Some aspects of autonomous cyber-physical systems diagnostics by their qualitative state

Abstract

Стисло розглянуто тенденції розвитку кіберфізичних систем у контексті концепції Індустрії 4.0. Показано, що основою концепції є всеосяжне впровадження штучного інтелекту при прийнятті рішень щодо керування технічними системами на всіх рівнях. Зростаюча складність таких систем призводить до поняття їх автономності й далі до самоорганізації та еволюційного розвитку. В цьому контексті досить гостро постає питання оцінювання поведінки, стану та діагностування якості роботи автономних кіберфізичних систем. Поставлена в дослідженні мета – це аналіз та визначення підходу до моніторингу й діагностування автономних кіберфізичних систем за їх якісним станом. У ході дослідження визначено поняття самоорганізуючої кіберфізичної системи, можливі шляхи її самоорганізації й стани, які призводять до виникнення точок біфуркації та еволюційних перетворень. Розглянуто питання протиріччя між самоорганізацією кіберфізичних систем заснованих на досвіді штучного інтелекту й вимогами стандартів до технічних систем. Сформульовано завдання та функції систем моніторингу й діагностики стану кіберфізичних систем. Показано, що найбільш вдалим є оперування в категоріях якості засноване на визначенні штучної системи як комбінації взаємосприяючих складових та триаспектної моделі оцінювання якісного стану. Наведено вираз для оцінювання якісного стану кіберфізичної системи та її складових. Розглянуто й проаналізовано взаємодію системи моніторингу й діагностики та кіберфізичної системи як складної системи. Обґрунтовано ієрархічне положення системи моніторингу й діагностики. Наведено спрощену структурну модель складної системи та загальну структуру бази знань. Досліджено завдання й роботу системи моніторингу й діагностики при взаємодії з автономними кіберфізичними системами за різними шляхами самоорганізації та алгоритмами при прийнятті рішень стосовно еволюційних перетворень останніми. Розглянуто алгоритми роботи складної системи, коли прийняття рішення штучним інтелектом кіберфізичної системи дає позитивний і негативний результати. Зазначено, що остаточне рішення щодо затвердження перетворень в обох випадках дають експерти після тестувань згідно зі стандартами. Визначено шляхи подальшого розвитку систем моніторингу й діагностики, засновані на оцінювання якісного стану досліджуваної системи.

Recent trends in the development of cyber-physical systems are aimed at their autonomy and self-organization. In this context, the question of monitoring and diagnosing possible evolutionary changes that carry certain risks is very important. This study aims to analyze and determine the approach to monitoring and diagnosing autonomous cyber-physical systems according to their qualitative state. The work of monitoring and diagnostic systems and their interaction with autonomous cyber-physical systems in different scenarios in making decisions about evolutionary transformations by the latter are considered. The ways of further development of monitoring and diagnostic systems based on the assessment of the qualitative state of the studied system are determined.