B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System sowie ein

Computerprogrammprodukt zur Wartung einer Produktionsanlage.

Produktionsanlagen bestehen typischerweise aus einer Vielzahl nacheinander geschalteten Maschineneinheiten, wobei jede Maschineneinheit das

Produktionsergebnis der ihr vorgeschalteten Maschineneinheit weiterverarbeitet, wobei die letzte Maschineneinheit ein Endprodukt zur Verfügung stellt. Hierbei hat typischerweise das durch eine der Maschineneinheiten hergestellte

Zwischenprodukt, allgemein Produkt, einen großen Einfluss auf die nachfolgenden Verarbeitungsschritte. Je nach Beschaffenheit des hergestellten Produktes müssen die nachfolgenden Verarbeitungsschritte in entsprechender Weise angepasst werden. Ein Beispiel ist die Herstellung von Zement, welche in verschiedenen Verarbeitungsschritten eine Vorzerkleinerung der Grundmaterialien wie Kalkstein, Kreide, Ton bzw. Mergel erfordert. Nach ihrer Vorzerkleinerung werden diese Rohstoffe in einem bestimmten Verhältnis miteinander zum sogenannten Rohmehl vermischt. Gegebenenfalls ist es hierbei notwendig, Korrekturstoffe wie beispielsweise Bauxit, Sand oder Eisenoxid zuzusetzen. Weitere Verarbeitungsschritte sind das weitere Zerkleinern und Trocknen des Rohmehls und das anschließende Brennen des sogenannten Zementklinkers bei hohen Temperaturen. Durch Mahlen unter Zumischung von Zumahlstoffen entsteht dann daraus der eigentliche Zement. Selbiges gilt für Materialströme, wie sie in der Erz- und Mineralindustrie Vorkommen, wo ebenfalls eine sukzessive Verarbeitung von Rohmaterialien zu einem Endprodukt durch verschiedene hintereinander geschaltete Maschinen erfolgt.

All diese einzelnen Prozesse haben großen Einfluss aufeinander, wobei zum Beispiel die Korngrößen der Vorzerkleinerung einen direkten Einfluss auf das Maschinenlaufverhalten beim Zusetzen der Korrekturstoffe und dem anschließenden Zerkleinern und Trocken des Rohmehls haben.

Die das jeweilige Zwischenprodukt charakterisierenden Prozessdaten werden typischerweise an ein übergeordnetes Leitsystem übermittelt, wobei dieses Leitsystem anhand der Prozessdaten den Gesamtprozess, das heißt den Betrieb der einzelnen Maschineneinheiten aufeinander abgestimmt steuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wartung einer Produktionsanlage, ein zugehöriges Computerprogrammprodukt sowie ein System zur Wartung einer Produktionsanlage zu schaffen. Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen angegeben. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Es wird ein Verfahren zur Wartung einer Produktionsanlage angegeben, wobei die Produktionsanlage ein Leitsystem und eine Mehrzahl nacheinander geschalteter Maschineneinheiten umfasst, wobei eine gegebene der Maschineneinheiten ein Produkt verarbeitet, welches aus der Verarbeitung durch eine der gegebenen Maschineneinheit unmittelbar vorgeschalte Maschineneinheit resultiert, wobei jede der Maschineneinheiten eine lokale Datenverarbeitungseinheit, erste Sensoren zur Erfassung von Prozessdaten und zweite Sensoren zur Erfassung von Maschinendaten aufweist, wobei die Prozessdaten das durch die Maschineneinheit verarbeitete Produkt charakterisieren und die Maschinendaten die physikalischen Eigenschaften der Maschineneinheit während der Verarbeitung des Produkts beschreiben, wobei die Prozessdaten kontinuierlich an das Leitsystem übermittelt werden, wobei das Leitsystem die Produktionsanlage anhand der Prozessdaten steuert, wobei das Verfahren durch die lokale Datenverarbeitungseinheit bezüglich der gegebenen Maschineneinheit umfasst:

- Abrufen der bezüglich des zu verarbeitenden Produkts erfassten Prozessdaten der unmittelbar vorgeschalten Maschineneinheit vom Leitsystem, - Auswertung der Maschinendaten der gegebenen Maschineneinheit auf Basis der abgerufenen Prozessdaten,

- Bereitstellung des Ergebnisses der Auswertung zur Anzeige auf einer grafischen Benutzeroberfläche.

