Verfahren zur rechnergestützten Verarbeitung von Betriebsda ten eines technischen Systems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur rechnergestützten Verarbeitung von Betriebsdaten eines tech nischen Systems. Ferner betrifft die Erfindung ein Computer programmprodukt und ein Computerprogramm.

Ein Betriebspunkt bzw. Betriebszustand eines technischen Sys tems wird in der Regel durch einen bestimmten Punkt in einem mehrdimensionalen Zustandsraum beschrieben, wobei dieser Punkt aufgrund von Eigenschaften des technischen Systems so wie ggf. äußeren Einflüssen und anderen Parametern eingenom men wird. Einem Betriebspunkt sind dabei die Werte von mehre ren Variablen zugeordnet, wobei diese Variablen im Folgenden als erste und zweite Zustandsvariablen bezeichnet werden. Für eine oder mehrere dieser Zustandsvariablen, welche im Folgen den als zweite Zustandsvariablen bezeichnet werden, existie ren in Abhängigkeit von dem Betriebsbereich des technischen Systems entsprechende Schwellwertkriterien, über welche ange zeigt wird, ob unter Umständen ein fehlerhaftes Verhalten des technischen Systems vorliegt.

Es besteht ein Bedarf, die Werte der oben beschriebenen ers ten und zweiten Zustandsvariablen einfach und kompakt zu vi- sualisieren, so dass ein Benutzer intuitiv ein Fehlverhalten des technischen Systems erkennen kann.

Herkömmliche Lösungen zur Visualisierung von Betriebszustän den eines technischen Systems verwenden zur Charakterisierung der Zustände z.B. eine Farbgebung nach Art einer Ampel, wobei eine grüne Farbe einen Normalzustand, eine gelbe Farbe einen kritischen Zustand und eine rote Farbe einen unerlaubten bzw. hochkritischen Zustand darstellt. Die entsprechende Farbge bung wird unter anderem in Prozessdiagrammen, Alarmlisten mit Zeitstempeln, Prozessschrittketten und dergleichen genutzt. Die bekannten Lösungen gehen in der Regel mit einer komplexen Visualisierung einher, so dass kritische Zustände und damit verknüpfte Informationen oftmals nicht schnell durch den Be nutzer erfasst werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur rechnerge stützten Verarbeitung von Betriebsdaten eines technischen Systems zu schaffen, welches eine einfach erfassbare und aus sagekräftige Visualisierung von kritischen Zuständen des technischen Systems bereitstellt .

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 23, ein Computerprogrammprodukt gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 25 und ein Computerprogramm ge mäß den Merkmalen des Patentanspruchs 26 gelöst. Weiterbil dungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen defi niert .

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur rechnergestützten Verarbeitung von Betriebsdaten eines technischen Systems, wo bei die Betriebsdaten während des Betriebs des technischen Systems in einem vorgegebenen Betriebsintervall erfasst wor den sind und als digitale Daten in einem Speicher hinterlegt sind .

In dem erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus den Betriebsda ten für eine Vielzahl von Betriebszeitpunkten innerhalb des vorgegebenen Betriebsintervalls jeweils ein Zustandsvektor extrahiert, der ein Paar von ersten Zustandsvariablen mit zu geordneten Zustandswerten des technischen Systems zum jewei ligen Betriebszeitpunkt und zumindest eine zweite Zustandsva riable aus einer Anzahl von zweiten Zustandsvariablen mit zu geordneten Zustandswerten des technischen Systems zum jewei ligen Betriebszeitpunkt umfasst. Die zweiten Zustandsvariab len sind Größen des technischen Systems, wie z.B. geeignete Sensorwerte bzw. Kenngrößen, die zu einem entsprechenden Be triebszeitpunkt vorliegen und über welche erkannt werden kann, ob der Zustand des technischen Systems normal ist oder in einem kritischen Bereich liegt. Demgegenüber charakteri sieren die ersten Zustandsvariablen den Zustand des techni schen Systems im entsprechenden Betriebszeitpunkt, ohne dass aus diesen Variablen zwangsläufig abgeleitet werden kann, ob sich das technische System in einem kritischen Zustand befin det. Entsprechende Beispiele von Betriebsdaten sowie ersten und zweiten Zustandsvariablen werden weiter unten gegeben.

Erfindungsgemäß wird eine zweidimensionale Darstellung auf einer Anzeige einer Benutzerschnittstelle generiert, wobei die Darstellung den zweidimensionalen Raum der Zustandswerte der Paare von ersten Zustandsvariablen der Zustandsvektoren in einem kartesischen Koordinatensystem entspricht. Mit ande ren Worten wird der Zustandsraum über eine Ebene beschrieben, die durch zwei senkrecht aufeinander stehende Achsen aufge spannt wird, wobei eine Achse die Zustandswerte einer ersten Zustandsvariablen und die andere Achse die Zustandswerte der anderen ersten Zustandsvariablen repräsentiert. Die Achsen müssen dabei nicht zwangsläufig Bestandteil der zweidimensio nalen Darstellung sein. Die eine Achse des kartesischen Koor dinatensystems verläuft in der zweidimensionalen Darstellung vorzugsweise in horizontaler Richtung und die andere Achse vorzugsweise in vertikaler Richtung.

