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  • 1. RE-INGENIERIA DE UN PAQUETE DE SOFTWARE PARA ANALISIS DEOBSERVABILIDAD EN DISEÑO DE INSTRUMENTACIÓNEl diseño de instrumentación (DI) constituye una actividad de vital interés eimportancia enIngeniería de Procesos (mencionan algunos autores como Meyeret. al., 1994; Karcanias et. al., 1996).Está tarea consiste endecidir el tipo, cantidad y ubicación de sensores dentro deun proceso industrial. El DI es unatarea compleja e involucra la toma dedecisiones por parte del ingeniero en distintos puntos delanálisis. A su vez estasdecisiones normalmente redundan en el agregado o remoción de instrumentos,normalmente se hace en base a consideraciones físicas y económicas. Esto serefiere, al requerimiento por parte del usuario al monitorear cuidadosamenteciertas variablescríticas o a satisfacer ciertas restricciones de costos en la tarea dediseño de una planta. Estotorna al DI en un problema de optimizaciónmultiobjetivo, en donde se busca maximizar elgrado de conocimiento sobre elfuncionamiento de un proceso, tratando a su vez de minimizarcostos y maximizarconfiabilidad. En vista de estos rasgos distintivos, se estableció la necesidaddedesarrollar un sistema de soporte de decisión (DSS) que permitiera un ágildesenvolvimientode la tarea de DI, brindando al usuario herramientas confiablespara tomar las decisiones másconvenientes en cada etapa del diseño.Desde el punto de vista ingenieril el DI involucra dos etapas fundamentales: elanálisis deobservabilidad (AO) y el análisis de redundancia (AR).La etapa inicial del DI es el AO, el cual consiste en identificar que información sepuede obtenerdel proceso a partir de un determinado conjunto de sensores. Unaforma de realizar esta tarea esmediante el análisis estructural de la matriz deocurrencia correspondiente al modelo matemáticoque representa elfuncionamiento de la planta en estado estacionario. En esta metodología sebasóel diseño e implementación del Método Directo (MD) propuesto por Ponzoniet al. (2004).
  • 2. La implementación del MD surgió a partir de un prototipo, y por ende, variosaspectosrelativos a la interacción del MD con las restantes herramientas desoftware usadas para DI nofueron inicialmente consideradas. En particular, no fuedefinida una interface con el ModGen.Por este motivo, el ingeniero de procesos es el encargado de manipular lainformación lasecuaciones del proceso e ingresar los datos manualmente al MD.Además, debido a lasestructuras de datos estáticas empleadas, existe una fuertelimitación en la cantidad deecuaciones que puede soportar el método, lo cualrestringe el rango de aplicabilidad de laherramienta. Otro problema adicional es laforma en que el usuario final tiene acceso a losreportes del método, la cual noresulta amigable para la evaluación e inspección de lassoluciones generadas conel MD.Por las razones anteriormente mencionadas, se decidió realizar la reingeniería(Feileret. al., 1993; Pfleeger et. al., 2002; Pressman et. al., 2002)El objetivo de lareingeniería del método es automatizar tareas que hasta ahoraeran realizadas en forma manualpor el ingeniero, a fin de optimizar tiempos yreducir la introducción de errores humanos.SISTEMA DE SOPORTE DE DECISIÓN Y MÉTODO DIRECTOEl DI comprende definir la cantidad, tipo y ubicación de los sensores requeridosparamonitorear un proceso industrial en todo momento. En términos matemáticos,el modelo deestado estacionario de una planta de procesos está formado por unsistema de ecuaciones, lascuales representan los balances de masa y energía, ylas relaciones termodinámicas empleadaspara estimar propiedades tales comodensidades, entalpías y constantes de equilibrio.En el área de monitoreo, los algoritmos de clasificación de variables constituyenunaherramienta fundamental para DI. Mediante un análisis apropiado de lasrelaciones existentesentre las variables del sistema de ecuaciones, es posible porejemplo establecer si lainstrumentación existente en una planta es suficiente para