Das Verfahren könnte den Vorteil haben, dass durch die Kombination von Prozessdaten und Maschinendaten eine sehr effektive Wartung der Produktionsanlage möglich ist. Das Verfahren berücksichtigt dabei für eine gegebene Maschineneinheit den Einfluss der Prozessdaten der der gegebenen Maschineneinheit vorgeschalteten Maschineneinheit, welche unmittelbaren Einfluss auf das Laufverhalten der gegebenen Maschineneinheit haben. Durch die Kombination von Prozess- und Maschinendaten könnte es daher in sehr genauer Weise möglich sein, ein Laufverhalten der gegebenen Maschineneinheit richtig zu beurteilen. Beispielsweise könnten die Maschinendaten „Leistungsaufnahme“ der gegebenen Maschineneinheit eine ungewöhnliche Erhöhung aufweisen, welche jedoch mit Kenntnis der Prozessdaten des vorgeschalteten Verarbeitungsprozesses der vorgeschalteten Maschineneinheit plausibilisierbar sind. Insofern würde ein Techniker im Rahmen der Wartung der gegebenen Maschineneinheit dafür sorgen können, dass unter Berücksichtigung solcher Prozessdaten der vorgeschalteten Maschineneinheit ein optimaler Laufvorgang auch für die gegebene Maschineneinheit gewährleistet ist.

Das Ergebnis kann in optimierter Weise zur Anzeige auf der grafischen Benutzeroberfläche bereitgestellt werden, indem beispielsweise die Datenverarbeitungseinheit nicht nur zum Beispiel die relevanten Maschinendaten als Rohdaten bereitstellt, sondern diese mit charakteristischen Größen wie Frequenzspektren, Zählhäufigkeiten und Hüllkurven visualisiert zur Verfügung stellt.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die zeitliche Granularität der an das Leitsystem übermittelten Prozessdaten höher als die zeitliche Granularität der Maschinendaten. Allgemein gilt, dass je zeitlich genauer ein Element in diesem Zusammenhang ist, umso geringer ist im Gegenzug die zugehörige Granularität. Sind die jeweiligen Daten jedoch zeitlich weniger detailliert, steigt auch die Granularität des betreffenden Elementes.

Dadurch, dass die lokale Datenverarbeitungseinheit der gegebenen Maschineneinheit selbst zugeordnet ist und typischerweise auch unmittelbar räumlich an der gegebenen Datenverarbeitungseinheit angeordnet ist, können auch große Mengen von Maschinendaten, wie sie im Falle von Echtzeitdaten anfallen, erfasst und verarbeitet werden. Ein übliches Leitsystem wäre hierzu überhaupt nicht in der Lage, da ja das Leitsystem allen Maschineneinheiten übergeordnet ist und von diesen entsprechenden Daten empfangen müsste, was gerade im Hinblick auf Echtzeitdaten eine enorme Rechenkapazität erfordern würde. Dadurch, dass nun die Auswertung der Maschinendaten der gegebenen Maschineneinheit auf Basis der abgerufenen Prozessdaten lokal durch die jeweilige Datenverarbeitungseinheit erfolgt, könnte also sichergestellt werden, dass hierfür ausreichend Datenverarbeitungskapazitäten zur Verfügung stehen und eine etwaige Überlastung des Leitsystems, welche sich negativ auf die Produktionssteuerung auswirken könnte, vermieden wird.

Eine schlanke Implementierung des Verfahrens zeigt sich auch darin, dass auf zusätzliche Datenübertragungswege zwischen den einzelnen Maschineneinheiten verzichtet wird. Hier erkennt die Erfindung, dass die am Leitsystem ohnehin zur Verfügung stehenden Prozessdaten über den ebenfalls zur Verfügung stehenden (direkten) Kommunikationsweg zwischen Leitsystem und Maschineneinheit ausreichend sind, um diese Prozessdaten abzurufen und in Kombination mit insbesondere den in Echtzeit erfassten Maschinendaten der gegebenen Maschineneinheit weitgehende Rückschlüsse auf die Funktionalität der gegebenen Maschineneinheit zu geben.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Auswertung ferner: Bestimmung eines Teils der Maschinendaten, welche von einem Sollwert abweichen und Bestimmung eines Teils der Prozessdaten, welche für die Abweichung ursächlich sind. Die Bereitstellung des Ergebnisses der Auswertung umfasst dabei eine zumindest teilweise Bereitstellung der bestimmten Teile der Maschinendaten und der Prozessdaten zur gemeinsamen Anzeige auf der grafischen Benutzeroberfläche. Die Bestimmung des Teils der Prozessdaten, welche für die Abweichung ursächlich sind, kann beispielsweise anhand eines Regelwerks erfolgen, auf welches die lokale Datenverarbeitung diesbezüglich zugreifen kann. Beispielsweise kann in dem Regelwerk hinterlegt sein, welche der verschiedenen Prozessdaten welche Auswirkung auf die Entwicklung von Maschinendaten haben. Sind beispielsweise Maschinendaten unter Verwendung des Regelwerks und der Prozessdaten nicht plausibilisierbar, so könnte dies ein Hinweis auf einen Fehlerzustand in der gegebenen Maschineneinheit sein, sodass die entsprechenden Prozessdaten und zugehörigen Maschinendaten, gegebenenfalls visuell aufbereitet, und gegebenenfalls zusammen mit einer Fehlermeldung als Ergebnis der Auswertung zur Anzeige auf der grafischen Benutzeroberfläche bereitgestellt werden können.

