Reingenieria ens
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La reingeniería del Método Directo forma parte de la reingeniería completa de un Sistema de Soporte de Decisión para el diseño de instrumentación de plantas de procesos. El objetivo de la reingeniería fue resolver los problemas de la implementación original del método, como el uso de estructuras de datos estáticas y la falta de interfaz con otras herramientas. La reingeniería migró a estructuras de datos dinámicas, mejoró la interfaz de usuario y automatizó tareas manuales, obteniendo un software con mejor calidad y aplicabilidad a casos real
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- 1. RE-INGENIERIA DE UN PAQUETE DE SOFTWARE PARA ANALISIS DE OBSERVABILIDAD EN DISEÑO DE INSTRUMENTACIÓN El diseño de instrumentación (DI) constituye una actividad de vital interés e importancia enIngeniería de Procesos (mencionan algunos autores como Meyer et. al., 1994; Karcanias et. al., 1996). Está tarea consiste endecidir el tipo, cantidad y ubicación de sensores dentro de un proceso industrial. El DI es unatarea compleja e involucra la toma de decisiones por parte del ingeniero en distintos puntos delanálisis. A su vez estas decisiones normalmente redundan en el agregado o remoción de instrumentos, normalmente se hace en base a consideraciones físicas y económicas. Esto se refiere, al requerimiento por parte del usuario al monitorear cuidadosamente ciertas variablescríticas o a satisfacer ciertas restricciones de costos en la tarea de diseño de una planta. Estotorna al DI en un problema de optimización multiobjetivo, en donde se busca maximizar elgrado de conocimiento sobre el funcionamiento de un proceso, tratando a su vez de minimizarcostos y maximizar confiabilidad. En vista de estos rasgos distintivos, se estableció la necesidadde desarrollar un sistema de soporte de decisión (DSS) que permitiera un ágil desenvolvimientode la tarea de DI, brindando al usuario herramientas confiables para tomar las decisiones másconvenientes en cada etapa del diseño. Desde el punto de vista ingenieril el DI involucra dos etapas fundamentales: el análisis deobservabilidad (AO) y el análisis de redundancia (AR). La etapa inicial del DI es el AO, el cual consiste en identificar que información se puede obtenerdel proceso a partir de un determinado conjunto de sensores. Una forma de realizar esta tarea esmediante el análisis estructural de la matriz de ocurrencia correspondiente al modelo matemáticoque representa el funcionamiento de la planta en estado estacionario. En esta metodología se basóel diseño e implementación del Método Directo (MD) propuesto por Ponzoni et al. (2004).
- 2. La implementación del MD surgió a partir de un prototipo, y por ende, varios aspectosrelativos a la interacción del MD con las restantes herramientas de software usadas para DI nofueron inicialmente consideradas. En particular, no fue definida una interface con el ModGen. Por este motivo, el ingeniero de procesos es el encargado de manipular la información lasecuaciones del proceso e ingresar los datos manualmente al MD. Además, debido a lasestructuras de datos estáticas empleadas, existe una fuerte limitación en la cantidad deecuaciones que puede soportar el método, lo cual restringe el rango de aplicabilidad de laherramienta. Otro problema adicional es la forma en que el usuario final tiene acceso a losreportes del método, la cual no resulta amigable para la evaluación e inspección de lassoluciones generadas con el 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 ahora eran realizadas en forma manualpor el ingeniero, a fin de optimizar tiempos y reducir la introducción de errores humanos. SISTEMA DE SOPORTE DE DECISIÓN Y MÉTODO DIRECTO El DI comprende definir la cantidad, tipo y ubicación de los sensores requeridos paramonitorear un proceso industrial en todo momento. En términos matemáticos, el modelo deestado estacionario de una planta de procesos está formado por un sistema de ecuaciones, lascuales representan los balances de masa y energía, y las relaciones termodinámicas empleadaspara estimar propiedades tales como densidades, entalpías y constantes de equilibrio. En el área de monitoreo, los algoritmos de clasificación de variables constituyen unaherramienta fundamental para DI. Mediante un análisis apropiado de las relaciones existentesentre las variables del sistema de ecuaciones, es posible por ejemplo establecer si lainstrumentación existente en una planta es suficiente para
