaje en breaker de alimentación ?

Corto en modulos Dual Vibration Monitor cargan al System Monitor

Modulo en falla R/Reemplazar el módulo que carga la fuente

Fuente del rack en falla R/Cambiar la fuente

SI

SI

Retire todas las tarjetas (excepto fuente y System Monitor). Insertar una a una y determinar estado de los leds. ¿Se encuentra algun led apagado ?

Retire todas las tarjetas (excepto fuente y system monitor). ¿ Persiste led apagado?

NO SI

ALGUN Led interno en System Monitor esta apagado ?

LED OK apagado LED BYPASS apagado

Falla interna irrecuperable R/Reemplazar el modulo

LED OK apagado LED BYPASS encendido

Desconectar cables del sensor en falla y medir voltaje. ¿Es menor a 23 voltios?

SI

Desconectar el cable en los dos extremos (lado proximitor y lado monitor) Aplicar megger. ¿La medida es menor a 100K ?

SI

Medir voltaje en Proximitor. Verificar modulo y cableado. ¿ Mide 24VDC ?

NO

LED OK titila LED BYPASS apagado

Falla en fuente de monitor o modulo de rele de la entrada. R/Reemplazar el modulo. Si continua bajo reemplazar el modulo rele Cableado aterrizado R/Reemplazar el cable por un spare

Falla en cable proximitor R/Reemplazar el cable coaxial (sensor-proxi mitor)

¿Estan las borneras de lazo bien apretadas y no sulfatadas ?

Inspeccion visual de pantallas de cableado. ¿Estan aisladas en lado campo?

Inspeccion de juntas de exhosto. ¿Le pegan gases calientes a las junction box?

Proximitor aterrizado. R/Reemplazar el proximitor

Falla interna. Verificar codigo de barra haciendo corto entre ST. Codigo en barra =___________?

Codigo en barra = 2 Posible falla en proximitor R/.Realizar pruebas de laboratorio con el equipo especializado

Ruido en la señal

Codigo en barra = 3

Codigo en barra = 5

Codigo en barra = 8

NO

NO

SI

Desconectar el conector miniatura del cable coaxial del cable de extension del proximitor. Asegurar que los conectores se encuentren en buen estado y limpios. Con un multimetro medir la resistencia entre los conductores externos e internos del conjunto probe y cable de extension teniendo en cuenta que el valor de la resistencia depende del tipo de sonda y la longitud del cable de extension. ¿La resistencia esta entre 7 y 11 ohmios ?

SI

Falla interna en System Monitor carga breaker. R/Retirar todas las tarjetas del rack. Reemplazar el fusible y empezar a insertar tarjetas hasta que se identifique la que falla

Leds diferente de : LED OK Apagado LED BYPASS encendido

SI

Leds : LED OK Apagado LED BYPASS encendido

Falla en fuente o System Monitor

Indicación erratica en el display ? (Ruido)

Cables sueltos R/Reapretar las borboneras en todo el lazo Cables con aterrizamiento inadecuado. Las pantallas expuestas en lado proximitor R/Aislar las pantallas que esten expuestas y aterrizandose en campo

Alta temperatura en proximitor. Gases calientes le pegan a las junction box R/Corregir las fugas de gases calientes por la junta del exhosto

Falla en la ROM R/ Reemplace el modulo Falla en la EEPROM R/Reemplazar el modulo 7.5V nodo fuera de rango R/Reemplazar el modulo MVREF nodo fuera de rango R/ Reemplazar el modulo

10

ANEXO E: LICENCIA DE FUNCIONAMIENTO DE CLIPS A continuación se presenta la información referente a la licencia, e información de CLIPS, que se encuentra en la página de Internet http://www.ghg.net/clips/Download.html.

CLIPS Download Area This is the primary site for obtaining the latest release of CLIPS. The current release is CLIPS 6.2 and is available in the the Download Area.

CLIPS License Information Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so. THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT OF THIRD PARTY RIGHTS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, OR ANY SPECIAL INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGES, OR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE. CLIPS is released as public domain software and as such you are under no obligation to pay for its use. However, if you derive commercial or monetary benefit from use of the software or just want to show support, please consider making a voluntary payment based on the worth of the software to you as compensation for the time and effort required to develop and maintain CLIPS. Payments can be made online at http://order.kagi.com/?JKT.

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1

CLIPS User Registration Please take a few minutes to register CLIPS by sending email to [email protected] where YYYY is the current year (for example, 2004). Include the words 'CLIPS REGISTRATION' in your subject line. Indicate your company/government/university affiliation (if any), what version of CLIPS you are using, the source of your copy (CLIPS web site, textbook, etc.), and any other information you'd like to provide about your use of CLIPS.

Downloaded File Types Most of the documentation at this site is stored in Portable Document Format (PDF) which requires Adobe Acrobat Reader. This program can be downloaded from http://www.adobe.com/prodindex/acrobat/readstep.html. Compressed files at the CLIPS web set are stored in several formats: zip (primarily for PC users), sit.hqx (for MacOS users), and tar.Z (for Unix users). If your web browser does not automatically unzip any downloaded zip files, utilities for performing this task can be found at http://www.shareware.com/. Select the appropriate operating system and search for unzip. For sit.hqx files, select Macintosh and search for stuffit-expander. For Unix users, the Unix uncompress and tar commands should be used for extracting files from tar.Z archives.

Other Sources for Obtaining CLIPS Expert Systems: Principles and Programming, 3rd Edition, by Giarratano and Riley (ISBN 0-534-95053-1 from Thomson Learning) comes with a CD-ROM containing CLIPS 6.05 executables, source code, and documentation. The first half of the book is theory oriented and the second half covers rule-based programming using CLIPS. Back to CLIPS Home Page. Last Update May 22, 2004 Gary Riley

2

ANEXO F: CARTAS ADJUNTAS A continuación se adjunta una copia de: ‰ La carta que se le presentó al Ingeniero de Control en Cusiana, en la que se hace entrega del SISTEMA EXPERTO EoS para que permanezca en periodo de prueba en el Control Room. ‰ La carta en la que se manifiesta la aprobación del SISTEMA EXPERTO EoS, en cuanto que cumplía con los propósitos trazados desde el inicio del proyecto.

1

Bogotá, Agosto 29 de 2004.

Ingeniero, RUBÉN SOLER Ingeniero de Control Cusiana EQUIPO DE SERVICIOS PETROLEROS LTDA..

Estimado Ruben,

Hacemos entrega del SISTEMA EXPERTO EoS, con el fin de que sea instalado en el Control Room de Cusiana, para realizar las pruebas del trabajo de grado titulado: “Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo”, el cual se desarrolla en conjunto con BP Exploration Company Colombia Ltda. y Equipo de Servicios Petroleros Ltda. A partir de la fecha de instalación, el SISTEMA EXPERTO EoS permanecerá en periodo de prueba durante 1 (uno) mes. Cordialmente,

GINA PAOLA PULIDO URIZA C.C. 52809846 de Bogotá Estudiante Ingeniería Electrónica. VIVIANA ESPINOSA ROJAS C.C. 52805772 de Bogotá Estudiante de Ingeniería Electrónica.

2

Bogotá, Octubre 3 de 2004.

Señoritas, VIVIANA ESPINOSA R GINA P PULIDO U Pontificia Universidad Javeriana E. S. M.

Respetadas señoritas, Como Ingeniero de Control de Cusiana, y persona a cargo del desarrollo y supervisión del SISTEMA EXPERTO EoS en la planta,

manifiesto mi aceptación al proyecto e

informo que recibo a conformidad el SISTEMA EXPERTO EoS, previas correcciones definidas, para ser presentado de manera formal el 17 de Octubre de 2004 en el CPF de Cusiana. El sistema contiene las herramientas y funcionalidades que se definieron al momento de formular el proyecto, y suple las necesidades para las cuales está diseñado.

Cordialmente,

RUBÉN DARÍO SOLER Ingeniero de Control. Equipo de Servicios Petroleros Ltda. Teléfono: (1) 6284700 Ext 6383. CPF Cusiana, Casanare.

3

ANEXO G: REPORTES EoS A continuación se presentan los reportes generados por el SISTEMA EXPERTO EoS al realizar las últimas pruebas en campo (Cusiana) el 4 de Octubre de 2004. Se realizaron dos pruebas: 1. En modo Análisis de Eventos: Se utilizó como Archivo de entrada un archivo de texto con las características requeridas y se realizó el análisis del evento. El tag de la

Alarma de Disparo que se utilizó fue M17-TESTLEVEL y el estado de disparo fue ALARM. A esta alarma se asoció el Árbol de Conocimiento IGV o Nozzless. El nombre del archivo donde se almaceno el Reporte EoS es: M17-TESTLEVEL--AnalisisEventos--2004-10-3--16;33;22.Txt 2. En modo Real: Se simuló una alarma cuyo tag y estado de disparo eran M17TESTLEVEL y ALARM respectivamente. El Sistema de Captura y Filtraje la recibía por puerto serial y generaba el archivo que era la entrada del SISTEMA EXPERTO EoS. A esta alarma se asoció el Árbol de Conocimiento IGV o Nozzless. El nombre del archivo donde se almaceno el Reporte EoS es: M17-TESTLEVEL--2004-10-3--16;37;36.Txt De esta prueba se efectuó un video en el cual se muestra el modo de su realización.

9 REPORTE EoS: MODO ANÁLISIS DE EVENTOS SISTEMA EXPERTO EOS. ANALISIS DE EVENTOS realizados por el usuario. 1. No se ingreso el nombre de la persona que realizo el proceso. 2. Tags de las alarmas relacionadas con el proceso realizado por el SISTEMA EXPERTO EoS. El primer tag corresponde a la Alarma de Disparo del proceso, y los demas a las Alarmas Secundarias. M17-TESTLEVEL (SS-L28FDB5) (SS-L28FDB2) (SS-L28FDB3)

1

(SS-L28FDB7) (SS-L28FDB8) 3. Informacion correspondiente a la Alarma de Disparo del proceso: TAG DE LA ALARMA DE DISPARO: M17-TESTLEVEL DESCRIPCION DE LA ALARMA DE DISPARO: TB 1StgProcGCompFlt ESTADO DE LA ALARMA DE DISPARO: Alarm alarm FECHA DE LA ALARMA DE DISPARO: 10/3/2004 HORA DE LA ALARMA DE DISPARO: 4:33:04 PM 4. El SISTEMA EXPERTO EoS no encontro causas de la falla. 5. Proceso ejecutado por el SISTEMA EXPERTO EoS para hallar las causas de la falla: ALARMA DE DISPARO: M17-TESTLEVEL 10/3/2004 4:33:22 PM (CAUSAS (ANTECEDENTES "(IGV o Nozzles): ALARMA IGV o Nozzles ")) (CAUSAS (ANTECEDENTES "(IGV o Nozzles): IGV o Nozzles no se mueven")) 6. El SISTEMA EXPERTO EOS no genero recomendaciones correctivas. 7. Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas del usuario: ALARMA DE DISPARO: M17-TESTLEVEL

10/3/2004 4:33:06 PM

PREGUNTA 1: ACCION: Simular la seNal en el servo correspondiente desde ACALIB. PREGUNTA: El mecanismo se mueve ? RESPUESTA 1: SI (4:37:26 PM) PREGUNTA 2: Al hacer las simulaciones el servo se mueve, pero la realimentacion permanece igual ? RESPUESTA 2: NO (4:37:36 PM) Numero de preguntas realizadas por el sistema experto en el proceso: 2 8. No hay observaciones adicionales realizadas por el usuario. 9. Informacion detallada de las alarmas que interactuaron con el SISTEMA EXPERTO EOS. (Tag de la alarma, Descripcion de la alarma, Estado de la alarma, Fecha en que ocurrio la alarma, Hora en que ocurrio la alarma.) SS-L28FDB1 U1-TIC5409 M13-L28FDB U1-TIC5409 SS-L28FDB5 M13-L28FDB M17-TESTLEVEL SS-L28FDB2 P1-LI4204 M11-L3NZFLT SS-L28FDB3 P1-XA2454 M13-L28FDB SS-L28FDB7 PP-L28FDB2

Flash Gas Drum MV < L1 40.00 psig 04-01-31 00:26:07:649 L T1 Teg Super Heater MV > H1 440.00 degF 04-01-31 00:26:37:234 L Flame - Chamber #3 Status Off 04-01-31 00:27:34:375 L T1 Teg Super Heater MV > H1 440.00 degF 04-01-31 00:36:58:234 L T1 Teg Super Heater MV > H1 440.00 degF 04-01-31 00:37:59:234 L Flame - Chamber #3 Status On 04-01-31 00:38:46:375 L TB 1StgProcGCompFlt Alarm alarm 04-01-31 00:38:18:078 L Flame - Chamber #3 Status Off 04-01-31 00:39:10:375 L P1-V-42001 LEVEL LALL Normal 04-01-31 00:39:38:531 L TA MpSep Oil/H2o Lvl MV > H1 60.00 % 04-01-31 00:40:07:234 L TA 2StgDiscClr Out MV < L1 100.00 degF 04-01-31 00:40:48:229 L TB 1StgProcGCompFlt Alarm Active 04-01-31 00:40:51:442 L Flame - Chamber #3 Status On 04-01-31 00:42:47:375 L cM1 RTU Door Status Open 04-01-31 00:41:42:416 L T1 Teg Super Heater MV > H1 440.00 degF 04-01-31 00:42:38:239 L

2

M13-L28FDB W168XA27x20 SS-L28FDB8 U1-XA5426

Flame - Chamber #3 Status Off 04-01-31 00:43:34:375 L cM1 RTU Door Status Closed 04-01-31 00:42:34:416 L T1 Teg Super Heater MV > H1 440.00 degF 04-01-31 00:43:42:234 T3 Burner Management SHUTDOWN Cleared 04-01-31 01:18:53:118

L L

11. Nombre del archivo que el usuario utilizo para realizar el ANALISIS DE EVENTO. C:\SistemaExperto\Eventos\Evento1.txt

10 REPORTE EoS: MODO REAL SISTEMA EXPERTO EOS. 1. No se ingreso el nombre de la persona que realizo el proceso. 2. Tags de las alarmas relacionadas con el proceso realizado por el SISTEMA EXPERTO EoS. El primer tag corresponde a la Alarma de Disparo del proceso, y los demas a las Alarmas Secundarias. M17-TESTLEVEL 3. Informacion correspondiente a la Alarma de Disparo del proceso: TAG DE LA ALARMA DE DISPARO: M17-TESTLEVEL DESCRIPCION DE LA ALARMA DE DISPARO: ESTADO DE LA ALARMA DE DISPARO: LALL Alarm FECHA DE LA ALARMA DE DISPARO: 3/10/2004 HORA DE LA ALARMA DE DISPARO: 11:34:55 AM 4. El SISTEMA EXPERTO EoS no encontro causas de la falla. 5. Proceso ejecutado por el SISTEMA EXPERTO EoS para hallar las causas de la falla: ALARMA DE DISPARO: M17-TESTLEVEL 10/3/2004 4:37:36 PM (CAUSAS (ANTECEDENTES "(IGV o Nozzles): ALARMA IGV o Nozzles ")) (CAUSAS (ANTECEDENTES "(IGV o Nozzles): IGV o Nozzles no se mueven")) 6. El SISTEMA EXPERTO EOS no genero recomendaciones correctivas. 7. Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas del usuario: ALARMA DE DISPARO: M17-TESTLEVEL

10/3/2004 4:37:02 PM

PREGUNTA 1: ACCION: Simular la seNal en el servo correspondiente desde ACALIB. PREGUNTA: El mecanismo se mueve ? RESPUESTA 1: SI (4:37:26 PM) PREGUNTA 2: Al hacer las simulaciones el servo se mueve, pero la realimentacion permanece igual ? RESPUESTA 2: NO (4:37:36 PM) Numero de preguntas realizadas por el sistema experto en el proceso: 2

3

8. No hay observaciones adicionales realizadas por el usuario. 9. Informacion detallada de las alarmas que interactuaron con el SISTEMA EXPERTO EOS. (Tag de la alarma, Descripcion de la alarma, Estado de la alarma, Fecha en que ocurrio la alarma, Hora en que ocurrio la alarma.) "M17-L3VMTM_ALM Vib/Temp Monitor Device Normal 3/10/2004 4:21:48 AM ","M17-L28FD_ALM Flame Detector Status Normal 3/10/2004 4:30:21 AM ","M17-L28FDC Flame - Chamber #10 Status Off 3/10/2004 4:30:21 AM ","M17-SFog_LowFlow_SD Shutdown Package Tripped 3/10/2004 4:59:36 AM ","M17-L28FDB Flame - Chamber #3 Status On 3/10/2004 5:46:40 AM ","M17-L28FD_ALM Flame Detector Status Alarm 3/10/2004 5:47:00 AM ","M17-L28FDC Flame - Chamber #10 Status On 3/10/2004 5:47:00 AM ","M17-L28FDB Flame - Chamber #3 Status Off 3/10/2004 5:47:00 AM ","M17-L28FDB Flame - Chamber #3 Status On 3/10/2004 5:58:55 AM ","M17-L28FDB Flame - Chamber #3 Status Off 3/10/2004 5:59:06 AM ","M17-SFog_LowFlow_SD Shutdown Package Normal 3/10/2004 6:50:05 AM ","M17-L18VGA_ALM Gear Box Acceleratn Alarm Normal 3/10/2004 6:57:11 AM ","C3-TI3006 T3 HpCompDiscClr Out TAL Normal 3/10/2004 9:15:09 AM ","M17-TESTLEVEL LALL Normal 3/10/2004 11:32:06 AM ","M17-TESTLEVEL LALL Alarm 3/10/2004 11:34:55 AM ","M17-TESTLEVEL LALL Normal 3/10/2004 11:36:46 AM ","M17-TESTLEVEL LALL Alarm 3/10/2004 11:37:42 AM ","M17-TESTLEVEL LALL Normal 3/10/2004 11:46:43 AM ","M17-TESTLEVEL LALL Alarm 3/10/2004 11:48:24 AM ","M17-TESTLEVEL LALL Normal 3/10/2004 3:37:19 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Alarm 3/10/2004 3:37:54 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Normal 3/10/2004 3:39:42 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Alarm 3/10/2004 4:18:38 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Normal 3/10/2004 4:20:43 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Alarm 3/10/2004 4:22:28 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Normal 3/10/2004 4:24:36 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Alarm 3/10/2004 4:29:18 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Normal 3/10/2004 4:29:42 PM ","M17-TESTLEVEL LALL Alarm 3/10/2004 4:32:06 PM

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MANUAL DE USUARIO: Sistema Experto EoS Esta guía le ayudará a usar de manera correcta el SISTEMA EXPERTO EoS, partiendo desde como instalarlo y ejecutarlo, hasta aprender a conocer los usos y la manera de interpretar correctamente la información, opciones y facilidades que brinda el sistema. Este manual hace referencia detallada de la función y operación de cada una de las partes que componen el SISTEMA EXPERTO EoS.