In der zweidimensionalen Darstellung wird eine Vielzahl von aneinander angrenzenden Zustandsbereichen wiedergegeben, wo bei alle Zustandsvektoren mit Zustandswerten von Paaren von ersten Zustandsvariablen innerhalb eines jeweiligen Zustands bereichs diesen Zustandsbereich zugeordnet sind und für die Zustandswerte jeder zweiten Zustandsvariablen der Zustands vektoren, die dem jeweiligen Zustandsbereich zugeordnet sind, ein Schwellwertkriterium umfassend zumindest einen Schwell wert definiert ist. Es existiert somit zumindest ein Schwell wert, der für die jeweilige zweite Zustandsvariable und für den jeweiligen Zustandsbereich spezifisch ist. Durch geeigne te Definition eines Kriteriums des Überschreitens bzw. Unter- schreitens des zumindest einen Schwellwerts ist das Schwell- wertkriterium festgelegt. Bei der Erfüllung des Schwellwert kriteriums wird der entsprechende Zustandswert der jeweiligen zweiten Zustandsvariablen des Zustandsvektors als normal für den Betrieb des technischen Systems eingestuft. Umgekehrt ausgedrückt wird ein entsprechender Zustandswert, der das Schwellwertkriterium nicht erfüllt, als kritisch für den Be trieb des technischen Systems angesehen.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ferner in ei nem jeweiligen Zustandsbereich ein Balkendiagramm wiedergege ben, in dem zu jeder zweiten Zustandsvariablen ein erster Balken und ein zweiter Balken des Balkendiagramms gehört. Ein Balken kann dabei ggf. auch die Länge von Null aufweisen, was im entsprechenden Balkendiagramm durch einen leeren Platzhal ter erkannt werden kann. Die Länge des ersten Balkens reprä sentiert die Anzahl von ersten Zustandsvektoren oder eine aus den Betriebszeitpunkten der ersten Zustandsvektoren abgelei tete Auftretenszeitspanne für die Anzahl von ersten Zustands vektoren. Dabei sind die ersten Zustandsvektoren alle Zu standsvektoren, welche dem jeweiligen Zustandsbereich zuge ordnet sind und die jeweilige zweite Zustandsvariable enthal ten. Alternativ sind die ersten Zustandsvektoren alle Zu standsvektoren, die dem jeweiligen Zustandsbereich zugeordnet sind und die jeweilige zweite Zustandsvariable enthalten und für welche ferner der Zustandswert der jeweiligen zweiten Zu standsvariablen das Schwellwertkriterium erfüllt.

Die oben definierte Auftretenszeitspanne für die Anzahl von ersten Zustandsvektoren kann beispielsweise dann ermittelt werden, wenn ein entsprechender Betriebszeitpunkt immer auch den Wechsel von zumindest einem Zustandswert des Zustandsvek tors anzeigt. In diesem Fall ergibt sich aus der Zeitspanne zwischen aufeinander folgenden Betriebszeitpunkten die Zeit spanne, in der ein Zustandsvektor mit entsprechenden Zu standswerten vorlag. In gleicher Weise kann auch die weiter unten erwähnte Auftretenszeitspanne für die Anzahl von zwei ten Zustandsvektoren bestimmt werden. Ferner repräsentiert in der zweidimensionalen Darstellung die Länge des zweiten Balkens für die jeweilige zweite Zustands variable und den jeweiligen Zustandsbereich die Anzahl von zweiten Zustandsvektoren oder eine aus den Betriebszeitpunk ten der zweiten Zustandsvektoren abgeleitete Auftretenszeit spanne für die Anzahl von zweiten Zustandsvektoren, wobei die zweiten Zustandsvektoren alle Zustandsvektoren sind, welche dem jeweiligen Zustandsbereich zugeordnet sind und die jewei lige zweite Zustandsvariable enthalten und für welche ferner der Zustandswert der zweiten Zustandsvariablen das Schwell wertkriterium nicht erfüllt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine aussagekräftige Darstellung in der Form von Balkendiagrammen erreicht, wobei jedes Balkendiagramm durch entsprechende Positionierung intu itiv einem Zustandsbereich im Raum der Zustandswerte der ers ten Zustandsvariablen zugeordnet wird. Die Balkendiagramme vermitteln auf einfache Weise die Gesamtanzahl von aufgetre tenen Zuständen im entsprechenden Zustandsbereich sowie die Information, ob kritische Zustände eingenommen wurden.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die jeweiligen Zu standsbereiche, die in der zweidimensionalen Darstellung ent halten sind, aneinander angrenzende Rechtecke. Nichtsdesto trotz können die Zustandsbereiche ggf. auch eine andere Form aufweisen. Im Besonderen korrelieren die Zustandsbereiche mit vorgegebenen Betriebsbereichen des technischen Systems, wie z.B. dem Hochfahren, dem Konstantbetrieb und dem Herunterfah ren einer Maschine.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Verfahrens sind in jedem Balkendiagramm der oder die ersten Balken in Bezug auf eine Achse des kartesischen Koor dinatensystems und insbesondere in Bezug auf eine vertikale Achse gegenüber dem oder den zweiten Balken versetzt. In ei ner weiteren Ausgestaltung erstrecken sich alle ersten und zweiten Balken in deren Längsrichtung parallel zu der glei chen Achse des kartesischen Koordinatensystems, wobei die Achse vorzugsweise die vertikale Achse ist. Mit den beiden soeben beschriebenen Ausführungsformen wird eine einfach auf gebaute und gut verständliche Balkendarstellung erreicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst ein je weiliges Schwellwertkriterium einen unteren Schwellwert und einen oberen Schwellwert für Zustandswerte einer jeweiligen zweiten Zustandsvariablen im jeweiligen Zustandsbereich, wo bei das Schwellwertkriterium dann erfüllt ist, wenn der Zu standswert der jeweiligen zweiten Zustandsvariablen zwischen dem unteren und oberen Schwellwert liegt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der obigen Ausführungsform ist ein jeweiliger zweiter Balken zumindest eines Teils und insbesondere aller zweiter Balken in der zweidimensionalen Darstellung an einer Grundlinie angeordnet, wobei die Grund linie für jeden Balken ggf. unterschiedlich gewählt sein kann. Dabei werden durch den Balkenabschnitt auf einer Seite der Grundlinie zweite Zustandsvektoren mit Zustandswerten der jeweiligen zweiten Zustandsvariablen unterhalb des unteren Schwellwerts repräsentiert, wohingegen durch den Balkenab schnitt auf der anderen Seite der Grundlinie zweite Zustands vektoren mit Zustandswerten der jeweiligen zweiten Zustands variablen oberhalb des oberen Schwellwerts repräsentiert wer den. Mit dieser Ausführungsform wird einfach und intuitiv das Überschreiten und Unterschreiten entsprechender Schwellwerte im jeweiligen Zustandsbereich angezeigt.