Anstatt eines Regelwerks kann auch ein Teil oder die gesamte Maschineneinheit in ihrer Funktionsweise modelliert werden, wobei die Prozessdaten dann in das Modell eingehen und entsprechende zu erwartende Maschinendaten resultieren. Auch hier kann bei mangelnder Plausibilisierung von verschiedenen physikalischen oder statistischen Modellzuständen ein mögliches Fehlverhalten der gegebenen Maschineneinheit angenommen werden könnte, welches eine entsprechende Bereitstellung des Ergebnisses dieser Auswertung zur Anzeige auf der grafischen Benutzeroberfläche nach sich ziehen könnte.

Es sei angemerkt, dass eine „Abweichung“ von einem Sollwert auch die Abweichung um einen maximalen Toleranzbereich sowie auch die Möglichkeit umfasst, dass ein zeitlicher Mittelwert einer Abweichung um einen Wert einer maximalen Toleranz abweicht.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner ein Feststellen, ob für Maschinenteile der gegebenen Maschineneinheit ein Wartungsintervall abgelaufen ist, wobei das Abrufen, die Auswertung und die Bereitstellung aufgrund der Feststellung des Ablaufs des Wartungsintervalls durchgeführt wird. Beispielsweise könnte entweder im Leitsystem oder auch in der lokalen Datenverarbeitungseinheit ein Wartungsplan hinterlegt sein, welcher festlegt, in welchen Abständen für Maschinenteile der gegebenen Maschineneinheit eine Wartung notwendig ist. Im Rahmen der Wartung ist es dann möglich, relevante Informationen durch die Kombination von Prozessdaten und Maschinendaten glaubhaft darzustellen, sodass ein Techniker entsprechend bei der Wartung der Produktionsanlage zuverlässig Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit der zu wartenden Maschinenteile ziehen kann. Wartungsintervalle können sich beispielsweise durch feste Zeitintervalle (zum Beispiel alle zwei Jahre absolute Zeit, unabhängig von der Laufzeit der Maschineneinheit) oder in relativen Zeiteinheiten, beispielsweise basierend auf der tatsächlichen realen Laufzeit in Teilen der Maschineneinheit beziehen. Möglich ist auch, dass beispielsweise eine gesamte Umdrehungsanzahl von Maschinenteilen der gegebenen Maschineneinheit als Wartungsintervall herangezogen werden kann und vieles mehr.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Auswertung ferner:

- Senden einer Verarbeitungsanfrage an einen zentralen Server, wobei die Verarbeitungsanfrage den bestimmten Teil der Maschinendaten und der Prozessdaten umfasst,

- als Antwort auf das Senden, Empfangen eines Verarbeitungsergebnisses vom Server, wobei die Bereitstellung des Ergebnisses der Auswertung eine zumindest teilweise Bereitstellung des Verarbeitungsergebnisses umfasst.

Dies könnte relevant sein, wenn weitergehende Dienste wie zum Beispiel eine tiefergehende Optimierung genutzt werden soll, welche aufgrund einer begrenzten Rechenkapazität der lokalen Datenverarbeitungseinheit in kurzer Zeit nicht möglich ist. Um dennoch hier das Datenübertragungsvolumen zu minimieren, wird z.B. lediglich der bereits bestimmte Teil der Maschinendaten und der Prozessdaten an den Server übermittelt, sodass dieser gezielt auf Basis dieser Daten ein Verarbeitungsergebnis zur Verfügung stellen kann.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Prozessdaten:

- eine Temperatur des Produktes, eine chemische Zusammensetzung des Produkts, eine zur Verarbeitung des Produktes von Teilen der Maschineneinheit verwendete Temperatur, ein zur Verarbeitung des Produktes von Teilen der Maschineneinheit verwendeter Druck, eine Temperatur eines zur Verarbeitung des Produktes verwendeten Verarbeitungsmaterials, ein Druck eines zur Verarbeitung des Produktes verwendeten Verarbeitungsmaterials, eine Korngrößenverteilung des Produktes.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Maschinendaten:

- eine zur Verarbeitung des Produktes von Teilen der Maschineneinheit verwendete Temperatur, ein zur Verarbeitung des Produktes von Teilen der Maschineneinheit verwendeter Druck, ein zur Verarbeitung des Produkts notwendiger Energieverbrauch von zumindest Teilen der Maschineneinheit, eine zur Verarbeitung des Produkts notwendige Leistungsaufnahme von zumindest Teilen der Maschineneinheit, eine bei der Verarbeitung des Produkts vorhandene Kraftdynamik oder Druckdynamik oder Momentendynamik von Teilen der Maschineneinheit, eine bei der Verarbeitung des Produkts vorhandene mechanische Dehnung oder Kraftbeanspruchung von Teilen der Maschineneinheit, eine bei der Verarbeitung des Produkts vorhandene Umdrehungszahl von Teilen der Maschineneinheit.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist eine mobile Anzeigeeinheit die grafische Benutzeroberfläche auf, wobei das Verfahren umfasst: Erkennung der gegebenen Maschineneinheit und Senden einer Anfrage an die lokale Datenverarbeitungseinheit der erkannten und gegebenen Maschineneinheit, wobei das Abrufen der Prozessdaten, das Auswerten der Maschinendaten und das Bereitstellen des Ergebnisses als Antwort auf die gesendete Anfrage erfolgt.

Das Erkennen einer gegebenen Maschineneinheit und das Senden der Anfrage an die lokale Datenverarbeitungseinheit kann dabei insbesondere durch die mobile Anzeigeeinheit selbst erfolgen. Beispielsweise könnte die mobile Anzeigeeinheit über eine Leseeinheit verfügen, welche die gegebene Maschineneinheit optisch oder über Nahfeldkommunikation erkennt. Die optische Erkennung könnte beispielsweise über eine Kamera der mobilen Anzeigeeinheit erfolgen, wobei die gegebene Maschineneinheit durch Bildverarbeitung anhand ihres Aussehens identifiziert werden kann oder auch beispielsweise über einen QR- oder Barcode identifiziert werden kann, welcher an der gegebenen Maschineneinheit angebracht ist. Eine Erkennung über Nahfeldkommunikation könnte beispielsweise anhand einer von einem der gegebenen Maschineneinheit zugeordneten Sender ausgestrahlten Funkkennung erfolgen, wobei die Ausstrahlung beispielsweise über RFID, Bluetooth oder WLAN-Kommunikationsmittel erfolgt. Vorzugsweise sollte die Ausstrahlung dergestalt sein, dass sichergestellt ist, dass die mobile Anzeigeeinheit immer nur eindeutig und exakt eine der Maschineneinheiten identifizieren kann.

Es sei angemerkt, dass im Falle einer optischen Kennung der Maschinengeometrie eine Variante darin bestehen könnte, das Bild der Maschinengeometrie an einen Server zu übermitteln, welche über eine entsprechende gegebenenfalls auch umfangreichere Datenbank und entsprechende Rechenressourcen dazu in der Lage ist, die im Bild enthaltene Maschinengeometrie eindeutig einer der Maschineneinheit der Produktionsanlage zuzuordnen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der mobilen Anzeigeeinheit um eine Augmented Reality, AR-Vorrichtung, wobei die Anzeige auf der grafischen Benutzeroberfläche eine Augmented-Reality-Darstellung der AR- Vorrichtung umfasst. Dies könnte den Vorteil haben, dass es einem Benutzer der mobilen Anzeigeeinheit in komfortabler Weise möglich ist, beim Blick auf die gegebene Maschineneinheit oder auch Teile davon die entsprechenden relevanten Auswertungsergebnisse zur Verfügung stehen zu haben. Besonders vorteilhaft wäre es, wenn bei Vorhandensein mehrerer Auswertungsergebnisse für unterschiedliche Teile der gegebenen Maschineneinheit immer nur jene Ergebnisse der Auswertung als Augmented-Reality-Darstellung dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden würden, auf welche der Benutzer augenblicklich mit seiner AR-Vorrichtung blickt.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner ein Hervorheben als Augmented-Reality-Darstellung zumindest eines Teils der Maschineneinheit, bezüglich welcher das Ergebnis der Auswertung angezeigt wird. Beispielsweise könnte dieser Teil der Maschineneinheit farblich als Augmented- Reality-Darstellung hervorgehoben werden, sodass ein Benutzer der mobilen Anzeigeeinheit komfortabel in der Lage ist, das ihm angezeigte Ergebnis der Auswertung dem entsprechend hierfür relevanten Teil der Maschineneinheit zuzuordnen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner eine Anzeige als Augmented-Reality-Darstellung von Arbeitsschritten zur Wartung der gegebenen Maschineneinheit, insbesondere zur Wartung der Maschinenteile der gegebenen Maschineneinheit, bezüglich welcher das Wartungsintervall abgelaufen ist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der AR-Vorrichtung um eine AR-Brille oder ein mobiles Telekommunikationsgerät, wie beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet. Im letzteren Fall wird z.B. auf einem Display des Telekommunikationsgeräts eine aktuelle durch das Telekommunikationsgerät erfolgende Kameraaufnahme z.B. der Maschineneinheit angezeigt und zusätzlich wird das Ergebnis auf dem Display eingeblendet.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ergebnis der Auswertung eine Handlungsanweisung oder eine Handlungsempfehlung zur Wartung der gegebenen Maschineneinheit. Die Auswertung der Maschinendaten der gegebenen io