TABLA DE CONTENIDO TAB L A DE CONTENIDO .......................................................................................1 LISTA DE FIGURAS ..............................................................................................2 INTR ODUC C IÓN ....................................................................................................4 1. FU N C IO N AM IE N T O GE N E R AL D E L S I ST E M A E X PER TO E o S ................5 1.1 SISTEMA DE CAPTURA Y FILTRAJE ...............................................................5 1.2 SISTEMA EXPERTO EoS .................................................................................6 2. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA EXPERTO EoS ................................................8 3. INSTALACIÓN Y EJECUCIÓN DEL SISTEMA .......................................................9 3.1 PASOS PRELIMINARES ..................................................................................9 3.2 INSTALAR Y EJECUTAR EL SISTEMA EXPERTO EoS .....................................10 4. MODO DE PRUEBA DE CLIPS ...........................................................................14 5. ESTADO DEL SISTEMA EXPERTO EoS ..............................................................15 6. INFORMACIÓN DE LA ALARMA DE DISPARO ..................................................16 7. PREGUNTAS FORMULADAS POR EL SISTEMA EXPERTO EoS............................17 8. HISTORIAL DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS ....................................................19 9. CAUSAS EoS....................................................................................................20 10. RECOMENDACIONES EoS ............................................................................21 11. PROCESO EoS ..............................................................................................22 12. OBSERVACIONES DEL USUARIO .................................................................23 13. MODO ANÁLISIS DE EVENTOS ....................................................................25 14. REPORTES EoS ............................................................................................27 15. BARRA DE HERRAMIENTAS ........................................................................30 15.1 DETENER ....................................................................................................30 15.2 GUARDAR...................................................................................................30 15.3 BORRAR .....................................................................................................31 15.4 REPORTES...................................................................................................32 15.5 OCULTAR EoS .............................................................................................33 16. BARRA DE MENÚ DEL SISTEMA EXPERTO EoS ............................................35 16.1 MENÚ ARCHIVO..........................................................................................35 16.2 MENÚ PREFERENCIAS.................................................................................35 16.2.1 ESTILO FUENTE ......................................................................................35 16.2.2 COLOR FUENTE.......................................................................................36 16.2.3 COLOR FONDO........................................................................................36 16.2.4 VALORES PREDETERMINADOS ...............................................................37 16.3 MENÚ AYUDA.............................................................................................37 16.3.1 MANUAL DE USUARIO ............................................................................37 16.3.2 ACERCA DEL SISTEMA EXPERTO EoS…...................................................37 17. AYUDA DINÁMICA DEL SISTEMA EXPERTO EoS..........................................38 18. GLOSARIO ..................................................................................................39

1

LISTA DE FIGURAS Figura 1: Lista de alarmas que se muestra en la interfaz del Sistema de Captura y Filtraje. Se detalla: Tag de la alarma, descripción de la alarma, estado de referencia de la alarma, estado de la alarma, fecha en que ocurrió la alarma, hora en que ocurrió la alarma................................................................................................................................5 Figura 2: Archivo de Entrada del SISTEMA EXPERTO EoS. ........................................6 Figura 3: Esquema de entradas y salidas del SISTEMA EXPERTO EoS........................7 Figura 4: Ubicación de la carpeta EJERVG en C\ ............................................................9 Figura 5: Pantalla de instalación de Framework.exe. .....................................................10 Figura 6: Archivo de texto DataPathAlarms, ubicado en C:, el cual contiene la ruta de acceso donde se crearán las carpetas Eventos y Reportes SisExpEoS............................10 Figura 7: Icono del SISTEMA EXPERTO EoS. ............................................................10 Figura 8: Ventana del Sistema de Captura y Filtraje y ventana de CLIPS. ...................11 Figura 9: Linea de código para activar el programa CLIPS............................................11 Figura 10: Pantalla con código en CLIPS. ......................................................................12 Figura 11: Minimizar la ventana de CLIPS. ...................................................................12 Figura 12: Ventana MENÚ PRINCIPAL. ......................................................................13 Figura 13: Ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS. .......................................13 Figura 14: Indicación del estado de CLIPS.....................................................................14 Figura 15: Mensaje de error que indica al usuario que los componentes del SISTEMA EXPERTO EoS NO están trabajando correctamente......................................................14 Figura 16: Señal en la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS, que indica cuando se está ejecutando un proceso.............................................................................15 Figura 17: Información de la alarma de disparo. Se muestra cuando el sistema inicia un proceso. ...........................................................................................................................16 Figura 18: Información cuando no hay Alarmas de Disparo en el Archivo de Entrada. 16 Figura 19: Presentación de las preguntas que formula el SISTEMA EXPERTO EoS al usuario. ............................................................................................................................17 Figura 20: Señal en la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS, que indica cuando hay una pregunta activa, es decir cuando se está en espera de la respuesta del usuario. ............................................................................................................................17 Figura 21: Ejemplo de una pregunta formulada al usuario, antecedida por una acción requerida por el usuario...................................................................................................18 Figura 22: Historial de preguntas y respuestas que se crea a medida que transcurre el proceso. ...........................................................................................................................19 Figura 23: Presentación de CAUSAS EoS .....................................................................20 Figura 24: Presentación de RECOMENDACIONES EoS. ............................................21 Figura 25: Presentación de PROCESO EoS. ..................................................................22 Figura 26: El usuario puede ingresar su nombre y las observaciones adicionales, que considere convenientes....................................................................................................23 Figura 27: Mensaje que se muestra al usuario al finalizar el proceso.............................23 Figura 28: El botón FINALIZAR se muestra intermitente después de haberse concluido el proceso. Permite al usuario ingresar la información de nombre y observaciones adicionales.......................................................................................................................24 Figura 29: Para analizar eventos de manera manual.......................................................25

2

Figura 30: Ejemplo de un Archivo de Eventos. ..............................................................26 Figura 31: Ruta de acceso y nombre del archivo con el que se está realizando el análisis. .........................................................................................................................................26 Figura 32: Botón de Reportes. ........................................................................................27 Figura 33: Botón detener.................................................................................................30 Figura 34: Detener el proceso utilizando el menú Archivo. ...........................................30 Figura 35: Botón Guardar. ..............................................................................................31 Figura 36: Guardar la información relacionada con el el proceso utilizando el menú Archivo............................................................................................................................31 Figura 37: Ventana para escoger la ruta de acceso donde el usuario desea guardar la información referente al proceso.....................................................................................31 Figura 38: Botón Borrar ..................................................................................................32 Figura 39: Borrar la información relacionada con el el proceso utilizando el menú Archivo............................................................................................................................32 Figura 40: Botón de Reportes. ........................................................................................32 Figura 41: Ventana para escoger el archivo del Reporte EoS que el usuario desea ver. 33 Figura 42: Ver los Reportes utilizando el menú Archivo ...............................................33 Figura 43: Botón Ocultar EoS.........................................................................................33 Figura 44: Ocultar la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS utilizando el menú Archivo..................................................................................................................34 Figura 45: Submenús del menú preferencias. .................................................................35 Figura 46: Ventana que permite cambiar el tipo, tamaño y estilo de letra de los diferentes cuadros de texto..............................................................................................35 Figura 47: Presentación de una ventana después de haber personalizado el Estilo de la Fuente..............................................................................................................................36 Figura 48: Ventana que permite cambiar el color de letra de los diferentes cuadros de texto.................................................................................................................................36 Figura 49: Presentación de una ventana después de haber personalizado el Color de la Fuente..............................................................................................................................36 Figura 50: Presentación de una ventana después de haber personalizado el Color de Fondo. .............................................................................................................................37 Figura 51: Submenús del menú Ayuda. ..........................................................................37 Figura 52: Modo para acceder a este MANUAL DE USUARIO en formato digital. ....37 Figura 53: Información de ayuda para el usuario, en la que se indica la función de cada control. (En este caso se muestra la función de la ventana inferior derecha que revela el estado de CLIPS.) ...........................................................................................................38

3

INTRODUCCIÓN Bienvenidos al SISTEMA EXPERTO EoS, un programa fácil de usar que le ayudará a diagnosticar, y hallar las causas de algunas fallas que se presentan en los turbocompresores de “BP Exploration Company” Colombia Ltda ubicados en el CPF80 de Cusiana, Casanare. Esta guía le ayudará a usar de manera correcta el programa, desde como instalarlo y ejecutarlo, hasta aprender a conocer los usos y la manera de interpretar correctamente la información, opciones y facilidades que brinda el sistema. Este manual hace referencia detallada de la función y operación de cada una de las partes que componen el SISTEMA EXPERTO EoS. Es adecuado familiarizarse previamente con la operación del programa, para conocer y manejar de forma apropiada las opciones que tiene y la información que genera. Acerca de… El desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS, se realizó como tesis de grado titulada “Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo”, por las Ingenieras Electrónicas Viviana Espinosa Rojas y Gina Paola Pulido Uriza, de la Pontificia Universidad Javeriana, bajo la dirección del Ingeniero Adolfo León Recio y la asesoría del Ingeniero Jose Fernando Vega y el Ingeniero Alejandro Forero Guzmán. Se desarrolló en las empresas “BP Exploration Company Colombia Ltda” Y “Equipo De Servicios Petroleros Ltda” bajo el conocimiento, asesoría y requerimientos del Ingeniero Carlos Olarte, Superintendente (R) de operaciones de Cusiana de “BP Exploration Company Colombia Ltda.” y el Ingeniero Rubén Soler, sección de Control en Cusiana de “Equipo de Servicios Petroleros Ltda.” Su instalación se realizó en BP Exploration Company Colombia Ltda en Cusiana, Casanare en octubre de 2004. Para conocer la estructura de programación, modo de alimentar el sistema experto y aspectos más específicos del funcionamiento del SISTEMA EXPERTO EoS remítase al Manual Técnico De

Usuario. El código fuente del programa se encuentra en el archivo Código de programación del SISTEMA EXPERTO EoS.

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CPF de Cusiana: Central Production Facilities. Planta de extracción de petróleo ubicada en Cusiana, Casanare.

4

FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SISTEMA EXPERTO EoS El SISTEMA EXPERTO EoS interactúa con el Sistema de Captura y Filtraje de las alarmas, previamente desarrollado e instalado en el Control Room81 de Cusiana; donde trabajan de forma coordinada y bajo la misma interfaz.

SISTEMA DE CAPTURA Y FILTRAJE Se encarga de recibir constantemente las alarmas que generan los diferentes equipos que intervienen en el proceso de extracción de petróleo en Cusiana, Casanare y mostrarlas de manera detallada en pantalla.

Figura 16: Lista de alarmas que se muestra en la interfaz del Sistema de Captura y Filtraje. Se detalla: Tag de la alarma, descripción de la alarma, estado de referencia de la alarma, estado de la alarma, fecha en que ocurrió la alarma, hora en que ocurrió la alarma. Cuando recibe la información de una alarma que está directamente relacionada con la parada de un turbocompresor, (a la que denominaremos “Alarma de disparo”) el sistema genera un archivo de texto con la información de los sesenta (60) minutos anteriores y el (1) minuto posterior a la alarma. Este archivo será la entrada del SISTEMA EXPERTO EoS.

81

Control Room: Es el cuarto de control donde se reportan las alarmas de los equipos que se encuentran en el CPF de Cusiana, Casanare.

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Figura 17: Archivo de Entrada del SISTEMA EXPERTO EoS.

SISTEMA EXPERTO EoS Tiene como entrada el archivo de texto que genera el Sistema de Captura y Filtraje cuando ocurre una Alarma de Disparo82. Este archivo lo llamaremos Archivo de Entrada. Cuando el SISTEMA EXPERTO EoS empieza un nuevo proceso, también analiza las alarmas que se encuentran en el Archivo de Entrada del sistema, que no son Alarmas de Disparo83 pero están relacionadas con los turbocompresores, (a las que denominaremos “Alarmas

secundarias”); y formula una serie de preguntas al usuario con las que realiza el proceso de inferencia, el cual arroja como resultado las siguientes salidas: ‰ Posibles causas que generaron la falla: Causas EoS. (Sección 0 de este manual.) ‰ Posibles recomendaciones correctivas a la falla: Recomendaciones EoS. (Sección 0 de este manual.) ‰ Secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas: Proceso EoS. (Sección 0 de este manual.)

82 83

El archivo al que se refiere la Figura 17. Alarma de Disparo: Remítase a la sección 0. de este Manual.

6

Archivo de Entrada: Archivo de texto que genera el Sistema de Captura y Filtraje.

SISTEMA EXPERTO EoS

Causas Recomendacio Proceso

Figura 18: Esquema de entradas y salidas del SISTEMA EXPERTO EoS. La información adicional que el SISTEMA EXPERTO EoS presenta al usuario, como parte del análisis que realiza es: ‰ Información referente a la Alarma de Disparo: Información de la alarma de

disparo. (Sección 0 de este manual.) ‰ Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas dadas por el usuario: Historial de preguntas y respuestas. (Sección 0 de este manual.) ‰ Reporte con la información de entrada, salida y adicional. Este reporte se genera en formato de texto (*.Txt) al terminar el proceso: Reporte EoS. (Sección 0 de este manual.)

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REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA EXPERTO EoS El SISTEMA EXPERTO EoS está soportado bajo ambiente Windows, por lo tanto para su correcta ejecución se necesita un computador personal con las siguientes características: Hardware:

Procesador Pentium II® o superior. RAM: 128 MB o superior. Disco duro: 12 GB o superior.

Software:

Windows 98 o superior. CLIPS.84

Para el correcto funcionamiento del SISTEMA EXPERTO EoS es necesario que trabaje simultáneamente con el Sistema de Captura y Filtraje y con CLIPS. Para una correcta visualización, se debe usar una resolución de pantalla de 768 píxeles máximo. Tenga presente que: ‰ En algunos casos el SISTEMA EXPERTO EoS no presenta al usuario las palabras con tildes, para evitar errores de caligrafía. ‰ Algunas palabras que contienen la letra ñ, se presentarán con la letra n.

84

CLIPS: Herramienta especializada de software para la elaboración de sistemas expertos.

8

INSTALACIÓN Y EJECUCIÓN DEL SISTEMA El SISTEMA EXPERTO EoS, en su composición, está dividido en dos programas: 3. Interfaz gráfica: Es el programa con el que el usuario interactúa, y donde se muestra la información de interés para éste. La interfaz gráfica la comparte con el

Sistema de Captura y Filtraje. 4. CLIPS: Es un programa que trabaja de manera regular y sincrónica con la interfaz gráfica. Realiza el proceso de inferencia y genera la información que se muestra al usuario. El correcto funcionamiento de cada uno de ellos hace que el SISTEMA EXPERTO EoS trabaje adecuadamente, de forma que es indispensable que ambos programas se ejecuten simultáneamente y de manera correcta como se indica a continuación.

PASOS PRELIMINARES ‰ Copiar la carpeta EJERVG,y SistemaExperto, y el archivo de texto DataPathAlarms.Txt85 en el disco duro C:\ de su computador. El usuario NO debe modificar ninguno de los archivos que allí se encuentran puesto que puede afectar el correcto funcionamiento del sistema. Asegúrese que las carpetas NO sean de solo lectura.

Figura 19: Ubicación de la carpeta EJERVG en C\ ‰ Ejecutar el archivo “FrameWork.exe” que se encuentra en la carpeta C:\EJERVG, e instalar el componente en su computador.

85

Los tres elementos se encuentran en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS

9

Figura 20: Pantalla de instalación de Framework.exe. ‰ El archivo de texto ubicado en C:\ denominado “DataPathAlarms.Txt”, especifica la ruta donde se crean las carpetas Eventos y Reportes SisExpEOS que se utilizarán posteriormente durante la ejecución del programa. La ruta de acceso será C:\SistemaExperto\

Figura 21: Archivo de texto DataPathAlarms, ubicado en C:\, el cual contiene la ruta de acceso donde se crearán las carpetas Eventos y Reportes SisExpEoS.

INSTALAR Y EJECUTAR EL SISTEMA EXPERTO EoS ‰ Copiar el archivo “SISTEMA EXPERTO EoS.exe”86 en su disco duro (se recomienda el escritorio), puesto que es el que se usará en situaciones posteriores cuando se requiera abrir nuevamente el sistema.

Figura 22: Icono del SISTEMA EXPERTO EoS.

86

Sistema Experto EoS.exe se encuentra en C:\EJERVG\SistemaExperto

10

‰ En la pantalla se mostrará la ventana del Sistema de Captura y Filtraje y la ventana de CLIPS trabajando sobre DOS.

Figura 23: Ventana del Sistema de Captura y Filtraje y ventana de CLIPS.

‰ Escriba en la línea de comando de la ventana de CLIPS:

(batch C:\EJERVG\PROGRAMAGLOBAL.CLP)

Figura 24: Linea de código para activar el programa CLIPS. ‰ Presione la tecla Enter. Observará en pantalla algunas líneas de código como las que se muestran a continuación.

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Figura 25: Pantalla con código en CLIPS.

‰ Minimice la ventana de CLIPS.

Figura 26: Minimizar la ventana de CLIPS.

‰ Haga doble clic sobre el icono de “SISTEMA EXPERTO EoS.exe.” A continuación se mostrará la ventana con el MENÚ PRINCIPAL.

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Figura 27: Ventana MENÚ PRINCIPAL. Esta permite seleccionar entre el Sistema de Captura y Filtraje, el SISTEMA EXPERTO EoS, y salir del programa. Ambos sistemas estarán funcionando simultáneamente, sin importar la ventana que escoja el usuario para mostrar en pantalla. ‰ Haga clic sobre SISTEMA EXPERTO EoS. A continuación se mostrará la ventana principal de EoS.

Figura 28: Ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ La instalación del SISTEMA EXPERTO EoS ha terminado.

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MODO DE PRUEBA DE CLIPS Para comprobar que el programa CLIPS está funcionando de manera regular y sincrónica con la interfaz gráfica, el SISTEMA EXPERTO EoS presenta al usuario en la esquina inferior derecha de la ventana principal una indicación con el estado del programa.

Figura 29: Indicación del estado de CLIPS. Existen dos posibles estados que indican el comportamiento de CLIPS: ‰ Trabajando: Indica que los dos componentes del SISTEMA EXPERTO EoS (Interfaz gráfica y CLIPS) están trabajando correctamente. ‰ REINICIAR: Indica que los dos componentes del SISTEMA EXPERTO EoS (Interfaz gráfica y CLIPS) NO están trabajando correctamente y por lo tanto es necesario cerrar

ambos programas y posteriormente volver a abrirlos. (Es decir realizar la sección 0 de este manual.) Adicionalmente, se le indica al usuario por medio de un mensaje de texto.

Figura 30: Mensaje de error que indica al usuario que los componentes del SISTEMA EXPERTO EoS NO están trabajando correctamente. La fecha y hora que se encuentran a la derecha del estado de CLIPS, indican la última prueba que realizó el sistema para comprobar la interacción de los programas.

14

ESTADO DEL SISTEMA EXPERTO EoS El SISTEMA EXPERTO EoS, empieza un proceso cuando el Archivo de Entrada87 contiene la información referente a una Alarma de Disparo, es decir cuado se genera una alarma relacionada directamente con la falla de un turbocompresor. A partir de este momento, se desarrollan una serie de acciones que le indican al usuario que el sistema se encuentra EN PROCESO. Si el Archivo de Entrada contiene más de una (1) Alarma de Disparo, el SISTEMA EXPERTO EoS solamente interpretará la primera, como Alarma de Disparo y las demás no las tendrá en cuenta en el análisis de Causas de Falla88. Para visualizar esto, el SISTEMA EXPERTO EoS tiene una indicación en la parte superior de su ventana principal que indica si hay o no un proceso en curso.

Figura 31: Señal en la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS, que indica cuando se está ejecutando un proceso. Cuando el mensaje EoS EN PROCESO se encuentra resaltado en color azul, indica que el SISTEMA EXPERTO EoS está actualmente ejecutando un proceso, y por lo tanto el usuario debe estar pendiente para responder las preguntas que formula el sistema. Cuando el mensaje EoS EN PROCESO NO se encuentra resaltado en azul, indica que el SISTEMA EXPERTO EoS está en espera de una Alarma de Disparo, es decir, no se encuentra ejecutando un proceso y el sistema no requiere de ninguna acción por parte del usuario. Tenga en cuenta que el SISTEMA EXPERTO EoS siempre debe terminar los procesos, lo que indica que si el mensaje EoS EN PROCESO se encuentra resaltado en azul y el sistema NO está realizando ninguna acción, se deben reiniciar los dos programas (la interfaz gráfica y CLIPS), para que el sistema quede nuevamente en espera.