Die Grundlinien verlaufen vorzugsweise parallel zu einer Ach se des kartesischen Koordinatensystems und insbesondere zu einer horizontalen Achse. In diesem Fall erstreckt sich die Längsrichtung der zweiten Balken von der Grundlinie aus in Richtung der anderen Achse des kartesischen Koordinatensys tems. Vorzugsweise weisen die Balkenabschnitte auf den unter schiedlichen Seiten der Grundlinie verschiedene Farben auf, so dass diese gut unterschieden werden können. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in der zweidimensionalen Darstellung die gleiche Grundlinie für alle zweiten Balken innerhalb eines Balkendiagramms verwendet, wo durch eine kompakte Darstellung des Balkendiagramms ermög licht wird.

In einer weiteren Ausgestaltung sind in allen Balkendiagram men, die in der zweidimensionalen Darstellung entlang einer Achse des kartesischen Koordinatensystems nebeneinander lie gen, die Grundlinien an der gleichen Position in Bezug auf die andere Achse des kartesischen Koordinatensystems angeord net .

In einer weiteren Ausgestaltung erstrecken sich in allen Bal kendiagrammen, die in der zweidimensionalen Darstellung ent lang einer Achse des kartesischen Koordinatensystems nebenei nander liegen, die ersten Balken in deren Längsrichtung ent lang der anderen Achse des kartesischen Koordinatensystems und sie beginnen an der gleichen Position in Bezug auf die andere Achse. Hierdurch wird eine besonders übersichtliche Darstellung der ersten Balken in den Balkendiagrammen er reicht .

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird durch die Füllung eines jeweiligen zweiten Balkens zumindest eines Teils und insbesondere aller zweiter Balken in der zweidimensionalen Darstellung das Ausmaß der Abweichung der Zustandswerte der zweiten Zustandsvektoren im entsprechenden Zustandsbereich vom Schwellwertkriterium repräsentiert. Ins besondere wird dabei das Ausmaß der Abweichung durch die Farbsättigung oder die Helligkeit oder die Farbe der Füllung repräsentiert. Mit dieser Ausführungsform wird somit über die Füllung der Balken eine weitere Information im Hinblick auf das Ausmaß der Abweichung codiert.

In einer bevorzugten Variante, bei der das Schwellwertkrite- rium einen oberen und einen unteren Schwellwert umfasst, ent spricht das Ausmaß der Abweichung für zweite Zustandsvektoren mit Zustandswerten der jeweiligen zweiten Zustandsvariable unterhalb des unteren Schwellwerts der Summe der betragsmäßi gen Differenzen dieser Zustandswerte zum unteren Schwellwert oder das Ausmaß hängt von dieser Summe ab. Alternativ oder zusätzlich entspricht das Ausmaß der Abweichung für zweite Zustandsvektoren mit Zustandswerten der jeweiligen zweiten Zustandsvariablen oberhalb des oberen Schwellwerts der Summe der betragsmäßigen Differenzen dieser Zustandswerte zum obe ren Schwellwert oder das Ausmaß hängt von dieser Summe ab. Diese Ausführungsform stellt eine einfache Berechnungsmetho dik für das genannte Ausmaß bereit.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens ermöglicht die Benutzerschnittstelle eine Befehlseingabe durch einen Benutzer, wobei die Befehls eingabe die Wiedergabe einer Detailansicht auf der Anzeige der Benutzerschnittstelle für Zustandswerte einer zweiten Zu standsvariablen für einen oder mehrere Zustandsbereiche aus löst. Die Befehlseingabe kann beispielsweise durch einen über eine Computermaus bedienten Cursor auf der Anzeige bewirkt werden, wobei über die Cursorposition und eine Interaktion an der Maus entsprechende Zustandsbereiche, für welche der Be nutzer Detailinformationen wünscht, markiert werden können. Sollten die entsprechenden Zustandsbereiche mehrere zweite Zustandsvariablen enthalten, werden entweder mehrere Detail ansichten für die jeweiligen Zustandsvariablen erzeugt oder der Benutzer kann vorab spezifizieren, für welche zweite Zu standsvariable er eine Detailansicht wünscht.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Detailan sicht ein zweidimensionales Diagramm mit einer Zeitachse und einer dazu senkrechten, die Zustandswerte der jeweiligen zweiten Zustandsvariablen repräsentierenden Achse, wobei das zweidimensionale Diagramm die Zustandswerte der jeweiligen zweiten Zustandsvariablen der Zustandsvektoren, die dem einen oder den mehreren Zustandsbereichen zugeordnet sind, als Da tenpunkte in Abhängigkeit von den Betriebszeitpunkten des Auftretens der Zustandswerte im vorgegebenen Betriebsinter- vall wiedergibt. Hierdurch erhält ein Benutzer weitergehende Informationen über die zeitliche Entwicklung der Werte von zweiten Zustandsvariablen. Gegebenenfalls kann in dem zweidi mensionalen Diagramm auch der zumindest eine Schwellwert, insbesondere der oben definierte untere und obere Schwell wert, des Schwellwertkriteriums als Linie bzw. Linien wieder- gegen werden.

