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OFFENLEGUNGSBEREICH
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Die
vorliegende Offenlegung bezieht sich ganz allgemein auf Applikationen
für die
Wartung, Steuerung und Beobachtung von Prozessanlagen und insbesondere
auf die Generierung und Nutzung von Information im Zusammenhang
mit dem betrieblichen Zustand von Prozessentitäten in einer Prozessanlage.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Prozesssteuerungssysteme
wie sie in chemischen, Mineralöl-
oder anderen Prozessen verwendet werden, umfassen typischerweise
ein oder mehrere zentralisierte oder dezentralisierte Prozesssteuerungsgeräte, die
kommunikativ über
Analog-, Digital oder kombinierte Analog-/Digital-Busse mit mindestens
einer Host- oder Bediener-Workstation
und mit einer oder mehreren Prozesssteuerungs- und Messvorrichtungen wie
z.B. Feldvorrichtungen verbunden sind. Feldvorrichtungen, bei denen
es sich beispielsweise um Ventile, Ventilstellungsregler, Schalter,
Messwertgeber und Sensoren (z.B. Temperatur-, Druck- und Durchflusssensoren)
handeln kann, erfüllen
Funktionen innerhalb des Prozesses, wie das Öffnen und Schließen von
Ventilen und das Messen von Prozessparametern. Das Prozesssteuergerät empfängt Signale,
die für
von Feldvor richtungen vorgenommene oder ihnen zugeordnete Prozessmessungen
oder Prozessvariablen kennzeichnend sind, und/oder andere Informationen
im Zusammenhang mit den Feldvorrichtungen. Es verwendet diese Informationen
zur Implementierung einer Steuerungsroutine und generiert dann Steuerungssignale,
die über
einen oder mehrere Busse an die Feldvorrichtungen abgesetzt werden,
um den Prozessbetrieb zu steuern. Die von den Feldvorrichtungen
und dem Steuergerät
ankommenden Informationen werden typischerweise einer oder mehreren
von einer Bediener-Workstation ausgeführten Applikationen zur Verfügung gestellt,
um einem Operator die Ausführung
gewünschter
Funktionen in Bezug auf den Prozess zu ermöglichen, wie z.B. die Anzeige des
laufenden Prozesszustands, die Änderung
des Prozessbetriebs etc.
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Eine
typische Prozessanlage verfügt über zahlreiche,
mit einem oder mehreren Prozesssteuergeräten verbundene Steuerungs-
und Messvorrichtungen, wie Ventile, Messwertgeber, Sensoren etc.
Diese Prozesssteuergeräte
führen
Softwareprogramme aus, die diese Vorrichtungen während des Prozessbetriebs steuern. Daneben
sind jedoch zahlreiche andere Hilfsanlagen vorhanden, die ebenfalls
für den
Betrieb der Prozessanlage erforderlich oder damit verbunden sind.
Zu diesen zusätzlichen
Vorrichtungen gehören
beispielsweise Stromversorgungsausrüstungen, Ausrüstungen
zur Stromerzeugung und -verteilung, rotierende Maschinen wie Turbinen
etc., die in einer typischen Prozessanlage an den verschiedensten
Orten aufgestellt sind. Obwohl diese zusätzlichen Maschinen nicht notwendigerweise
Prozessvariablen erzeugen oder nutzen und in vielen Fällen nicht
von einem Prozesssteuergerät
für die
Beeinflussung des Prozessbetriebs gesteuert werden, ja nicht einmal
damit verbunden sind, sind diese Maschinen doch wichtig und schließlich auch
unentbehrlich für den
reibungslosen Ablauf des Prozesses und den störungsfreien Betrieb der Prozessanlage.
Bisher nahmen die Prozesssteuergeräte allerdings diese anderen
Maschinen nicht unbedingt wahr oder sie gingen einfach davon aus,
dass diese Maschinen bei der Prozesssteuerung ordnungsgemäß funktionierten.
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Bei
rotierenden Maschinen (z.B. mit rotierenden Elementen wie Lagern,
Wellen, Getrieben etc. ausgerüstete
Maschinen) weist eine Einzelmaschine des Maschinenparks einen angemessenen
Schwingungspegel auf, der ihren normalen Betrieb kennzeichnet. Auf
Grundlage der Kenntnis der Drehzahlen der einzelnen Maschinenelemente
kann das Wartungspersonal den Schwingungspegel der Maschine bei
bestimmten charakteristischen Frequenzen überwachen, um sich ein Bild
vom Allgemeinzustand der Maschine zu machen. In dem Maße, in dem
sich der mechanische Zustand eines Maschinenelements verschlechtert,
weicht der diesem Element zugeordnete Schwingungspegel von seinem
für einen
Normalbetrieb charakteristischen Wert ab und zeigt damit dem für die Maschine
zuständigen
Wartungspersonal an, dass in Kürze
Korrekturmaßnahmen erforderlich
werden. Durch die Implementierung eines Überwachungsprogramms für die Maschine
kann ihr Schwingungspegel regelmäßig gemessen
und damit eine Abweichung vom Normalbetrieb frühzeitig erkannt werden. Mit
einem solchen Frühwarnsystem
kann die Reparatur der Maschine rechtzeitig vor einem Ausfall der
Maschine angesetzt und so der damit verbundene Betriebsstillstand
vermieden werden. Auf diese Weise lassen sich der Maschinenstillstand
frühzeitig
planen und die Auswirkungen auf die Produktionstätigkeit auf ein Mindestmaß reduzieren.
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Ein
typisches Maschinen-Überwachungsprogramm
kann Dutzende oder sogar Hunderte von rotierenden Maschinen umfassen.
Für jede
dieser Maschinen werden Schwingungsspektren typischerweise an mehreren
Stellen der Maschine gesammelt. Zu den spezifischen Spektrumsmerkmalen
der Messdaten können Oberschwingungsfamilien
oder Differenzfamilien gehören,
die bestimmten Maschinenfehlertypen zugeordnet sind. Auf Grundlage
dieser gesammelten Daten bestimmt ein Analytiker die Maschinen mit
einem fehlerhaften betrieblichen Zustand. Bei Maschinen mit einem
tatsächlich
festgestellten fehlerhaften betrieblichen Zustand können die
Art, sowie Ort und Abweichungsgrad des Fehlers bestimmt werden.
Der Abweichungsgrad kann durch einen Kennwert aus einem Abweichungsgrad-Index
dargestellt werden, wenn dieser eine mengenmäßige Anzeige der Abweichung
vom normalen betrieblichen Zustand liefert.
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Zahlreiche
Prozessanlagen verfügen über andere,
mit ihnen verbundene Computer, die Applikationen im Zusammenhang
mit kommerziellen oder Wartungsfunktionen ausführen. So kann es beispielsweise
Prozessanlagen mit Computern geben, die Applikationen in Verbindung
mit Bestellungen von Rohstoffen, Ersatzteilen oder Vorrichtungen
für die
Prozessanlage, sowie Applikationen für Verkaufsprognosen und die
Ermittlung von Produktionsbedarf etc. ausführen. Auf die gleiche Weise
umfassen viele Prozessanlagen und insbesondere Anlagen, die intelligente
Feldvorrichtungen verwenden, Applikationen, die zur Überwachung
und Wartung von Vorrichtungen innerhalb der Prozessanlage beitragen,
gleichgültig,
ob es sich bei diesen Vorrichtungen um Prozesssteuerungs- und Messvorrichtungen
oder andere Vorrichtungsarten handelt. So ermöglicht beispielsweise die von
Fisher-Rosemount Systems vertriebene Applikation "Asset Management
Solutions (AMS)" die
Kommunikation und Speicherung von Daten von Feldvorrichtungen, um
den betrieblichen Zustand der Feldvorrichtungen zu überprüfen und
zu verfolgen. Ein Beispiel für
ein System dieser Art wird im US-Patent Nr. 5.960.214 mit dem Titel "Integrated Communication
Network for use in a Field Device Management System" (Integriertes Kommunikationsnetzwerk
zur Verwendung in einem Feldvorrichtungs-Managementsystem) offengelegt.
In einigen Fällen
kann die AMS-Applikation genutzt werden, um mit Vorrichtungen im
Hinblick auf die Änderung
von Parametern innerhalb der betreffenden Vorrichtung zu kommunizieren,
die Vorrichtung zur Ausführung
sie selbst betreffender Applikationen zu veranlassen, wie Routinen
zur Eigenkalibrierung oder Eigendiagnose, und Informationen hinsichtlich
des Zustands oder der Funktionssicherheit der Vorrichtung zu erhalten
etc. Diese Informationen können
vom Wartungspersonal gespeichert und zur Überwachung und Wartung der
betreffenden Vorrichtungen genutzt werden.
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Das
vorrangig für
den effizienten Betrieb der tatsächlich
vorhandenen Ausrüstungen
innerhalb des Prozesses und für
die Reparatur und den Ersatz fehlerhafter Ausrüstungen verantwortliche Wartungspersonal nutzt
Tools wie Wartungsschnittstellen, die vorbeschriebene AMS-Applikation
und zahlreiche andere Diagnose-Tools zur Beschaffung von Informationen
zum betrieblichen Zustand der Vorrichtungen innerhalb des Prozesses.
Das Wartungspersonal plant ferner die Wartungstätigkeiten, die eventuell die
Stillsetzung von Teilen der Prozessanlage erfordern. Viele der moderneren
Prozessvorrichtungen und -ausrüstungen,
die allgemein als intelligente Feldvorrichtungen bezeichnet werden,
verfügen
selbst über
Detektierungs- und Diagnose-Tools, die automatisch Probleme beim
Betrieb der Vorrichtung erkennen und sie über eine Standard-Wartungsschnittstelle
automatisch dem Wartungspersonal melden. So liefert beispielsweise
die AMS-Software dem Wartungspersonal Informationen zum Vorrichtungszustand
und zur Diagnose und stellt Kommunikations- und andere Tools bereit,
mit denen das Wartungspersonal die Vorgänge in den Vorrichtungen bestimmen
und Zugriff auf die von den Vorrichtungen gelieferten Informationen
erhalten kann.