87

Archivo de entrada: Es el archivo al que se refiere la Figura 17. Esto se debe a que sólo la primera Alarma de Disparo es la que realmente reporta la falla, las otras alarmas que suceden en el (1) minuto siguiente, son producto de la primera y NO suministran información adicional al proceso.

88

15

INFORMACIÓN DE LA ALARMA DE DISPARO Cuando se inicia un proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS muestra en la ventana principal la información relacionada con la Alarma de Disparo, la cual es la misma que se lee del Archivo de

Entrada.89

Figura 32: Información de la alarma de disparo. Se muestra cuando el sistema inicia un proceso. La información mostrada es: ‰ Tag: Es el código que utilizan en el CPF de Cusiana para identificar cada una de las alarmas relacionadas con los equipos de extracción de petróleo. ‰ Descripción: Es una breve descripción de la Alarma de Disparo. ‰ Estado: Indica el estado de la alarma, complementando la descripción de la misma. ‰ Fecha: Indica la fecha en que ocurrió la Alarma de Disparo. ‰ Hora: Indica la hora en que ocurrió la Alarma de Disparo. Si en el Archivo de Entrada no se encuentra ninguna alarma relacionada directamente con los turbocompresores, es decir no se encuentra una Alarma de Disparo, se indicará de la siguiente manera:

Figura 33: Información cuando no hay Alarmas de Disparo en el Archivo de Entrada.

89

Archivo de entrada: El que se refiere la .Figura 17.

16

PREGUNTAS FORMULADAS POR EL SISTEMA EXPERTO EoS Durante el proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS formula preguntas al usuario con el fin de conocer el estado actual de los diferentes equipos e instrumentos que se encuentran en la planta y puedan estar relacionados con los turbocompresores y la falla que se generó.

Figura 34: Presentación de las preguntas que formula el SISTEMA EXPERTO EoS al usuario. Cada una de las preguntas que se formulan al usuario se presenta con las posibles respuestas, de manera que él debe seleccionar la correcta y hacer clic sobre ella. No existe la posibilidad de no escoger alguna de las respuestas indicadas. Existe una señal en la parte superior de la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS, en la que se indica al usuario cuando hay una pregunta activa.

Figura 35: Señal en la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS, que indica cuando hay una pregunta activa, es decir cuando se está en espera de la respuesta del usuario. Cuando el mensaje PREGUNTA se encuentra intermitente (se resalta en color azul y rojo), indica que el SISTEMA EXPERTO EoS formuló una pregunta al usuario y está en espera de su respuesta. Si el usuario no visualiza la pregunta, podrá hacer clic sobre la indicación y esta se mostrará. Cuando el mensaje PREGUNTA NO se encuentra intermitente ni resaltado en algún color, indica que el SISTEMA EXPERTO EoS no ha formulado alguna pregunta ni requiere de ninguna acción por parte del usuario. En algunos casos, la pregunta que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS va antecedida por una acción que el usuario debe realizar para poder dar respuesta a la formulación.

17

Ejemplo: “ACCIÓN: Inspección visual de pantallas de cableado

PREGUNTA: Están aisladas

en lado campo?

Figura 36: Ejemplo de una pregunta formulada al usuario, antecedida por una acción requerida por el usuario.

18

HISTORIAL DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS A medida que el SISTEMA EXPERTO EoS formula preguntas y el usuario las responde, se va creando un HISTORIAL que almacena la pregunta y respuesta con la hora en que ocurrió cada una de ellas.

Figura 37: Historial de preguntas y respuestas que se crea a medida que transcurre el proceso. En el HISTORIAL DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS se detalla: ‰ El tag de la Alarma de Disparo que generó el proceso. ‰ El número de la pregunta y la pregunta realizada por el SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ El número de la respuesta y la respuesta dada por el usuario con la hora en que ocurrió. ‰ El número total de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS en el proceso. Si el usuario no visualiza el HISTORIAL DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS, podrá hacer clic sobre la pestaña MOSTRAR HISTORIAL y ésta se mostrará.

19

CAUSAS EoS Al terminar el proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS presenta las CAUSAS EoS90, las cuales son las posibles causas que generaron que la Alarma de Disparo se presentara, es decir, son las causas de la falla que se presentó en los turbocompresores.

Figura 38: Presentación de CAUSAS EoS En CAUSAS EoS se detalla: ‰ El tag de la Alarma de Disparo que generó el proceso. ‰ La fecha en la que el SISTEMA EXPERTO EoS presentó al usuario las CAUSAS EoS. ‰ La hora en la que el SISTEMA EXPERTO EoS presentó al usuario las CAUSAS EoS. ‰ El listado con las causas de la falla, indicando el Árbol de Conocimiento91 al que se asocia el proceso que se realizó. Si no se encuentran las causas que generaron la Alarma de Disparo, no se indica nada en el cuadro de CAUSAS EoS.

90

Causas EoS: Es una de las salidas del sistema. Árbol de Conocimiento: Representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Se utilizan para representar el conocimiento de los expertos en fallas. Cada Árbol de Conocimiento tiene un nombre asociado. Para más información remítase a la sección 6 del ANEXO C del libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo”, o a su sección 3.6.

91

20

RECOMENDACIONES EoS Al terminar el proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS presenta las RECOMENDACIONES EoS92, las cuales son las posibles recomendaciones que se proponen para solucionar la falla que se presentó en los turbocompresores.

Figura 39: Presentación de RECOMENDACIONES EoS. En RECOMENDACIONES EoS se detalla: ‰ El tag de la Alarma de Disparo que generó el proceso. ‰ La

fecha

en

la

que

el

SISTEMA

EXPERTO

EoS

presentó

al

usuario

las

el

SISTEMA

EXPERTO

EoS

presentó

al

usuario

las

RECOMENDACIONES EoS. ‰ La

hora

en

la

que

RECOMENDACIONES EoS. ‰ El listado con las recomendaciones de la falla, indicando el Árbol de Conocimiento93 al que se asocia el proceso que se realizó. Ejemplo: “Aterrizamiento del cable (problema detectado o causa) -> Reemplazar tramo

de cable pelado (recomendación para solucionar el problema que se indica).” Si no se encuentran recomendaciones para la falla ocurrida, no se indica nada en el cuadro de RECOMENDACIONES EoS.

92

Recomendaciones EoS: Es una de las salidas del sistema. Árbol de Conocimiento: Representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Se utilizan para representar el conocimiento de los expertos en fallas. Cada Árbol de Conocimiento tiene un nombre asociado. Para más información remítase a la sección 6 del ANEXO C del libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo”, o a su sección 3.6.

93

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PROCESO EoS Al terminar el proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS presenta el PROCESO EoS94, en el cual se indican los pasos y la manera en la que el sistema procedió para hallar las causas y recomendaciones que generó.

Figura 40: Presentación de PROCESO EoS. En PROCESO EoS se detalla: ‰ El tag de la Alarma de Disparo que generó el proceso. ‰ La fecha en la que el SISTEMA EXPERTO EoS presentó al usuario el PROCESO EoS. ‰ La hora en la que el SISTEMA EXPERTO EoS presentó al usuario el PROCESO EoS. ‰ El listado con los pasos que siguió el sistema para realizar el proceso, es decir los resultados de las hipótesis intermedias, indicando el Árbol de Conocimiento95 al que se asocia el proceso que se realizó.

94

Proceso EoS: Es una de las salidas del sistema. Árbol de Conocimiento: Representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Se utilizan para representar el conocimiento de los expertos en fallas. Cada Árbol de Conocimiento tiene un nombre asociado. Para más información remítase a la sección 6 del ANEXO C del libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo”, o a su sección 3.6.

95

22

OBSERVACIONES DEL USUARIO El SISTEMA EXPERTO EoS permite al usuario ingresar el nombre de la persona que se encuentra a cargo del proceso y las observaciones que él considere convenientes agregar al análisis.

Figura 41: El usuario puede ingresar su nombre y las observaciones adicionales, que considere convenientes. Los cuadros de texto para ingresar el nombre y las observaciones están habilitados cuando el sistema esta en proceso (es decir, cuando la señal de EoS EN PROCESO está resaltada en azul96.) Se recomienda al usuario no utilizar la letra Ñ ni tildes al momento de ingresar el nombre o las observaciones para evitar errores de caligrafía en el reporte que se genera automáticamente al final del proceso97. Al culminar el proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS presenta un mensaje con la ruta y nombre donde se almacenó el reporte generado por el sistema,98 e indica que se puede terminar de completar los campos para el nombre y observaciones del usuario.

Figura 42: Mensaje que se muestra al usuario al finalizar el proceso. 96

Remítase a la sección 0 de este Manual. REPORTES: Se refiere a los REPORTES EoS. (Sección 0 de este Manual.) 98 REPORTES: Se refiere a los REPORTES EoS. (Sección 0 de este Manual.) 97

23

En este momento el SISTEMA EXPERTO EoS termina el proceso, (es decir, el mensaje EoS EN PROCESO cambia su presentación y no se muestra resaltado en ningún color99), lo cual indica que si hay un nuevo Archivo de Entrada se generará un proceso nuevo. El reporte automático que se genera contiene la información que se encuentra en pantalla excluyendo la del nombre y observaciones del usuario. Para incluir esta información al reporte el usuario debe oprimir el botón FINALIZAR cuando éste se encuentre habilitado. Cuando el botón FINALIZAR se encuentre intermitente (se resalta en color azul y rojo) el usuario podrá seguir completando los espacios para el nombre y las observaciones y luego hacer clic sobre él.

Figura 43: El botón FINALIZAR se muestra intermitente después de haberse concluido el proceso. Permite al usuario ingresar la información de nombre y observaciones adicionales.

99

Remítase a la sección 0 de este Manual.

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MODO ANÁLISIS DE EVENTOS El SISTEMA EXPERTO EoS permite analizar eventos, de forma que el usuario puede ingresar la información con las alarmas que generan los equipos y realizar manualmente un proceso.

Figura 44: Para analizar eventos de manera manual. Al oprimir el botón ANALIZAR, el usuario debe seleccionar un archivo de texto previamente creado (al que denominaremos “Archivo de Eventos”) con la información de las alarmas que desea analizar y las mismas características del Archivo de Entrada100, y seleccionar ABRIR. El SISTEMA EXPERTO EoS crea una carpeta llamada Eventos, la cual se encuentra ubicada en la ruta de acceso que el usuario indicó en el archivo DataPathAlarms.Txt101, para almacenar los

Archivos de Eventos en ella. Este archivo debe tener máximo quinientos (500) renglones y debe cumplir con: Campo Tag Descripción Estado de referencia Estado Fecha Hora

Columna inicial 4 28 49

Columna final 27 48 60

61

76

77 88

87 107

Descripción Código para identificar las alarmas. Breve descripción de la Alarma de Disparo. Estado de referencia de la alarma, complementa la descripción de la misma. Estado de la alarma, complementa la descripción de la misma. Fecha en que ocurrió la Alarma de Disparo. Hora en que ocurrió la Alarma de Disparo.

Tabla 2: Características del archivo con el que el usuario analizaría eventos.

100 101

Archivo de Entrada: Al que se refiere la Figura 17. DataPathAlarms.Txt: Remítase a la sección 0 de este Manual.

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Figura 45: Ejemplo de un Archivo de Eventos. Al seleccionar ABRIR, el SISTEMA EXPERTO EoS empezará el proceso. La ruta de acceso y nombre del archivo que se está analizando se muestra en la ventana principal de EoS.

Figura 46: Ruta de acceso y nombre del archivo con el que se está realizando el análisis. Cuando se está realizando un Análisis de Evento, el SISTEMA EXPERTO EoS NO está recibiendo información del Archivo de Entrada, es decir NO disparará un proceso nuevo cuando suceda una Alarma de Disparo REAL que se reporte en el Archivo de Entrada.

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REPORTES EoS Al terminar cada proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS genera automáticamente un REPORTE en formato texto (*.Txt) en el cual se detalla toda la información relacionada con la Alarma de

Disparo y el proceso ejecutado. El REPORTE EoS se almacena en la carpeta Reportes SisExpEOS, la cual se encuentra ubicada en la ruta de acceso que el usuario indicó en el archivo DataPathAlarms.Txt102. Para ver los reportes, seleccione el icono REPORTES de la barra de herramientas.103

Figura 47: Botón de Reportes. Si el REPORTE es resultado de un Análisis de Evento realizado por el usuario, es decir, la entrada al sistema fue el Archivo de Eventos,104 el nombre del archivo cumple con:

Tag de la Alarma – AnalisisEventos—Año-Mes-Día—Hora;Minutos;Segundos.Txt Ejemplo: M12-L45FTT_ALM--AnalisisEventos--2004-8-22--19;54;34.Txt Si el REPORTE NO es resultado de un Análisis de Evento realizado por el usuario, es decir, la entrada al sistema fue el Archivo de Entrada,105 el nombre del archivo cumple con:

Tag de la Alarma –- Año-Mes-Día — Hora;Minutos;Segundos.Txt Ejemplo: M12-L45FTT_ALM--2004-8-22--19;54;34.Txt El REPORTE EoS se compone de las siguientes partes: ‰ Encabezado: Explicación general de qué es y para qué es el REPORTE EoS. ‰ Nombre de la persona que realizó el proceso: Se incluye el nombre de la persona que tuvo a su cargo el proceso. (Solo si el usuario, al concluir el proceso, ingresó su nombre y posteriormente seleccionó FINALIZAR.106) 102

DataPathAlarms.Txt: Remítase a la sección 0 de este Manual. Acceder a los Reportes EoS: Para más información remítase a la sección 0 de este Manual. 104 Archivo de Eventos: Remítase a la sección 0 de este Manual. 105 Archivo de Entrada: Remítase a la sección 0 y 0 de este Manual. 103

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‰ Tags de las alarmas relacionadas con el proceso realizado por el SISTEMA EXPERTO

EoS: Se detalla la lista de tags que hicieron parte en el proceso realizado por el SISTEMA EXPERTO EoS. El primer tag corresponde a la Alarma de Disparo, los demás a

Alarmas Secundarias que intervinieron en el proceso.107 Ejemplo:

M12-L45FTT_ALM (SS-L28FDB5) (SS-L28FDB2) (SS-L28FDB3) (SS-L28FDB7) (SS-L28FDB8)

‰ Información correspondiente a la Alarma de Disparo del proceso: Detalla la información que se refiere a la Alarma de Disparo. (Sección 0 de este Manual.) ‰ Causas generadas por el SISTEMA EXPERTO EoS: Se refiere a la información que se presenta en el cuadro de texto CAUSAS EoS (Sección 0 de este Manual.) ‰ Proceso ejecutado por el SISTEMA EXPERTO EoS para hallar las causas de la falla: Se refiere a la información que se presenta en el cuadro de texto PROCESO EoS (Sección 0 de este Manual.) ‰ Recomendaciones correctivas sugeridas por el SISTEMA EXPERTO EoS: Se refiere a la información que se presenta en el cuadro de texto RECOMENDACIONES EoS (Sección 0 de este Manual.) ‰ Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas del

usuario: Se refiere a la información que se presenta en el cuadro de texto HISTORIAL DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS (Sección 0 de este Manual.) ‰ Observaciones adicionales al proceso, proporcionadas por el usuario: Se refiere a la información que se presenta en el cuadro de texto OBSERVACIONES DEL USUARIO (Sección 0 de este Manual.), es decir a las observaciones adicionales que el usuario agregó al proceso. (Solo si el usuario, al concluir el proceso, ingresó observaciones y posteriormente seleccionó FINALIZAR.108) ‰ Información detallada de las alarmas que interactuaron con el SISTEMA EXPERTO EOS: Es la información del Archivo de Entrada o del Archivo de Evento que se analizó. (Sección 0 ó 0 de este Manual.)

106

Remítase a la sección 0 de este Manual. Alarmas secundarias: Son las que se encuentran en el Archivo de Entrada, que no son Alarmas de Disparo pero están relacionadas con los turbocompresores. (Remítase a la sección 0 de este Manual.) 108 Remítase a la sección 0 de este Manual. 107

28

‰ Nombre del archivo que el usuario utilizó para realizar el análisis del evento: (Solo cuando el usuario hace Análisis de Eventos.) Es la ruta de acceso y nombre del archivo con el que se realizó el análisis. (Sección 0 de este Manual.)

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BARRA DE HERRAMIENTAS La funcionalidad de los botones y la barra de herramientas se detalla a continuación:

DETENER Seleccionando el icono DETENER de la barra de herramientas, el SISTEMA EXPERTO EoS permite al usuario detener la ejecución de un proceso. Para esto es necesario que el usuario confirme su solicitud.

Figura 48: Botón detener. Desde el menú Archivo, o con la combinación de teclas CRTL +D se logra el mismo efecto de detener el proceso.

Figura 49: Detener el proceso utilizando el menú Archivo. Esta acción solo está habilitada cuando el SISTEMA EXPERTO EoS se encuentra en proceso (es decir cuando el mensaje EoS EN PROCESO se encuentra resaltado en color azul.109)

GUARDAR Seleccionando el icono GUARDAR de la barra de herramientas, el SISTEMA EXPERTO EoS permite al usuario guardar, en el lugar que desee del disco duro, la información relacionada con un proceso, es decir la misma información que contiene el REPORTE EoS.110

109 110

Remítase a la sección 0 de este Manual. Remítase a la sección 0 de este Manual.

30

Figura 50: Botón Guardar. Desde el menú Archivo, o con la combinación de teclas CRTL +G se logra el mismo efecto de guardar la información del proceso.

Figura 51: Guardar la información relacionada con el el proceso utilizando el menú Archivo. Para esto, el usuario debe escoger la ruta de acceso donde desea almacenar la información y luego hacer clic en GUARDAR.

Figura 52: Ventana para escoger la ruta de acceso donde el usuario desea guardar la información referente al proceso. Esta acción solo está habilitada cuando el SISTEMA EXPERTO EoS NO está en proceso (es decir cuando el mensaje EoS EN PROCESO NO se encuentra resaltado en ningún color.111)

BORRAR Seleccionando el icono BORRAR de la barra de herramientas, el SISTEMA EXPERTO EoS permite al usuario borrar la información relacionada con un proceso, es decir la información que se encuentra en pantalla. Para esto es necesario que el usuario confirme su solicitud. 111

Remítase a la sección 0 de este Manual.

31

Figura 53: Botón Borrar Desde el menú Archivo, o con la combinación de teclas CRTL +B se logra el mismo efecto de borrar la información del proceso.

Figura 54: Borrar la información relacionada con el el proceso utilizando el menú Archivo. Esta acción solo está habilitada cuando el SISTEMA EXPERTO EoS NO está en proceso (es decir cuando el mensaje EoS EN PROCESO NO se encuentra resaltado en ningún color.112)

REPORTES Seleccionando el icono REPORTES de la barra de herramientas, el SISTEMA EXPERTO EoS permite al usuario seleccionar el Reporte EoS113 que desea ver.

Figura 55: Botón de Reportes. El usuario debe seleccionar el archivo con el Reporte EoS que desea ver y seleccionar ACEPTAR.

112 113

Remítase a la sección 0 de este Manual. Reportes EoS: Para más información remítase a la sección 0 de este Manual.

32

Figura 56: Ventana para escoger el archivo del Reporte EoS que el usuario desea ver. Desde el menú Archivo, o con la combinación de teclas CRTL +R se logra el mismo efecto de ver los reportes generados por el SISTEMA EXPERTO EoS.