In einer weiteren bevorzugten Variante sind entlang der Zeit achse benachbarte Datenpunkte zumindest teilweise über Linien miteinander verbunden, wodurch sehr gut die zeitliche Ent wicklung der Datenpunkte erkennbar wird. Darüber hinaus sind in einer weiteren Ausgestaltung die Datenpunkte für unter schiedliche Zustandsbereiche in dem zweidimensionalen Dia gramm verschieden dargestellt, so dass die Zustandsbereiche unterscheidbar sind.

In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht die Benutzerschnittstelle eine Befehlseingabe durch einen Benutzer, mit der das Schwellwertkriterium ange passt wird. Ein Benutzer kann dabei insbesondere die entspre chenden Schwellwerte des Schwellwertkriteriums neu festlegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemä ße Verfahren während des Betriebs des technischen Systems durchgeführt. In diesem Fall stellt das vorgegebene Betriebs intervall eine vorgegebene Zeitspanne vom aktuellen Zeitpunkt in die Vergangenheit dar. Dabei kann in regelmäßigen Zeitab ständen die entsprechende zweidimensionale Darstellung bzw. die daraus abgeleitete Detailansicht aktualisiert werden.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens während des Betriebs des technischen Systems ermöglicht die Benutzer schnittstelle in einer bevorzugten Variante eine Befehlsein gabe durch einen Benutzer, welche die Veränderung einer oder mehrerer Stellgrößen im technischen System während des Be triebs wirkt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für beliebige technische Systeme zum Einsatz kommen. Insbesondere kann das technische System einen Elektromotor, z.B. für eine Kohlemühle in einem Kraftwerk oder zum Zerkleinern von Gestein in einer Mine oder für ein Förderband, und/oder eine Gasturbine, insbesondere zur elektrischen Energieerzeugung, und/oder einen Schütz um fassen .

Ferner können die Betriebsdaten bzw. die ersten und zweiten Zustandsvariablen sehr unterschiedliche Größen sein. Vorzugs weise umfassen die Betriebsdaten und/oder die ersten Zu standsvariablen und/oder die Anzahl von zweiten Zustandsvari ablen eine oder mehrere der folgenden Größen:

eine (zugeführte und abgegebene) elektrische Leistung ei ner Komponente des technischen Systems, wie z.B. eines Elektromotors oder einer Gasturbine, wobei hier und im Folgenden eine Komponente auch das gesamte technische Sys tem bezeichnen kann;

eine Drehzahl einer Komponente des technischen Systems, wie z.B. eines Elektromotors oder einer Gasturbine;

ein Drehmoment einer Komponente des technischen Systems, wie z.B. eines Elektromotors oder einer Gasturbine;

eine Temperatur an einer Stelle im technischen System; einen elektrischen Strom in einer Komponente des techni schen Systems;

eine elektrische Spannung in einer Komponente des techni schen Systems;

eine Verschleißkennzahl einer Komponente des technischen Systems ;

eine Anzahl von Schaltvorgängen pro Zeitintervall einer Komponente des technischen Systems, wie z.B. eines Schut zes .

Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur rechnergestützten Verarbeitung von Be triebsdaten eines technischen Systems, wobei die Betriebsda ten während des Betriebs des technischen Systems in einem vorgegebenen Betriebsintervall erfasst worden sind und als digitale Daten in einem Speicher hinterlegt sind. Die Vor richtung ist dabei derart ausgestaltet, dass mit der Vorrich tung das erfindungsgemäße Verfahren bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens durch führbar sind. Mit anderen Worten beinhaltet die Vorrichtung eine Benutzerschnittstelle mit einer Anzeige sowie ein ent sprechendes Rechnermittel, welches die oben beschriebene Vi sualisierung auf der Anzeige der Benutzerschnittstelle gene riert .

Ferner umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Pro grammcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfin dungsgemäßen Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Com puter ausgeführt wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer oder mehrerer be vorzugter Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Ablaufplan, der die Durchfüh rung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfah rens verdeutlicht;

Fig. 2 eine Wiedergabe einer zweidimensionalen Darstel

lung, wie sie in einer Ausführungsform der Erfin dung auf der Anzeige einer Benutzerschnittstelle erscheint ;

Fig. 3 eine Wiedergabe einer zweidimensionalen Darstel

lung, wie sie in einer anderen Ausführungsform der Erfindung auf der Anzeige einer Benutzerschnitt stelle erscheint;

Fig. 4 und Fig. 5 zwei Detailansichten, die ein Benutzer für Zustandsbereiche aus der Darstellung der Fig. 2 erzeugen kann.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Ablauf einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Variante wird online während des Betriebs eines technischen Systems in der Form einer Maschine M, wie z.B. eines Elektromotors, durchgeführt .

