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Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels mit Komponenten, deren Funktionen den Zustand und den Betrieb der Anlage oder des Betriebsmittels bestimmen, Computer-Programme mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels mit Komponenten, deren Funktionen den Zustand und den Betrieb der Anlage oder des Betriebsmittels bestimmen, und Computer-Programm-Produkte auf einem maschinenlesbaren Träger zur Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels mit Komponenten, deren Funktionen den Zustand und den Betrieb der Anlage oder des Betriebsmittels bestimmen.
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Durch die Druckschrift
DE 101 33 670 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Erzeugung einer Wissensbasis für ein Diagnosesystem bekannt. Die Wissensbasis umfasst Prioritätsgleichungen, die aus einem Modell desjenigen technischen Systems erzeugt werden, das durch das Diagnosesystem untersucht wird. Dazu wird ein Modell des technischen Systems verwendet, welches Blockschaltbilder mit Blöcken aufweist. Aus den Blöcken werden die Prioritätsgleichungen erzeugt, die als Teil der Wissensbasis verwendet werden.
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Durch die Druckschrift
DE 103 07 365 B4 ist eine Diagnosevorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Ausleseeinrichtung zum Auslesen von Zustandsdaten aus dem Fahrzeug und einer Recheneinrichtung bekannt. Mit der Recheneinrichtung sind Fehlerursachen ermittelbar, eine Fehlerursache unter Verwendung eines Fehlerdiagnosemodells aus den Zustandsdaten berechenbar und eine Fehlereingrenzung aus den Zustandsdaten ermittelbar. Dazu ist die Recheneinrichtung zum Vorschlagen durchzuführender Messungen und/oder einzugebender Messdaten für die Fehlereingrenzung ausgelegt.
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Die Druckschrift
DE 101 33 670 A1 offenbart ein Verfahren zur automatischen Erzeugung einer Wissensbasis für ein Diagnosesystem, wobei die Wissensbasis Paritätsgleichungen umfasst. Grundlage bildet ein Modell eines technischen Systems, welches durch das Diagnosesystem untersucht wird. Das Modell umfasst Blockschaltbilder für Teilsysteme und Funktionsbeschreibungen für Komponenten des technischen Sytems. Dabei wird ein Graph für die elementaren Blöcke des Modells und durch Umformen die Paritätsgleichungen erzeugt. Das Diagnosesystem überwacht und/oder diagnostiziert das technische System vollautomatisch unter Verwendung wenigstens eines Sensors.
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Der in den Patentansprüchen 1, 5, 7 und 8 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zustand einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels einfach über ein Datenausgabegerät ausgebbar und/oder darstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1, 5, 7, und 8 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die Verfahren und Einrichtungen zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels mit Komponenten, deren Funktionen den Zustand und den Betrieb der Anlage oder des Betriebsmittels bestimmen, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass der Zustand der technischen Anlage oder des technischen Betriebsmittels einfach über ein Datenausgabegerät ausgebbar und/oder darstellbar ist.
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Dazu werden oder sind der Anlage oder dem Betriebsmittel die Komponenten der Anlage oder des Betriebsmittels, Fehler der Anlage oder des Betriebsmittels, Defekte der Anlage oder des Betriebsmittels und/oder der Komponenten und Messverfahren zur Ermittlung der Fehler und/oder der Defekte in einem Datenverarbeitungssystem zugeordnet, wobei bei einem Fehler die Anlage oder das Betriebsmittel ausgefallen ist, bei einem Defekt die Anlage oder das Betriebsmittel noch funktioniert, der Komponente und/oder Komponenten wenigstens ein Defekt zugeordnet wird, werden, ist oder sind und dem Defekt, Defekten, dem Fehler und/oder Fehlern Messverfahren zur Ermittlung wenigstens einer physikalischen Größe der Komponente zugeordnet werden oder sind.
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Im Datenverarbeitungssystem wird oder ist die Anlage oder das Betriebsmittel und die Komponenten, die Fehler, die Defekte und die Messverfahren zu Knoten eines Netzwerks ausgebildet, so dass aus von Sensoren erfassten Messwerten der Messverfahren wenigstens ein Defekt und/oder wenigstens ein Fehler wenigstens einer Komponente oder der Anlage oder des Betriebsmittels ermittelbar und zuordenbar ist.