Figura 57: Ver los Reportes utilizando el menú Archivo

OCULTAR EOS Seleccionando el icono OCULTAR EoS de la barra de herramientas, el usuario puede ocultar la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS, de forma que se vería la ventana de Sistema de

Captura y Filtraje.

Figura 58: Botón Ocultar EoS Desde el menú Archivo, o con la combinación de teclas CRTL +O se logra el mismo efecto de ocultar la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS.

33

Figura 59: Ocultar la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS utilizando el menú Archivo.

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BARRA DE MENÚ DEL SISTEMA EXPERTO EoS La BARRA DE MENÚ del SISTEMA EXPERTO EoS consta de:

MENÚ ARCHIVO Sus funciones se describieron en la sección 0 de esta Manual.

MENÚ PREFERENCIAS Tiene cuatro (4) submenús, en los cuales el usuario tiene la posibilidad de cambiar las preferencias de la pantalla.

Figura 60: Submenús del menú preferencias.

ESTILO FUENTE Al hacer clic sobre esta opción (o con la combinación de teclas CRTL + E), el usuario podrá cambiar el tipo, tamaño y estilo de letra de los cuadros de texto de Causas Eos, Proceso Eos,

Recomendaciones Eos, Historial De Preguntas Y Respuestas, Observaciones Del Usuario, Información de la Alarma de Disparo y Nombre Del Archivo en Analizar Eventos.

Figura 61: Ventana que permite cambiar el tipo, tamaño y estilo de letra de los diferentes cuadros de texto.

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Figura 62: Presentación de una ventana después de haber personalizado el Estilo de la Fuente.

COLOR FUENTE Al hacer clic sobre esta opción (o con la combinación de teclas CRTL + C), el usuario podrá cambiar el color de la letra de los cuadros de texto de Causas Eos, Proceso Eos,

Recomendaciones Eos, Historial De Preguntas Y Respuestas, Observaciones Del Usuario, Información de la Alarma de Disparo y Nombre Del Archivo en Analizar Eventos.

Figura 63: Ventana que permite cambiar el color de letra de los diferentes cuadros de texto

Figura 64: Presentación de una ventana después de haber personalizado el Color de la Fuente.

COLOR FONDO Al hacer clic sobre esta opción (o con la combinación de teclas CRTL + L), el usuario podrá cambiar el color de fondo de los cuadros de texto de Causas Eos, Proceso Eos,

Recomendaciones Eos, Historial De Preguntas Y Respuestas, Observaciones Del Usuario, Información de la Alarma de Disparo y Nombre Del Archivo en Analizar Eventos.

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Figura 65: Presentación de una ventana después de haber personalizado el Color de Fondo.

VALORES PREDETERMINADOS Al hacer clic sobre esta opción (o con la combinación de teclas CRTL + V), el usuario podrá recuperar los valores predeterminados de tipo, tamaño, estilo y color de fuente y fondo de los cuadros de texto de Causas Eos, Proceso Eos, Recomendaciones Eos, Historial De Preguntas Y

Respuestas, Observaciones Del Usuario, Información de la Alarma de Disparo y Nombre Del Archivo en Analizar Eventos.

MENÚ AYUDA Tiene dos (2) submenús que proporcionan ayuda e información sobre el SISTEMA EXPERTO EoS:

Figura 66: Submenús del menú Ayuda.

MANUAL DE USUARIO Permite acceder a este MANUAL DE USUARIO en formato digital. (*.PDF.)

Figura 67: Modo para acceder a este MANUAL DE USUARIO en formato digital.

ACERCA DEL SISTEMA EXPERTO EoS… Presenta la información referente a los autores del SISTEMA EXPERTO EoS.

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AYUDA DINÁMICA DEL SISTEMA EXPERTO EoS A medida que el cursor se desplaza por los diferentes controles de la ventana principal, el SISTEMA EXPERTO EoS indica al usuario la funcionalidad de cada cuadro de texto, y botón de la aplicación.

Figura 68: Información de ayuda para el usuario, en la que se indica la función de cada control. (En este caso se muestra la función de la ventana inferior derecha que revela el estado de CLIPS.) Esta información de ayuda para el usuario se muestra en la parte inferior izquierda de la ventana principal cuando el cursor se detiene por lo menos un (1) segundo sobre algún control.

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GLOSARIO ALARMA DE DISPARO: Es la alarma que está directamente relacionada con la parada de un turbocompresor y se encuentran en el Archivo de Entrada. ALARMAS SECUNDARIAS: Son las alarmas que se encuentran en el Archivo de Entrada que no son Alarmas de Disparo pero están relacionadas con los turbocompresores. ANÁLISIS DE EVENTO: Es un modo de trabajo del SISTEMA EXPERTO EoS en el que el usuario puede ingresar la información con las alarmas que generan los equipos y realizar manualmente un proceso. ÁRBOL DE CONOCIMIENTO: Representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Se utilizan para representar el conocimiento de los expertos en fallas. Cada Árbol de

Conocimiento tiene un nombre asociado. ARCHIVO DE ENTRADA: Es un archivo de texto con la información de los sesenta (60) minutos anteriores y el (1) minuto posterior a la Alarma de Disparo. Es la entrada al SISTEMA EXPERTO EoS. ARCHIVO DE EVENTOS: Es un archivo de texto, previamente creado por el usuario, con la información de las alarmas con la que desea realizar el Análisis de Eventos. Debe tener las mismas características del Archivo de Entrada. CAUSAS EoS: Es una salida del SISTEMA EXPERTO EoS. Son las posibles causas que generaron la falla. CLIPS: Es un programa que trabaja de manera regular y sincrónica con la interfaz gráfica, es el que realiza el proceso de inferencia y genera la información que se muestra al usuario. Herramienta especializada para el desarrollo de sistemas expertos. CONTROL ROOM: Es el cuarto de control donde se reportan las alarmas de los equipos que se encuentran en el CPF de Cusiana, Casanare. CPF: (Central Production Facilities.) Planta de extracción de petróleo ubicada en Cusiana, Casanare.

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HISTORIAL DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS: Es el historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas dadas por el usuario en medio del proceso. INFORMACIÓN DE LA ALARMA DE DISPARO: Es la información referente a la Alarma de

Disparo: tag de la alarma, descripción de la alarma, estado de referencia de la alarma, estado de la alarma, fecha en que ocurrió la alarma, hora en que ocurrió la alarma. INTERFAZ GRÁFICA: Es el programa con el que el usuario interactúa, y donde se muestra la información de interés para este. La interfaz gráfica la comparte con el Sistema de Captura y

Filtraje. MANUAL TÉCNICO DE USUARIO: Es en el que se encuentra el código fuente de los programas y aspectos más específicos del funcionamiento del SISTEMA EXPERTO EoS. MENÚ PRINCIPAL: Es la ventana donde se puede seleccionar (para presentar en pantalla) el SISTEMA EXPERTO EoS o el Sistema de Captura y Filtraje. PROCESO EoS: Es una salida del SISTEMA EXPERTO EoS. Es la secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas. RECOMENDACIONES

EoS:

Es

una

salida

del

SISTEMA

EXPERTO

EoS.

Son

las

recomendaciones correctivas de la falla REPORTE EoS: Es el reporte con la información de entrada, salida y adicional. Este reporte se genera en formato de texto (*.Txt) al culminar el proceso. SISTEMA DE CAPTURA Y FILTRAJE: Es el sistema que se encarga de recibir constantemente las alarmas que generan los diferentes equipos que intervienen en el proceso de extracción de petróleo en Cusiana y mostrarlas de manera detallada en pantalla. El sistema fue desarrollado e instalado previamente en el Control Room de Cusiana; donde trabajan de forma coordinada y bajo la misma interfaz gráfica del SISTEMA EXPERTO EoS. SISTEMA

EXPERTO

EoS:

Gestión

de

fallas

con

diagnóstico

experto

para

turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo: Libro donde se da a conocer la forma como se cumplieron los objetivos propuestos inicialmente, dada la estructura del prototipo del sistema experto, su construcción y la información recolectada y estudiada. Se incluye en le CD del SISTEMA EXPERTO EoS. TAG: Es el código que utilizan en el CPF de Cusiana para identificar cada una de las alarmas relacionadas con los equipos de extracción de petróleo.

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USUARIO EXPERTO: Quien posee el conocimiento especializado para alimentar el sistema experto. VENTANA PRINCIPAL: Ventana donde se presentan los controles y las salidas del SISTEMA EXPERTO EoS.

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MANUAL TÉCNICO DE USUARIO: Sistema Experto EoS El presente documento está dirigido a personas con conocimientos en el área de programación que deseen interactuar con la estructura interna del SISTEMA EXPERTO EoS, para modificarlo o introducir nuevo conocimiento según la función específica para la cual se utilice. Por tanto, se mostrará las funciones utilizadas en el programa y los pasos que se siguieron en el proceso de elaboración del SISTEMA EXPERTO EoS.

TABLA DE CONTENIDO T ABL A DE CO NTE NIDO .............................................................................................. 1 L IST A DE FIGURA S ..................................................................................................... 3 INTRO DU CCIÓ N .......................................................................................................... 5 1. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA EXPERTO EoS......................................................... 6 2. COMPOSICIÓN DEL SISTEMA EXPERTO EoS .............................................................. 7 2.1 SISTEMA DE CAPTURA Y FILTRAJE ....................................................................... 7 2.2 SISTEMA EXPERTO EoS........................................................................................ 8 2.2.1 Interfaz gráfica ................................................................................................ 8 2.2.2 Programa CLIPS............................................................................................... 9 3 MODO DE TRABAJO DEL SISTEMA EXPERTO EoS ..................................................... 11 3.1 PASO 1: CAPTURA Y FILTRAJE DE LAS ALARMAS ................................................. 11 3.2 PASO 2: ENTRADA DE DATOS Y COMPARACIÓN DE ALARMAS .............................. 13 3.3 PASO 3: NOMBRE DE LOS ARCHIVOS E INICIO DEL PROCESO DE INFERENCIA EN CLIPS 16 3.4 PASO 4: PROCESO DE INFERENCIA DE CLIPS ...................................................... 18 3.5 PASO 5: FINALIZACIÓN DEL PROCESO Y PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS EN PANTALLA..................................................................................................................... 21 3.6 PASO 6: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN PARA EL REPORTE EoS ...................... 22 3.7 OTRO PASO: MODO ANÁLISIS DE EVENTOS ........................................................ 23 4 INSTALACIÓN Y EJECUCIÓN DEL SISTEMA .............................................................. 25 4.1 PASOS PRELIMINARES ....................................................................................... 25 4.2 INSTALAR Y EJECUTAR EL SISTEMA EXPERTO EoS............................................... 26 5 PROGRAMACIÓN Y ESTRUCTURA GENERAL DE CLIPS .............................................. 30 5.1 COMANDOS....................................................................................................... 31 5.1.1 Entrada......................................................................................................... 31 5.1.2 Salida ........................................................................................................... 31 5.1.3 Borrar la información en CLIPS........................................................................ 31 5.1.4 Ejecución de un programa .............................................................................. 32 5.1.5 Carga de comandos desde archivos ................................................................. 32 5.2 VARIABLES Y FUNCIONES .................................................................................. 33 5.2.1 Definición de variables.................................................................................... 33 5.2.2 Suma de números.......................................................................................... 34 5.2.3 Comparar igualdad......................................................................................... 35 5.3 HECHOS............................................................................................................ 35 5.3.1 Campos que componen los hechos .................................................................. 36 5.3.2 Adición de hechos .......................................................................................... 36 5.3.3 Asignación de un hecho a una variable ............................................................ 37 5.3.4 Eliminación de hechos .................................................................................... 37 5.3.5 Plantillas de hechos........................................................................................ 38 5.4 REGLAS ............................................................................................................ 39 5.4.1 Prioridad de las reglas .................................................................................... 41 5.5 FUNCIONES ...................................................................................................... 42 5.5.1 Carga de hechos: Función Load-Facts .............................................................. 42 5.5.2 Almacenamiento de hechos: Función Save-Facts .............................................. 43 5.5.3 Almacenar un valor en una variable: Función Bind ............................................ 44 5.5.4 Abrir archivos de lectura y escritura: Función Open........................................... 45

1

5.5.5 Cerrar un archivo: Función Close ..................................................................... 45 5.5.6 Borrar un archivo: Función Remove ................................................................. 46 5.5.7 Escritura en un archivo: Función Printout ......................................................... 46 5.5.8 Entrada de información: Función Read-ReadLine .............................................. 47 5.5.9 Renglón vacío................................................................................................ 48 5.6 FUNCIONES DE PROCEDIMIENTOS ..................................................................... 49 5.6.1 La función if .................................................................................................. 49 5.6.2 La función While ............................................................................................ 51 5.7 VENTANAS DE CLIPS.......................................................................................... 53 5.7.1 Dialog Window .............................................................................................. 53 5.7.2 Ventana de edición ........................................................................................ 53 6 ESTRUCTURA Y PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA EXPERTO EoS EN CLIPS ................... 56 6.1 NOMBRE DE LOS ARCHIVOS DE CLIPS ................................................................ 56 6.2 ÁRBOLES DE CONOCIMIENTO ............................................................................ 58 6.3 EXPLICACIÓN DEL CÓDIGO DE UN ÁRBOL DE CONOCIMIENTO............................. 59 7 GLOSARIO ............................................................................................................ 60

2

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Esquema de la composición del SISTEMA EXPERTO EoS................................. 7 Figura 2. Lista de alarmas que se muestra en la interfaz del Sistema de Captura y Filtraje. Se detalla: Tag de la alarma, descripción de la alarma, estado de referencia de la alarma, estado de la alarma, fecha en que ocurrió la alarma, hora en que ocurrió la alarma ............. 8 Figura 3. Lista de alarmas que se encuentran en: C:/EJERVG/ArchivoHyp.Txt. ............... 11 Figura 4. Detalle de las características que debe tener el ArchivoHyp.Txt. ........................ 12 Figura 5. Esquema que indica la creación de archivos en el tiempo, desde que se presenta la parada de un turbocompresor. .............................................................................................. 13 Figura 6. Formato de los tags de las Alarmas de Disparo que debe tener el archivo ListaPrimarias.Txt. .............................................................................................................. 14 Figura 7: Tag de la alarma que resultó de la comparación de ListaPrimarias.Txt y el Archivo de Entrada. ............................................................................................................. 15 Figura 8. Información de la Alarma de Disparo. Se muestra cuando el sistema inicia un proceso. ................................................................................................................................ 15 Figura 9. Esquema de comparación y archivos resultado cuando el SISTEMA EXPERTO EoS empieza un proceso. ..................................................................................................... 16 Figura 10.Estructura de programación de CLIPS. ............................................................... 18 Figura 11. Formato que usa CLIPS para formular preguntas al usuario usando el archivo Pta.bin. ................................................................................................................................. 19 Figura 12. Presentación de la pregunta realizada al usuario por medio de la interfaz gráfica. .............................................................................................................................................. 20 Figura 13. Historial de preguntas y respuestas que se crea a medida que transcurre el proceso. ................................................................................................................................ 20 Figura 14: Ejemplo de un Archivo de Eventos. ................................................................... 24 Figura 15. Ubicación de la carpeta EJERVG en C\ ............................................................. 25 Figura 16: Pantalla de instalación de Framework.exe. ........................................................ 26 Figura 17: Archivo de texto DataPathAlarms, ubicado en C:, el cual contiene la ruta de acceso donde se crearán las carpetas Eventos y Repostes SisExpEoS. ............................... 26 Figura 18: Icono del SISTEMA EXPERTO EoS. ............................................................... 26 Figura 19: Ventana del Sistema de Captura y Filtraje y ventana de CLIPS ....................... 27 Figura 20: Línea de código para activar el programa CLIPS............................................... 27 Figura 21: Pantalla con código en CLIPS. ........................................................................... 28 Figura 22: Minimizar la ventana de CLIPS. ........................................................................ 28 Figura 23: Ventana MENÚ PRINCIPAL. ........................................................................... 29 Figura 24: Ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS. ............................................ 29 Figura 25: Presentación del puntero de CLIPS, después de haber instalado correctamente el programa .............................................................................................................................. 31 Figura 26: Ventana Dialog Window en CLIPS. .................................................................. 53 Figura 27: Ventana de edición de CLIPS, y ubicación del comando New. ......................... 54 Figura 28: Comando Select All de CLIPS. .......................................................................... 54

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Figura 29: Lista de archivos con extensión *.CLP, ubicados en C:\EJERVG, donde se encuentra al código que alimenta el SISTEMA EXPERTO EoS. ....................................... 56 Figura 30: Fragmento de un Árbol de Conocimiento utilizado en la elaboración del SISTEMA EXPERTO EoS. ................................................................................................. 59

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INTRODUCCIÓN Bienvenidos al SISTEMA EXPERTO EoS, un programa fácil de usar que le ayudara a diagnosticar, y hallar las causas de algunas fallas que se presentan en los turbocompresores de “BP Exploration Company Colombia Ltda” ubicados en el CPF114 de Cusiana, Casanare. El presente documento está dirigido a personas con conocimientos en el área de programación que deseen interactuar con la estructura interna del SISTEMA EXPERTO EoS, para modificarlo o introducir nuevo conocimiento según la función específica para la cual se utilice. Por tanto, se mostrará las funciones utilizadas en el programa y los pasos que se siguieron en el proceso de elaboración del SISTEMA EXPERTO EoS. En este documento encontrará algunas funciones y procedimientos elaborados en CLIPS, al igual que algunas variables utilizadas, la descripción del proceso realizado, y la información que alimenta la base de conocimiento del SISTEMA EXPERTO EoS; mostrando la implementación de uno de los casos específicos de análisis de fallas que lo conforman. Acerca de… El desarrollo del SISTEMA EXPERTO EoS, se realizó como tesis de grado titulada “Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo”, por las Ingenieras Electrónicas Viviana Espinosa Rojas y Gina Paola Pulido Uriza, de la Pontificia Universidad Javeriana, bajo la dirección del Ingeniero Adolfo León Recio y la asesoría del Ingeniero Jose Fernando Vega y el Ingeniero Alejandro Forero Guzmán. Se desarrolló en las empresas “BP Exploration Company Colombia Ltda” Y “Equipo De Servicios Petroleros Ltda” bajo el conocimiento, asesoría y requerimientos del Ingeniero Carlos Olarte, Superintendente (R) de operaciones de Cusiana de “BP Exploration Company Colombia Ltda.” y el Ingeniero Rubén Soler, sección de Control en Cusiana de “Equipo de Servicios Petroleros Ltda.” Su instalación se realizó en BP Exploration Company Colombia Ltda en Cusiana, Casanare en octubre de 2004. Para conocer de manera detallada el modo de uso del SISTEMA EXPERTO EoS, y la función y operación de cada una de sus partes remítase al MANUAL DE USUARIO.

114

CPF de Cusiana: Central Production Facilities. Planta de extracción de petróleo ubicada en Cusiana, Casanare.

5

2.

REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA EXPERTO EoS

El SISTEMA EXPERTO EoS está soportado bajo ambiente Windows, por lo tanto para su correcta ejecución se necesita un computador personal con las siguientes características: Hardware:

Procesador Pentium II® o superior. RAM: 128 MB o superior. Disco duro: 12 GB o superior.

Software:

Windows 98 o superior. CLIPS.

Para una correcta visualización, se debe usar una resolución de pantalla de 768 píxeles máximo. Tenga presente que: ‰ En algunos casos el SISTEMA EXPERTO EoS no presenta al usuario las palabras con tildes, para evitar errores de caligrafía. ‰ Algunas palabras que contienen la letra ñ, se presentarán con la letra n.