Im Rahmen des Betriebs der Maschine M werden Betriebsdaten BD zu vorgegebenen Betriebszeitpunkten BZ innerhalb eines Be triebsintervalls BI erfasst. Das Betriebsintervall ist dabei eine vorgegebene Zeitspanne ausgehend vom aktuellen Zeitpunkt in die Vergangenheit. Die Betriebsdaten werden in einem ge eigneten Speicher SP als digitale Daten hinterlegt und basie rend auf diesen Betriebsdaten wird das erfindungsgemäße Ver fahren durchgeführt. Das Verfahren kann dabei ggf. auch off line für einen vergangenen Betrieb der Maschine durchgeführt werden, sofern für den vergangenen Betrieb entsprechende Be triebsdaten in dem Speicher SP hinterlegt wurden. Die Be triebsdaten können beliebige, während des Betriebs der Ma schine auftretende Größen umfassen, die in geeigneter Weise z.B. mittels Sensoren erfasst wurden bzw. aus Sensordaten ab geleitet wurden.

Im Verfahren der Fig. 1 werden rechnergestützt zunächst Zu standsvektoren ZV für die jeweiligen Betriebszeitpunkte BZ aus den Betriebsdaten BD extrahiert. Ein Zustandsvektor ent hält zwei Zustandswerte für ein Paar von ersten Zustandsvari ablen vll und vl2 sowie einen Zustandswert v2 für eine zweite Zustandsvariable. Die Zustandswerte der ersten Zustandsvari ablen und der zweiten Zustandsvariablen können dabei Daten werte aus den Betriebsdaten sein, sie können jedoch auch zu mindest teilweise aus Datenwerten der Betriebsdaten berechnet sein. Zum Beispiel kann eine erste Zustandsvariable der Dreh zahl eines Elektromotors und die andere erste Zustandsvariab le die dem Elektromotor zugeführte Leistung entsprechen. Dem gegenüber kann die zweite Zustandsvariable beispielsweise ei ne Temperatur darstellen, die innerhalb des Elektromotors er fasst wird. Die Betriebsdaten bzw. die Zustandsvariablen kön nen auch beliebige andere Größe betreffen, wobei entsprechen de Beispiele von solchen Größen bereits im Vorangegangenen gegeben wurden.

In einem nächsten Schritt wird rechnergestützt auf einem ge eigneten Display DI einer Benutzerschnittstelle UI eine zwei dimensionale Darstellung in Form einer Aggregationsansicht AS erzeugt. Diese Visualisierung stellt ein Kernelement der Er findung dar und vermittelt einem Benutzer auf einfache Weise die Korrelation zwischen dem Paar von ersten Zustandsvariab len und der zweiten Zustandsvariablen sowie eine Abweichung der zweiten Zustandsvariablen von einem Normbereich. Über ei ne geeignete Interaktion an der Benutzerschnittstelle UI kann sich der Benutzer ferner geeignete Detailansichten DS aus der Aggregationsansicht AS generieren, wie weiter unten noch nä her erläutert wird.

Aus den über die Aggregationsansicht AS und die Detailansich ten DS vermittelten Informationen kann der Benutzer geeignete Schlüsse ziehen. In einer Variante kann er direkt über die Benutzerschnittstelle UI Steuerbefehle an der Maschine M ge ben, wie durch die Linie LI angedeutet ist. Ebenso kann der Benutzer seine Erkenntnisse auch an eine andere Stelle, wie z.B. an ein Leitsystem LS, weiterleiten, wie durch die Linie L2 angedeutet ist. Das Leitsystem kann dann in geeigneter Weise auf den Betrieb der Maschine M einwirken.

Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Aggregationsansicht AS, die auf einem entsprechenden Display DI basierend auf dem Verfah ren der Fig. 1 generiert wird. Die Fläche des Displays ent spricht dabei der Blattebene der Fig. 2. Die in der Aggrega tionsansicht wiedergegebenen Bezugszeichen dienen zur Er- leichterung der Beschreibung dieser Ansicht und sind (bis auf die Bezugszeichen vll und vl2) nicht Bestandteil der Ansicht. Die Aggregationsansicht AS der Fig. 2 stellt den Raum der Da tenpunkte dar, welche durch die Zustandswerte der beiden ers ten Zustandsvariablen vll und vl2 repräsentiert sind. Dieser Raum wird durch ein kartesisches Koordinatensystem mit der horizontalen Achse Al und der vertikalen Achse A2 repräsen tiert. Die Skala der Achse Al gibt dabei Werte der ersten Zu standsvariablen vll wieder. Analog gibt die Skala der Achse A2 Zustandswerte der ersten Zustandsvariablen vl2 wieder. Zur Bezeichnung der Zustandsvariablen müssen dabei nicht die Be zugszeichen vll bzw. vl2 genutzt werden, sondern eine ent sprechende Zustandsvariable kann stattdessen in textueller Form, z.B. mit dem Text „Drehzahl" bzw. „Leistung", spezifi ziert werden. Gegebenenfalls können die Achsen Al und A2 so wie die Bezeichnung der Zustandsvariablen in der Aggregati onsansicht AS auch weggelassen werden.