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Dabei werden bestimmten Messwerten eines Messverfahrens ein Vertrauenswert zugeordnet, wobei
- - Vertrauenswert gleich Minus Eins, die Anlage oder das Betriebsmittel befindet sich in einem ordnungsgemäßen Zustand,
- - Vertrauenswert gleich Eins, die Anlage oder das Betriebsmittel befindet sich in einem auffälligen oder fehlerhaften Zustand,
- - Vertrauenswert gleich Null, die Messwerte sind nicht auswertbar,
- - Vertrauenswert kleiner Eins, die Interpretation ist unsicher, ist.
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Weiterhin werden die Vertrauenswerte zur Ermittlung einer Eignung des Messverfahrens multipliziert. Das Ergebnis der Multiplikation ist ein Wichtungsfaktor des Messverfahrens.
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Messwerten eines bestimmten Zeitraumes eines Messverfahrens werden ein Vertrauenswert zugeordnet. Aus den Vertrauenswerten des Zeitraumes ist der Trend des Vertrauenswertes oder aus Vertrauenswerten von Zeiträumen der Trend der Vertrauenswerte im Datenverarbeitungssystem ermittelbar.
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Messwerten bestimmter Zeiträume eines Messverfahrens werden Vertrauenswerte zugeordnet. Aus den Vertrauenswerten der bestimmten Zeiträume ist eine quantitative oder qualitative Prognose im Datenverarbeitungssystem ermittelbar.
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Das Netzwerk mit dem ermittelten und zugeordneten Defekt und/oder Fehler wird oder werden über wenigstens ein mit dem Datenverarbeitungssystem verbundenes oder verbindbares Datenausgabegerät ausgegeben und/oder dargestellt.
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Die Einrichtungen weisen dazu ein Datenverarbeitungssystem auf, welches der Anlage oder dem Betriebsmittel die Komponenten, Fehler der Anlage oder des Betriebsmittels, Defekte der Anlage oder des Betriebsmittels und/oder der Komponenten und Messverfahren zur Ermittlung der Fehler und/oder der Defekte im Datenverarbeitungssystem zuordnet, wobei bei einem Fehler die Anlage oder das Betriebsmittel ausgefallen ist, bei einem Defekt die Anlage oder das Betriebsmittel noch funktioniert, der Komponente und/oder Komponenten wenigstens ein Defekt zugeordnet wird oder werden und dem Defekt, Defekten, dem Fehler und/oder Fehlern Messverfahren zur Ermittlung wenigstens einer physikalischen Größe der Komponente zugeordnet werden, und welches die Anlage oder das Betriebsmittel und die Komponenten, die Fehler, die Defekte und die Messverfahren zu Knoten eines Netzwerks ausbildet, so dass aus von Sensoren erfassten Messwerten der Messverfahren wenigstens ein Defekt und/oder wenigstens ein Fehler wenigstens einer Komponente oder der Anlage oder des Betriebsmittels ermittelbar ist.
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Dabei werden bestimmten Messwerten eines Messverfahrens ein Vertrauenswert zugeordnet, wobei
- - Vertrauenswert gleich Minus Eins, die Anlage oder das Betriebsmittel befindet sich in einem ordnungsgemäßen Zustand,
- - Vertrauenswert gleich Eins, die Anlage oder das Betriebsmittel befindet sich in einem auffälligen oder fehlerhaften Zustand,
- - Vertrauenswert gleich Null, die Messwerte sind nicht auswertbar,
- - Vertrauenswert kleiner Eins, die Interpretation ist unsicher, ist.
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Weiterhin werden die Vertrauenswerte zur Ermittlung einer Eignung des Messverfahrens multipliziert. Das Ergebnis der Multiplikation ist ein Wichtungsfaktor des Messverfahrens.
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Messwerten eines bestimmten Zeitraumes eines Messverfahrens werden ein Vertrauenswert zugeordnet. Aus den Vertrauenswerten des Zeitraumes ist der Trend des Vertrauenswertes oder aus Vertrauenswerten von Zeiträumen der Trend der Vertrauenswerte im Datenverarbeitungssystem ermittelbar.
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Messwerten bestimmter Zeiträume eines Messverfahrens werden Vertrauenswerte zugeordnet. Aus den Vertrauenswerten der bestimmten Zeiträume ist eine quantitative oder qualitative Prognose im Datenverarbeitungssystem ermittelbar.
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Weiterhin besitzen die Einrichtungen wenigstens ein mit dem Datenverarbeitungssystem verbundenes oder verbindbares Datenausgabegerät zur Ausgabe und/oder Darstellung des Netzwerks mit dem ermittelten Defekt und/oder Fehler.
