发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于确定处理系统中，特别是工业处理系统中的元素之间的相互依赖性的方法。该目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属专利权利要求和以下描述，另外的实施例是清楚的。

一个方面涉及一种用于确定工业处理系统中的多个元素之间的相互依赖性的方法。该方法包括以下步骤：

提供处理系统的拓扑的过程流程图PFD；

将PFD转换成有向图，其中将多个元素中的每个元素转换成节点，并且将多个元素之间的每个关系转换成有向边缘；

从多个节点中选择一个节点作为起始节点；以及

构造子图，其中子图由从起始节点前向连接的所有节点组成，因此示出了子图中的多个元素之间的至少一个相互依赖性。

处理系统可以是例如在化学和过程工程中使用的工业工厂。处理系统可以配置用于生产和/或制造物质，例如材料和/或化合物。元素的示例可以包括泵、压缩机、容器或压力容器、储罐、热交换器、熔炉、风扇、冷却塔、阀门等。过程流程图可以是管道和仪表图（P＆ID）和/或描述处理系统的元素的另一种图。

将PFD转换成有向图可以例如通过邻接矩阵来完成，该邻接矩阵将多个元素表示为行和列，并且将多个元素之间的关系表示为矩阵条目，从而表示元素之间的有向边。也可以使用有向图的其他表示。一旦有向图可用，则可以选择多个节点中的任意节点作为起始节点。在某些情况下，将可以由操作者触发或以其他方式改变的输入元素作为起始节点可能会很有用。在图中节点的意义上，该“输入元素”可以是开始或停止电动机，或者可以包括改变过程变量。可以针对一个或针对多个所选择的起始节点来完成此操作，例如，对于已知高度相关的过程变量，或甚至对于其效果可能不完全清楚的“非典型”过程变量都是如此。然后，可以构造前向连接节点的子图。因此，在子图中的多个元素之间示出了至少一个相互依赖性——即可以观察到至少一个相互依赖性。拓扑模型的这部分表示具有可能受影响的所有元素的子图。

该方法有利地为操作者提供有关于效果的见解，甚至是关于操作者动作和/或过程变量的所谓“副作用”的见解。“副作用”可能是由操作者尚未计划和/或预见的元素的反应。副作用可能包括正面、负面或可忽略的影响。因此，操作者动作和/或其他变化可能经受深入研究。至少在某些情况下，这可能会导致对动作有更好的了解，和/或在某些情况下，通过防止操作者促使不期望的副作用来提供更安全的过程指导。

在各种实施例中，该方法包括以下另外步骤：为子图输出子图的所有节点和所有关系。输出可以包括生成所有节点的列表，其表示可能受到操作者动作影响的设备和资产，即与起始节点或其值的改变有关的设备和资产。输出可以包括提供操作者动作的效果（包括副作用）的近似或“从语言上”量化。输出可以包括过程工厂内部的因果关系可视化给工程师以便验证，例如作为动态创建的过程图形或因果矩阵。

在各种实施例中，该方法包括以下另外步骤：在子图中搜索循环相互依赖性。一个想法可能是采用材料、能量和/或信息流的方向流动的在子图中执行搜索，从而创建可能受操作者动作影响的元素的列表。具有根据拓扑已知的链接的元素的列表定义了拓扑图的子集、子图，并且将为循环被搜索。可能受影响的元素的列表和检测到的循环将呈现给操作者。这可以促进标识在生产过程中具有自增强作用的可能的或真实的循环，例如。在再循环回路（recycle loop）中。该一个或多个循环可以作为对操作者动作的反应而发生。

在各种实施例中，多个元素之间的关系包括物质流、能量流和/或信息流。这反映或处理了以下事实：工业工厂是由材料、能量和信息的流连接的元素组成的网络，在某些情况下是复杂的网络。因此，关系涉及不同种类的连接，其使元素相互依赖并在一个元素上进行改变以使得对一个或多个其他元素产生影响。

在各个实施例中，有向边缘是归因边缘（attributed edge）。归因边缘可能与对另一元素的定量影响有关。这可以促进对操作者动作和/或过程变量的变化的（一个或多个）效果进行定量评估。在其中无法直接从PFD获得流的量化效果的情况下，可以将PFD与例如在预定情况下的流的测量数据和状态估计进行组合。同样，历史或模拟数据可用于此和/或以导出因果关系。这也可能是“从语言上”量化操作者动作的（副作用）的基础。

在一些实施例中，归因边缘的子集的至少一个边缘具有模糊属性（fuzzyattribute）。模糊属性的示例是模糊变量和/或模糊逻辑规则。模糊属性可以包括描述元素之间的效果的规则。例如，规则可能描述：

如果反应器A的液位（level）高于50％，则管道B中的流量开始。

如果管道B中存在流量，则储存罐C的液位将升高。

这些规则可以归因于人类专家，或可以从历史数据中导出。

在一些实施例中，起始节点是仅具有传出边缘的节点。这是其中没有边缘指向的节点。换句话说，起始节点是“仅源节点”。这可能与“实际输入”有关，即，改变与过程或工厂的其他要素无关。

在一些实施例中，过程流程图是管道和仪表图（P＆ID图）。有利地，这提供了用于描述过程或工厂的通用格式。

一个方面涉及一种包括指令的计算机程序产品，该指令当由计算机执行程序时，使计算机执行上述和/或以下所述的方法。

一个方面涉及一种计算机可读存储介质，在其上存储有如上所述的计算机程序或计算机程序产品。

一个方面涉及如上所述和/或下文所述的方法的用途，以用于在处理系统的过程流程图PFD中搜索循环相互依赖性。

一个方面涉及一种工业工厂或处理系统，其包括在其上存储指令的计算机，该指令当由计算机执行时，使计算机和/或工业工厂执行如上所述和/或下文所述的方法。

为了进一步阐明，借助于附图中所示的实施例描述了本发明的实施例。这些实施例仅被认为是示例，而不是限制性的。