Die Aggregationsansicht AS enthält eine Vielzahl von Zu standsbereichen ZB, welche aus Übersichtlichkeitsgründen nur teilweise mit diesem Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Zu standsbereiche stellen dabei aneinander angrenzende längliche Rechtecke dar, wobei die Aggregationsansicht insgesamt drei Zeilen solcher Rechtecke mit jeweils acht Rechtecken umfasst. Das heißt, die Aggregationsansicht AS enthält insgesamt 24 Rechtecke bzw. Zustandsbereiche ZB. Jedes Rechteck repräsen tiert einen Ausschnitt aus dem Raum der Datenpunkte der Paare von ersten Zustandsvariablen. Eine geeignete Aufteilung in diese Zustandsbereiche wird in der Regel von einem Domänenex perten festgelegt. Vorzugsweise entspricht dabei jeder Zu standsbereich einem Betriebsregime des technischen Systems. Die Zustandsbereiche ZB müssen nicht zwangsläufig rechteckig ausgestaltet sein, sondern sie können je nach Betriebsregime auch eine andere Formgebung aufweisen.

In den jeweiligen Zustandsbereichen ZB werden in der Aggrega tionsansicht AS jeweils ein erster Balken Bl und ein zweiter Balken B2 wiedergegeben. Die ersten Balken Bl sind in Fig. 2 weiß dargestellt, weisen jedoch in der Regel eine vorgegebene Farbe, wie z.B. grau, auf. Alle Balken Bl haben dabei die gleiche Farbe. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nur einige dieser Balken mit dem Bezugszeichen Bl versehen. Ferner ist in jedem Zustandsbereich ZB oberhalb des Balkens Bl eine Grundlinie GL angeordnet, an der ein zweiter Balken B2 posi tioniert ist. In einigen Zustandsbereichen ZB sind zwar ex plizit keine zweiten Balken zu sehen, jedoch ist dies im Rah men der Erfindung so zu verstehen, dass ein zweiter Balken mit der Höhe Null vorhanden ist, was durch die alleinige Wie dergabe der Grundlinie GL vermittelt wird. Ebenso kann ggf. ein erster Balken Bl mit der Höhe Null in einem entsprechen den Zustandsbereich ZB auftreten. Ein erster Balken mit der Höhe Null wird dabei dadurch wiedergegeben, dass der entspre chende Bereich, in dem sich ansonsten ein erster Balken mit einer Höhe ungleich Null befindet, leer ist.

Die jeweiligen zweiten Balken B2 bestehen aus einem unterhalb der Grundlinie GL liegenden Balkenbereich BAI, zu dem ein un terer Schwellwert SW1 gehört, sowie aus einem oberhalb der Grundlinie GL liegenden Balkenbereich BA2, zu dem ein oberer Schwellwert SW2 gehört. Dies wird aus der Detaildarstellung DE der Fig. 2 ersichtlich, welche den ersten und zweiten Bal ken des linken oberen Zustandsbereichs ZB vergrößert wieder gibt. Die Balkenbereiche BAI und BA2 weisen eine andere Farbe als die Balken Bl auf. Dabei haben alle Balkenbereiche BAI eine einheitliche Färbung. Ferner haben auch alle Balkenbe reiche BA2 eine einheitliche Färbung, welche jedoch anders ist als die Färbung der Balkenbereiche BAI. Durch die ver schiedenen Musterfüllungen der Balkenbereiche der Balken B2 wird in Fig. 2 angedeutet, dass die Farbsättigung der Balken bereiche unterschiedlich sein kann, wobei über die Farbsätti gung eine Information codiert wird, wie weiter unten noch nä her erläutert wird.

Mittels der Balken Bl und der Balken B2 werden aggregierte Informationen zu den Zustandsvektoren bzw. Datenpunkten in nerhalb des jeweiligen Zustandsbereichs ZB vermittelt. Die Länge eines jeweiligen Balkens Bl zeigt dabei an, wie viele Datenpunkte, d.h. Paare von Zustandswerten der ersten Zu standsvariablen vll und vl2, innerhalb des entsprechenden Zu standsbereichs liegen. Demgegenüber zeigt die Länge des Bal kenbereichs BAI des Balkens B2 an, wie viele Zustandsvektoren im entsprechenden Zustandsbereich ZB Zustandswerte der zwei ten Zustandsvariablen v2 enthalten, die unterhalb des unteren Schwellwerts SW1 liegen. Analog zeigt die Länge des Balkenab schnitts BA2 an, wie viele Zustandsvektoren im entsprechenden Zustandsbereich ZB Zustandswerte der zweiten Zustandsvariab len v2 enthalten, die oberhalb des oberen Schwellwerts SW2 liegen. Mit anderen Worten gibt die Länge des Balkenab schnitts BAI die Anzahl von Zustandsvektoren mit Koordinaten vll und vl2 im entsprechenden Zustandsbereich ZB sowie einer Koordinate v2 an, die den Schwellwert SW1 unterschreitet. Analog gibt der Balkenbereich BA2 die Anzahl von Zustandsvek toren mit Koordinaten vll und vl2 im Bereich ZB sowie einer Koordinate v2 an, die den Schwellwert SW2 überschreitet.

Wie bereits oben erwähnt, wird durch die Farbsättigung der Farbabschnitte BAI bzw. BA2 eine weitere Information codiert. Diese Information gibt an, wie stark die Zustandswerte der zweiten Zustandsvariablen von der entsprechenden unteren bzw. oberen Schwelle abweichen. Mit anderen Worten gibt die Farb sättigung eines unteren Balkenabschnitts BAI an, wie stark die mit diesem Balkenabschnitt korrelierten Zustandswerte der zweiten Zustandsvariablen von dem unteren Schwellwert abwei chen, und die Farbsättigung eines oberen Balkenabschnitt BA2 gibt an, wie stark die mit diesem Balkenabschnitt korrelier ten Zustandswerte der zweiten Zustandsvariablen von dem obe ren Schwellwert abweichen. Die Stärke der Abweichung kann z.B. durch die kumulierte Summe der betragsmäßigen Differen zen zwischen den Zustandswerten und den entsprechenden