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Die Einrichtungen zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels mit Komponenten, deren Funktionen den Zustand und den Betrieb der Anlage oder des Betriebsmittels bestimmen, weisen ein Datenverarbeitungssystem auf. Im Datenverarbeitungssystem sind der Anlage oder dem Betriebsmittel die Komponenten der Anlage oder des Betriebsmittels, Fehler der Anlage oder des Betriebsmittels, Defekte der Anlage oder des Betriebsmittels und/oder der Komponenten und Messverfahren zur Ermittlung der Fehler und/oder der Defekte im Datenverarbeitungssystem zugeordnet, wobei bei einem Fehler die Anlage oder das Betriebsmittel ausgefallen ist, bei einem Defekt die Anlage oder das Betriebsmittel noch funktioniert, der Komponente und/oder Komponenten wenigstens ein Defekt zugeordnet ist oder sind und dem Defekt, Defekten, dem Fehler und/oder Fehlern wenigstens ein Messverfahren zur Ermittlung wenigstens einer physikalischen Größe der Komponente zugeordnet ist oder sind. Weiterhin sind die Anlage oder das Betriebsmittel und die Komponenten, die Fehler, die Defekte und die Messverfahren als Knoten eines Netzwerks ausgebildet, so dass aus von wenigstens einem Sensor erfassten Messwerten wenigstens eines der Messverfahren wenigstens ein Defekt und/oder wenigstens ein Fehler wenigstens einer Komponente oder der Anlage oder des Betriebsmittels ermittelbar ist. Das Datenverarbeitungssystem ist darüber hinaus mit wenigstens einem Datenausgabegerät zur Ausgabe und/oder Darstellung des Netzwerks mit dem ermittelten Defekt und/oder Fehler verbindbar und/oder verbunden.
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Weiterhin können vorteilhafterweise ein Computer-Programm mit einem Programmcode und ein Computer-Programm-Produkt auf einem maschinenlesbaren Träger jeweils zur Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels mit Komponenten, deren Funktionen den Zustand und den Betrieb der Anlage oder des Betriebsmittels bestimmen, wenn das jeweilige Programm auf einem Rechner abläuft, einem Nutzer zur Verfügung gestellt werden.
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Das Verfahren und die Einrichtung zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels zeichnen damit vorteilhafterweise dadurch aus, dass der Zustand komplexer Anlagen und Betriebsmittel vor allem auch über längere Zeiträume leicht ermittelbar ist. Insbesondere die Einschätzung über den fehlerfreien Betrieb und eventuell auftretender Defekte einzelner Komponenten, wobei die Anlage oder das Betriebsmittels weiter betreibbar ist, ist durch die zuverlässige Diagnose und Zustandsbewertung mit dem Verfahren und der Einrichtung gegeben. Weiterhin kann daraus ein Wartungsplan abgeleitet werden.
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Das Verfahren und die Einrichtung zeigt einen flexiblen Monitoringansatz für die Anlage oder das Betriebsmittel, welcher offene Schnittstellen aufweist und für jede Anlage oder jedes Betriebsmittel einsetzbar ist. Dazu ist das Verfahren und die Einrichtung modular aufgebaut. Die zur Verfügung stehenden Messwerte werden in den einzelnen Modulen so verarbeitet, dass auch bei wenig Eingangsmesswerten eine Zustandsermittlung gegeben ist. Mit zunehmenden Messwerten wird die Aussagegüte erhöht.
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Weiterhin zeichnet sich das Verfahren und die Einrichtung dadurch aus, dass der Ort des Auftretens des Fehlers/Defekts, die Art des Fehlers/Defekts und die Detektion des Fehlers/Defekts bestimmbar sind. Durch die Fokussierung auf die Fehler und Defekte wird die Möglichkeit geschaffen, den Zustand der Anlage oder des Betriebsmittels zu ermitteln. Grundlage dazu sind die Messverfahren, die durch Messwertinterpretationen erweiterbar sind. Mit einem inversen bestimmen des Zustands der Anlage oder des Betriebsmittels dienen die verschiedenen Messwerte als Eingangsgröße.
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Das Datenausgabegerät kann dazu insbesondere ein Drucker oder ein Bildschirm zur Darstellung des Netzwerks mit den Kanten und den gekennzeichneten Knoten sein.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 und 6 angegeben.