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Bisher
erhielt das Wartungspersonal umfangreiche Diagnoseinformationen
von den verschiedenen Entitäten
innerhalb der Prozessanlage. So erhielt das Wartungspersonal beispielsweise Überwachungs- und/oder
Diagnoseinformationen im Zusammenhang mit intelligenten Feldvorrichtungen
typischerweise über ein
oder mehrere Formate und Benutzerinterfaces. Auf die gleiche Weise
wurden Überwachungs-/Diagnoseinformationen
in Bezug auf Ausrüstungen
für die
Stromerzeugung und -verteilung für
das Wartungspersonal über
einen anderen Satz Formate und Benutzerinterfaces bereitgestellt.
Zudem wurden dem Wartungspersonal Überwachungs-/Diagnoseinformationen im Zusammenhang
mit rotierenden Maschinen über
einen weiteren Satz Formate und Benutzerinterfaces geliefert. Die
Bereitstellung der Überwachungs-/Diagnoseinformationen
für die
verschiedenen Typen der Prozessentitäten in den unterschiedlichsten
Formaten und über
die vielfachen Benutzerinterfaces führte typischerweise zu einer
nicht optimalen Nutzung dieser Informationen.
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In
einer typischen Prozessanlage können
sehr unterschiedliche Applikationen getrennt für die Ausführung der verschiedenen Funktionen
innerhalb einer Anlage genutzt werden, z.B. für Prozesssteuerungsvorgänge, Wartungsarbeiten
und kommerzielle Vorgänge.
Die unterschiedlichen, für
diese verschiedenen Tasks genutzten Applikationen sind typischerweise
nicht integriert und teilen daher nicht ihre Daten oder Informationen.
Viele Prozessanlagen umfassen nämlich
nur einige und nicht alle dieser verschiedenen Applikationstypen.
Auch wenn alle diese Applikationen innerhalb einer Prozessanlage
vorhanden sind, gibt es, da die verschiedenen Personalgruppen diese
verschiedenen Applikationen und Analyse-Tools nutzen und diese Tools sich
im Allgemeinen an unterschiedlichen Hardware-Standorten innerhalb
der Prozessanlage befinden, außerdem – wenn überhaupt – nur einen
geringen Informationsfluss von einem Funktionsbereich der Prozessanlage zu
einem anderen, selbst wenn die betreffende Information für andere
Funktionen innerhalb der Prozessanlage von Nutzen sein könnte. So
kann beispielsweise ein Tool, wie z.B. ein Analyse-Tool für die Daten
einer rotierenden Maschine, vom Wartungspersonal zur Erkennung eines
schlecht funktionierenden Energieerzeugers oder fehlerhaften Teils
einer rotierenden Maschine genutzt werden (auf Grundlage von Daten,
bei denen es sich nicht um Prozessvariable handelt). Dieses Tool
kann ein Problem erkennen und dem Wartungspersonal melden, dass
die Vorrichtung kalibriert, repariert oder ersetzt werden muss.
Der Prozesssteuerungsoperator (entweder eine Person oder ein Software-Experte)
zieht jedoch keinen Nutzen aus dieser Information, obwohl die fehlerhafte
Vorrichtung vielleicht ein Problem verursacht, das eine Regelschleife
oder ein anderes Bauteil in Mitleidenschaft zieht, das von der Prozesssteuerung überwacht
wird. Desgleichen bleibt einem kaufmännischen Mitarbeiter diese
Tatsache unbekannt, obwohl die fehlerhafte Vorrichtung vielleicht
für die
Prozessanlage kritisch ist und deren von diesem Mitarbeiter gewünschte Optimierung
verhindert. Da dem Prozesssteuerungs-Experten ein Vorrichtungsproblem unbekannt
ist, das schließlich
zur fehlerhaften Funktion einer Regelschleife oder Einheit im Prozesssteuerungssystem
führen
kann und da der Prozesssteuerungsoperator oder -experte davon ausgeht,
dass diese Ausrüstung
fehlerfrei arbeitet, kann der Prozesssteuerungs-Experte eine falsche
Diagnose für
das von ihm in der Prozesssteuerungsschleife erkannte Problem stellen
oder versuchen, ein Tool wie z.B. einen Schleifen-Tuner anzuwenden,
das das Problem nie tatsächlich
beheben kann. Auf die gleiche Weise kann ein kaufmännischer
Mitarbeiter eine unternehmerische Entscheidung für den Betrieb der Prozessanlage
treffen, die wegen der fehlerhaft funktionierenden Vorrichtung nicht
zu den gewünschten
geschäftlichen
Ergebnissen (wie Gewinnoptimierung) führt.
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Wegen
der Fülle
an Datenanalysen und anderen in der Prozesssteuerungsumgebung verfügbaren Detektierungs-
und Diagnose-Tools stehen einem Mitarbeiter des Wartungspersonals
umfangreiche Informationen über
die Funktionssicherheit und die Leistung von Vorrichtungen zur Verfügung, die
für das
gesamte Wartungspersonal, einen Prozessoperator, kaufmännische
Mitarbeiter etc. von Nutzen sein könnten. Bisher wurde die in
einem Funktionsbereich einer Prozessanlage erzeugte oder gesammelte
Information in anderen Funktionsbereichen überhaupt nicht oder nicht sehr
zweckmäßig genutzt,
was insgesamt zu einer weniger als optimalen Nutzung der in den
Prozessanlagen vorhandenen Ressourcen führte.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
hier beschriebenen beispielhaften Systeme können für die Generierung von Informationen
im Zusammenhang mit einem betrieblichen Zustand einer Maschine in einer
Prozessanlage genutzt werden, wobei die generierte Information ein
erstes Datenformat hat. Die Information kann auf Grundlage von Daten
in einem zweiten Format generiert werden. Das zweite Format kann
beispielsweise einem Format entsprechen, das von bestimmten Prozessentitäten genutzt
wird, während
das erste Format z.B. einem Format entsprechen kann, das für die Verarbeitung
von Informationen zum betrieblichen Zustand anderer Prozessentitäten in der
Prozessanlage genutzt wird. Die Bereitstellung von betrieblichen
Zustandsdaten für
verschiedene Prozessentitäten
in einem gemeinsamen Format kann z.B. einen Bediener bei der Feststellung
der relativen Wichtigkeit des betrieblichen Zustands für verschiedene
Typen von Entitäten
unterstützen.
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In
einer Ausführungsform
wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem ein einer überwachten
Maschine zugeordneter erster Wert empfangen wird. Der erste Wert
kann aus einem Wertebereich eines ersten Index stammen, wobei der
erste Index die verschiedenen Stufen der Abweichung von einem annehmbaren
betrieblichen Zustand der überwachten
Maschine kennzeichnet. So kann der erste Index z.B. ein Index für den Abweichungsgrad
sein, der die Schwingungsinformation für rotierende Maschinen betrifft.
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Es
wird dann ein zweiter Wert auf Grundlage des ersten Werts generiert,
wobei der zweite Wert aus einem Wertebereich eines zweiten Index
stammt. Der zweite Index kann für
verschiedene Stufen der relativen Funktionssicherheit einer für die Verwendung
in Prozessanlagen vorgesehenen Prozessentität kennzeichnend sein. Der zweite
Index kann beispielweise ein Funktionssicherheitsindex im Zusammenhang
mit der relativen Funktionssicherheit von Prozessentitäten in einer
Prozessanlage sein.
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Sodann
kann eine einer überwachten
Maschine zugeordnete Meldung generiert werden, wobei die Meldung
den zweiten Wert beinhaltet. In einem Beispiel kann die Meldung
beispielsweise in Form einer Warnung erfolgen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Techniken werden am
besten anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen deutlich; es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm einer beispielhaften Prozessanlage;
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2 ein
Daten- und Informationsflussdiagramm in Bezug auf die Prozessanlage
in 1;
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3 ein
Blockdiagramm eines beispielhaften Überwachungssystems für Maschinenschwingungen;
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4 ein
Blockdiagramm des beispielhaften Computers aus 3;
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5 ein
Informations- und Datenflussdiagramm in einem Teil einer Prozessanlage;
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6 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens, das durch einen Teil einer Prozessanlage
implementiert werden kann; und
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7 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens für
die Generierung eines Kennwerts des Funktionssicherheitsindex auf
Grundlage eines Kennwerts des Abweichungsgrads.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Prozessanlage
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Wie
aus 1 ersichtlich, umfasst eine beispielhaften Prozessanlage 10 eine
Anzahl kommerzieller und anderer Computersysteme, die gegenseitig
durch ein oder mehrere Kommunikationsnetzwerke mit einer Anzahl
Steuerungs- und Wartungssysteme verbunden sind. Die Prozessanlage 10 umfasst
ein oder mehrere Prozesssteuerungs systeme 12 und 14.
Das Prozesssteuerungssystem 12 kann ein herkömmliches
Prozesssteuerungssystem vom Typ PROVOX oder RS3 oder ein beliebiges
anderes DCS sein, das eine Bedienerschnittstelle 12A umfasst,
die mit einem Steuergerät 12B und
Eingangs-/ Ausgangs-(E/A)Karten 12C gekoppelt ist, die
ihrerseits mit verschiedenen Feldvorrichtungen, wie Analog-Feldvorrichtungen
und HART-Feldvorrichtungen (Highway Addressable Remote Transmitter) 15 gekoppelt
sind. Das Prozesssteuerungssystem 14, bei dem es sich um
ein verteiltes Prozesssteuerungssystem handeln kann, umfasst eine
oder mehrere Benutzerinterfaces 14A, die über einen
Bus, wie beispielsweise einen Ethernet-Bus, mit einem oder mehreren
verteilten Steuergeräten 14B gekoppelt
sind. Bei den Steuergeräten 14B kann
es sich z.B. um die von Fisher-Rosemount Systems Inc., Austin, Texas,
vertriebenen Steuergeräte
DeltaVTM oder jeden anderen gewünschten Steuergerätetyp handeln.