Schwellwerten repräsentiert werden. In einer bevorzugten Va riante repräsentiert dabei eine starke Farbsättigung eine größere Abweichung der Zustandswerte vom oberen bzw. unteren Schwellwert . Mit der soeben beschriebenen Balkendarstellung werden einem Benutzer auf einfache Weise aggregierte Informationen zu den Zustandsvektoren im entsprechenden Zustandsbereich ZB und da mit im entsprechenden Betriebsregime vermittelt. Der Benutzer kann dabei auch immer das Betriebsregime durch die Wiedergabe des zweidimensionalen Zustandsraums der Zustandsvariablen vll und vl2 erkennen. Gleichzeitig erhält er intuitiv die Infor mation, ob entsprechende Schwellwerte unterschritten bzw. überschritten wurden. Die Schwellwerte sind dabei so festge legt, dass Ausreißer unterhalb bzw. oberhalb der Schwellwerte einem Betrieb entsprechen, der nicht dem Normalbetrieb des technischen Systems entspricht und somit als kritisch einzu stufen ist. Demzufolge wird einem Benutzer auf einfache Weise vermittelt, in welchen Betriebsregimes kritische Zustände auftreten. Darüber hinaus vermittelt die Aggregationsansicht auch intuitiv über eine Farbsättigung die Information, ob die aufgetretenen Abweichungen der Zustandswerte im jeweiligen Zustandsbereich sehr groß sind.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Variante der Erzeugung einer Aggregationsansicht AS basierend auf dem erfindungsgemäßen Verfahren. In dieser abgewandelten Variante werden aus den Betriebsdaten BD der Maschine M neben den Zustandswerten der ersten Zustandsvariablen vll und vl2 nunmehr Zustandswerte von mehreren zweiten Zustandsvariablen extrahiert. Im Falle der Fig. 3 werden dabei pro Zustandsbereich ZB drei zweite Zustandsvariablen betrachtet. Mit anderen Worten unterschei det sich die Aggregationsansicht der Fig. 3 von der Fig. 2 dahingehend, dass pro Zustandsbereich ZB nicht mehr ein Paar aus einem ersten und zweiten Balken, sondern drei Paare aus einem ersten und zweiten Balken vorhanden sind. Die Balken eines jeweiligen Paars gehören dabei zu einer anderen zweiten ZuStandsvariablen .

Die Länge eines Balkens Bl gibt in Fig. 3 die Anzahl aller Zustandsvektoren für den Bereich ZB an, die einen Zustands wert für die entsprechende zweite Zustandsvariable enthalten. Dabei ist zu beachten, dass einem Datenpunkt bzw. Zustands- vektor nicht zwangsläufig immer Zustandswerte für alle drei zweiten Zustandsvariablen zugeordnet sein müssen. Insbesonde re können für einige Datenpunkte auch nur Zustandswerte für eine oder zwei zweite Zustandsvariablen existieren, sofern im entsprechenden Betriebszeitpunkt nicht für alle zweiten Zu standsvariablen Zustandswerte (z.B. wegen fehlender Messun gen) bestimmt wurden.

In Analogie zu Fig. 2 gibt die Länge eines zweiten Balkens B2 in einem jeweiligen Zustandsbereich ZB der Fig. 3 für die entsprechende zweite Zustandsvariable an, bei wie vielen Zu standsvektoren der Zustandswert der zweiten Zustandsvariablen einen unteren Schwellwert unterschritten hat (unterer Balken bereich BAI) bzw. einen oberen Schwellwert überschritten hat (oberer Balkenbereich BA2) . Im Übrigen entspricht die Dar stellung der Fig. 3 der Darstellung der Fig. 2, d.h. es wird wieder der Raum der Datenpunkte gemäß den Paaren von Zu standsvariablen vll und vl2 in dem kartesischen Koordinaten system der Achsen Al und A2 wiedergegeben, wobei entsprechen de Zustandsbereiche ZB durch Rechtecke dargestellt sind.

Ebenso weisen die Balken Bl eine einheitliche Farbe auf, wel che sich von den Farben der Balkenabschnitte BAI und BA2 un terscheidet. Über die unterschiedliche Farbsättigung der Bal kenabschnitte wird wiederum angezeigt, wie stark die Abwei chung der Zustandswerte der entsprechenden zweiten Zustands variablen vom unteren Schwellwert SW1 bzw. vom oberen

Schwellwert SW2 ist.

In den hier beschriebenen Ausführungsformen kann ein Benutzer über eine geeignete Interaktion an der Benutzerschnittstelle UI eine oder mehrere Zustandsbereiche ZB aus der Aggregati onsansicht AS auswählen und hierfür entsprechende Detailan sichten DS generieren. Diese Auswahl kann z.B. mit Hilfe ei nes durch eine Computermaus bedienten Cursors auf der Aggre gationsansicht AS erfolgen, worüber bestimmte Zustandsberei che ZB markiert werden können. Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Beispiele von Detailansichten DS, welche sich aus der Markierung entsprechender Zustandsberei che in der Aggregationsansicht AS der Fig. 2 ergeben. Die Darstellungen der Fig. 4 und Fig. 5 sollen dabei lediglich das Prinzip der Detailwiedergabe verdeutlichen. In einer rea len Detailansicht ist in der Regel eine wesentlich größere Anzahl der im Folgenden beschriebenen Datenpunkte DP enthal ten. Ferner sind in der realen Detailansicht nicht die Be zugszeichen DP vorhanden.