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Das Netzwerk wird in einer Ausführungsform so ausgebildet, dass ein aus Messwerten wenigstens eines der Messverfahren nicht ermittelbarer oder zuordenbarer Defekt und/oder Fehler wenigstens einer Komponente zur Zuordnung eines neuen Messverfahrens im Netzwerk gekennzeichnet als neuer Knoten eingeordnet wird.
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Der Knoten eines Messverfahrens kann mit einer Messwertinterpretation erweiterbar ausgeführt werden. Nicht alle Messverfahren sind für die Messwerterfassung einzelner Fehler gleichwertig geeignet. Um diesem Umstand gerecht zu werden, ist die Eignung eines Messverfahrens zur Messwerterfassung eines spezifischen Fehlers durch den Vertrauenswert gegeben.
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Die Messwertinterpretation kann in Bezug zu wenigstens einem bestimmten Grenzwert der Messwerte erfolgen.
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Das Messverfahren mit dem Vertrauenswert gleich Null wird optional im Netzwerk mit dem Datenverarbeitungssystem als solches Messverfahren eingeordnet. Mit zusätzliche Messungen mit dem Messverfahren und/oder ein geändertes Messverfahren und/oder ein neues Messverfahren werden auswertbare Messwerte ermittelt. Das Netzwerk wird weiterhin mit dem Messverfahren, dem geänderten Messverfahren und/oder dem neuen Messverfahren geändert und/oder erweitert.
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Das Datenverarbeitungssystem kann so ausgebildet sein, dass ein aus Messwerten wenigstens eines der Messverfahren nicht ermittelbarer oder zuordenbarer Defekt und/oder Fehler wenigstens einer Komponente zur Zuordnung eines neuen Messverfahrens im Netzwerk gekennzeichnet als neuer Knoten eingeordnet wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben.
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Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel werden ein Verfahren und eine Einrichtung zusammen näher erläutert.
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Eine Einrichtung zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels mit Komponenten, deren Funktionen den Zustand und den Betrieb der Anlage oder des Betriebsmittels bestimmen, besteht im Wesentlichen aus einem Datenverarbeitungssystem, Sensoren zur Erfassung von Messwerten und einem Datenausgabegerät zur Ausgabe und/oder Darstellung des Netzwerks mit dem ermittelten Defekt und/oder Fehler.
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In einem Datenverarbeitungssystem werden der technischen Anlage oder dem technischen Betriebsmittel die Komponenten der Anlage oder des Betriebsmittels, Fehler der Anlage oder des Betriebsmittels, Defekte der Anlage oder des Betriebsmittels und/oder der Komponenten und Messverfahren zur Ermittlung der Fehler und/oder der Defekte in einem Datenverarbeitungssystem zugeordnet. Bei einem Fehler ist die Anlage oder das Betriebsmittel ausgefallen und bei einem Defekt funktioniert die Anlage oder das Betriebsmittel noch. Der Komponente und/oder Komponenten wird oder werden wenigstens ein Defekt zugeordnet. Weiterhin wird oder werden dem Defekt, Defekten, dem Fehler und/oder Fehlern wenigstens ein Messverfahren zur Ermittlung wenigstens einer physikalischen Größe der Komponente zugeordnet. Im Datenverarbeitungssystem werden die Anlage oder das Betriebsmittel und die Komponenten, die Fehler, die Defekte und die Messverfahren zu Knoten eines Netzwerks ausgebildet, so dass aus von wenigstens einem Sensor erfassten Messwerten wenigstens eines der Messverfahren wenigstens ein Defekt und/oder wenigstens ein Fehler wenigstens einer Komponente oder der Anlage oder des Betriebsmittels ermittelbar und zuordenbar ist. Das Netzwerk mit dem ermittelten und zugeordneten Defekt und/oder Fehler wird über wenigstens ein mit dem Datenverarbeitungssystem verbundenes oder verbindbares Datenausgabegerät ausgegeben und/oder dargestellt. Das Netzwerk kann dabei so ausgebildet sein, dass ein aus Messwerten wenigstens eines der Messverfahren nicht ermittelbarer oder zuordenbarer Defekt und/oder Fehler wenigstens einer Komponente zur Zuordnung eines neuen Messverfahrens im Netzwerk gekennzeichnet als neuer Knoten eingeordnet wird. Damit ist das Netzwerk hinsichtlich von weiteren Fehlern, Defekten und/oder Messverfahren im Datenverarbeitungssystem erweiterbar, wobei die entsprechenden Knoten automatisch geändert und/oder neue Knoten in das Netzwerk eingefügt werden. Das betrifft insbesondere die Messverfahren, die hinsichtlich der Ermittlung genauerer Messwerte ersetzt oder verändert werden, Darüber hinaus ist eine Erweiterung des Netzwerks mit neuen oder geänderten Komponenten möglich. Das ist insbesondere bei einer Erweiterung, Ergänzung oder Änderung von Komponenten vorteilhaft. Die Komponenten werden als Knoten im Netzwerk geändert oder eingefügt. Das Netzwerk ist dazu so ausgeführt, dass am Anfang die Anlage oder das Betriebsmittel und am Ende wenigstens ein Messverfahren stehen. Damit ist sichergestellt, dass ausgehend von Messwerten ein Defekt oder ein Fehler der Komponente/Komponenten zuordenbar ist oder sind.