- 3. conocer todos los datos de interés obien identificar mediciones redundantes. El DI esta organizado en distintas fases. REINGENIERIA DEL METODO DIRECTO La reingeniería del Método Directo forma parte de la reingeniería completa del Sistema deSoporte de Decisión. Resolver los puntos débiles de la implementación del MD requería unareestructuración profunda de tamaño considerable. Como alternativa a un mantenimiento delMD, se decidió realizar la reingeniería del paquete con el objetivo de mantener el algoritmobase del método intacto, mientras se removían las falencias de su implementación. Como primer paso de la reingeniería se trabajó con las estructuras de datos internasoriginales. El diseño original del MD es altamente procedural, estático y no contempla unescenario cambiante relacionado con la magnitud de los casos de estudio. Además para laimplementación de la matriz de ocurrencia se utilizaba un arreglo estático con unacapacidad máxima de ecuaciones y variables que podía contener. Dado que la longitud delarreglo que implementaba a la matriz estaba fija era imposible extenderla o disminuirlasegún el tamaño real de la matriz. Como consecuencia o bien existían casos de estudioque no podían desarrollarse o se producía un desperdicio de espacio de memoriaconsiderable. Por estas razones, se propuso trabajar con las estructuras dinámicas brindadas por ellenguaje de programación al que se migró en la reingeniería del DSS. Visual Studio .NET®(Balena et. al., 2003) permite: el manejo transparente de arreglos dinámicos, acceso directo alos elementos del arreglo y acceso secuencial de los datos de la matriz. De esta manera, seextrajo información de las estructuras estáticas estableciendo un marco de trabajo para elrediseño de todas las estructuras estáticas, no solo la matriz de ocurrencia. El segundo inconveniente de la implementación original del método estaba relacionadocon su inteface con el ModGen. Dado que la reingeniería del sistema esta dentro del marcode una reingeniería completa del DSS, el ModGen también fue rediseñado y reimplementado.De este modo la nueva inteface permite la
- 4. adición transparente de paquetesde software que implementan las distintas etapas del DI. En la figura 6 podemos observar lapantalla principal del DSS luego de la reingeniería. Las distintas etapas del DI se transitandentro del DSS, lo que permite al ingeniero abstraerse de las características del lenguaje deprogramación, o paradigma utilizado para la implementación del sistema, y enfocarsetotalmente en el diseño. A partir de la definición de la topología de la planta, en la pantalla principal del DSS, elingeniero de procesos puede visualizar tanto las ecuaciones, como las variables medidas y nomedidas del sistema. CONCLUSIONES En este trabajo se presentó la reingeniería de software correspondiente al módulo deanálisis de observabilidad, el cual forma parte de un paquete de clasificación de variables paradiseño de instrumentación de plantas de procesos. El objetivo fue lograr un software con unamejor calidad global respecto al existente, con el fin de adaptarlo a casos de estudio de tamañoreal. Los principales cambios introducidos con el rejuvenecimiento del software apuntaron aoptimizar el uso de memoria, a través de la migración a estructuras de datos dinámicas yreducción del almacenamiento de datos temporales, mejorar la interacción hombre-máquina ydisminuir la introducción de errores humanos provenientes de la manipulación noautomatizada de datos por parte del usuario. Como resultado se obtuvo un software superior,cuyo alcance como herramienta se extiende más allá del diseño de instrumentación, siendo útila otros tipos de problemas que utilicen la clasificación de variables en diferentes contextos dedesarrollo. Dado que este desarrollo se enmarca dentro de un proyecto de reingeniería de un sistema desoporte de decisión, las próximas etapas de nuestras investigaciones consistirán en aplicar laexperiencia de esta primera fase en el rediseño e implementación de los módulos de análisisde redundancia y locación inicial de sensores.