In den Detailansichten DS ist entlang der Abszisse die Zeit t innerhalb des betrachteten Betriebsintervalls BI wiedergege ben. Demgegenüber gibt die Ordinate v2 Zustandswerte der zweiten Zustandsvariablen an. Fig. 4 zeigt den Fall, bei dem nur ein Zustandsbereich ZB aus der Aggregationsansicht AS ausgewählt wurde. Über Datenpunkte DP, die als schwarze Punk te dargestellt sind, wird die zeitliche Entwicklung der Zu standswerte der zweiten Zustandsvariablen angezeigt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nur einige der Datenpunkte mit dem Bezugszeichen DP versehen. Ein jeweiliger Datenpunkt DP zeigt durch seinen Wert entlang der Abszisse den Betriebs zeitpunkt an, an dem der entsprechende Zustandswert der zwei ten Zustandsvariablen aufgetreten ist, wohingegen sein Wert entlang der Ordinate den entsprechenden Zustandswert der zweiten Zustandsvariablen angibt. Die Abszisse und die Ordi nate enthalten dabei eine entsprechende Skala, die aus Über- sichtlichkeitsgründen nicht wiedergegeben ist.

Fig. 5 zeigt eine Detailansicht DS analog zu Fig. 4, wobei nunmehr durch den Benutzer mehrere Zustandsbereiche ZB, näm lich insgesamt drei Zustandsbereiche, in der Aggregationsan- sicht AS ausgewählt wurden. Für die jeweiligen Zustandsberei che sind wiederum die entsprechenden Zustandswerte der zwei ten Zustandsvariablen durch Datenpunkte DP gekennzeichnet, die nur teilweise mit diesem Bezugszeichen versehen sind. Da bei existieren drei unterschiedliche Typen von Datenpunkten. Zum einen gibt es Datenpunkte, die analog zu Fig. 4 aus schwarzen Punkten bestehen. Zum anderen gibt es Datenpunkte, die durch Kreuze repräsentiert werden, sowie Datenpunkte, die weiße Punkte sind.

Die unterschiedlichen Arten von Datenpunkten korrespondieren mit verschiedenen Zustandsbereichen, die vom Benutzer ausge wählt wurden. Hierdurch wird dem Benutzer vermittelt, zu wel chem Zustandsbereich die entsprechenden Datenpunkte gehören. In dem beispielhaften Szenario der Fig. 5 entsprechen unter schiedliche Zustandsbereiche auch unterschiedlichen Betriebs zeiten der Maschine, denn die unterschiedlichen Datenpunkte liegen entlang unterschiedlicher Abschnitte der Zeitachse t. Verschiedenartige Datenpunkte können auch auf andere Weise als wie in Fig. 5 generiert werden. Insbesondere können zu unterschiedlichen Zustandsbereichen gehörige Datenpunkte durch verschiedene Farben angezeigt werden.

In den Detailansichten der Fig. 4 und Fig. 5 können zusätz lich auch der entsprechende untere und obere Schwellwert für die jeweilige Zustandsvariable im entsprechenden Zustandsbe reich angezeigt werden. Dies erfolgt insbesondere durch die Wiedergabe einer horizontal verlaufenden Linie auf der Höhe des oberen bzw. unteren Schwellwerts. Gegebenenfalls besteht ferner die Möglichkeit, dass ein Benutzer in den jeweiligen Detailansichten die Schwellwerte anpassen kann, indem er die jeweilige horizontale Linie geeignet verschiebt. Eine Anpas sung entsprechender Schwellwerte hat zur Folge, dass sich auch die Balkendarstellung in der Aggregationsansicht AS ent sprechend anpasst.

Werden in einer Detailansicht mehrere Zustandsbereiche ange zeigt, so sind die Schwellwerte in den unterschiedlichen Zu standsbereichen in der Regel unterschiedlich. Dies kann durch unterschiedlich wiedergegebene Linien bzw. durch Linien an unterschiedlichen Positionen in der entsprechenden Detailan sicht erreicht werden.

Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird eine effiziente Darstellung von Maschineninformationen in der Form von Balkendiagrammen in einem Zustandsraum eines Paars von Zustandsvariablen erreicht. Dabei werden Informati onen sowohl zu Zustandswerten erster Zustandsvariablen als auch zu Zustandswerten zweiter Zustandsvariablen wiedergege ben, ohne dass zwischen mehreren Visualisierungen gewechselt werden muss. Ferner wird mehr Information auf weniger Platz wiedergegeben, was eine genauere Ablesung durch den Benutzer ermöglicht. Dies erleichtert die Optimierung des Maschinen einsatzes. Darüber hinaus wird einem Benutzer durch einen Wechsel in eine Detailansicht eine genauere Analyse von Para metern des entsprechenden Zustandsbereichs ermöglicht.

Im Unterschied zu herkömmlichen Darstellungen (z.B. Heatmaps) wird eine Anzahl von Datenpunkten auf eine Balkenlänge abge bildet. Ein Nutzer kann dabei Längenunterschiede viel genauer als Farbton- bzw. Helligkeitsunterschiede wahrnehmen. Dies führt zu einer genaueren Ablesung der Informationen. Durch die Ausrichtung der ersten und zweiten Balken zueinander wird ein genauerer Vergleich zwischen verschiedenen Zustandsberei chen ermöglicht. Darüber hinaus wird das Ausmaß bzw. die Sig nifikanz von Ausreißern unterhalb bzw. oberhalb von Schwell werten über die Farbsättigung der entsprechenden Balken ange zeigt .