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Die Einrichtung zur Ermittlung des Zustands einer technischen Anlage oder eines technischen Betriebsmittels mit Komponenten, deren Funktionen den Zustand und den Betrieb der Anlage oder des Betriebsmittels bestimmen, weist so ein Datenverarbeitungssystem auf. In diesem sind der Anlage oder dem Betriebsmittel die Komponenten der Anlage oder des Betriebsmittels, Fehler der Anlage oder des Betriebsmittels, Defekte der Anlage oder des Betriebsmittels und/oder der Komponenten und Messverfahren zur Ermittlung der Fehler und/oder der Defekte im Datenverarbeitungssystem zugeordnet, wobei bei einem Fehler die Anlage oder das Betriebsmittel ausgefallen ist, bei einem Defekt die Anlage oder das Betriebsmittel noch funktioniert, der Komponente und/oder Komponenten wenigstens ein Defekt zugeordnet ist oder sind und dem Defekt, Defekten, dem Fehler und/oder Fehlern wenigstens ein Messverfahren zur Ermittlung wenigstens einer physikalischen Größe der Komponente zugeordnet ist oder sind. Die Anlage oder das Betriebsmittel und die Komponenten, die Fehler, die Defekte und die Messverfahren sind als Knoten eines Netzwerks ausgebildet, so dass aus von wenigstens einem Sensor erfassten Messwerten wenigstens eines der Messverfahren wenigstens ein Defekt und/oder wenigstens ein Fehler wenigstens einer Komponente oder der Anlage oder des Betriebsmittels ermittelbar ist. Das Datenverarbeitungssystem ist mit wenigstens einem Datenausgabegerät zur Ausgabe und/oder Darstellung des Netzwerks mit dem ermittelten Defekt und/oder Fehler verbindbar und/oder verbunden.
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Der Knoten eines Messverfahrens ist in einer Ausführungsform mit einer Messwertinterpretation erweiterbar.
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Dazu kann die Messwertinterpretation in Bezug zu wenigstens einem bestimmten Grenzwert der Messwerte im Datenverarbeitungssystem erfolgen.
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Darüber hinaus kann die Messwertinterpretation auch so erfolgen, dass bestimmten Messwerten eines Messverfahrens ein Vertrauenswert zugeordnet wird, wobei
- - Vertrauenswert gleich Minus Eins, die Anlage oder das Betriebsmittel befindet sich in einem ordnungsgemäßen Zustand,
- - Vertrauenswert gleich Eins, die Anlage oder das Betriebsmittel befindet sich in einem auffälligen oder fehlerhaften Zustand,
- - Vertrauenswert gleich Null, die Messwerte sind nicht auswertbar,
- - Vertrauenswert kleiner Eins, die Interpretation ist unsicher, ist,
die Vertrauenswerte zur Ermittlung einer Eignung des Messverfahrens multipliziert werden und das Ergebnis ein Wichtungsfaktor des Messverfahrens ist.
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Messwerten eines bestimmten Zeitraumes eines Messverfahrens kann ein Vertrauenswert zugeordnet werden, so dass aus den Vertrauenswerten des Zeitraumes der Trend des Vertrauenswertes oder aus Vertrauenswerten von Zeiträumen der Trend der Vertrauenswerte im Datenverarbeitungssystem ermittelbar ist.
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Messwerten bestimmter Zeiträume eines Messverfahrens können weiterhin Vertrauenswerte zugeordnet werden, so dass aus den Vertrauenswerten der bestimmten Zeiträume eine quantitative oder qualitative Prognose im Datenverarbeitungssystem ermittelbar ist.