Die Steuergeräte 14B sind über E/A-Vorrichtungen
mit einer oder mehreren Feldvorrichtungen 16 verbunden,
wie z.B. HART- oder Fieldbus-Feldvorrichtungen oder beliebigen anderen
intelligenten oder nicht intelligenten Feldvorrichtungen, zu denen
beispielsweise auch Vorrichtungen gehören können, die PROBIBUS®, WORLDFIP®,
Device-Net®,
AS-Interface und CAN-Protokolle nutzen. Wie bekannt, können die
Feldvorrichtungen 16 den Steuergeräten 14B Analog- oder
Digitalinformationen im Zusammenhang mit Prozessvariablen oder mit
anderen Vorrichtungsinformationen zur Verfügung stellen. Die Bedienerschnittstellen 14A können Tools
speichern und ausführen,
die dem Prozesssteuerungsoperator für die Steuerung des Prozessbetriebs
zur Verfügung
stehen und die z.B. Steuerungsoptimierer, Diagnoseexperten, neutrale
Netzwerke, Tuner etc. umfassen.
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Ferner
können
Wartungssysteme, wie Computer, die die AMS-Applikationen oder beliebige
andere Applikationen zur Vorrichtungsüberwachung und Kommunikation
ausführen,
mit den Prozesssteuersystemen 12 oder 14 oder
mit den einzelnen darin vorhandenen Vorrichtungen zur Ausführung von
Wartungs- und Überwachungstätigkeiten
verbunden werden. So kann beispielsweise ein Wartungscomputer 18 über jede
gewünschte
Kommunikationsleitung oder Netzwerk (auch drahtlose Netzwerke oder
Netzwerke tragbarer Vorrichtungen) mit dem Steuergerät 12B und/oder
den Vorrichtungen 15 verbunden werden, um mit den Vorrichtungen 15 zu
kommunizieren und diese in bestimmten Fällen neu zu konfigurieren oder
andere Wartungstätigkeiten
auszuführen.
Auf die gleiche Weise können
Wartungsapplikationen wie die AMS- Applikation in einer oder mehreren der
Benutzerinterfaces 14A installiert und abgearbeitet werden,
die dem verteilten Prozesssteuerungssystem 14 zugeordnet
sind, um Wartungs- und Überwachungsfunktionen
auszuführen,
zu denen auch die Sammlung von Daten im Zusammenhang mit dem betrieblichen
Zustand der Vorrichtungen 16 gehören.
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Die
Prozessanlage 10 umfasst auch mehrere rotierende Maschinen 20,
wie z.B. Turbinen, Motoren etc., die über einen permanenten oder
temporären
Kommunikationslink (wie beispielsweise ein Bus, ein drahtloses Kommunikationssystem
oder tragbare Geräte,
die zum Erfassen von Daten mit den Maschinen 20 verbunden
und dann wieder entfernt werden) mit einem Wartungscomputer 22 verbunden
sind. Zusätzlich
oder alternativ kann der Wartungscomputer 22 mit Überwachungs-
/Diagnosegeräten
verbunden werden, die die rotierenden Maschinen 20 überwachen.
Der Wartungscomputer 22 kann die bekannten Überwachungs-
und Diagnoseapplikationen 23 speichern und ausführen, die
z.B. von CSI oder beliebigen anderen, bekannten Applikation bereitgestellt
werden, die benutzt werden, um den betrieblichen Zustand der rotierenden
Maschinen 20 zu diagnostizieren, zu überwachen und zu optimieren.
Das Wartungspersonal nutzt die Applikationen 23 gewöhnlich,
um die Leistung der rotierenden Maschinen 20 in der Prozessanlage 10 aufrechtzuerhalten
und zu überwachen,
um Probleme mit den rotierenden Maschinen 20 zu ermitteln
und um zu bestimmen, wann und ob die rotierenden Maschinen 20 repariert
oder ersetzt werden müssen.
Daten im Zusammenhang mit der Überwachung,
Diagnose und/oder Optimierung der rotierenden Maschinen können in
einer mit dem Computer 22 verbundenen (nicht gezeigten)
Datenbank gespeichert werden.
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In ähnlicher
Weise ist ein System 24 für die Energieerzeugung und
-verteilung, das eine der Prozessanlage 10 zugeordnete
Ausrüstung 25 für die Energieerzeugung
und -verteilung besitzt, beispielsweise über einen Bus mit einem anderen
Computer 26 verbunden, der die Ausrüstung 25 für die Energieerzeugung
und -verteilung innerhalb der Prozessanlage 10 betreibt
und überwacht.
Der Computer 26 kann die bekannten Applikationen 27 für Energiesteuerung
und Diagnosen ausführen,
wie sie z.B. von Liebert und ASCO oder anderen Unternehmen bereitgestellt
werden, um die Ausrüstung 25 für die Energieerzeugung
und -verteilung zu steuern und zu warten.
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Bisher
waren die verschiedenen Prozesssteuerungssysteme 12 und 14 und
die Systeme 22 und 26 für die Energieerzeugung und
-wartung vielleicht nicht so miteinander verbunden, dass sie in
jedem dieser Systeme generierte oder von ihm gesammelte Daten zweckmäßig teilen
konnten. Als Ergebnis arbeiteten die verschiedenen Funktionen, wie
die Prozesssteuerungsfunktionen, die Energieerzeugungsfunktionen
und die Funktionen der rotierenden Maschinen so, als ob die anderen
Ausrüstungen
innerhalb der Prozessanlage, die entweder einen Einfluss auf die
jeweilige Funktion haben oder von ihr beeinflusst werden, ganz einwandfrei arbeiten
würden,
was fast nie der Fall ist. Da die Funktionen jedoch so unterschiedlich
sind und sich auch die Ausrüstungen
und das Personal unterscheiden, die diese Funktionen überwachen,
gab es typischerweise nur ein geringes und jedenfalls nicht wesentliches
Datensharing zwischen den verschiedenen Funktionssystemen innerhalb
der Prozessanlage 10.
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Um
dieses Problem auszuschalten, wird ein Computersystem 30 bereitgestellt,
das kommunikativ mit den den verschiedenen Funktionssystemen innerhalb
der Prozessanlage 10 zugeordneten Computern oder Schnittstellen
verbunden ist. Zu diesen Funktionssystemen gehören auch die Prozesssteuerungsfunktionen 12 und 14,
die Wartungsfunktionen, wie sie in den Computern 18, 14A, 22 und 26 implementiert
werden, sowie die kommerziellen Funktionen. Insbesondere ist das
Computersystem 30 kommunikativ mit dem herkömmlichen
Prozesssteuerungssystem 12 und der diesem Steuerungssystem
zugeordneten Wartungsschnittstelle 18 verbunden. Es ist
weiter verbunden mit den Prozesssteuerungs- und/oder Wartungsschnittstellen 14A des
verteilten Prozesssteuerungssystems 14, mit dem Wartungscomputer 22 für die rotierenden
Maschinen und dem Computer 26 für die Energieerzeugung und
-verteilung, und zwar insgesamt über
ein Netzwerk 32. Das Netzwerk 32 kann jedes gewünschte oder
geeignete lokale Netzwerk (LAN) oder Standort-Netzwerk (WAN) zur
Bereitstellung von Kommunikationen nutzen.
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Wie
in 1 gezeigt, ist Computer 30 über das
gleiche oder ein anderes Netzwerk 32 mit Computern für kommerzielle
Applikationen und Computern für
die Wartungsplanung 35 und 36 verbunden, die beispielsweise
ERP, MRP, Buchführung,
Produktions- und Kundenbestellungssysteme, Wartungsplanungssysteme und
alle sonstigen gewünschten
kommerziellen Applikationen ausführen
können,
wie Applikationen für
die Bestellung von Teilen, Vorräten
und Rohstoffen, Produktionsplanung etc. Der Computer 30 kann
ferner, z.B. über das
Netzwerk 32, mit einem anlagenweiten LAN 37, einem
Standort-WAN 38, sowie mit einem Computersystem 40 verbunden
werden, das eine Fernüberwachung
der Prozessanlage 10 bzw. Fernkommunikation mit der Anlage
ermöglicht.
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In
einer Ausführungsform
erfolgen die Kommunikationen über
Bus 32 unter Nutzung des XML-Protokolls. In diesem Fall
werden die Daten von jedem der Computer 12A, 18, 14A, 22, 26, 35, 36 etc.
in einen XML-Wrapper eingebettet und an einen XML-Datenserver gesandt,
der z.B. von Computer 30 implementiert werden kann. Da
XML eine deskriptive Sprache ist, kann der Server jeden Datentyp
verarbeiten. Im Server werden die Daten, sofern erforderlich, in
einen neuen XML-Wrapper eingebettet, d.h. diese Daten werden von einem
XML-Schema in ein oder mehrere andere XML-Schemata eingeschrieben,
die für
jede der Empfängerapplikationen
erzeugt werden. So kann jeder Datenabsender seine Daten mit einem
Schema umschreiben, das für
die betreffende Vorrichtung oder Applikation verständlich oder
passend ist, und jede Empfängerapplikation
kann die Daten in einem anderen Schema empfangen, das für die Empfängerapplikation
genutzt wird oder für
diese verständlich
ist. Der Server ist so konfiguriert, dass er je nach Quelle und
Bestimmung der Daten ein Schema in ein anderes Schema einschreiben
kann. Auf Wunsch kann der Server auch bestimmte Datenverarbeitungsfunktionen
oder andere Funktionen auf Grundlage des Datenempfangs ausführen. Die
Regeln für
die Mapping- und Verarbeitungsfunktionen werden vor dem Betreiben
des hier beschriebenen Systems erstellt und im Server gespeichert.
So können
Daten von einer beliebigen Applikation an eine oder mehrere andere
Applikationen gesandt werden.
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Im
Allgemeinen übernimmt
der Computer 30 die Speicherung und Ausführung eines
Einsatzplanungsexperten 50, der Daten und andere Informationen
sammelt, die von den Prozesssteuerungssystemen 12 und 14,
den Wartungssystemen 18, 22 und 26 und
den kommerziellen Systemen 35 und 36 generiert
werden, sowie Informationen, die von in jedem dieser Systeme ausgeführten Datenanalyse-Tools
generiert werden. Der Einsatzplanungsexperte 50 kann beispielsweise
auf dem gegenwärtig
von NEXUS bereitgestellten OZ-Expertensystem basieren. Bei dem Einsatzplanungsexperten 50 kann
es sich jedoch um einen beliebigen anderen Expertensystemtyp handeln,
z.B. auch um jeden beliebigen Typ eines Datengewinnungssystems.