6

3.

COMPOSICIÓN DEL SISTEMA EXPERTO EoS

El SISTEMA EXPERTO EoS interactúa con el Sistema de Captura y Filtraje de las alarmas, previamente desarrollado e instalado en el Control Room115 de Cusiana; donde trabajan de forma coordinada y bajo la misma interfaz gráfica.

Sistema de Captura y Filtraje

Interacción

SISTEMA EXPERTO EoS Interfaz gráfica

CLIPS

Figura 69. Esquema de la composición del SISTEMA EXPERTO EoS.

2.1

SISTEMA DE CAPTURA Y FILTRAJE

Se encarga de recibir constantemente las alarmas que generan los diferentes equipos que intervienen en el proceso de extracción de petróleo en Cusiana, Casanare y mostrarlas de manera detallada en pantalla.

115

Control Room: Es el cuarto de control donde se reportan las alarmas de los equipos que se encuentran en el CPF de Cusiana, Casanare.

7

Figura 70. Lista de alarmas que se muestra en la interfaz del Sistema de Captura y Filtraje. Se detalla: Tag de la alarma, descripción de la alarma, estado de referencia de la alarma, estado de la alarma, fecha en que ocurrió la alarma, hora en que ocurrió la alarma

2.2

SISTEMA EXPERTO EOS

El SISTEMA EXPERTO EoS, en su composición, está dividido en dos programas. El correcto funcionamiento de cada uno de ellos hace que el SISTEMA EXPERTO EoS trabaje adecuadamente, de forma que, es indispensable que ambos programas se ejecuten simultáneamente y de manera correcta.

2.2.1 Interfaz gráfica Es el programa con el que el usuario interactúa, y donde se muestra la información de interés para éste: ‰ Posibles causas que generaron la falla: Causas EoS.116 ‰ Posibles recomendaciones correctivas a la falla: Recomendaciones EoS.117

116 117

Para más información, remítase a la sección 9 del MANUAL DE USUARIO. Para más información, remítase a la sección 10 del MANUAL DE USUARIO.

8

‰ Secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas: Proceso EoS.118 ‰ Información referente a la Alarma de Disparo: Información de la Alarma de Disparo.119 ‰ Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas dadas por el usuario: Historial de preguntas y respuestas.120 ‰ Reporte con la información de entrada, salida y adicional. Este reporte se genera en formato de texto (*.Txt) al culminar el proceso: Reporte EoS.121

2.2.2 Programa CLIPS Es un programa que trabaja de manera regular y sincrónica con la Interfaz Gráfica. Es el que realiza el Proceso de Inferencia122 para hallar las causas de la falla, y genera la información que se muestra al usuario. Es una herramienta de software desarrollada por Software Technology Branch (STB) de

NASA/Lyndon B. Johnson Space Center, y fue creada específicamente para el desarrollo de sistemas expertos, en la cual se especifican con código de programación los siguientes elementos:123 a. Base de hechos: Donde se almacenan las alarmas de los equipos que intervienen en el proceso de producción de petróleo en Cusiana. Registra conclusiones intermedias y datos generados en el proceso de inferencia para explicar las deducciones y el comportamiento del sistema. b. Base del conocimiento: Son las reglas que contienen la información para que el SISTEMA EXPERTO EoS sepa como proceder en los diferentes casos y determine las causas de falla de las alarmas que llegan a la base de hechos.

118

Para más información, remítase a la sección 11 del MANUAL DE USUARIO. Para más información, remítase a la sección 6 del MANUAL DE USUARIO. 120 Para más información, remítase a la sección 8 del MANUAL DE USUARIO. 121 Para más información, remítase a la sección 14 del MANUAL DE USUARIO. 122 Proceso de Inferencia: Para más información, remítase al libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo ” 123 Para conocer con más detalle el modo de funcionamiento de los sistemas expertos, remítase al libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo ” 119

9

c.

Motor de inferencia: Es el programa que controla el razonamiento o proceso de inferencia que sigue el sistema experto, puesto que debe comparar los patrones de reglas con la lista de datos de la base de hechos. Si todos los patrones de una regla coinciden con los hechos, la regla se activa y se coloca en la agenda124.

d. Módulo de adquisición del conocimiento: Permite añadir, eliminar o modificar elementos de conocimiento (en la mayoría de los casos, reglas.)

124

Agenda: Donde se almacenan las reglas disparadas. Para más información, remítase al libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo ”

10

3

MODO DE TRABAJO DEL SISTEMA EXPERTO EoS

Los programas que componen el SISTEMA EXPERTO EoS trabajan de manera interactiva y cooperativa entre ellos, de forma que es indispensable que todos funcionen correctamente para que el sistema sea confiable. A continuación, se describe de manera secuencial el modo de trabajo del SISTEMA EXPERTO EoS, es decir cada uno de los pasos que realiza para su correcto funcionamiento.

3.1

PASO 1: CAPTURA Y FILTRAJE DE LAS ALARMAS

El Sistema de Captura y Filtraje125 recibe constantemente las alarmas que generan los diferentes equipos que intervienen en el proceso de extracción de petróleo en Cusiana, y las muestra de manera detallada en la pantalla, como lo indica la Figura 70. Cuando recibe la información de una alarma que está directamente relacionada con la parada de un turbocompresor126, (a la que denominaremos “Alarma de Disparo”) el sistema genera un archivo de texto con la información de los sesenta (60) minutos anteriores y el (1) minuto posterior a la alarma. Este archivo se denomina ArchivoHyp.Txt y se encuentra en C:/EJERVG127

Figura 71. Lista de alarmas que se encuentran en: C:/EJERVG/ArchivoHyp.Txt. 125

Sistema de Captura y Filtraje: Es un sistema que interactúa con el SISTEMA EXPERTO EoS, pero no hace parte de él. Fue desarrollado previamente en Cusiana, por el Ingeniero de Control. Para más información remítase a la sección 0 de este Manual. 126 Es decir, cuando ocurre una falla que genera que un turbocompresor PARE su actividad normal. 127 EJERVG se encuentra en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS.

11

El ArchivoHyp.Txt debe tener máximo quinientos (500) renglones y debe cumplir con: Campo Tag128 Descripción Estado de referencia Estado Fecha Hora

Columna inicial 4 28 49

Columna final 27 48 60

61

76

77 88

87 107

Descripción Código para identificar las alarmas. Breve descripción de la Alarma de Disparo. Estado de referencia de la alarma, complementa la descripción de la misma. Estado de la alarma, complementa la descripción de la misma. Fecha en que ocurrió la Alarma de Disparo. Hora en que ocurrió la Alarma de Disparo.

Tabla 3: Características del ArchivoHyp.Txt.

Figura 72. Detalle de las características que debe tener el ArchivoHyp.Txt. Adicionalmente, el Sistema de Captura y Filtraje, crea archivos de texto con las mismas características del ArchivoHyp.Txt (a los que denominaremos “Archivos de Eventos”) y los almacena en la carpeta Eventos. En estos archivos se almacena la información de las alarmas que se presentaron después de la Alarma de Disparo (y que no se encuentran registradas en el

ArchivoHyp.Txt) que están directamente relacionadas con los turbocompresores de Cusiana, pero que NO causaron la parada de la turbina, es decir son archivos que contienen Alarmas de Disparo pero NO la alarma que causó directamente la parada en los turbocompresores.

128

Tag: Es el código que utilizan en Cusiana para identificar cada una de las alarmas relacionadas con los equipos de extracción de petróleo.

12

PARADA DE LA TURBINA. Tiempo Se crea el archivo…

Se crea el archivo…

Se crea el archivo…

ArchivoHyp.Txt: Contiene la Alarma de Disparo que causo la parada en los turbocompresores.

Archivo de Evento1.Txt: Contiene la misma información de ArchivoHyp.Txt, es decir, contiene la Alarma de Disparo que causo la parada en los turbocompresores.)

Archivo de Evento2.Txt: Contiene alguna Alarma de Disparo, pero no la que causo la parada en los turbocompresores.

Archivo de Evento3.Txt: Contiene alguna Alarma de Disparo, pero no la que causo la parada en los turbocompresores.

Figura 73. Esquema que indica la creación de archivos en el tiempo, desde que se presenta la parada de un turbocompresor. Estos Archivos de Evento se utilizarán posteriormente para realizar Análisis de Eventos.129

3.2

PASO 2: ENTRADA DE DATOS Y COMPARACIÓN DE ALARMAS

El SISTEMA EXPERTO EoS empieza un proceso cuando se reporta la parada de una turbina, es decir cuando se crea el archivo ArchivoHyp.Txt, (al que llamaremos Archivo de Entrada) el cual contiene la información de la Alarma de Disparo. Si el Archivo de Entrada contiene más de una (1) Alarma de Disparo, el SISTEMA EXPERTO EoS solamente interpretará la primera como Alarma de Disparo y las demás no las tendrá en cuenta en el análisis de Causas de Falla130. Cada uno de los tags131 de las alarmas que hay en el Archivo de Entrada se compara con la información que se encuentra en el archivo ListaPrimarias.Txt132, el cual contiene una lista con

129

Análisis de Eventos: Se explican en detalle en la sección 3.7 de este Manual. Esto se debe a que sólo la primera Alarma de Disparo es la que realmente reporta la falla, las otras alarmas que suceden en el (1) minuto siguiente, son producto de la primera y NO suministran información al proceso.

130

13

todos los tags de Alarmas de Disparo.133 Cada tag del archivo ListaPrimarias.Txt debe estar escrito en un renglón diferente, como se muestra en la Figura 74.

Figura 74. Formato de los tags de las Alarmas de Disparo que debe tener el archivo ListaPrimarias.Txt. De igual manera, cada uno de los tags de las alarmas que hay en el Archivo de Entrada se compara con la información que se encuentra en el archivo ListaSecundarias.Txt134, el cual contiene una lista con todos los tags de las alarmas que no son Alarmas de Disparo pero están relacionadas con los turbocompresores, (a estas las llamaremos “Alarmas secundarias.”)135 Cada tag del archivo

ListaSecuntarias.Txt debe estar escrito en un renglón diferente, como en ListaPrimarias.Txt. Si la comparación con ListaPrimarias.Txt resulta exitosa, se crea un archivo denominado

Primarias.bin con el tag de la alarma en común.

131

Tag: Es el código que utilizan en el CPF de Cusiana para identificar cada una de las alarmas relacionadas con los equipos de extracción de petróleo 132 ListaPrimarias.Txt se encuentra en C:/EJERVG. 133 Esta lista es creada por el Usuario Experto, y debe coincidir con la información que contiene CLIPS, es decir para cada tag que exista en el archivo ListaPrimarias.Txt, debe existir un programa en CLIPS, con el desarrollo del análisis para hallar las causas de la falla relacionada con ese tag. 134 ListaSecundarias.Txt se encuentra en C:/EJERVG. 135 Esta lista es creada por el Usuario Experto, y contiene los tags de las alarmas relacionadas con los turbocompresores que intervienen en el proceso de inferencia que realiza CLIPS.

14

Figura 75: Tag de la alarma que resultó de la comparación de ListaPrimarias.Txt y el Archivo de Entrada. La información correspondiente a ese tag, es decir los demás datos que se obtuvieron del

ArchivoHyp.Txt, se presenta al usuario en la ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS, como Información de la Alarma de Disparo.136

Figura 76. Información de la Alarma de Disparo. Se muestra cuando el sistema inicia un proceso. Si la comparación con ListaSecuntarias.Txt resulta exitosa, se crea un archivo denominado

Secundarias.bin con los tags de las alarmas en común. A continuación se presenta un esquema de la comparación que el SISTEMA EXPERTO EoS realiza:

136

Información de la alarma de disparo: Es la información adicional, relacionada con la Alarma de Disparo que se obtiene del ArchivoHyp.Txt.

15

Archivo de entrada: ArchivoHyp.Txt Contiene la información de las alarmas que se generan cuando ocurre una falla que ocasiona la parada en un turbocompresor. Se especifica la información de las alarmas que sucedieron sesenta (60) minutos antes y un (1) minuto después de la Alarma de Disparo.

Primarias.bin: Contiene el tag de la Alarma de Disparo en común.

C O M P A R A C I Ó N

ListaPrimarias.Txt: Contiene la lista con todos los tags de Alarmas de Disparo. Esta lista es creada por el Usuario Experto, y debe coincidir con la información que contiene CLIPS. ListaSecundarias.Txt: Contiene la lista con todos los tags de las Alarmas Secundarias Esta lista es creada por el Usuario Experto, y contiene los tags de las alarmas relacionadas con los turbocompresores que intervienen en el proceso de inferencia que realiza CLIPS.

Secundarias.bin: Contiene el tag de la Alarmas Secundarias en común.

Figura 77. Esquema de comparación y archivos resultado cuando el SISTEMA EXPERTO EoS empieza un proceso.

3.3

PASO 3: NOMBRE DE LOS ARCHIVOS E INICIO DEL PROCESO DE INFERENCIA EN CLIPS

Cuando CLIPS encuentra el tag de alguna Alarma de Disparo en el archivo Primarias.bin empieza el

Proceso de Inferencia para hallar las causas de la falla. Cada Alarma de Disparo tiene un Proceso de Inferencia asociado a ella, en el cual se determina la causa por la que se presentó esa falla. Para ello, se definió que cada proceso se programaría en un archivo *.CLP diferente, de manera que el sistema fuera modular y fácil de alimentar137. Así, se determinó que el nombre de cada archivo relacionado con un Proceso de Inferencia seria el del tag de la Alarma de Disparo.CLP. Ejemplo: M11-LCLFDEN_ALM.CLP.138

137

Alimentar el SISTEMA EXPERTO EoS: Agregar información de procesos nuevos para que el sistema sea más completo y robusto. A cargo del Usuario Experto. 138 Ver figura 10, cuadro azul oscuro.

16

En CLIPS, los archivos tienen un numero máximo de renglones de código permitido139, por lo tanto, en algunos casos es necesario hacer llamados, desde el archivo con el nombre de la Alarma de

Disparo, a otros archivos de código para que continúen con un proceso determinado. Estos “archivos de continuación” llevan el nombre del Árbol de Conocimiento140 al que se asocia la Alarma

de Disparo. Ejemplo: Transmisoresdecampo.CLP y TransmisoresdecampoPARTE2.CLP, los cuales se nombran de esta manera porque están asociados al árbol “Transmisores de campo.”141 La estructura de programación realizada en CLIPS cuenta con un archivo denominado

PROGRAMAGLOBAL.CLP,142 el cual contiene el código que permite determinar cuál Proceso de Inferencia debe seguir el SISTEMA EXPERTO EoS para hallar las causas de la falla de acuerdo con la Alarma de Disparo que haya en Primarias.bin, es decir es donde se escoge el archivo de código con el nombre del tag de la Alarma de Disparo que está en Primarias.bin.143 A continuación se presenta la estructura de programación utilizada en CLIPS para desarrollar el SISTEMA EXPERTO EoS.

139

El número de caracteres permitidos en un renglón de código elaborado en CLIPS es ilimitado. Árbol de Conocimiento: Representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que se realiza con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Cada Árbol de Conocimiento tiene un nombre asociado. Para más información remítase a la sección 6 del ANEXO C del libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo”, o a su sección 3.6. 141 Ver figura 10, cuadros azul claro. 142 PROGRAMAGLOBAL.CLP se encuentra en C:/EJERVG. 143 Ver figura 10, cuadro naranja. 140

17

Primarias.bin: Contiene el tag de la Alarma de Disparo en común entre ArchivoHyp.Txt y ListaPrimarias.Txt. Ejemplo: M11-LCLFDEN_ALM

PROGRAMAGLOBAL.CLP: Contiene el código que permite determinar cuál Proceso de Inferencia debe seguir el SISTEMA EXPERTO EoS. Ejemplo: M12-L45FTT_ALM ó PP-L28FDB4 ó M11-LCLFDEN_ALM M11-L3NZFLT

ó

M11-LCLFDEN_ALM.CLP: Contiene el código del Proceso de Inferencia asociado con esa Alarma de Disparo. M11-LCLFDEN_ALM está asociado con el Árbol de Conocimiento denominado Transmisores de campo

Transmisoresdecampo.CLP: Contiene la continuación del código del Proceso de Inferencia asociado con la Alarma de Disparo M11-LCLFDEN ALM.

TransmisoresdecampoPARTE2.CLP: Contiene la continuación del código del Proceso de Inferencia asociado con la Alarma de Disparo M11-LCLFDEN ALM. Figura 78.Estructura de programación de CLIPS. En cada uno de los archivos denominados con el tag de la Alarma de Disparo, o el nombre del

Árbol de Conocimiento asociado, se encuentra el código que permite al SISTEMA EXPERTO EoS encontrar las causas de falla, es decir es allí donde se realiza verdaderamente el Proceso de

Inferencia.144

3.4

PASO 4: PROCESO DE INFERENCIA DE CLIPS

El SISTEMA EXPERTO EoS, utiliza dos métodos de trabajo en el Proceso de Inferencia145 que realiza:

144

Para más información al respecto de los nombres de los archivos, remítase a la sección 6.1 de este Manual. Para más información, remítase al libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo.” 145

18

‰ Preguntas realizadas al usuario: Durante el proceso que el sistema realiza, pregunta constantemente al usuario sobre el estado de equipos e instrumentos relacionados con la falla que se presentó, de manera que éste lo retroalimente y el sistema pueda hallar las causas de la falla correctamente. ‰ Existencia de Alarmas Secundarias que estén relacionadas con el proceso: Durante el proceso que el sistema realiza, revisa en el archivo Secundarias.bin si existe una

Alarma Secundaria relacionada con el proceso que está desarrollando y de acuerdo a eso asocia eventos y alarmas reportadas en otros equipos e instrumentos con la Alarma de

Disparo. Para realizar preguntas al usuario y presentarlas en la interfaz gráfica, CLIPS crea un archivo denominado Pta.bin, en el que almacena la pregunta que se va a formular y las posibles respuestas por parte del usuario, cada una de ellas en un renglón diferente. CLIPS queda en espera de alguna respuesta para continuar con el proceso, mientras la interfaz gráfica lee la información del archivo de texto y la muestra al usuario.

Figura 79. Formato que usa CLIPS para formular preguntas al usuario usando el archivo Pta.bin. El usuario debe responder cada una de las preguntas que se formulan, de manera que debe seleccionar la respuesta correcta y hacer clic sobre ella. No existe la posibilidad de no elegir alguna de las respuestas indicadas.

19

Figura 80. Presentación de la pregunta realizada al usuario por medio de la interfaz gráfica. Cuando el usuario selecciona la respuesta correcta el sistema la almacena en un archivo denominado Rta.bin, el cual es leído por CLIPS de manera que le permite continuar con el proceso. El número de consultas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS para verificar si existen Alarmas

Secundarias y el número de preguntas realizadas al usuario, depende de la magnitud y complejidad del Árbol de Trabajo relacionado con la Alarma de Disparo. A medida que el sistema le formula preguntas al usuario, y este las responde, se va creando un historial de Preguntas y Respuestas con la fecha y hora en que ocurrió cada una de ellas.146

Figura 81. Historial de preguntas y respuestas que se crea a medida que transcurre el proceso.

146

Para más detalles sobre el Historial de Preguntas y Respuestas, remítase a la sección 8 del Manual de Usuario.