  • 3. conocer todos los datos de interés obien identificar mediciones redundantes. El DIesta organizado en distintas fases.REINGENIERIA DEL METODO DIRECTOLa reingeniería del Método Directo forma parte de la reingeniería completa delSistema deSoporte de Decisión. Resolver los puntos débiles de la implementacióndel MD requería unareestructuración profunda de tamaño considerable. Comoalternativa a un mantenimiento delMD, se decidió realizar la reingeniería delpaquete con el objetivo de mantener el algoritmobase del método intacto, mientrasse removían las falencias de su implementación.Como primer paso de la reingeniería se trabajó con las estructuras de datosinternasoriginales. El diseño original del MD es altamente procedural, estático y nocontempla unescenario cambiante relacionado con la magnitud de los casos deestudio. Además para laimplementación de la matriz de ocurrencia se utilizaba unarreglo estático con unacapacidad máxima de ecuaciones y variables que podíacontener. Dado que la longitud delarreglo que implementaba a la matriz estaba fijaera imposible extenderla o disminuirlasegún el tamaño real de la matriz. Comoconsecuencia o bien existían casos de estudioque no podían desarrollarse o seproducía un desperdicio de espacio de memoriaconsiderable.Por estas razones, se propuso trabajar con las estructuras dinámicas brindadaspor ellenguaje de programación al que se migró en la reingeniería del DSS. VisualStudio .NET®(Balena et. al., 2003) permite: el manejo transparente de arreglosdinámicos, acceso directo alos elementos del arreglo y acceso secuencial de losdatos de la matriz. De esta manera, seextrajo información de las estructurasestáticas estableciendo un marco de trabajo para elrediseño de todas lasestructuras estáticas, no solo la matriz de ocurrencia.El segundo inconveniente de la implementación original del método estabarelacionadocon su inteface con el ModGen. Dado que la reingeniería del sistemaesta dentro del marcode una reingeniería completa del DSS, el ModGen tambiénfue rediseñado y reimplementado.De este modo la nueva inteface permite la
  • 4. adición transparente de paquetesde software que implementan las distintas etapasdel DI. En la figura 6 podemos observar lapantalla principal del DSS luego de lareingeniería. Las distintas etapas del DI se transitandentro del DSS, lo que permiteal ingeniero abstraerse de las características del lenguaje deprogramación, oparadigma utilizado para la implementación del sistema, y enfocarsetotalmente enel diseño.A partir de la definición de la topología de la planta, en la pantalla principal delDSS, elingeniero de procesos puede visualizar tanto las ecuaciones, como lasvariables medidas y nomedidas del sistema.CONCLUSIONESEn este trabajo se presentó la reingeniería de software correspondiente al módulodeanálisis de observabilidad, el cual forma parte de un paquete de clasificación devariables paradiseño de instrumentación de plantas de procesos. El objetivo fuelograr un software con unamejor calidad global respecto al existente, con el fin deadaptarlo a casos de estudio de tamañoreal. Los principales cambios introducidoscon el rejuvenecimiento del software apuntaron aoptimizar el uso de memoria, através de la migración a estructuras de datos dinámicas yreducción delalmacenamiento de datos temporales, mejorar la interacción hombre-máquinaydisminuir la introducción de errores humanos provenientes de la manipulaciónnoautomatizada de datos por parte del usuario. Como resultado se obtuvo unsoftware superior,cuyo alcance como herramienta se extiende más allá del diseñode instrumentación, siendo útila otros tipos de problemas que utilicen laclasificación de variables en diferentes contextos dedesarrollo.Dado que este desarrollo se enmarca dentro de un proyecto de reingeniería de unsistema desoporte de decisión, las próximas etapas de nuestras investigacionesconsistirán en aplicar laexperiencia de esta primera fase en el rediseño eimplementación de los módulos de análisisde redundancia y locación inicial desensores.