Maschineneinheit auf Basis der abgerufenen Prozessdaten liefert also z.B. für einen Wartungstechniker konkrete Informationen, wie er die gegebene Maschineneinheit zu warten hat, damit nach Durchführung der Anweisung oder Empfehlung z.B. außerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches liegende Maschinendaten wieder in dem entsprechenden Soll-Bereich zu liegen kommen. Beispielsweise könnte eine solche Handlungsanweisung oder Handlungsempfehlung den Hinweis enthalten, den Massenfluss durch eine konkret genannte Rohrleitung auf einen bestimmten Wert zu verändern, eine Drehzahl, einen Druck oder eine Temperatur auf einen bestimmten Wert zu verändern und vieles mehr.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Com puterprogramm produkt mit von einem Prozessor ausführbaren Instruktionen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System zur Wartung einer Produktionsanlage, wobei die Produktionsanlage ein Leitsystem und eine Mehrzahl nacheinander geschalteter Maschineneinheiten umfasst, wobei eine gegebene der Maschineneinheiten ein Produkt verarbeitet, welches aus der Verarbeitung durch eine der gegebenen Maschineneinheit unmittelbar vorgeschalte Maschineneinheit resultiert, wobei jede der Maschineneinheiten eine lokale

Datenverarbeitungseinheit, erste Sensoren zur Erfassung von Prozessdaten und zweite Sensoren zur Erfassung von Maschinendaten aufweist, wobei die Prozessdaten das durch die Maschine verarbeitete Produkt charakterisieren und die Maschinendaten die physikalischen Eigenschaften der Maschineneinheit während der Verarbeitung des Produkts beschreiben, wobei die Prozessdaten kontinuierlich an das Leitsystem übermittelt werden, wobei das Leitsystem die Produktionsanlage anhand der Prozessdaten steuert, wobei die lokale Datenverarbeitungseinheit der gegebenen Maschineneinheit ausgebildet ist für:

- Abrufen der bezüglich des zu verarbeitenden Produkts erfassten Prozessdaten der unmittelbar vorgeschalten Maschineneinheit vom Leitsystem, - Auswertung der Maschinendaten der gegebenen Maschineneinheit auf Basis der abgerufenen Prozessdaten,

- Bereitstellung des Ergebnisses der Auswertung zur Anzeige auf einer grafischen Benutzeroberfläche.

Es sei angemerkt, dass die oben beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können, solange sich die Kombinationen nicht gegenseitig ausschließen.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Produktionsanlage,

Figur 2 ein schematisches Blockdiagramm einer Produktionsanlage und einer

AR-Vorrichtung,

Figur 3 eine schematische Darstellung von Schritten zur Wartung einer

Produktionsanlage,

Figur 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Wartung einer

Produktionsanlage.

Im Folgenden werden einander ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Figur 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Produktionsanlage 100, wobei die Produktionsanlage ein Leitsystem 104 und mehrere nacheinander geschaltete Maschineneinheiten 102 aufweist. Der Maschineneinheit 102a ist die Maschineneinheit 102b nachgeschaltet, der Maschineneinheit 102b die Maschineneinheit 102c und der Maschineneinheit 102c ist die Maschineneinheit 102d nachgeschaltet. Jede der Maschineneinheiten 102 verarbeitet ein Produkt 112. Ausgangspunkt ist z.B. ein Rohmaterial 111 , welches durch die Maschineneinheit 102a verarbeitet wird. Beispielsweise resultiert aus dieser Verarbeitung durch die Maschineneinheit 102a ein Produkt 112a, welches dann durch die Maschineneinheit 102b zu einem Produkt 112b weiterverarbeitet wird. In analoger Weise verarbeitet daraufhin die Maschineneinheit 102c das Produkt 112b zu einem Produkt 112c, welches dann durch Maschineneinheit 102d z.B. zu einem Endprodukt 112d weiterverarbeitet wird. Das Rohmaterial 111 , die Produkte 112a, 112b und 112c, sowie das Endprodukt 112d beschreiben damit einen Materialstrom, der im Bild der Figur 1 oben beginnt und unten endet.