20

3.5

PASO 5: FINALIZACIÓN DEL PROCESO Y PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS EN PANTALLA

A medida que transcurre el Proceso de Inferencia, CLIPS va almacenando en Deftemplates147 la información referente a las Causas, Recomendaciones y Proceso EoS. Al final del proceso, esta información se envía a archivos binarios denominados Causas.Bin, Recomendaciones.bin y

Proceso.bin, respectivamente. Para mostrar estos resultados al usuario, la interfaz gráfica lee la información que se encuentra en los archivos binarios y la presenta al usuario en su ventana principal. En este momento se termina el proceso. El SISTEMA EXPERTO EoS presenta al usuario los siguientes resultados: ‰ Posibles causas que generaron la falla: Causas EoS.148 ‰ Posibles recomendaciones correctivas a la falla: Recomendaciones EoS.149 ‰ Secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas: Proceso EoS.150 Tenga en cuenta que el SISTEMA EXPERTO EoS siempre debe terminar los procesos, lo que indica que si el mensaje EoS EN PROCESO se encuentra resaltado en azul151 y el sistema NO está realizando ninguna acción, se deben reiniciar los dos programas (la interfaz gráfica y CLIPS), para que el sistema quede nuevamente en espera.

147

Deftemplates: Son arreglos donde se almacena información, como matrices de datos. Para mas información remítase a los manuales de CLIPS que se adjuntan en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS: Guía del Usuario, Guía Básica de programación y Guía Avanzada de Programación. 148 Para más información, remítase a la sección 9 del MANUAL DE USUARIO. 149 Para más información, remítase a la sección 10 del MANUAL DE USUARIO. 150 Para más información, remítase a la sección 11 del MANUAL DE USUARIO. 151 Para más información remítase a la sección 0 del MANUAL DE USUARIO.

21

3.6

PASO 6: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN PARA EL REPORTE EoS

Al terminar cada proceso, el SISTEMA EXPERTO EoS genera automáticamente un reporte en formato texto (*.Txt) en el cual se detalla toda la información relacionada con la Alarma de Disparo y el proceso ejecutado. El REPORTE EoS se almacena en la carpeta Reportes SisExpEoS152, y es producto de la acumulación de información a lo largo del desarrollo del proceso, que permite al SISTEMA EXPERTO EoS presentar al final, toda la información asociada con el proceso realizado. El REPORTE EoS se compone de las siguientes partes:153 ‰ Encabezado. ‰ Nombre de la persona que realizo el proceso. ‰ Tags de las alarmas relacionadas con el proceso realizado por el SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ Información correspondiente a la Alarma de Disparo del proceso. ‰ Causas generadas por el SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ Proceso ejecutado por el SISTEMA EXPERTO EoS para hallar las causas de la falla. ‰ Recomendaciones correctivas sugeridas por el SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ Historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas del usuario. ‰ Observaciones adicionales al proceso, proporcionadas por el usuario. ‰ Información detallada de las alarmas que interactuaron con el SISTEMA EXPERTO EOS. ‰ Nombre del archivo que el usuario utilizó para realizar el análisis del evento.

152

Reportes del SISTEMA EXPERTO EoS: Se encuentra ubicada en la ruta de acceso que el usuario indicó en el archivo DataPathAlarms.Txt. Para más información remítase a la sección 3.1 del MANUAL DE USUARIO. 153 Para más información remítase a la sección 14 del MANUAL DE USUARIO.

22

3.7

OTRO PASO: MODO ANÁLISIS DE EVENTOS

El SISTEMA EXPERTO EoS permite Analizar Eventos, de forma que el usuario puede ingresar la información con las alarmas que generan los equipos y realizar manualmente un proceso de simulación. Para ello, se utilizan los Archivos de Eventos que genera el Sistema de Captura y Filtraje.154 Estos archivos tienen las mismas características de formato que el ArchivoHyp.Txt, y también contienen una Alarma de Disparo, pero no la que generó la parada de los turbocompresores. El SISTEMA EXPERTO EoS crea una carpeta llamada Eventos, la cual se encuentra ubicada en la ruta de acceso que el usuario indicó en el archivo DataPathAlarms.Txt155, para almacenar los

Archivos de Eventos en ella. Este archivo debe tener máximo quinientos (500) renglones y debe cumplir con: Campo

Columna

Columna

inicial

final

Tag156

4

27

Código para identificar las alarmas.

Descripción

28

48

Breve descripción de la Alarma de Disparo.

49

60

Estado de referencia de la alarma, complementa

Estado

de

la descripción de la misma.

referencia Estado

Descripción

61

76

Estado

de

la

alarma,

complementa

la

descripción de la misma. Fecha

77

87

Fecha en que ocurrió la Alarma de Disparo.

Hora

88

107

Hora en que ocurrió la Alarma de Disparo.

Tabla 4: Características del archivo con el que el usuario analizaría eventos.

154

Archivos de Eventos: Ver sección 3.1 de este manual. DataPathAlarms.Txt: Para más información remítase a la sección 3.1 del MANUAL DE USUARIO. 156 Tag: Es el código que utilizan en Cusiana para identificar cada una de las alarmas relacionadas con los equipos de extracción de petróleo. 155

23

Figura 82: Ejemplo de un Archivo de Eventos. Cuando se realiza el Análisis de Evento, el sistema toma como Archivo de Entrada el Archivo de

Evento que el usuario determine y deja de revisar el ArchivoHyp.Txt, es decir NO recibe información de él, de forma que NO disparará un proceso nuevo cuando suceda una Alarma

de Disparo REAL que se reporte en el ArchivoHyp.Txt.

24

4 4.1

INSTALACIÓN Y EJECUCIÓN DEL SISTEMA PASOS PRELIMINARES

‰ Copiar las carpetas EJERVG y SistemaExperto, y el archivo de texto DataPathAlarms.Txt,157 en el disco duro C:\ de su computador.

Figura 83. Ubicación de la carpeta EJERVG en C\ ‰ Verificar que los tags de las alarmas que se encuentran en ListaPrimarias.Txt sean tags de

Alarmas de Disparo y coincidan con los Procesos de Inferencia que CLIPS tiene programados.

Verificar

que

los

tags

de

las

alarmas

que

se

encuentran

en 158

ListaSecundarias.Txt coincidan con la información que tiene el CLIPS en sus programas.

‰ El usuario no debe modificar ninguno de los demás archivos que se encuentran en EJERVG o SistemaExperto, ni DataPathAlarms.Txt puesto que puede afectar el correcto funcionamiento del sistema. Asegúrese que las carpetas NO sean de solo lectura. ‰ Ejecutar el archivo “FrameWork.exe” que se encuentra en la carpeta C:\EJERVG, e instalar el componente en su computador.

157 158

Los tres componentes se encuentra en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS ListaPrimarias.Txt, ListaSecundarias.Txt: Para más información vea la sección 3.2 de este manual.

25

Figura 84: Pantalla de instalación de Framework.exe. ‰ El archivo de texto ubicado en C:\ denominado “DataPathAlarms.Txt”, especifica la ruta donde se crean las carpetas Eventos y Reportes SisExpEOS que se utilizarán posteriormente

durante

la

ejecución

del

programa.

La

ruta

de

acceso

será

C:\SistemaExperto\

Figura 85: Archivo de texto DataPathAlarms, ubicado en C:\, el cual contiene la ruta de acceso donde se crearán las carpetas Eventos y Repostes SisExpEoS.

4.2

INSTALAR Y EJECUTAR EL SISTEMA EXPERTO EoS

‰ Copiar el archivo “SISTEMA EXPERTO EoS.exe”, en su disco duro (se recomienda el escritorio), puesto que es el que se usará en situaciones posteriores cuando se requiera abrir nuevamente el sistema.

Figura 86: Icono del SISTEMA EXPERTO EoS.

26

‰ En la pantalla se mostrará la ventana del Sistema de Captura y Filtraje y la ventana de CLIPS trabajando sobre DOS.

Figura 87: Ventana del Sistema de Captura y Filtraje y ventana de CLIPS

‰ Escriba en la línea de comando de la ventana de CLIPS:

(batch C:\EJERVG\PROGRAMAGLOBAL.CLP)

Figura 88: Línea de código para activar el programa CLIPS.

‰ Presione la tecla Enter. Observará en pantalla algunas líneas de código como las que se muestran a continuación.

27

Figura 89: Pantalla con código en CLIPS.

‰ Minimice la ventana de CLIPS.

Figura 90: Minimizar la ventana de CLIPS.

‰ Haga doble clic sobre el icono de “SISTEMA EXPERTO EoS.exe.” A continuación se mostrará la ventana con el MENÚ PRINCIPAL.

28

Figura 91: Ventana MENÚ PRINCIPAL. Esta permite seleccionar entre el Sistema de Captura y Filtraje, el SISTEMA EXPERTO EoS, y salir del programa. Ambos sistemas estarán funcionando simultáneamente, sin importar la ventana que escoja el usuario para mostrar en pantalla. ‰ Haga clic sobre SISTEMA EXPERTO EoS. A continuación se mostrará la ventana principal de EoS.

Figura 92: Ventana principal del SISTEMA EXPERTO EoS. ‰ La instalación del SISTEMA EXPERTO EoS ha terminado.

29

5

PROGRAMACIÓN Y ESTRUCTURA GENERAL DE CLIPS

A continuación se describen las funciones generales que se utilizan para alimentar el SISTEMA EXPERTO EoS, y se hace una descripción específica de la estructura de los diferentes archivos que conforman el sistema. Es necesario que el usuario se remita a los manuales159 de CLIPS para poder entender los comandos utilizados y tener una mejor comprensión del código de programación. Encontrará la descripción de los comandos, funciones y condiciones que se deben tener presentes para alimentar el SISTEMA EXPERTO EoS. En cada caso se muestra la sintaxis adecuada que se debe utilizar. Notación utilizada La notación que se utiliza en este manual para describir la sintaxis de CLIPS es: ‰ Los símbolos y caracteres que se encuentran entre paréntesis ( ) generalmente son comandos, e indican que deben introducirse tal y como aparecen. Ejemplo: (run)

significa que debe introducirse como se muestra, y hace referencia al comando run. ‰ El contenido que se encuentre entre los caracteres menor que y mayor que, < >, hace referencia al tipo de información que se debe introducir. Por ejemplo:

< entero > significa que debe hacerse una sustitución por un entero real. La sintaxis seria:

(assert

)

podría reemplazarse por:

(assert

5 )

o

(assert

-5 ) o

(assert

589 ) , etc

159

Para mas información remítase a los manuales de CLIPS que se adjuntan en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS: Guía del Usuario, Guía Básica de programación y Guía Avanzada de Programación.

30

5.1

COMANDOS 5.1.1 Entrada

Después de instalar CLIPSWIN160 y activar el modo de ejecución apropiado, el puntero de la ventana Dialog Window debe mostrarse en pantalla así:

Figura 93: Presentación del puntero de CLIPS, después de haber instalado correctamente el programa En ese momento puede introducir los comandos directamente a CLIPS.

5.1.2 Salida Para salir de CLIPS, use el comando exit: (exit)

5.1.3 Borrar la información en CLIPS Para eliminar todas las construcciones contenidas en el entorno de CLIPS y todos los hechos de la lista de hechos se utiliza el comando clear: (clear)

Ejemplo:

CLIPS> (clear)

160

Para realizar la programación del código que alimenta el sistema, se trabajará con CLIPSWIN, el cual es la versión para Windows de CLIPS. El programa se encuentra en la carpeta EJERVG la cual se incluye en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS. Para su ejecución haga doble clic sobre el ícono CLIPSWIN.

31

5.1.4 Ejecución de un programa Es posible hacer que un programa de CLIPS se ejecute con el comando run que tiene la siguiente sintaxis: (run)

Después de tener el código correspondiente a diferentes reglas en un programa, dicho programa se ejecutar al aplicar el comando (run) al final del código que se desea ejecutar. El SISTEMA EXPERTO EoS utiliza el comando (run) en cada uno de los archivos, al final de cada código de programación, para que se pueda efectuar su ejecución.

5.1.5 Carga de comandos desde archivos Para cargar un archivo de CLIPS (*.CLP) que tiene comandos y código de programación, se utiliza el comando batch. Su sintaxis es la siguiente:

(batch

)

donde < ruta del archivo> corresponde al archivo que se desea cargar en CLIPS incluyendo la información de su ruta de acceso en el computador, es decir, el directorio donde se encuentra el archivo. Por ejemplo:

(batch

c:/EJERVG/PROGRAMAGLOBAL.CLP)

en este caso se carga el archivo PROGRAMAGLOBAL.CLP que se encuentra en la carpeta EJERVG la cual está dentro de C:/. El SISTEMA EXPERTO EoS tiene un archivo principal llamado PROGRAMAGLOBAL.CLP el cual contiene las reglas que indican cual archivo cargar según la Alarma de Disparo.161 Por ejemplo, si el SISTEMA EXPERTO EoS lee la alarma M11-PT1801 correspondiente al hecho (M11-PT1801), la regla llamada transmisores se dispara y carga en CLIPS, el archivo ALARMAM11-

161

Para más información remítase a la sección 3.3 de este Manual.

32

PT1801.CLP, donde está el código de programación correspondiente al análisis de causas de falla de la alarma M11-PT1801. A continuación se muestra la regla que ilustra éste caso la cual se encuentra en PROGRAMAGLOBAL.CLP: (defrule transmisores ;Se define una regla de nombre transmisores (declare (salience 20)) ;se declara la prioridad ?a4 (assert (RESULTADO(HIPOTESIS "(Transmisores): ALARMA M11PT1801 . Falla en Transmisores de campo "))) ;Se escribe el proceso que siguió el sistema (assert (alarma M11-PT1801)) ;Se define un hecho (batch c:/EJERVG/ALARMAM11-PT1801.CLP)

5.2

VARIABLES Y FUNCIONES

Las variables que se utilizan en CLIPS se escriben con un signo de interrogación seguido de un nombre de campo simbólico. Se debe tener en cuenta que NO debe haber espacio entre el signo de interrogación y el nombre. Ejemplo:

?a0 ?prueba ?e21

5.2.1 Definición de variables Para definir una variable global con un valor predeterminado se utiliza el comando defglobal, asi:

(defglobal ?** = ) donde puede ser cualquier palabra o número que representa la variable y la cual inicia en el el cual puede ser un número entero (5, 8, 1,etc.) ó vacío (" ") Por ejemplo:

(defglobal ?*var* = 1) (defglobal ?*hecho* = "")

33

significa que la variable var inicia en 1 y la variable hecho esta vacía, es decir, no tiene ningún carácter o string asociado.

5.2.2 Suma de números La sintaxis para sumar dos números es:

(+

)

De modo que el resultado será la suma del más el . En el siguiente ejemplo:

(+ 3

4 )

el resultado de la suma es 7, porque 3+4=7. Si se desea sumar un número y una variable que representa un valor numérico, la sintaxis es la siguiente:

(+ ) donde el resultado es la suma del más la que representa el valor numérico. En el siguiente ejemplo se define la variable ?*var*:

(defglobal ?*var* = 1) la cual tiene el valor de 1. Si se realiza la siguiente suma:

(+ ?*var* 5) el resultado será 6 porque la suma es 5 + 1 =6 donde el número 1 corresponde al valor de la variable ?*var*.

34

5.2.3 Comparar igualdad Para comparar una variable y un número y afirmar que son o no iguales, se utiliza la función eq. La sintaxis de la función eq es la siguiente:

(eq ) La y el son los dos valores que se comparan para verificar su igualdad. Por ejemplo:

(defglobal ?*var* = 1)

. . .

(eq ?*var* 1) Se define la variable ?*var* igual a 1 y luego, dentro del programa, se compara el valor de ?*var* con el número 1, si es verdadero se cumplirá la sentencia y se convierte en una afirmación verdadera.162

5.3

HECHOS

Los hechos son fragmentos de información o datos que se le proporciona a CLIPS para que pueda llevar a cabo el razonamiento. Los hechos que se introducen en el SISTEMA EXPERTO EoS son los tags de las Alarmas de Disparo que se encuentran en el Archivo de Entrada,163 y las conclusiones que se infieren a través de la ejecución de un análisis. Formato de las alarmas que llegan a CLIPS: (M12-L39VCT)

La palabra que hace referencia al tag de la alarma va dentro de paréntesis.

162

Ver ejemplo de la sección 5.6.1 de este Manual. Para más información sobre el Archivo de Entrada y Alarma de Disparo, remítase a la sección 3.1 de este Manual. 163

35

Las Alarmas de Disparo que lee CLIPS, se registran en la Base de Hechos,164 de donde posteriormente las toma para activar las reglas relacionadas.

5.3.1 Campos que componen los hechos En el SISTEMA EXPERTO EoS, los hechos deben estar compuestos preferiblemente máximo por dos campos, es decir dos palabras, debido a que las reglas se disparan únicamente con dos campos. Por ejemplo:

(alarma M11-PT1801)

(M12-L39VCT)

(realtmisor NO) Si un hecho está compuesto por más de dos campos, CLIPS sólo entenderá los primeros dos campos y la regla asociada con éste se disparará únicamente con los dos primeros campos. Por ejemplo, si se define el hecho:

(realtmisor NO Esta) la regla asociada se dispara únicamente con los dos primeros campos, es decir:

(defrule transmisor-malo ?hecho . . (retract ?hecho)) NO se permite usar la ñ en las palabras que componen los campos de un hecho.

5.3.2 Adición de hechos Para agregar las conclusiones intermedias se utiliza el comando assert, el cual agrega hechos que representan información a la Lista de Hechos. La sintaxis del comando assert se muestra a continuación: 164

Para más información remítase al libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo.”

36

(assert

)

Para el SISTEMA EXPERTO EoS, < hecho> se ha definido de dos campos (dos palabras) que representan un hecho particular. Se debe tener en cuenta que éstos no se deben repetir para evitar duplicación de hechos y conflictos en el proceso de análisis. Ejemplo: (assert

(alarma

M11-L86CBT_ALM))

Se observa que el nuevo hecho es alarma M11-L86CBT_ALM.

5.3.3 Asignación de un hecho a una variable Para manipular un hecho dentro de una regla, se debe asignar a una variable utilizando el operador de unión de patrones “ de la regla

; lado izquierdo ; lado derecho

La regla completa debe ponerse entre paréntesis al igual que cada uno de sus patrones y acciones, los cuales pueden ser múltiples. La regla debe empezar con la palabra clave defrule, seguida por el el cual es el nombre que se le asigna para reconocerla, generalmente es un nombre asociado a su definición y se utilizan palabras diferentes para cada una de ellas ya que no pueden existir reglas repetidas (con el mismo nombre) en los diferentes procesos de análisis.

165

Para más información remítase a la sección 5.5.1 y 5.5.2 de este Manual.

39

Después del encabezado de la regla sigue cero o más elementos condicionales que son los

, es decir, corresponden a uno o más hechos que hacen que se dispare la regla. CLIPS compara los patrones de las reglas con los hechos de la Lista de Hechos, los cuales son: ‰ Los hechos que obtuvo CLIPS correspondientes a las alarmas, ‰ Las diferentes respuestas del usuario durante la ejecución, y ‰ Las conclusiones intermedias que genera CLIPS a través del análisis que realiza. Si todos los patrones de una regla coinciden con los hechos que se mencionaron anteriormente, la regla se activa y se ubica en la agenda.166 Al símbolo => que sigue los patrones de una regla se le llama flecha, se forma al escribir el signo de igual y luego el signo de mayor que y representa el principio de la parte ENTONCES de una regla: “SI ... ENTONCES”, es decir: SI ..... => ENTONCES ...... A la parte de la regla que va antes de la flecha se le llama lado izquierdo y a la parte que va después de la flecha se le llama lado

derecho. La última parte de una regla son las las cuales son la lista de acciones que se ejecutarán cuando se dispare la regla como respuesta a los patrones. El término disparar significa que CLIPS ejecuta las acciones de la regla en la Agenda. Por ejemplo, el siguiente pseudocódigo de una regla SI

se detecta la alarma M11-PT1801

ENTONCES

ocurre una falla en los transmisores de campo. Presencia de la alarma M11-

PT1801. se expresa en la sintaxis de CLIPS de la siguiente forma donde se añaden comentarios explicativos de cada renglón: ; Encabezado de la regla: Donde transmisores es el nombre de la regla

((defrule transmisores 166

Agenda: Colección de reglas activadas, donde puede haber cero o más reglas. Para más información remítase al libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo.”