Es ist wichtig zu wissen, dass der Einsatzplanungsexperte 50 als
ein Daten- und Informations-Clearinghouse in der Prozessanlage 10 arbeitet
und die Verteilung von Daten oder Informationen von einem Funktionsbereich,
wie dem Wartungsbereich, an andere Funktionsbereiche, wie die Prozesssteuerung
oder die kommerziellen Funktionsbereiche, koordinieren kann. Der
Einsatzplanungsexperte 50 kann die gesammelten Daten auch
zur Generierung neuer Informationen oder Daten nutzen, die an eines
oder mehrere der den verschiedenen Funktionen in der Prozessanlage 10 zugeordneten
Computersysteme verteilt werden können. Ferner kann der Einsatzplanungsexperte 50 andere
Applikationen ausführen,
die die gesammelten Daten nutzen, um neue Datentypen zu generieren,
die innerhalb der Prozessanlage 10 genutzt werden sollen,
oder er kann deren Ausführung überwachen.
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Insbesondere
kann der Einsatzplanungsexperte 50 die Index-Generierungs-Software 51 umfassen oder
abarbeiten, die bestimmten Vorrichtungen (wie Prozesssteuerungs-
und Messvorrichtungen, Vorrichtungen zur Energieerzeugung, rotierenden
Maschinen, Einheiten, Bereichen etc.) zugeordnete Indices erzeugen, oder
Indices, die Prozesssteuerungsentitäten wie Regelschleifen etc.
innerhalb der Prozessanlage 10 zugeordnet sind. Diese Indices
können
dann den Prozesssteuerungsapplikationen zur Verfügung gestellt werden, um die
Prozesssteuerung zu optimieren, oder sie können für die kommerzielle Software
bzw. kommerzielle Applikationen bereitgestellt werden, um kaufmännischen
Mitarbeitern vollständigere
oder besser verständliche Informationen
im Zusammenhang mit dem Betrieb der Prozessanlage 10 zu
liefern. Der Einsatzplanungsexperte 50 kann für einen
beispielsweise dem Prozesssteuerungssystem 14 zugeordneten
Steuerungsexperten 52 auch Wartungsdaten bereitstellen
(wie Informationen zum betrieblichen Zustand einer Vorrichtung),
sowie kommerzielle Daten (wie Daten im Zusammenhang mit Terminaufträgen, Terminplänen usw.),
um einen Operator bei Steuerungstätigkeiten, wie die Optimierung
der Steuerung, zu unterstützen.
Der Steuerungsexperte 52 kann beispielsweise von dem Benutzerinterface 14A oder
einem beliebigen anderen, dem Steuerungssystem 14 zugeordneten
Computer oder auf Wunsch innerhalb von Computer 30 implementiert
werden.
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In
einer Ausführungsform
kann der Steuerungsexperte 52 beispielsweise der Steuerungsexperte
sein, der in der am 22. Februar 1999 eingereichten US-Patent anmeldung
mit der Seriennummer 09/256.585 mit dem Titel "Diagnose in einem Prozesssteuerungssystem" und in der am 7.
Februar 2000 eingereichten US-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 09/499.445 mit dem Titel "Diagnoseexperte in einem Prozesssteuerungssystem" beschrieben wird.
Diese beiden Patentanmeldungen werden hiermit durch Bezugnahmen
in ihrer Gesamtheit und für
alle Zwecke in dieses Dokument einbezogen. Diese Steuerungsexperten
können
jedoch zusätzlich
Daten im Zusammenhang mit dem Zustand von Vorrichtungen oder anderer
Hardware innerhalb der Prozessanlage 10 in die von diesen
Steuerungsexperten ausgeführten
Entscheidungsfindungen integrieren und nutzen. Bisher benutzten
die Software-Steuerungsexperten
im Allgemeinen lediglich Daten von Prozessvariablen und einige begrenzte
Zustandsdaten von Vorrichtungen, um Entscheidungen zu treffen oder dem
Prozessoperator Empfehlungen zu geben. Dank der vom Einsatzplanungsexperten 50 bereitgestellten Kommunikation,
insbesondere in Bezug auf Informationen über den Vorrichtungszustand,
wie sie von den Computersystemen 18, 14A, 22 und 26 und
den darin implementierten Datenanalyse-Tools geliefert werden, kann
der Steuerungsexperte 52 Informationen über den Vorrichtungszustand
wie Funktionssicherheit, Leistung, Nutzung und Variabilität empfangen
und zusammen mit der Information über Prozessvariable in seine Entscheidungsfindung
einbeziehen.
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Zusätzlich kann
der Einsatzplanungsexperte 50 Informationen bezüglich des
Vorrichtungszustands und des Ablaufs der Steuerungstätigkeiten
innerhalb der Prozessanlage 10 für die kommerziellen Systeme 35 und 36 bereitstellen,
wo beispielsweise eine Applikation zur Generierung von Arbeitsaufträgen oder
ein Programm 54 automatisch Arbeitsaufträge und Teilebestellungen
auf Grundlage detektierter Probleme innerhalb der Prozessanlage 10 generieren
kann oder wo Lieferungen auf Grundlage laufender Arbeiten geordert
werden können.
In ähnlicher
Weise können
vom Einsatzplanungsexperten 50 im Steuerungssystem detektierte Veränderungen
die kommerziellen Systeme 35 oder 36 veranlassen,
Applikationen auszuführen,
die beispielsweise unter Nutzung von Programm 54 die Terminplanung
abwickeln und Lieferaufträge
erstellen. Desgleichen können Änderungen
von Kundenbestellungen etc. in die kommerziellen Systeme 35 oder 36 eingegeben
werden. Diese Daten können
dann an den Einsatzplanungsexperten 50 und die Steuerungsroutinen
oder an den Steuerungsexperten 52 gesandt werden, um Änderungen
in der Steuerung zu veranlassen, beispielsweise mit dem Zweck, die
Herstellung der neu bestellten Produkte einzuleiten oder die in
den kommerziellen Systemen 35 und 36 durchgeführten Änderungen
zu implementieren. Selbstverständlich
kann auf Wunsch jedes mit dem Bus 32 verbundene Computersystem
dort eine Applikation haben, mit der die einschlägigen Daten von den anderen
Applikationen innerhalb des Computers erhalten und diese Daten z.B.
an den Einsatzplanungsexperten 50 gesandt werden können.
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Außerdem kann
der Einsatzplanungsexperte 50 Informationen an einen oder
mehrere Optimierer 55 innerhalb der Prozessanlage 10 senden.
So kann beispielsweise ein Steuerungsoptimierer 55 im Computer 14A residieren
und eine oder mehrere Steuerungsoptimierungs-Routinen 55A, 55B etc.
ablaufen lassen. Zusätzlich
oder alternativ könnten
die Optimierungsroutinen 55 in Computer 30 oder
einem anderen Computer gespeichert und von diesem ausgeführt werden,
und die dafür
notwendigen Daten könnten
vom Einsatzplanungsexperten 50 übertragen werden. Auf Wunsch
können
in die Prozessanlage 10 auch die Modelle 56 einbezogen
werden, die bestimmte Aspekte der Prozessanlage 10 modellieren.
Diese Modelle 56 können
vom Einsatzplanungsexperten 50 oder einem Steuerungs- oder
sonstigen Experten, wie dem Steuerungsexperten 52 ausgeführt werden,
um Modellierungsfunktionen auszuführen, deren Zweck nachstehend
ausführlicher
beschrieben wird. Ganz allgemein können die Modelle 56 jedoch
verwendet werden, um Parameter für
Vorrichtungen, Bereiche, Einheiten, Regelschleifen etc. zu bestimmen,
fehlerhafte Sensoren oder andere fehlerhafte Ausrüstungen
als Teil der Optimierungsroutinen 55 zu detektieren, Indices
wie Leistungs- und
Nutzungsindices zur Nutzung in der Prozessanlage 10 zu
generieren, Leistungen und Zustände
zu überwachen
und zahlreiche andere Aufgaben zu erfüllen. Bei den Modellen 56 kann
es sich um Modelle handeln, wie sie von MDC Technology in Teeside,
England, entwickelt und vertrieben werden, oder um beliebige andere
Modelltypen. Es gibt selbstverständlich
zahlreiche andere Applikationen, die innerhalb der Prozessanlage 10 bereitgestellt
werden und die vom Einsatzplanungsexperten 50 gelieferten
Daten nutzen können.
Das hier beschriebene System ist nicht auf die spezifisch hier erwähnten Applikationen
begrenzt. Insgesamt trägt
der Einsatzplanungsexperte 50 jedoch zur Optimierung bei
der Nutzung aller Ressourcen innerhalb der Prozessanlage 10 bei,
da er die Möglichkeit
des Datensharing und der Koordination der Ressourcen aus allen Funktionsbereichen
der Prozessanlage 10 bietet.
-
Ferner
können,
ganz allgemein gesprochen, eine oder mehrere Benutzerinterface-Routinen 58 in
einem oder mehreren der Computer innerhalb der Prozessanlage 10 gespeichert
und von diesen ausgeführt werden.
So kann beispielsweise der Computer 30, das Benutzerinterface 14A,
der Computer 35 für
kommerzielle Systeme oder jeder andere Computer eine Benutzerinterface-Routine 58 ablaufen
lassen. Jede Benutzerinterface-Routine 58 kann
Informationen vom Einsatzplanungsexperten 50 abrufen oder
regelmäßig beziehen,
und der gleiche oder andere Datensätze können an jede der Benutzerinterface-Routinen 58 übertragen werden.