Jede der Maschineneinheiten 102 verfügt über eine entsprechende lokale Datenverarbeitungseinheit 118, sodass die Maschineneinheit 102a die lokale Datenverarbeitungseinheit 118a, die Maschineneinheit 102b die lokale Datenverarbeitungseinheit 118b usw. aufweist. Der Einfachheit halber werden diese bezüglich der Maschineneinheiten 102c und 102d nicht weiter diskutiert.

Ferner verfügt jede der Maschineneinheiten 102 über Sensoren 114 und Sensoren 116. Die Sensoren 114 detektieren Maschinendaten 122 und die Sensoren 116 detektieren Prozessdaten 108. So verfügt beispielsweise die Maschineneinheit 102a über entsprechende Sensoren 114a zur Detektion von Maschinendaten 125a und sie verfügt über Sensoren 116a zur Detektion von Prozessdaten 108a. Selbiges gilt analog für die weitere Maschineneinheit 102b, 102c und 102d. Die Prozessdaten 108 charakterisieren dabei das jeweilige durch die Maschine verarbeitete Produkt. In anderen Worten charakterisieren die Prozessdaten 108a das Produkt 112a, welches durch die Maschine 102a hergestellt wurde. Die Prozessdaten 108 werden an das zentrale Leitsystem 104 übermittelt, wobei dieses anhand der Prozessdaten 108a die gesamte Produktionsanlage 100, das heißt alle Maschineneinheiten 102, steuert.

Im Folgenden sei exemplarisch die Maschineneinheit 102b als „die gegebene Maschineneinheit“ bezeichnet und die Maschineneinheit 102a als die der gegebenen Maschineneinheit „unmittelbar vorgeschaltete Maschineneinheit“ bezeichnet.

Die lokale Datenverarbeitungseinheit 118b der gegebenen Maschineneinheit 102b ruft die bezüglich des Produkts 112a erfassten Prozessdaten vom Leitsystem 104 ab. Dies ist durch den Pfeil 120 visualisiert. Daraufhin wertet die lokale Datenverarbeitungseinheit 118b die Maschinendaten 122b, welche ja lokal erfasst wurden, auf Basis der abgerufenen Prozessdaten 108a aus. Das Ergebnis 110 dieser Auswertung wird daraufhin als Anzeige auf einer grafischen Benutzeroberfläche 106 bereitgestellt.

In einem praktischen Beispiel handelt es sich bei der Produktionsanlage 100 um eine Anlage zur Herstellung von Zement, wie sie dem Fachmann hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Maschineneinheit 102a könnte beispielsweise der Vorzerkleinerung von verschiedenen Rohstoffen 111 wie Kalkstein, Kreide, Ton bzw. Mergel dienen. Diese verkleinerten Rohstoffe werden daraufhin als Produkt 112a einem Mischer zugeführt, welcher beispielsweise durch die Maschineneinheit 102b gegeben ist. Die Mischung im festgelegten Verhältnis führt dann zum sogenannten Rohmehl, beispielsweise dem Produkt 112b. Die weiteren nachgeschalteten Maschineneinheiten 102c und 102d könnten dann dem Zusetzen von weiteren gegebenenfalls notwendigen Korrekturstoffen wie beispielsweise Bauxit, Sand oder Eisenoxid dienen und dem weiteren Zerkleinern, Trocknen, Wärmen, Brennen usw. zum Herstellen des eigentlichen Zementes dienen.

Es sei angemerkt, dass allgemein in den hier genannten Beispielen die Maschineneinheiten mit Bezugszeichen 102 gekennzeichnet sind, wobei der Zusatz a, b, c oder d jeweils eine konkrete Maschineneinheit selbst bezeichnet. Selbiges gilt analog für die Prozessdaten 108, die Sensoren 114 und 116, sowie für die Maschinendaten 122. In einem weiteren praktischen Beispiel handelt es sich bei der Produktionsanlage 100 um eine Anlage der Erz- oder Mineralindustrie. Prozessschritte wie Gesteinszerkleinerung und Mineralanreicherung mit dem Ziel der Bereitstellung von Mineralkonzentrat erfordern eine Vielzahl von Maschineneinheiten 112, welche hintereinander geschaltet das Rohmaterial 111 nach und nach zu eigentlichen Endprodukt verarbeiten.