40

; Patrones: Hechos por los cuales la regla se dispara. El hecho es (M11-PT1801) y se le asigna a la variable ?a4

?a4 ; Acciones: Respuestas que se emprenderán ante los hechos (patrones). En este caso, coloca como resultado de las hipotesis “ALARMA M11-PT1801. Falla en los transmisores de campo”, adiciona a la lista de hechos el nuevo hecho correspondiente a (alarma M11-PT1801) y elimina el hecho asignado a la variable ?a4, el cual era (M11-PT1801)

(assert (RESULTADO(HIPOTESIS "(Transmisores): M11-PT1801 . Falla en Transmisores de campo ")))

ALARMA

(assert (alarma M11-PT1801)) (retract ?a4))

5.4.1 Prioridad de las reglas En algunos casos las reglas tienen mayor prioridad que otras debido a que tienen en sí información más relevante que debe ser atendida antes que otras. Por defecto CLIPS asigna una prioridad a todas las reglas de cero (0) pero el programador puede forzar a que las reglas se disparen según su prioridad definiendo explícitamente la prioridad de una regla dentro del rango de –10000 hasta 10000. Es importante tener en cuenta no usar en exceso la asignación de prioridades en las reglas ya que puede forzar a que las reglas se disparen de forma secuencial. Normalmente, el orden en que se disparan las reglas depende del orden en que se afirman los hechos que satisfacen los patrones de la regla. Si se invierte el orden en que se afirman los hechos, también se invertirá el orden en que se disparan las reglas. Asignar la prioridad a una regla se utiliza para que a pesar del orden en que se afirman los hechos, se disparen primero unas reglas que otras. La declaración de valores de prioridad se hace de la siguiente manera: (declare (salience ))

41

donde es el valor de prioridad que se debe asignar y puede ser cualquier valor entre –10000 y 10000. Ejemplo:

(declare (salience 30)) La prioridad de una regla se define dentro de su estructura como se muestra a continuación: (defrule transmisores (declare (salience 20))

;Se define una regla ;Se define la prioridad

?a4 (assert (RESULTADO(HIPOTESIS "(Transmisores): ALARMA M11-PT1801 . Falla en Transmisores de campo ")));Se escribe el proceso que lleva es sistema (assert (alarma M11-PT1801)) ;Se incluye un hecho (retract ?a4)) ;Se elimina una variable

5.5

FUNCIONES 5.5.1 Carga de hechos: Función Load-Facts

El comando load-facts permite cargar hechos que se encuentran en archivo de texto (*.TXT) a CLIPS167. La sintaxis del comando load-facts es:

(load-facts ) La función load-facts carga un grupo de hechos almacenados en un archivo de texto llamado

incluyendo la información de su ruta de acceso en el computador. Los hechos que se cargan deben estar en el formato estándar de un hecho. Por ejemplo,

(load-facts c:/EJERVG/Primarias.bin) carga los hechos que están en el archivo binario Primarias.bin, los cuales cumplen el siguiente formato:

(M12-L39VCT) (M11-LCLFDEN_ALM) El SISTEMA EXPERTO EoS utiliza la función load-facts para cargar la Alarma de Disparo y las

Alarmas Secundarias cuando se requiera.

167

Se pueden cargar también archivos con otra extensión, como *.DOC, *.BIN, etc.

42

5.5.2 Almacenamiento de hechos: Función SaveFacts El comando save-facts permite guardar hechos que se encuentran en la Lista de Hechos de CLIPS a un archivo de texto (*.TXT)168. La sintaxis del comando save-facts es:

(save-facts



El es el nombre del archivo texto donde se van a guardar los hechos de la

Lista de Hechos generados por CLIPS. El en este caso es la palabra “local” para especificar que se desea guardar sólo lo que se encuentra en el deftemplate169 específico llamado . Ejemplo:

(save-facts c:/EJERVG/Causas.Bin local CAUSA) En éste ejemplo se guarda en el archivo Causas.Bin, que se encuentra en la carpeta C:/EJERVG, todos los hechos de la Lista de Hechos correspondientes al deftemplate CAUSA. Si por ejemplo en el programa se encuentra lo siguiente: ((deftemplate CAUSA (multislot RAIZ)) (deftemplate CAUSAS (multislot ANTECEDENTES)) (defrule valvula-venteo ?e23 (assert (CAUSA(RAIZ "(Transmisores): VALVULA DE VENTEO ABIERTA"))) (assert (CAUSAS(ANTECEDENTES "(Transmisores): Verificacion de estado de la valvula de venteo -> Valvula abierta"))) (assert (continua erroneo)) (retract ?23 )) (save-facts c:/EJERVG/Causas.Bin local CAUSA) (run)

Observe que inicialmente el deftemplate CAUSA tuvo que haber sido definido. Cuando la regla

válvula-venteo se dispara se agregan a la Lista de Hechos tres (3) hechos:

168

Se pueden guardar también archivos con otra extensión, como *.DOC, *.BIN, etc. Deftemplates: Son arreglos donde se almacena información, como matrices de datos. Para mas información remítase a los manuales de CLIPS que se adjuntan en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS: Guía del Usuario, Guía Básica de programación y Guía Avanzada de Programación. 169

43

1. (CAUSA(RAIZ "(Transmisores): VALVULA DE VENTEO ABIERTA")) 2. (CAUSAS(ANTECEDENTES "(Transmisores): Verificacion de estado de la valvula de venteo > Valvula abierta")) sin embargo la instrucción (save-facts c:/EJERVG/Causas.Bin local CAUSA) sólo guardara en el archivo Causas.Bin el primer hecho

(CAUSA(RAIZ "(Transmisores):

VALVULA DE VENTEO ABIERTA"))

el cual corresponde al deftemplate CAUSA.

5.5.3 Almacenar un valor en una variable: Función Bind Para almacenar un valor en una variable temporal se utiliza la función bind. La sintaxis utilizada es la siguiente:

(bind ) La es el nombre de la variable que previamente se inició y a la cual se le asigna el

.Ejemplo:

(bind ?*var* (+ 0 1)) A la variable ?*var se le asigna el valor de 0+1, es decir, 1. Es necesario tener en cuenta que la función bind SIEMPRE se utiliza al lado derecho de una regla, es decir donde se encuentran las acciones. Por ejemplo:

(defglobal ?*var* = 0) (defrule alarma-principal (declare (salience 20)) ?f01

Se define una variable ;Se define una regla ;Se determina la prioridad ;Bandera de inicio principal

(bind ?*var* (+ 0 1))

Se almacena en una variable

(retract ?f01 ))

Se elimina el hecho

La variable ?*var* sólo será 1 si se dispara la regla alarma-principal, de lo contrario seguirá siendo 0 como inicialmente se definió.

44

5.5.4 Abrir archivos de lectura y escritura: Función Open Para leer un archivo texto o poder escribir en él, se necesita abrir con la función open. La sintaxis de la función open es:

(open )

lógico

del

El es el nombre del archivo que se desea abrir incluyendo la información de su ruta de acceso en el computador. Cada archivo debe tener un nombre lógico asociado, que es el

el cual es definido por el programador y es con el que se identifica el archivo a lo largo del programa en CLIPS. Por ejemplo, se utiliza el nombre lógico “repuesta” para hacer referencia al archivo Rta.bin. El argumento representa los posibles modos de acceso al archivo. El SISTEMA EXPERTO EoS utiliza dos accesos: ‰ Modo “ r ” para acceso de sólo lectura ‰ Modo “ w ” para acceso de sólo escritura A continuación se muestra un ejemplo.

(open "c:/EJERVG/Rta.bin" respuesta "r") El archivo que se va abrir es "c:/EJERVG/Rta.bin". El nombre lógico que se la asocia al archivo es

respuesta, y "r" significa que el archivo se va abrir para acceso de sólo lectura. Se debe tener en cuenta que si el archivo que se desea abrir no existe, la función open lo creará instantáneamente.

5.5.5 Cerrar un archivo: Función Close Cuando se termine de utilizar un archivo, se debe cerrar con la función close. La sintaxis es:

(close ) donde especifica el nombre lógico del archivo a cerrarse. Por ejemplo:

(close respuesta)

45

cerrará el archivo conocido por CLIPS con el nombre lógico respuesta. Es importante recordar que NO deben quedar archivos abiertos.

5.5.6 Borrar un archivo: Función Remove Para borrar un archivo se utiliza la función remove. La sintaxis es:

(remove “”)

donde especifica el nombre y ruta específica del archivo que se desea borrar. En el siguiente ejemplo: (remove "c:/EJERVG/Primarias.bin")

se borrará el archivo Primarias.bin que se que se encuentra dentro de la carpeta EJERVG que esta en c:/.

5.5.7 Escritura en un archivo: Función Printout Para imprimir información en un archivo, es decir, para escribir información en un archivo se utiliza la función printout. La sintaxis es la siguiente: (printout

"")

El es el nombre lógico del archivo donde se va a escribir el "", el cual va entre comillas. Por ejemplo: (printout pregunta "La lectura del transmisor que causo el trip esta en cero (0v) ? ")

significa que en el archivo especificado con el nombre lógico pregunta se va a escribir el texto: “La lectura del transmisor que causo el trip esta en cero (0v)?” Para poder escribir en un archivo se necesita, abrirlo con la función open en modo de acceso de escritura, escribirlo con la función printout, y cerrarlo con la función close. Ejemplo:

46

(open "c:/EJERVG/Pta.bin" pregunta "w") (printout pregunta "La lectura del transmisor que causo el trip esta en cero (0v) ? )

(close pregunta) Si se desea escribir más de un renglón en el archivo se utiliza el comando crlf el cual actúa como

enter170 en el archivo, haciendo que el cursor se ubique en el renglón siguiente del archivo. Ejemplo:

(open "c:/EJERVG/Pta.bin" pregunta "w") para escribir la pregunta

;Abre un archivo

(printout pregunta "La lectura del transmisor que causo el trip esta en cero (0v) ? "crlf"SI"crlf"NO"crlf)

(close pregunta) En este caso, se imprimirá la información en el archivo Pta.bin de la siguiente manera: La lectura del transmisor que causo el trip esta en cero (0v)? SI NO

5.5.8 Entrada de información: Función ReadReadLine Para leer información que esta en un archivo de texto se utiliza la función read .La sintaxis es la siguiente:

(read ) donde es el nombre lógico del archivo del que se lee la información. Para recuperar valores que están escritos en un archivo de binario (.bin), primero se abre dicho archivo con acceso de solo lectura, se utiliza la función read y finalmente se cierra. Suponga que dentro del archivo Rta.bin se encuentra escrita la palabra NO y tiene las siguientes instrucciones en CLIPS:

(open "c:/EJERVG/Rta.bin" respuesta "r") (bind ?*si5* (read respuesta)) (close respuesta) 170

Enter: Salto de línea.

47

En el caso anterior, se abre el archivo Rta.bin en acceso de sólo lectura “r”. Una vez abierto se usa la función read para recuperar el valor escrito el cual es la palabra NO que esta en el archivo asociado con el nombre lógico respuesta (Rta.bin ). Para no perder este valor se utiliza la función

bind171 , la cual le asigna a la variable ?*si5* el valor que se leyó (la palabra NO). Finalmente el archivo se cierra con la función close172; pero el valor no se pierde porque está almacenado en la variable ?*si5*. La función read sólo leerá el primer campo de un renglón, es decir, si se tiene la siguiente entrada en el archivo que se va a leer: BANDERA INICIO Utilizando la función read, sólo se leerá el primer campo: BANDERA. Para leer una línea completa de entrada se utiliza la función readline. Su sintaxis es:

(readline ) Se utiliza de la misma manera que la función read con al única diferencia que lee más de un campo. Por ejemplo, si el archivo Primarias.bin tiene escrito las palabras BANDERA INICIO:

(open "c:/EJERVG/Primarias.bin" primarias "r") (bind ?*hecho* (readline primarias)) (close primarias) en la variable ?*hecho se almacenan las palabras BANDERA INICIO.

5.5.9 Renglón vacío El símbolo EOF (End Of File, final del archivo), es el valor que CLIPS retorna a las funciones de entrada cuando se intenta leer más allá del final de un archivo, es decir, cuando ya no hay más datos en un archivo. Si se verifica el valor que retorna la función read o readline, es posible determinar el momento en que ya no hay más datos en el archivo. Por ejemplo:

171 172

Para más detalles, remítase a la sección 5.5.3 de este Manual. Para más detalles, remítase a la sección 5.5.5 de este Manual.

48

(defrule alarma-principal ;Se define una regla ?f01 (open "c:/EJERVG/Primarias.bin" primarias "r") ;Se abre un archivo (bind ?*hecho* (readline primarias)) Se asigna el valor de la línea leída en el archive primarias, a la variable hecho (close primarias) ;Se cierra el archivo (if (eq ?*hecho* EOF) ;Cuando no hayan más renglones… then(bind ?*var* (+ ?*var* 0)) Asigne el valor de 0 a var else (bind ?*var* (+ ?*var* 1)))) ;Asisgne el valor de 1 a var (retract ?f01 )) ;elimine la variable

El ejemplo anterior corresponde a la regla alarma-principal. Allí se observa que, cuando ésta se dispara, se abre el archivo Primarias.bin y se lee la línea del archivo con la función readline. El valor leído se guarda en la variable ?*hecho* por medio de la función bind y se evalúa la siguiente regla:

Si1

la variable ?*hecho* es igual al símbolo EOF, es decir si es vacío (es final

del archivo y el renglón es vacío), Entonces

5.6

la variable ?*var* es igual a la variable ?*var* más cero.

FUNCIONES DE PROCEDIMIENTOS

El SISTEMA EXPERTO EoS utiliza dos funciones de procedimiento, while e if

que son

proporcionadas por CLIPS para controlar el flujo de ejecución de acciones en el lado derecho de algunas reglas, teniendo presente que sólo están destinadas para realizar ciclos simples de control en casos de fuerza mayor donde es prudente utilizarlas. Esto con el fin de de no anular el propósito del uso de un programa basado en reglas173 como lo es el SISTEMA EXPERTO EoS.

5.6.1 La función if La sintaxis de la función if se muestra a continuación:

173

Para más información sobre programación basada en reglas remítase al libro “SISTEMA EXPERTO EoS: Gestión de fallas con diagnóstico experto para turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo.”

49

(If then else ) donde es una expresión simple (como una función) que expresa una condición. La que sigue a la palabra then y que sigue a la palabra else son expresiones que se evalúan con base en el valor de devolución de la evaluación de En una función if, lo primero que se evalúa es la condición que representa para determinar si se ejecutan las acciones de la cláusula then o de la cláusula else. Es decir, si se cumple la condición descrita en se ejecutan las acciones de la cláusula then correspondientes a , si por el contrario, NO se cumple la condición descrita en se ejecutan las acciones de la cláusula else correspondientes a La función if se utiliza en el lado derecho de una regla. En el siguiente ejemplo se muestra el uso de la función if dentro de la regla alarma-principal: (defrule alarma-principal ;Se define una regla ?f01 (bind ?*var* (+ 0 1)) Se asigna 1 a var (open "c:/EJERVG/Primarias.bin" primarias "r") ;Se abre un archivo binario (bind ?*hecho* (readline primarias)) ;Se lee una línea del archivo (close primarias) ;Se cierra el archivo (if (eq ?*hecho* EOF) ;Se hay un fin de línea… then(bind ?*var* (+ ?*var* 0))

;Asignele 0 a var

else ;si no es asi… (bind ?*var* (+ ?*var* 1)))) ;Asígnele 1 a var ( ?f01 )) li i l i bl

Donde (eq ?*hecho* EOF) corresponde a la , (bind ?*var* (+ ?*var* 0) a la

que sigue a la palabra then y (bind ?*var* (+ ?*var* 1) a la que sigue a la palabra else. Se puede observar que la función if está en el lado derecho de la regla alarma-principal. Esta regla se dispara con el hecho (BANDERA INICIO), si éste hecho se encuentra en la Lista de Hechos la regla se dispara ejecutando varias acciones, A continuación se explica detalladamente las acciones que se ejecutan en el ejemplo anterior al dispararse la regla alarma-principal:

50

Asigna a la variable ?*var* la suma 1+0=1 :

(bind ?*var* (+ 0 1)) MIENTRAS la variable ?*var* sea igual a 1

(while (= ?*var* 1) REALICE las siguientes acciones:

do Abre un archivo llamado Primarias.bin para leerlo:

(open "c:/EJERVG/Primarias.bin" primarias "r") Asigna a la variable ?*hecho* lo que lee de ese archivo :

(bind ?*hecho* (readline primarias)) Cierra el archivo primarias : (close primarias)

Asigne a la variable

?*var* el valor de (?*var* + 1 )

(bind ?*var* (+ ?*var* 1)) Elimine el hecho (BANDERA INICIO):

(retract ?f01 ))

5.6.2 La función While La sintaxis de la función while se muestra a continuación:

(while do ) donde es una expresión simple (como una función) que expresa una condición. Las que sigue a la palabra do, son cero o más expresiones que se evalúan con base en el valor de devolución de la evaluación de . Estas expresiones componen el cuerpo del ciclo, ya que mientras la sea verdadera se sigue en un ciclo ejecutando las acciones correspondientes a las hasta que la deje de ser verdadera, en ese momento, se sale del ciclo de la función while.

51

Lo primero que se evalúa en un función while es la condición que representa para determinar si se ejecutan las acciones del cuerpo correspondientes a las las cuales van después de la cláusula do. La condición de la función while () se revisará cada vez que se ejecute el cuerpo () para determinar si debe ejecutarse otra vez. La función while se utiliza en el lado derecho de una regla. En el siguiente ejemplo se muestra el uso de la función while dentro de la regla “alarma-principal” (defrule alarma-principal ?f01 (bind ?*var* (+ 0 1)) (while (= ?*var* 1) do (open "c:/EJERVG/Primarias.bin" primarias "r") (bind ?*hecho* (readline primarias)) (close primarias) (bind ?*var* (+ ?*var* 0))

Donde (= ?*var* 1) corresponde a la , y los cuatro renglones que siguen a la palabra do son las () Se puede observar que la función while está en el lado derecho de la regla alarma-principal. Esta regla se dispara con el hecho (BANDERA INICIO), si éste hecho se encuentra en la Lista de Hechos la regla se dispara ejecutando varias acciones. A continuación se explica detalladamente las acciones que se ejecutan en el ejemplo anterior al dispararse la regla alarma-principal. Asigna a la variable ?*var* la suma 1+0=1 :

(bind ?*var* (+ 0 1)) MIENTRAS la variable ?*var* sea igual a 1

(while (= ?*var* 1) REALICE las siguientes acciones:

do Abre un archivo llamado Primarias.bin para leerlo:

(open "c:/EJERVG/Primarias.bin" primarias "r") Asigna a la variable ?*hecho* lo que lee de ese archivo :

(bind ?*hecho* (readline primarias))

52

(bind ?*hecho* (readline primarias)) Cierra el archivo primarias : (close primarias)

Asigne a la variable

?*var* el valor de (?*var* + 1 )

(bind ?*var* (+ ?*var* 1)) Elimine el hecho (BANDERA INICIO):

(retract ?f01 ))

5.7

VENTANAS DE CLIPS 5.7.1 Dialog Window

La ventana llamada Dialog Window es la que permite realizar la compilación del código de programación.