Jede der Benutzerinterface-Routinen 58 kann unter Nutzung
unterschiedlicher Bildschirme verschiedene Informationstypen für unterschiedliche
Benutzer bereitstellen. Eine der Benutzerinterface-Routinen 58 kann
z.B. einen Bildschirm oder einen Satz von Bildschirmen für einen
Steuerungsoperator oder einen kaufmännischen Mitarbeiter bereitstellen,
damit der Betreffende Vorgaben machen oder Optimierungsvariablen
zur Nutzung in einer Standardsteuerungsroutine oder in einer Routine
zur Steuerungsoptimierung wählen
kann. Die Benutzerinterface-Routine 58 kann
ein Tool zur Steuerungsführung
bereitstellen, mit dem einem Benutzer die von der Index-Generierungs-Software 51 erzeugten
Indices in koordinierter Weise angezeigt werden können. Dieses
Steuerungsführungs-Tool
kann dem Operator oder einer beliebigen anderen Person auch die Möglichkeit
bieten, Informationen über
den Zustand von Vorrichtungen, Regelschleifen, Einheiten etc. zu
erlangen, mit einer einfachen Anzeige der Informationen im Zusammenhang
mit in diesen Entitäten
auftretenden Problemen, da diese Informationen von einer anderen
Software innerhalb der Prozessanlage 10 detektiert wurden.
Die Benutzerinterface-Routine 58 kann auch Bildschirme
für die
Leistungsüberwachung
bereitstellen, wofür
sie Daten der Leistungsüberwachung
nutzt, die von den Tools 23 und 27, den Wartungsprogrammen
wie der AMS-Applikation oder anderen Wartungsprogrammen bereitgestellt
oder generiert werden, oder die von den Modellen zusammen mit dem
Einsatzplanungsexperten 50 generiert wurden. Selbstverständlich kann
die Benutzerinterface-Routine 58 einen beliebigen Benutzerzugriff
auf Einstellungen oder andere in einer oder allen Funktionsbereichen
der Prozessanlage 10 genutzten Variablen bereitstellen
und dem Benutzer ihre Änderung
ermöglichen.
-
In 2 wird
ein Datenflussdiagramm gezeigt, das einen Ausschnitt aus dem Datenfluss
zwischen dem Einsatzplanungsexperten 50 und anderen Computer-Tools
oder Applikationen innerhalb der Prozessanlage 10 darstellt.
Insbesondere kann der Einsatzplanungsexperte 50 Informationen
von zahlreichen Datenerfassungen oder Datenquellen empfangen, wie
Multiplexer, Transmitter, Sensoren, tragbare Geräte, Steuerungssysteme, Funk-Transceiver,
Online-Steuerungssysteme, Web-Server, die Datenhistorie, Steuerungsmodule
oder andere Steuerungsapplikationen innerhalb der Prozessanlage 10,
von Interfaces wie Benutzerinterfaces und E/A-Schnittstellen, sowie
von Datenservern wie Busse (z.B. Fieldbus, HART- und Ethernet-Busse), Ventilen,
Transceivern, Sensoren, Servern, Steuergeräten und anderen Ressourcen
der Anlage wie Prozessmessgeräten,
rotierenden Maschinen, elektrischen Ausrüstungen, Ausrüstungen
zur Energieerzeugung, Regelantrieben etc. Diese Daten können jede
gewünschte
Form annehmen, je nach der Axt ihrer Generierung oder Nutzung durch
andere Funktionssysteme. Außerdem
können
diese Daten unter Nutzung jedes gewünschten oder geeigneten Datenkommunikationsprotokolls
bzw. jeder gewünschten
Kommunikations-Hardware,
wie z.B. das vorbeschriebene XML-Protokoll, an den Einsatzplanungsexperten 50 übertragen
werden. Im Allgemeinen wird die Prozessanlage 10 jedoch
so konfiguriert, dass der Einsatzplanungsexperte 50 automatisch
spezifische Datenarten von einer oder mehreren der Datenquellen
empfängt,
so dass der Einsatzplanungsexperte 50 vorbestimmte Maßnahmen
in Bezug auf diese Daten ergreifen kann.
-
Der
Einsatzplanungsexperte 50 empfängt ferner Informationen von
Datenanalyse-Tools,
wie Tools für die
Wartungsdatenanalyse, Tools zur Leistungsüberwachung, wie sie den Vorrichtungen
zugeordnet sind, sowie von Tools zur Leistungsüberwachung für Prozesssteuerungssysteme,
wie sie in den vorerwähnten
US-Patentanmeldungen mit den Seriennummern 09/256.585 und 09/499.445
beschrieben werden (und kann diese auch tatsächlich ausführen). Die Datenanalyse-Tools
können
z.B. auch eine Ursachenapplikation beinhalten, die Ursachen bestimmter
Probleme detektiert, sowie eine Detektierung von Ereignissen gemäß der Beschreibung
in US-Patent Nr. 6.017.143, Regelkreis-Diagnosen gemäß der Offenlegung
in der am 3. Mai 1999 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 09/303.869 (die
hiermit in ihrer Gesamtheit und für alle Zwecke durch Bezugnahme
in dieses Dokument einbezogen wird), Applikationen zur Detektierung
von gesteckten Impulsleitungen gemäß der Beschreibung in der am
25. Februar 1999 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 09/257.896 (die
hiermit in ihrer Gesamtheit und für alle Zwecke durch Bezugnahme
in dieses Dokument einbezogen wird), Applikationen für die Vorrichtungszustände, Vorrichtungskonfigurationen
und Wartungsapplikationen, Tools für die Speicherung von Vorrichtungen,
die Datenhistorie und die Anzeige von Informationen, wie AMS, Explorer-Applikationen
und Auditpfadapplikationen. Außerdem
kann der Experte 50 Daten und beliebige Informationen von
Tools der Prozesssteuerungs-Datenanalyse, wie dem fortgeschrittenen
Steuerungsexperten 52, von Prozesssteuerungsroutinen auf
Basis vorausschauender Modelle gemäß der Beschreibung in den US-Patentanmeldungen
Nr. 09/593.327 (eingereicht am 14. Juni 2000) und Nr. 09/412.078
(eingereicht am 4. Oktober 1999), die hiermit in ihrer Gesamtheit
und für
alle Zwecke durch Bezugnahme in dieses Dokument einbezogen werden,
sowie von Tuning-Routinen, Fuzzylogik-Steuerungsroutinen und Steuerungsroutinen
für neurale Netzwerke
und von virtuellen Sensoren empfangen, wie sie in US-Patent Nr. 5.680.409
beschrieben werden, die alle innerhalb des Prozesssteuerungssystems
der Anlage 10 bereitgestellt werden können.
-
Der
Einsatzplanungsexperte 50 kann ferner Informationen von
Datenanalyse-Tools
in Bezug auf rotierende Maschinen empfangen, etwa Online-Schwingungsdaten,
Daten von drahtlosen Funksensoren und tragbaren Datensammeleinheiten, Ölanalysen
für rotierende
Maschinen, Thermographiedaten, Daten von Ultraschallsystemen sowie
von Laserausrichtungs- und Abgleichsystemen, die insgesamt im Zusammenhang
mit der Detektierung von Problemen oder dem Zustand der rotierenden
Maschinen innerhalb der Prozessanlage 10 stehen können.
-
Der
Einsatzplanungsexperte 50 kann weiterhin Daten im Zusammenhang
mit dem Energie-Management und den Ausrüstungen für Energieversorgung und -lieferungen,
wie die Applikationen 23 und 27 in 1 empfangen,
die alle gewünschten
Tools für
die Überwachung
und Analyse des Energie-Managements und der Ausrüstungen für die Energieversorgung beinhalten
können.
-
In
einer Ausführungsform
veranlasst bzw. überwacht
der Einsatzplanungsexperte 50 die Ausführung der mathematischen Software-Modelle 56 einzelner
oder aller Ausrüstungen
innerhalb der Prozessanlage 10, wie Gerätemodelle, Regelschleifenmodelle, Einheitenmodelle,
Bereichsmodelle etc., die beispielsweise im Computer 30 oder
jedem anderen gewünschten
Computer innerhalb der Prozessanlage 10 ablaufen. Der Einsatzplanungsexperte 50 kann
die von diesen Modellen entwickelten oder ihnen zugeordneten Daten
aus verschiedenen Gründen
nutzen. Manche dieser Daten (oder die Modelle selbst) können für die Bereitstellung
virtueller Sensoren innerhalb der Prozessanlage 10 genutzt
werden. Einige der Daten oder die Modelle selbst können genutzt
werden, um eine vorausschauende Steuerung oder optimale Echtzeitsteuerung
innerhalb der Prozessanlage 10 zu implementieren. Manche
der von den Modellen 56 generierten Daten können von
der Index-Generierungs-Routine 51 zur Generierung von Indices
genutzt werden, die in anderen Applikationen, wie kommerziellen
und Prozesssteuerungsapplikationen verwendet werden. Die Verwendung
der Modelle 56 für
diese und andere Zwecke wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
-
Der
Einsatzplanungsexperte 50 empfängt die Daten bei deren Generierung
oder aber in bestimmten Zeitabständen,
beispielsweise über
Bus 32 oder ein beliebiges anderes Netzwerk innerhalb der
Prozessanlage 10. Danach verteilt der Einsatzplanungsexperte 50 die
Daten entweder periodisch oder nach Bedarf an andere Applikationen
oder nutzt sie, um andere, für
verschiedene Aspekte der Steuerung oder des Betriebs der Prozessanlage 10 nützliche
Informationen für
andere Funktionssysteme der Anlage 10 zu generieren und
bereitzustellen. Insbesondere kann der Einsatzplanungsexperte 50 Daten
liefern, die die Index-Generierungs-Routine 51 veranlassen,
eine Reihe verbundener Indices, wie einen Leistungsindex, einen
Nutzungsindex, einen Funktionssicherheits-Index und einen Variabilitäts-Index
zu generieren, die einer oder mehreren der Vorrichtungen, Einheiten,
Regelschleifen, Bereichen oder anderen Entitäten innerhalb der Prozessanlage 10 zugeordnet
sind. Die Generierung und Nutzung dieser Indices wird nachstehend
ebenfalls ausführlicher
besprochen.
-
Der
Einsatzplanungsexperte 50 kann ferner Daten für die Steuerungsroutinen 62 bereitstellen
und von diesen empfangen. Diese Routinen können in Prozesssteuerungsgeräten oder
in diesen Steuergeräten,
Optimierern 55, kommerziellen Applikationen 63,
Wartungsapplikationen 66 etc. zugeordneten Schnittstellen
residieren.