Die Figur 2 basiert auf der Figur 1 und zeigt ausschnittsweise lediglich die Maschineneinheiten 102a und 102b, wobei die weiteren Maschineneinheiten der Einfachheit halber weggelassen wurden. Über den Inhalt der Figur 1 hinausgehend zeigt die Figur 2 ferner einen externen Server 200, auf welchen die lokale Datenverarbeitungseinheit 118b mit einer Anfrage zugreifen kann (gekennzeichnet durch Pfeil mit Bezugszeichen 202) und von welcher im Gegenzug die Datenverarbeitungseinheit 118b eine Antwort (Pfeil mit Bezugszeichen 204) empfängt.

Beispielsweise verfügt die Datenverarbeitungseinheit 118b über ein Modell, was die Funktionsweise der Maschineneinheit 102b modelliert, basierend auf den Prozessdaten 108a als Eingangsparameter. Die Modellierung der Verarbeitung, die durch die Maschineneinheit 102b stattfindet, resultiert in entsprechenden zu erwartenden Maschinendaten, welche im Betrieb von den Sensoren 114b als erwartet zu detektieren sind. Im Falle dessen, dass z.B. die real detektierten Maschinendaten 122b von diesen erwarteten Maschinendaten um einen bestimmten Toleranzbereich abweichen, könnte daraufhin mittels der Anfrage (Bezugszeichen 202) die lokale Datenverarbeitungseinheit 118b die so abweichenden Maschinendaten zusammen mit den zugehörigen Prozessdaten 108a an den Server 200 übermittelt, woraufhin der Server 200 eine detaillierte Auswertung dieser Daten vornimmt.

Beispielsweise könnten in dem obigen Beispiel beim Mischvorgang eingesetzte mechanische Wellen und Lager in einer bestimmten Weise vibrieren oder schwingen, was durch die Sensoren 114b als Maschinendaten 122b detektiert werden könnte. Mit Kenntnis der Prozessdaten 108a könnte daraufhin der Server 200 unter Verwendung einer beispielsweise hoch rechenintensiven Finite-Elemente- Berechnung ein exaktes Vibrationsverhalten oder Schwingungsverhalten der entsprechenden Wellen und Lager berechnen, mit den realen Maschinendaten vergleichen und aus dem Vergleich ein Ergebnis ableiten. Der Server könnte dann das Ergebnis (Bezugszeichen 204) der lokalen Datenverarbeitungseinheit 118b als eine aussagekräftige Auswertung zur Verfügung zu stellen. Diese Auswertung kann beispielsweise eine konkrete Handlungsempfehlung umfassen, wie beispielsweise den Betrieb der Maschineneinheit 102b beim Mischen mit einer reduzierten Drehzahl, da ansonsten eine Beschädigung von Wellen und Lagern resultieren könnte. Diese Empfehlung könnte daraufhin zusammen mit den hierfür relevanten Maschinen- und Prozessdaten als Ergebnis 110 der grafischen Benutzeroberfläche 106 übermittelt werden.

Im Beispiel der Figur 2 ist die grafische Benutzeroberfläche 106 Teil einer Augmented-Reality-Brille, AR-Brille. Diese AR-Brille verfügt über eine Kamera 212, welche nach Ausrichtung in Richtung 214 in der Lage ist, einen an die Maschineneinheit 102b angebrachten QR-Code 216 zu lesen. Anhand des QR- Codes 216 ist daraufhin die AR-Brille in der Lage, die Maschineneinheit 102b eindeutig zu identifizieren und auch zu adressieren.

Beispielsweise könnte nach der eindeutigen Identifikation der Maschineneinheit 102b die AR-Brille eine entsprechende Anfrage an die lokale Datenverarbeitungseinheit 118b senden mit der Anforderung wartungsrelevanter Informationen. Ein durch die AR-Brille hindurchblickender Techniker sieht nun in seinem Blickfeld Teile 208 der Anlage, wobei zusätzlich bezüglich der Anlage das Ergebnis 110 der Auswertung als beispielsweise grafischer Textbaustein 206 eingeblendet ist. Die Einblendung kann hierbei unspezifisch bezüglich der gesamten Maschineneinheit 102b erfolgen. Beispielsweise ist es aber auch möglich, dass die AR-Brille über die Kamera 212 in der Lage ist, genau zu identifizieren, auf welchen Bereich der Maschineneinheit der Benutzer augenblicklich blickt, sodass lediglich für diesen Bereich etwaige relevante Teile des Ergebnisses 110 im grafischen Textbaustein 206 angezeigt werden. Weiter ist es beispielsweise möglich, dass entsprechende Bauteile der Maschineneinheit, bezüglich welcher der grafische Textbaustein 206 Informationen angibt, farblich hervorgehoben werden, was durch die Schraffur des Bauteils 210 in Figur 2 dargestellt ist.

