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Modellbasierte Systeme
Bei modellbasierten Systemen wird die funktionale, d.h. physikalisch-technische Wirkungsweise eines Systems beschrieben. Modellbasierte Systeme sind spezifische wissensbasierte Systeme, die insbesondere im industriellen Bereich zunehmende Bedeutung erlangen. Die Bezeichnung drückt aus, dass man sich hier auf Modelle technischer Systeme - z.B. Fahrzeugsysteme - stützt, die den strukturellen Aufbau und das Sollverhalten dieser Systeme beschreiben. Bei der Darstellung des Wissens geht man auf grundlegende physikalisch-technische Prinzipien zurück. Die Beschreibung kann dabei sowohl qualitativ als auch quantitativ erfolgen. Die Systemmodelle sollen die technischen Systeme "as is" beschreiben, also à priori zweckfrei und unabhängig vom späteren Verwendungszweck.
Die funktionalen Modelle sind komponentenorientiert. Bestandteile der Modelle sind zum einen die einzelnen Komponenten(typen), aus denen sich die technischen Systeme zusammensetzen, und zum anderen die Verknüpfungstopologie der Komponenten, etwa in einem elektrischen Schaltkreis. Bei den Komponenten kann es sich um einfache Bauteile wie einen Schalter, ein Ventil oder eine Glühbirne, aber auch um komplexe Bauteile handeln. Das physikalisch-technische Verhalten einer Komponente wird typischerweise in Form ihrer internen Variablen, ihrer Ports, Verhaltensmodi etc. modelliert.
Eine Verbindung repräsentiert einen Kanal, durch den zwei Komponenten miteinander Wirkungen austauschen, z.B. die Verknüpfung von Komponenten in einem elektrischen Schaltkreis. Dabei stellt das Kabel ebenfalls eine eigenständige Komponente dar.
Die Komponentenmodelle werden in Komponentenbibliotheken zusammengefasst und verwaltet. Das Verhalten eines Systems ergibt sich dann aus dem hinterlegten funktionalen Verhalten der verwendeten Komponenten sowie der Verknüpfungstopologie.
Auf diesen Modellen können nun verschiedene Inferenzmaschinen (Problemlösungsstrategien) arbeiten, etwa zur Simulation, zur Ausfallarten- und Wirkungsanalyse (FMEA bzw. Failure Mode and Effects Analysis) oder zur Diagnose. Da dieses Schließen auf dem Urmodell und nicht auf interpretiertem bzw. kodiertem Wissen beruht, wird es auch "reasoning from first principles" genannt.
Bei der modellbasierten Diagnose etwa werden nun Verdachtsursachen generiert und durch das funktionale Modell propagiert. Ausgewählt als Diagnosekandidaten werden die Diagnosen, deren Auswirkungen am besten mit den beobachteten Symptomen übereinstimmen.