-
Ein
Steuerungsexperte 65 (der ein prädikatives Prozesssteuerungsgerät beinhalten
kann), der bisher einfach davon ausging, dass die von ihm gesteuerten
Vorrichtungen entweder störungsfrei
oder überhaupt nicht
arbeiteten, kann vom Einsatzplanungsexperten 50 Informationen
im Zusammenhang mit dem Zustand oder der Funktionssicherheit der
von ihm gesteuerten Vorrichtungen empfangen, wie z.B. die vorerwähnten Nutzungs-,
Variabilitäts-,
Funktionssicherheits- oder Leistungs-Indices oder sonstige Informationen
in Bezug auf den betrieblichen Zustand von Vorrichtungen, Regelschleifen
etc., die bei der Prozesssteuerung berücksichtigt werden können. Das
vorausschauende Steuergerät 65 sowie
die Optimierer 55 können
zusätzliche
Informationen und Daten für
die Benutzerinterface-Routinen 58 bereitstellen. Das vorausschauende
Steuergerät 65 oder
der Optimierer 55 können
die dem gegenwärtigen
Zustand der Vorrichtungen im Netzwerk entsprechenden Zustandsinformationen
nutzen und können
außerdem
die Ziele und den künftigen
Bedarf berücksichtigen,
die bzw. der von der vom Einsatzplanungsexperten 50 bereitgestellten
Software für
kommerzielle Lösungen
(die beispielsweise aus den kommerziellen Applikationen 63 besteht)
ermittelt werden, um die auf Vorhersagen basierende Steuerung innerhalb
des Steuerungssystems zu optimieren.
-
Der
Einsatzplanungsexperte 50 kann außerdem Daten für die ERP-Tools
bereitstellen und von ihnen empfangen, wie sie typischerweise in
kommerziellen Lösungen
oder den kommerziellen Computern 35 und 36 genutzt
werden. Diese Applikationen können
Produktionsplanungs-Tools beinhalten, die die Produktionsplanung
und die Materialbeschaffungsplanung steuern, sowie Tool 54 für die Generierung
von Arbeitsaufträgen, das
automatisch Teilebestellungen, Arbeitsaufträge oder Lieferaufträge zur Nutzung
in kommerziellen Applikationen etc. generiert. Selbstverständlich kann
die Generierung von Teilebestellungen, Arbeitsaufträgen und Lieferaufträgen automatisch
auf Grundlage von Informationen vom Einsatzplanungsexperten 50 ergänzt werden.
Dadurch verkürzt
sich die Frist, die benötigt
wird, um nicht nur zu ermitteln, dass eine Ressource instandgesetzt
werden muss, sondern auch um die Zeit festzustellen, die für den Erhalt
der für
die Korrekturmaßnahmen
im Hinblick auf die Wartung erforderlichen Teile angesetzt werden
muss.
-
Der
Einsatzplanungsexperte 50 kann auch Informationen für die Wartungsapplikationen 66 bereitstellen,
die nicht nur dem Wartungspersonal unverzüglich Probleme melden, sondern
auch Korrekturmaßnahmen ergreifen,
wie die Bestellung von Teilen etc., die für die Behebung eines Problems
erforderlich sind. Es können ferner
unter Nutzung von Informationstypen, die dem Einsatzplanungsexperten 50 zur
Verfügung
stehen, die aber früher
einem einzelnen System nicht zugänglich
waren, neue Modelle 68 generiert werden. Wie aus 2 zu
ersehen, empfängt
der Einsatzplanungsexperte 50 selbstverständlich nicht
nur Informationen oder Daten von den Datenmodellen und den Analyse-Tools,
sondern auch von den Unternehmensressourcen-Planungstools, den Wartungs-Tools und
den Prozesssteuerungs-Tools.
-
Außerdem können eine
oder mehrere koordinierte Benutzerinterface-Routinen 58 sowohl
mit dem Einsatzplanungsexperten 50 als auch mit beliebigen
anderen Applikationen innerhalb der Prozessanlage 10 kommunizieren,
um Unterstützung
und Anzeigen für
Operators, Wartungspersonal, kaufmännische Mitarbeiter etc. bereitzustellen.
Die Operators und andere Benutzer können die koordinierten Benutzerinterface-Routinen 58 nutzen,
um eine vorausschauende Steuerung zu realisieren bzw. zu implementieren,
Einstellungen der Prozessanlage 10 zu ändern, Hilfetexte innerhalb
der Prozessanlage 10 anzuzeigen oder andere Tätigkeiten
im Zusammenhang mit den vom Einsatzplanungsexperten 50 bereitgestellten
Informationen auszuführen.
Wie vorstehend besprochen, können
die Benutzerinterface-Routinen 58 ein Operatorführungs-Tool
beinhalten, das Informationen vom vorausschauenden Steuergerät 65,
sowie im Zusammenhang mit den Indices empfängt, die von einem Operator
oder einem anderen Benutzer zur Unterstützung bei der Erfüllung zahlreicher
Funktionen verwendet werden können,
wie z.B. bei der Anzeige eines Prozesszustands oder des Zustands
von Vorrichtungen innerhalb des Prozesses, bei der Führung des
vorausschauenden Steuergeräts 65 oder
der vorausschauenden oder optimierten Steuerung. Ferner können die
Benutzerinterface-Routinen 58 zur Anzeige von Daten oder
z.B. über
den Einsatzplanungsexperten 50 zur Erlangung von Daten
von den Tools in anderen Bereichen der Prozessanlage 10 genutzt
werden. Beispielsweise können
sich Manager informieren wollen, was im Prozess vorgeht, oder für ihre strategischen
Pläne übergeordnete
Informationen im Zusammenhang mit der Prozessanlage 10 benötigen.
-
Überwachung rotierender Maschinen
-
Wie
weiter oben beschrieben, können
dem Einsatzplanungsexperten 50 durch Datenanalyse-Tools
Informationen im Zusammenhang mit Problemen oder dem Zustand rotierender
Maschinen in einer Prozessanlage zur Verfügung gestellt werden. Diese
Datenanalyse-Tools können
beispielsweise Tools beinhalten, die die Schwingungen der rotierenden
Maschinen überwachen.
Die von den Datenanalyse-Tools bereitgestellte Information kann
beispielsweise die Form des gemessenen Abweichungsgrads einer Maschinenschwingung
annehmen.
-
Es
sind mehrere Verfahren für
die Ermittlung des Abweichungsgrads von Maschinenschwingungen bekannt.
So besteht ein weithin bekanntes Verfahren darin, den Messwert der
Gesamtschwingung mit einer Tabelle zu vergleichen, die annehmbare
Gesamtschwingungspegel für
rotierende Maschinen definiert. So gibt die "Rathbone-Tafel" annehmbare Gesamtschwingungspegel für eine Maschine
an, indem der betriebliche Zustand der Maschine in neun Stufen von "absolut ruhig" bis "sehr hart" eingeordnet wird.
-
Ein
anderes bekanntes Verfahren für
die Ermittlung des Abweichungsgrades auf Grundlage des Schwingungsspektrums
einer Maschine beinhaltet die Berechnung von Werten, die die in
bestimmten Bereichen oder Banden des Schwingungsspektrums vorhandene
Energie darstellen. Einige dieser Analyseparameterbanden können spezifiziert
werden, wobei jedem eine Alarmgrenze zugeordnet wird, mit der ein
berechneter Parameterwert verglichen werden kann. Der Abweichungsgrad
der Maschine kann charakterisiert werden durch die Prüfung der
Abweichung der berechneten Werte von ihrer zugeordneten Alarmgrenze,
wobei jedem Band ein Kennwert für
den Abweichungsgrad von A – D
zugeordnet wird.
-
Zu
anderen bekannten Verfahren zur Ermittlung des Abweichungsgrads
auf Grundlage von Schwingungsinformationen gehört die Feststellung, dass der
Schwingungspegel einer Maschine einen Grenzwert überstiegen hat, mit anschließender Ermittlung,
in welche der verschiedenen Abweichungskategorien der Schwingungspegel
einzuordnen ist (z.B. "leicht", "mäßig", "schwer" oder "extrem").
-
Zusätzlich beschreibt
das am 23. Februar 1999 erteilte US-Patent Nr. 5.875.420 mit dem
Titel "Bestimmung
des betrieblichen Zustands von Maschinen auf Grundlage des Abweichungsgrads
des Schwingungsspektrums von einem annehmbaren Zustand" Ausführungsbeispiele
von Verfahren zur Ermittlung des Abweichungsgrads auf Grundlage
von Schwingungsinformationen. Dieses Patent wird hiermit durch Bezugnahme
in seiner Gesamtheit und zu allen Zwecken in dieses Dokument einbezogen.
Bei mindestens einigen dieser Ausführungsformen kann der Kennwert
des Abweichungsgrads für
eine Maschine auf Grundlage der Spitzenamplituden innerhalb des
Schwingungsspektrums der Maschine bestimmt werden. Dieser Kennwert
des Abweichungsgrads kann dazu beitragen, den Abweichungsgrad der
Maschine von einem annehmbaren Zustand zu charakterisieren, so dass
die einer oder mehreren Maschinen zugeordneten Abweichungen eingestuft
werden können.
-
3.
zeigt ein beispielhaftes Maschinenschwingungs-Überwachungssystem 100.
Das Maschinenschwingungs-Überwachungssystem 100 kann
für die
Messung und Analyse des Schwingungspegels einer Maschine 110,
z.B. eines WS-Induktionsmotors, verwendet werden. Durch die Überwachung
des Schwingungsspektrums der Maschine kann der betriebliche Zustand
der Maschine ermittelt werden. Zum System 100 gehört eine
Vorrichtung, wie beispielsweise der tragbare Schwingungsanalysator 112,
der Schwingungsdaten von einer oder mehreren Maschinen sammelt,
speichert und/oder analysiert, und ein Computer 114, der
z.B. Schwingungsdaten speichert und analysiert, die vom tragbaren
Schwingungsanalysator 112 heruntergeladen wurden.