Figura 94: Ventana Dialog Window en CLIPS.

5.7.2 Ventana de edición En la ventana de edición se permite escribir, modificar y guardar el código de programación, para posteriormente simularlo en la ventana Dialow Window. Igualmente se puede abrir el número de ventanas que se desee. Para escribir el código primero se debe abrir una ventana de edición con el comando New.

53

Figura 95: Ventana de edición de CLIPS, y ubicación del comando New. La ventana de edición se llama Untitled pero el usuario le puede asignar el nombre que desea cuando la guarde con el comando Save. En la ventana de edición se escribe el código de programación para después simularlo en la ventana de diálogo llamada Dialog Window. Se debe tener en cuenta que la ventana de edición tiene un número máximo de renglones para escribir código, es decir no se pueden escribir más de 470 líneas de código en una ventana. Para compilar el programa, se debe seleccionar la parte de código que se desea compilar, hacer clic en el botón derecho del ratón y escoger el comando Select All.

Figura 96: Comando Select All de CLIPS. Luego de haber seleccionado el código que se desea compilar, se compila trasladándolo a la ventana Dialog Window presionando simultáneamente las teclas Crtl +M.

54

Cuando el código es compilado se puede detectar si simula bien o no, ya que en caso de errores CLIPS arroja comentarios174 de error en la ventana Dialog Window.

174

La descripción de los comentarios de errores se encuentran en el Apéndice G de la Guía Básica de Programación de CLIPS, el cual se incluye en el CD de instalación del SISTEMA EXPERTO EoS.

55

6

ESTRUCTURA Y PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA EXPERTO EoS EN CLIPS

A continuación se presenta la estructura general y el código de programación utilizados para alimentar el SISTEMA EXPERTO EoS. Encontrará la representación de los Árboles de Conocimiento utilizados para la desarrollo del sistema y las aclaraciones pertinentes al modo de programación del SISTEMA EXPERTO EoS en CLIPS. El código de programación referente a la información que alimenta al SISTEMA EXPERTO EoS se guarda en diferentes archivos en la carpeta EJERVG que se encuentra en C:/ Los archivos con extensión *.CLP que se encuentran en la carpeta EJERVG son los archivos que CLIPS utiliza, dependiendo del caso, para poder hacer el proceso de análisis de causa de falla.

Figura 97: Lista de archivos con extensión *.CLP, ubicados en C:\EJERVG, donde se encuentra al código que alimenta el SISTEMA EXPERTO EoS.

6.1

NOMBRE DE LOS ARCHIVOS DE CLIPS

La estructura de programación realizada en CLIPS cuenta con un archivo denominado

PROGRAMAGLOBAL.CLP,175 el cual contiene el código de programación que permite determinar cuál Proceso de Inferencia debe seguir el SISTEMA EXPERTO EoS para hallar las causas de la falla de acuerdo con la Alarma de Disparo que haya en Primarias.bin. Adicionalmente, cada caso de estudio para hallar las causas de falla de una Alarma de Disparo, se encuentra en uno (1) o más archivos en CLIPS, cuyos nombres hacen referencia a: 175

PROGRAMAGLOBAL.CLP se encuentra en C:/EJERVG.

56

‰ El tag de la Alarma de Disparo con la cual se hace el análisis, ‰ El caso de Árbol de Conocimiento que se analiza. Es decir, cada análisis de causa de falla consta usualmente176 de dos archivos, uno llamado según el tag de la Alarma de Disparo que se analiza y los demás nombrados según el árbol de falla de análisis de causa que contienen. En el archivo llamado PROGRAMAGLOBAL.CLP es dónde se encuentran las reglas para cada una de las Alarmas de Disparo, es decir es donde se hace el llamado al archivo cuyo nombre es el tag de la

Alarma de Disparo. Este archivo siempre existirá, puesto que es el que hace que empiece un proceso en CLIPS y es el primer archivo que llama CLIPS al detectar una Alarma de Disparo. Dentro de este archivo se encuentran las primeras reglas y líneas de código que se estudian al presentarse la Alarma de Disparo respectiva. Si el código que contiene este archivo supera las 470 líneas177 se realiza el llamado al archivo cuyo nombre corresponde al Árbol de Conocimiento, el cual contiene la continuación del código. Por ejemplo, si la Alarma de Disparo que se activó es M11-PT1801, CLIPS la detecta por medio de la siguiente regla que se encuentra en el archivo PROGRAMAGLOBAL.CLP: ;*** ARBOL DE TRANSMISORES DE CAMPO: (defrule transmisores (declare (salience 20)) ?a4 (assert (CAUSAS(ANTECEDENTES "(Transmisores): ALARMA M11-PT1801 . Falla en Transmisores de campo "))) (assert (alarma M11-PT1801)) (batch c:/EJERVG/ALARMAM11-PT1801.CLP) (retract ?a4))

Donde se observa que, al dispararse la regla debido a la presencia de la alarma (M11-PT1801) se hace el llamado del archivo ALARMAM11-PT1801.CLP, el cual lleva el nombre de la Alarma de

Disparo, donde se encuentran las primeras reglas para el análisis de las causas de falla. Dentro del código del archivo ALARMAM11-PT1801.CLP se hace el llamado a los archivos necesarios para proseguir el análisis como se muestra a continuación: (solo si se supera el número de líneas permitidas de código.) 176

El número de archivos puede ser mayor o menor de acuerdo al caso de estudio, su complejidad y cantidad de información. 177 Recuerde que en CLIPS los archivos tienen un numero máximo de renglones de código permitido, por lo tanto, en algunos casos es necesario hacer llamados a otros archivos para continuar con el código.

57

;*********A R B O L: TRANSMISORES ****************** . . . (batch c:/EJERVG/Transmisoresdecampo.CLP)

DE

CAMPO

(batch c:/EJERVG/TransmisoresdecampoPARTE2.CLP) ;se carga TransmisoresdecampoPARTE2 el cual es la continuación de Transmisoresdecampo Como se puede observar, al final del código del archivo ALARMAM11-PT1801.CLP se cargan los archivos Transmisoresdecampo.CLP y TransmisoresdecampoPARTE2.CLP cuyos nombres hacen referencia a los Árboles de Conocimiento asociados con la Alarma de Disparo activada y contienen las reglas restantes para poder realizar el análisis de causas de falla.

6.2

ÁRBOLES DE CONOCIMIENTO

Los Árboles de Conocimiento son representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Se utilizan para representar el conocimiento de los expertos en fallas de BP Exploration Company Colombia Ltda. y Equipo de Servicios Petroleros Ltda. Para ello, tienen en medio de su cuerpo preguntas, posibles respuestas y modos de actuación; de acuerdo al análisis y estado de los equipos relacionados con los turbocompresores. Estas preguntas se realizan en medio de la ejecución del programa usando la interfaz gráfica y son un insumo para llegar a las posibles causas de fallas. A continuación se presenta un fragmento del Árbol de Conocimiento de Detección de Fuego utilizado para alimentar el SISTEMA EXPERTO EoS.

58

Figura 98: Fragmento de un Árbol de Conocimiento utilizado en la elaboración del SISTEMA EXPERTO EoS. Los especialistas en el tema fueron los responsables de suministrar la información para la creación de los Árboles de Conocimiento de manera que tuvieran relaciones bien definidas, explicadas y con validez. Las reglas que conforman la base del conocimiento se expresan en un pseudocódigo equivalente al formato SI …ENTONCES (IF…THEN.)

6.3

EXPLICACIÓN DEL CÓDIGO DE UN ÁRBOL DE CONOCIMIENTO

En el Anexo A de este documento se presenta de manera detalla y explicativa el código de programación elaborado en CLIPS del Árbol de Conocimiento Detección de Fuego.

59

7

GLOSARIO

AGENDA: Donde se almacenan las reglas disparadas. ALARMA DE DISPARO: Es la alarma que está directamente relacionada con la parada de un turbocompresor y se encuentran en el Archivo de Entrada. ALARMAS SECUNDARIAS: Son las alarmas que se encuentran en el Archivo de Entrada que no son Alarmas de Disparo pero están relacionadas con los turbocompresores. ALIMENTAR EL SISTEMA EXPERTO EoS: Agregar información de procesos nuevos para que el sistema sea más completo y robusto. A cargo del Usuario Experto. ANÁLISIS DE EVENTO: Es un modo de trabajo del SISTEMA EXPERTO EoS en el que el usuario puede ingresar la información con las alarmas que generan los equipos y realizar manualmente un proceso. ÁRBOL DE CONOCIMIENTO: Representaciones gráficas y lógicas del Proceso de Inferencia que realiza el SISTEMA EXPERTO EoS con cada Alarma de Disparo para hallar las causas de la falla. Se utilizan para representar el conocimiento de los expertos en fallas. Cada Árbol de Conocimiento tiene un nombre asociado. ARCHIVO DE ENTRADA: Es un archivo de texto con la información de los sesenta (60) minutos anteriores y el (1) minuto posterior a la Alarma de Disparo. Es la entrada al SISTEMA EXPERTO EoS. ARCHIVO DE EVENTOS: Es un archivo de texto, previamente creado por el usuario, con la información de las alarmas con la que desea realizar el Análisis de Eventos. Debe tener las mismas características del Archivo de Entrada. ARCHIVOHYP.TXT: Archivo de texto con la información de los sesenta (60) minutos anteriores y el (1) minuto posterior a la Alarma de Disparo. Es el nombre del Archivo de Entrada. Se encuentra en C:\EJERVG. ARCHIVOS DE CONTINUACIÓN: Archivos con código en CLIPS, que tienen la continuación de un proceso determinado, cuando los archivos donde está la información se le terminan los

60

renglones permitidos de escritura. Estos archivos de continuación llevan el nombre del Árbol de

Estudio asociado al análisis de fallas. BASE DE HECHOS: Componente de los sistemas expertos. Lugar donde se almacenan las alarmas de los equipos que intervienen en el proceso de producción de petróleo en Cusiana. Registra conclusiones intermedias y datos generados en el proceso de inferencia para explicar las deducciones y el comportamiento del sistema. BASE DEL CONOCIMIENTO: Componente de los sistemas expertos. Son las reglas que contienen la información para que el SISTEMA EXPERTO EoS sepa como proceder en los diferentes casos y determine las causas de falla de las alarmas que llegan a la Base de Hechos. CAUSAS EoS: Es una salida del SISTEMA EXPERTO EoS. Son las posibles causas que generaron la falla. CAUSAS.BIN: Archivo donde se almacenan las posibles causas que generaron la falla. Se encuentra en C:\EJERVG. CLIPS: Es un programa que trabaja de manera regular y sincrónica con la Interfaz Gráfica, es el que realiza el proceso de inferencia y genera la información que se muestra al usuario. Herramienta especializada para el desarrollo de sistemas expertos. CONTROL ROOM: Es el cuarto de control donde se reportan las alarmas de los equipos que se encuentran en el CPF de Cusiana, Casanare. CPF: Central Production Facilities. Planta de extracción de petróleo ubicada en Cusiana, Casanare. DEFTEMPLATES: Son arreglos donde se almacena información. Similares a matrices de datos. HISTORIAL DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS: Es el historial de preguntas realizadas por el SISTEMA EXPERTO EoS y respuestas dadas por el usuario en medio del proceso. INFORMACIÓN DE LA ALARMA DE DISPARO: Es la información referente a la Alarma de

Disparo: tag de la alarma, descripción de la alarma, estado de referencia de la alarma, estado de la alarma, fecha en que ocurrió la alarma, hora en que ocurrió la alarma.

61

INTERFAZ GRÁFICA: Es el programa con el que el usuario interactúa, y donde se muestra la información de interés para éste. La interfaz gráfica la comparte con el Sistema de Captura y

Filtraje y está desarrollada en Visual Basic.NET 6.0. LISTAPRIMARIAS.TXT: Contiene una lista con todos los tags de Alarmas de Disparo. Se encuentra en C:\EJERVG. LISTASECUNDARIAS. TXT: Contiene una lista con todos los tags de las alarmas que no son

Alarmas de Disparo pero están relacionadas con los turbocompresores, es decir con las Alarmas Secundarias. MANUAL DE USUARIO: Detalla el modo de uso y las funcionalidades del SISTEMA EXPERTO EoS. MENÚ PRINCIPAL: Es la ventana donde se puede seleccionar (para presentar en pantalla) el SISTEMA EXPERTO EoS o el Sistema de Captura y Filtraje. MÓDULO DE ADQUISICIÓN DEL CONOCIMIENTO: Componente de los sistemas expertos. Permite añadir, eliminar o modificar elementos de conocimiento (en la mayoría de los casos, reglas.) MOTOR DE INFERENCIA: Componente de los sistemas expertos. Es el programa que controla el razonamiento o proceso de inferencia que sigue el sistema experto. PRIMARIAS.BIN: Contiene los tags de las alarmas que resultan de la comparación entre

ArchivoHyp.Txt con ListaPrimarias.Txt. Se encuentra en C:\EJERVG. PROCESO DE INFERENCIA: Es el programa que controla el razonamiento que sigue el sistema experto, puesto que debe comparar los patrones de reglas con la lista de datos de la Base de

Hechos. PROCESO EoS: Es una salida del SISTEMA EXPERTO EoS. Es la secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas. PROCESO.BIN: Archivo donde se almacena la secuencia de pasos realizados por el SISTEMA EXPERTO EoS para generar las demás salidas. Se encuentra en C:\EJERVG. PTA.BIN: Archivo donde se almacena la pregunta que el sistema le formula al usuario. Se encuentra en C:\EJERVG.

62

RECOMENDACIONES EoS: Es una salida del SISTEMA EXPERTO EoS. Son las recomendaciones correctivas de la falla. RECOMENDACIONES.BIN: Archivo donde se almacenan las recomendaciones correctivas de la falla. Se encuentra en C:\EJERVG. REPORTE EoS: Es el reporte con la información de entrada, salida y adicional. Este reporte se genera en formato de texto (*.Txt) al culminar el proceso. RTA.BIN: Archivo donde se almacena la respuesta dada por el usuario al sistema. Se encuentra en C:\EJERVG. SECUNDARIAS.BIN: Contiene los tags de las alarmas que resultan de la comparación entre

ArchivoHyp.Txt con ListaSecuntarias.Txt. Se encuentra en C:\EJERVG. SISTEMA DE CAPTURA Y FILTRAJE: Es el sistema que se encarga de recibir constantemente las alarmas que generan los diferentes equipos que intervienen en el proceso de extracción de petróleo en Cusiana y mostrarlas de manera detallada en pantalla. El sistema fue desarrollado e instalado previamente en el Control Room de Cusiana; donde trabajan de forma coordinada y bajo la misma

Interfaz Gráfica del SISTEMA EXPERTO EoS. SISTEMA

EXPERTO

EoS:

Gestión

de

fallas

con

diagnóstico

experto

para

turbocompresores utilizados en la extracción de petróleo: Libro donde se da a conocer la forma como se cumplieron los objetivos propuestos inicialmente, dada la estructura del prototipo del sistema experto, su construcción y la información recolectada y estudiada. Se incluye en le CD del SISTEMA EXPERTO EoS. TAG: Es el código que utilizan en el CPF de Cusiana para identificar cada una de las alarmas relacionadas con los equipos de extracción de petróleo. USUARIO EXPERTO: Quien posee el conocimiento especializado para alimentar el sistema experto. VENTANA PRINCIPAL: Ventana donde se presentan los controles y las salidas del SISTEMA EXPERTO EoS.

63

ANEXOS

ANEXO A: EXPLICACIÓN DEL CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN DEL ÁRBOL DE CONOCIMIENTO DETECCIÓN DE FUEGO A continuación se presenta de manera detallada y explicativa el código de programación elaborado en CLIPS del Árbol de Conocimiento Detección de Fuego. Se incluye la descripción del archivo PROGRAMAGLOBAL.CLP.

ARCHIVO PROGRAMAGLOBAL.CLP En este archivo se encuentra el código de CLIPS, en donde se hace el llamado del archivo correspondiente para hacer el análisis según la alarma disparada. 1. Se asegura que se elimine todas las construcciones contenidas en el entorno de CLIPS y todos los hechos de la lista de hechos: (clear)

2. Definición de los deftemplates que se van a utilizar: (deftemplate RESULTADO (multislot HIPOTESIS))

;formato para los resultados de las hipotesis

(deftemplate CAUSA (multislot INMEDIATA))

;formato para la causa inmediata de la falla

(deftemplate RECOMENDACION ;formato para las sugerencias de las fallas (multislot CORRECTIVA) ;****************************************

3. Definición de las variables utilizadas: (defglobal ?*var* = 1) (defglobal ?*hecho* = "")

;Se define como global una variable var ;Se define como global una variable hecho

4. Se carga el archivo Inicio.bin donde se encuentra una bandera que permite arrancar el programa, esa bandera es constante e inamovible: (load-facts c:/EJERVG/Inicio.bin) ;Se carga la bandera para disparar el programa

5. La bandera que esta en el archivo Inicio.bin es el hecho (BANDERA INICIO), el cual permite que se dispare el programa. Este hecho permite que el programa se mantenga en proceso para poder leer constantemente el archivo Primarias.bin donde llegan las

1

Alarmas de Disparo. La regla que se dispara al detectar el hecho (BANDERA INICIO) se muestra a continuación: (defrule alarma-principal (declare (salience 20)) ?f01 (bind ?*var* (+ 0 1)) (while (= ?*var* 1) do (open "c:/EJERVG/Primarias.bin" primarias "r") ;Abre Primarias para leer UNA alarma primaria (bind ?*hecho* (readline primarias)) ;Asigna a hecho UNA alarma primaria (close primarias) (if (eq ?*hecho* EOF) ;Si no se encontro UNA alarma primaria then(bind ?*var* (+ ?*var* 0)) ;Entonces siga esperandola else ; Si encontró UNA alarma primaria (bind ?*var* (+ ?*var* 1)))) (load-facts c:/EJERVG/Primarias.txt) ;Carga la alarma principal (hecho) para empezar proceso de hallar la causa raiz (retract ?f01 )) ; Elimina hecho (BANDERA INICIO) de la lista de hechos 6. El hecho (PRUEBACLIPS) avisa si CLIPS se está ejecutando correctamente y no ha ocurrido un error: ;****************PARA VERIFICAR FUNCIONAMIENTO DE CLIPS ************* (defrule prueba-ejecucion ; Regla para verificar que CLIPS se esté ejecutando (declare (salience 30)) ?prueba (assert (CAUSAS(ANTECEDENTES "(Prueba de ejecucion de CLIPS): PRUEBAPROCESO"))) (retract ?prueba))

7. Regla para las alarmas primarias relacionadas con el árbol de Detección de Fuego: M12-L45FTT_ALM, M12-L45FTT_ALM, M12-L45FTT_ALM, M12-L45FTT_ALM, M12L45FTT_ALM o M12-L45FTT_ALM. Cada Alarma de Disparo tiene definida una regla que carga el archivo específico según la alarma que se haya disparado, es decir, si la Alarma de Disparo es M12-L45FTT_ALM, ésta se almacena en el archivo Primarias.bin donde se lee y permite que se dispare la regla deteccionfuego para cargar el archivo ALARMA-M12-L45FTT_ALM.CLP, que es donde esta el código inicial del análisis del árbol Detección de Fuego. Al mismo tiempo, se afirma como antecedente la presencia de una alarma que avisa detección de fuego. ;*** ARBOL DE DETECCION DE FUEGO: (defrule deteccion-fuego (declare (salience 20)) (or ?a0