-
Eine
vom tragbaren Schwingungsanalysator 112 und/oder dem Computer 14 in
einem solchen System 100 durchgeführte Analyse kann die Umwandlung
der Schwingungsdaten der Maschine in Schwingungsfrequenzspektren
beinhalten, mit der Definition einer Schwingungsamplitudengrenze, über die
hinaus der Schwingungspegel der Maschine als anormal gilt, wobei
bestimmt wird, ob der Schwingungspegel der Maschine die festgelegten
Grenzen überschritten
hat, und ein Qualitätswert
generiert wird, der den Abweichungsgrad eines anormalen Schwingungszustands
charakterisieren kann. Auf Grundlage dieses Qualitätswerts
kann beispielsweise ein Operator eine wohl bedachte Entscheidung
hinsichtlich der Vorrangigkeit treffen, die dem Problem in der Maschine 110 zugeordnet
werden muss. Der Qualitätswert
kann beispielsweise der Kennwert des Abweichungsgrads sein, der
in US-Patent Nr. 5.875.420 beschrieben wird. Der Qualitätswert kann
auch nach anderen Verfahren bestimmt werden, wie den bekannten vorbeschriebenen
Verfahren für
die Ermittlung von Messwerten des Abweichungsgrads.
-
4 zeigt
ein Beispiel von Computer 114 in 3. Der Computer 114 kann
einen Prozessor 120 beinhalten, der mit einem Arbeitsspeicher 124,
einem Benutzerinterface 128 und einem Display 132 gekoppelt ist.
Der Arbeitsspeicher 124 kann einen flüchtigen Speicher, z.B. einen
RAM umfassen, sowie nicht flüchtige Speicher,
wie ein Festplatten-Laufwerk, ein Disketten-Laufwerk, einen RAM,
einen FLASH-Speicher etc. Die Daten, die das Testschwingungsspektrum
einer Maschine darstellen, können
dem Prozessor 120 beispielsweise über eine Datenschnittstelle 144 zur
Verfügung
gestellt werden, oder die Daten können im Arbeitsspeicher 124 residieren,
wo sie vom Prozessor 120 gelesen werden können. Alternativ
können
die Daten des Testschwingungsspektrums beispielsweise über eine
Datenabrufvorrichtung 136, wie ein Platten- oder Bandlaufwerk,
und eine Datenspeichervorrichtung 140, wie eine Magnetplatte
oder ein Magnetband, in den Prozessor 120 oder den Arbeitsspeicher 124 heruntergeladen
werden. Zusätzlich
können
die Daten des Testschwingungsspektrums beispielsweise über die
Datenschnittstelle 144 oder ein Netzwerkinterface 148 heruntergeladen
werden.
-
Sobald
die Daten des Testschwingungsspektrums dem Prozessor 120 zur
Verfügung
gestellt wurden, kann der Prozessor 120 einen der Prozesse
ausführen,
wie er z.B. im US-Patent Nr. 5.875.420 beschrieben wird, der einen
oder mehrere Kennwerte des Abweichungsgrades generiert. Der Prozessor 120 kann
die Prozessschritte gemäß einer
im Arbeitsspeicher 124 gespeicherten Software abarbeiten.
-
Wie
ebenfalls aus 1 ersichtlich, kann der Computer 114 mit
dem Computer 22 gekoppelt werden. Alternativ kann der Computer 22 den
Computer 114 beinhalten. Der Computer 22 kann
Kennwerte des Abweichungsgrads empfangen oder generieren, die den
rotierenden Maschinen 20 entsprechen. Diese Kennwerte können dann
in der mit dem Computer 22 gekoppelten (nicht gezeigten)
Datenbank gespeichert werden. Tabelle 1 ist ein Beispiel für mögliche Kennwerte
des Abweichungsgrads, die in der Datenbank gespeichert werden können.
-
-
Wie
aus Tabelle 1 zu entnehmen, zeigt ein Kennwert 0 des Abweichungsgrads
an, dass die Schwingungen der überwachten
Maschine normal erscheinen, während
Kennwerte des Abweichungsgrads von 1 – 99 einen anormalen Zustand
mit unterschiedlichen Abweichungsgraden anzeigen. Ganz spezifisch
kennzeichnet ein Kennwert 1 einen anormalen Zustand mit dem niedrigsten
Abweichungsgrad (eine Warnung) und ein Kennwert 99 kennzeichnet
einen anormalen Zustand mit dem höchsten Abweichungsgrad (ein
katastrophaler Zustand). Zusätzlich
bedeutet ein Kennwert von -1, dass für die überwachte Maschine kein Status
anliegt. Das kann beispielsweise darauf hindeuten, dass keine Kommunikation
mit Computer 114 und/oder dem Schwingungsanalysator 112 (3)
stattfindet.
-
Funktionssicherheits-Index
-
Wie
vorstehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben,
sammelt der Einsatzplanungsexperte 50, der beispielsweise
von Computer 30 implementiert werden kann, Daten und sonstige
Informationen, die von den Prozesssteuerungssystemen 12 und 14,
den Wartungssystemen 18, 22 und 26 und
den kommerziellen Systemen 35 und 36 generiert
werden, sowie von den in jedem dieser Systeme abgearbeiteten Datenanalyse-Tools generierte
Informationen.
-
Wie
ebenfalls weiter vorne im Text beschrieben, kann der Einsatzplanungsexperte 50 Index-Generierungs-Software 51 beinhalten
oder abarbeiten, die Vorrichtungen wie Prozesssteuervorrichtungen
und Messvorrichtungen, Vorrichtungen zur Energieerzeugung, rotierenden
Maschinen, Einheiten, Bereichen etc. zugeordnete Indices erzeugt,
sowie Indices, die Prozesssteuerungsentitäten wie Regelschleifen etc.
innerhalb der Prozessanlage 10 zugeordnet sind. Diese Indices
können
dann den Prozesssteuerungsapplikationen zur Verfügung gestellt werden, um zur
Optimierung der Prozesssteuerung beizutragen. Sie können auch
für die
kommerzielle Software oder kommerzielle Applikationen bereitgestellt
werden, um kaufmännischen
Mitarbeitern vollständigere
oder besser verständliche
Informationen im Zusammenhang mit dem Betrieb der Prozessanlage 10 zu
liefern.
-
Die
am 28. Februar 2002 eingereichte US-Patentanmeldung Nr. 10/085.439
mit dem Titel "Creation and
Display of Indices Within a Process Plant", die hiermit durch Bezugnahme in ihrer
Gesamtheit und für
alle Zwecke in dieses Dokument einbezogen wird, beschreibt Beispiele
mehrerer Indices, die von der Index-Generierungs-Software 51 generiert
werden können.
Diese Indices können
für die
Quantifizierung verschiedener Merkmale einzelner Entitäten einer
Prozessanlage, wie Vorrichtungen, Ausrüstungen etc., genutzt werden, oder
auch für
die Quantifizierung von Merkmalen in Bezug auf logische oder physikalische
Gruppierungen einzelner Entitäten.
So kann beispielsweise ein Leistungsindex die relative Leistung
einer Vorrichtung, Einheit, eines Bereichs etc. innerhalb einer
Prozessanlage kennzeichnen. Zusätzlich
kann ein Variabilitäts-Index
anzeigen, wie groß die
Abweichung eines Parameters, Signals etc. im Verhältnis zu
seiner erwarteten Abweichung ist. Ein Nutzungs-Index kann auch die
Nutzung einzelner Vorrichtungen, Einheiten, Regelschleifen etc.
anzeigen, und ein Funktionssicherheits-Index kann für die Funktionssicherheit bestimmter
Vorrichtungen oder anderer Entitäten
in der Prozessanlage 10 kennzeichnend sein.
-
Tabelle
2 ist ein Beispiel für
Kennwerte, aus denen sich ein von den verschiedenen Computersystemen
in der Prozessanlage 10 genutzter Funktionssicherheits-Index
zusammensetzt.
-
-
Wie
aus Tabelle 2 ersichtlich, zeigt ein Kennwert 100 des Funktionssicherheits-Index
an, dass der betriebliche Zustand der entsprechenden Entität bzw. der
entsprechenden Entitätengruppe
normal ist, während Kennwerte
des Funktionssicherheits-Index von 1-99 für verschiedene Grade unter
den Optimalwerten liegender Zustände
kennzeichnend sind. Insbesondere zeigt der Kennwert 1 den schlechtesten
Zustand an (Ausfall), während
ein Wert 99 kennzeichnend für
einen anormalen Zustand mit der niedrigsten Prioritätsstufe
(Beratung) ist. Außerdem
zeigt ein Kennwert 0 den Ausfall der Kommunikation mit der entsprechenden
Entität
bzw. der entsprechenden Entitätengruppe
an.
-
Bestimmung der Funktionssicherheitsindizes
für rotierende
Maschinen
-
5 ist
ein Diagramm des Informations- und Datenflusses in einem Abschnitt
einer Prozessanlage wie der Prozessanlage 10 in 1.
Ein Datenserver 204 für
rotierende Maschinen kann mit einem oder mehreren Schwingungsanalysatoren 112 verbunden
sein, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben
sind. Zusätzlich
oder alternativ kann der Datenserver 204 für rotierende
Maschinen mit einem oder mehreren Computern 114 verbunden
sein, die unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben
sind. Des Weiteren kann der Datenserver 204 für rotierende
Maschinen einen Computer 114 umfassen.
-
Der
Datenserver 204 für
rotierende Maschinen ist außerdem
mit einer Datenbank 208 für rotierende Maschinen verbunden.
Wie 1, 3 und 4 zeigen,
kann der Datenserver 204 für rotierende Maschinen Information
bezüglich
des betrieblichen Status der rotierenden Maschinen 20 von
dem/den Computer(n) 114 erhalten und diese Information
in der Datenbank 208 für
rotierende Maschinen abspeichern. Des Weiteren oder alternativ kann
der Datenserver 204 für
rotierende Maschinen Schwingungsdaten vom/von Schwingungsanalysator(en) 112 erhalten
und Information bezüglich
des betrieblichen Status der rotierenden Maschinen 20 generieren.
Diese generierte Information kann ebenfalls in der Datenbank 208 für rotierende
Maschinen abgespeichert werden. Die Information bezüglich des
betrieblichen Status der rotierenden Maschinen 20 kann Kennwerte
für den
Abweichungsgrad wie oben beschrieben enthalten. Wie 1 zeigt,
kann der Datenserver 204 für die rotierenden Maschinen
durch den Computer 22 implementiert werden oder kommunikativ
mit diesem verbunden sein.
-
Der
Datenserver 204 für
die rotierenden Maschinen ist kommunikativ mit einem Datensammelsystem 212 verbunden.
Das Datensammelsystem 212 kann einige oder alle der von
ihm gesammelten Daten in einer Datenbank 216 abspeichern.
Wie 1 zeigt, kann das Datensammelsystem 212 durch
das Computersystem 30 implementiert werden. Das Datensammelsystem 212 kann
eine Komponente des Einsatzplanungsexperten 50 sein. Der
Datenserver 204 für
die rotierenden Maschinen und das Datensammelsystem 212 können untereinander
Daten über
einen Bus oder ein Netzwerk wie ein LAN, ein WAN, das Internet etc.
austauschen. Eine solche Datenkommunikation kann beispielsweise
mittels des XML-Protokolls oder eines anderen geeigneten Protokolls
implementiert werden.
-
Allgemein
gesagt, der Datenserver 204 für die rotierenden Maschinen
generiert Werte für
den Funktionssicherheitsindex verschiedener rotierender Maschinen
und übermittelt
diese Werte für
den Funktionssicherheitsindex an das Datensammelsystem 212.
Das Datensammelsystem 212 kann dann die mit den verschiedenen
rotierenden Maschinen verbundenen Werte für den Funktionssicherheitsindex
für verschiedene andere
Applikationen verfügbar
machen, etwa für
Benutzerschnittstellen, Wartungssysteme, Einsatzplanungssysteme,
Steuerungssysteme, Maschinentypen, Diagnosesysteme, kommerzielle
Systeme etc.
-
6 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 250, das durch einen
Teil einer Prozessanlage wie beispielsweise den in 5 gezeigten
Abschnitt implementiert sein kann, und das weiter unten unter Bezugnahme
auf 5 beschrieben wird. In Block 254 fordert
das Datensammelsystem 212 betriebliche Statusinformation
zu einer oder mehreren Entitäten
der rotierenden Maschinen an. Das Datensammelsystem 212 kann
die Information zum betrieblichen Status regelmäßig, in Reaktion auf ein auslösendes Ereignis
etc. anfordern.
-
Der
Einfachheit halber wird für
die weitere Beschreibung angenommen, dass die Anforderung (Block 254)
nur eine Entität
der rotierenden Maschinen betrifft. Es versteht sich jedoch von
selbst, dass das Flussdiagramm in 6 auch auf
Beispiele anwendbar ist, bei denen Information zum betrieblichen
Status mehrerer Entitäten
der rotierenden Maschinen angefordert wurde.
-
In
Block 258 ruft der Datenserver 204 für die rotierenden
Maschinen Information zum betrieblichen Status der Entität der rotierenden
Maschinen aus der Datenbank 208 für rotierende Maschinen ab.
Die in der Datenbank gespeicherte Information zu der betreffenden
Entität
umfasst einen weiter oben beschriebenen Kennwert für den Abweichungsgrad
der Entität.
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In
Block 262 generiert der Datenserver 204 für die rotierenden
Maschinen einen Wert für
den Funktionssicherheitsindex, der auf dem Kennwert für den Abweichungsgrad
basiert, der aus der Datenbank 208 für rotierende Maschinen abgerufen
wurde. Der Wert für
den Funktionssicherheitsindex kann unter Nutzung einer Vielzahl
von Techniken generiert werden, etwa der Generierung des Werts für den Funktionssicherheitsindex auf
Basis einer oder mehrerer Gleichungen, unter Verwendung einer Nachschlagetabelle
etc.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels
für ein
Verfahren 300 zur Generierung eines Werts für den Funktionssicherheitsindex
auf Basis eines Kennwerts für
den Abweichungsgrad. Das Verfahren 300 stellt insbesondere
eine Technik für
die Konvertierung eines Kennwerts für den Abweichungsgrad aus den
beispielhaften Kennwerten für
den Abweichungsgrad der Tabelle 1 in einen Wert für den Funktionssicherheitsindex
aus den beispielhaften Werten für
den Funktionssicherheitsindex der Tabelle 2 bereit.
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In
Block 304 wird abgefragt, ob der Kennwert für den Abweichungsgrad
gleich -1 ist. Alternativ könnte abgefragt
werden, ob der Abweichungsgrad kleiner Null ist. Wenn der Kennwert
für den
Abweichungsgrad -1 ist, wechselt der Ablauf nach Block 308.
Ist der Abweichungsgrad nicht -1, so wechselt der Ablauf nach Block 312.
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In
Block 308 wird der Funktionssicherheitsindex auf 0 gesetzt.
In Block 312 wird der Funktionssicherheitsindex auf 100
minus dem Kennwert für
den Abweichungsgrad gesetzt.
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Wie
der Fachmann erkennt, sind viele Variationen des in 7 gezeigten
Ablaufs möglich.
Beispielsweise können
Blöcke
mit anderen Blöcken
kombiniert werden oder es können
Blöcke
entfallen. Darüber
hinaus ist dem Fachmann klar, dass der Funktionsablauf der 7 auch
als Nachschlagetabelle implementiert werden kann.
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Der
in 7 gezeigte Ablauf geht davon aus, dass die beispielhaften
Kennwerte für
den Abweichungsgrad der Tabelle 1 und die beispielhaften Werte für den Funktionssicherheitsindex
der Tabelle 2 verwendet werden. Dem Fachmann ist klar, dass für andere
Typen qualitativer Messungen der Ablauf der 7 modifiziert werden
kann.
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Nun
sei erneut auf 6 Bezug genommen. In Block 266 kann
der Datenserver 204 für
die rotierenden Maschinen eine Meldung generieren, die den in Block 262 generierten
Wert für
den Funktionssicherheitsindex und eine Kennung der Entität der rotierenden
Maschinen enthält,
der der Wert für
den Funktionssicherheitsindex zugeordnet ist. Die Meldung kann außerdem weitere
Information umfassen, etwa den Kennwert für den Abweichungsgrad, eine
empfohlene Maßnahme,
eine dem Wert für
den Funktionssicherheitsindex zugeordnete Kategorie (z.B.: "Keine Kommunikation", "Ausfall", "Wartung erforderlich", "Technische Beratung", "Normal") etc. Die in Block 266 generierte
Meldung kann das Format eines Gerätealarms gemäß einem
Protokoll wie dem Fieldbus-Protokoll oder dem HART-Protokoll aufweisen.
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In
Block 270 übermittelt
der Datenserver 204 für
die rotierenden Maschinen die in Block 266 generierte Meldung
an das Datensammelsystem 212. Die Meldung kann beispielsweise
mittels des XML-Protokolls oder eines beliebigen anderen geeigneten
Protokolls übermittelt
werden.
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Wie
der Fachmann erkennt, sind viele Variationen des in 6 gezeigten
Ablaufs möglich.
Beispielsweise können
Blöcke
mit anderen Blöcken
kombiniert werden oder es können
Blöcke
entfallen. Außerdem kann
beim Eintreffen einer Informationsanforderung vom Datensammelsystem 212 die
Generierung des Werts für
den Funktionssicherheitsindex (Block 262) entfallen. Als
eine Alternative kann der Wert für
den Funktionssicherheitsindex schon vorab generiert und in der Datenbank 208 für rotierende
Maschinen abgespeichert werden.
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Jedes
der hierin beschriebenen Verfahren kann beispielsweise mittels eines
Prozessors implementiert werden, der durch ein Softwareprogramm
konfiguriert wird. Das Programm kann als Software auf einem physikalischen
Datenträger
wie einer CD-ROM,
einer Diskette, einer Festplatte, einer Digital Versatile Disk (DVD) oder
in einem Speicher, der dem Prozessor zugehörig und/oder mit diesem verbunden
ist, zur Verfügung
gestellt werden. Dem Fachmann ist jedoch unmittelbar klar, dass
das gesamte Programm oder Teile desselben alternativ auch von einer
anderen Einrichtung als einem Prozessor ausgeführt werden könnten und/oder
in bekannter Weise in Firmware und/oder fest zugehöriger Hardware
realisiert werden könnten.
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Obwohl
verschiedene Modifikationen und andere Ausführungsarten der Erfindung möglich sind,
sind bestimmte Ausführungsbeispiele
zur Verdeutlichung in den Zeichnungen dargestellt und werden hierin
ausführlich
beschrieben. Es ist jedoch klar, dass die Offenlegung nicht auf
die spezifischen offengelegten Formen beschränkt sein soll, sondern dass
im Gegenteil alle Modifikationen sowie andere Ausführungsarten
und Äquivalente
abgedeckt werden sollen, die dem Geist und Geltungsbereich der Offenlegung
gemäß der Definition in
den beigefügten
Ansprüchen
entsprechen.
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Zusammenfassung
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Zusammenfassung:
Information bezüglich
eines betrieblichen Zustands einer Maschine in einer Prozessanlage
wird generiert, wobei die generierte Information ein erstes Datenformat
aufweist. Die Information kann auf Basis von Daten in einem zweiten
Format generiert werden. Das zweite Format kann beispielsweise einem
Format entsprechen, das von einem bestimmten Typ oder verschiedenen
Typen von Prozessentitäten genutzt
wird, wohingegen das erste Format beispielsweise einem Format entsprechen
kann, das für
die Verarbeitung betrieblicher Zustandsinformation anderer Typen
von Prozessentitäten
in der Prozessanlage genutzt wird. Die Bereitstellung betrieblicher
Zustandsdaten für
verschiedene Typen von Prozessentitäten in einem gemeinsamen Format
kann beispielsweise einen Operator bei der Ermittlung des relativen
Einflusses des betrieblichen Zustands für verschiedene Typen von Entitäten unterstützen.