Damit sollte der die AR-Brille tragende Techniker in der Lage sein, in komfortabler Weise jene Maschinenbereiche zu untersuchen, zu justieren oder auszutauschen, wenn seiner Meinung nach aufgrund der als grafischer Textbaustein 206 eingeblendeten Ergebnisse der Auswertung eine solche Handlungsweise erfordern.

Im Folgenden sei nochmals ein entsprechender Ablauf beispielhaft wie folgt erläutert: Ein Wartungstechniker läuft beispielsweise zu einer Maschineneinheit, wie beispielsweise die Maschineneinheit 102b, welche eventuell gewartet werden muss. Er setzt sich nun die AR-Brille auf und durch die Erkennung des QR-Codes 216 erkennt die Brille, um welche Maschineneinheit es sich handelt. Entweder automatisch oder nach Befehl durch den Wartungstechniker wird daraufhin ein Kommunikationskanal zwischen AR-Brille und der lokalen Datenverarbeitungseinheit dieser Maschineneinheit aufgebaut, um entsprechende relevante Daten 110 abzurufen. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die AR- Brille noch zusätzlich mit dem Leitsystem 104 Kontakt aufnehmen kann, um beispielsweise noch zusätzlich Prozessdaten, wie die Prozessdaten 108a, aber auch die Prozessdaten 108b, abzurufen.

In dem von der lokalen Datenverarbeitungseinheit 118b enthaltenen Ergebnis 110 sind auch Informationen enthalten, wie beispielsweise eine Angabe jener Teile, welche aktuell zu einer Wartung ausgeschrieben sind. Diese können in der AR-Brille hervorgehoben werden und dem Wartungstechniker entsprechend visual isiert werden. Möglich ist auch, dass die lokale Datenverarbeitungseinheit mit dem Ergebnis eine Schrittanleitung zur Verfügung stellt, mittels welcher der Techniker die Wartung der hervorgehobenen Teile (sofern diese hervorgehoben sind) durchführen kann. Diese Schrittanleitung kann ebenfalls im Display der AR-Brille als entsprechender Textbaustein 206 dargestellt werden. Sollten an dieser Stelle Ersatzteile Verwendung finden, können diese ebenfalls durch Anzeige eines entsprechenden Ersatzteil katalogs identifiziert und über die AR-Brille nachbestellt werden. Entsprechende Katalog informationen kann die AR- Brille ebenfalls von der lokalen Datenverarbeitungseinheit 118b, aber auch von einem externen Server wie dem Server 200, abrufen.

Nach der erfolgten Wartung kann die Maschineneinheit 102b beim erneuten Start überwacht werden, da die entsprechenden Daten des Prozessleitsystems 104 in der Brille, gegebenenfalls gemeinsam mit den live ausgewerteten Maschinendaten 122b, visualisiert werden können. Die erfolgte Wartung wird daraufhin gespeichert, beispielsweise auf einem entsprechenden Server, wie der Server 200, und der Wartungstechniker kann daraufhin mit der Wartung der nächsten Maschine fortfahren, sodass ein entsprechendes Wartungstracking möglich ist.

Allgemein dient die lokale Datenverarbeitungseinheit 118b insbesondere der Erfassung besonders schneller Maschinendaten, welche mit dem Leitsystem 104 nicht erfasst werden bzw. nicht erfasst werden können. Die lokale Datenverarbeitungseinheit ist in der Lage, diese schnellen Daten mit den langsamen Prozessdaten zusammenzubringen und auszuwerten. Somit ist der Techniker unter Bereitstellung des Auswertungsergebnisses 110 in der Lage, genauer„in die Maschine“ zu blicken und Probleme noch schneller zu erkennen. Insbesondere lassen sich hier unter Umständen auch Analysen zur Maschinenauslegung (zum Beispiel sind Kugellager ausreichend groß dimensioniert?) durchführen.

Obig wurde beschrieben, dass die lokale Datenverarbeitungseinheit 118 die Anlage modelliert. Allerdings sind auch andere Varianten möglich, die für sich einzeln gesehen oder in Kombination miteinander und auch zusammen mit der Modellierung das Ergebnis der Auswertung erzeugen können. In einer einfachen Variante könnte hier ein Regelwerk zum Einsatz kommen, welches festlegt, was für Maschinendaten 114 auf Basis von Prozessdaten 108 zu erwarten sind und wie hier die maximalen Toleranzbereiche anzusehen sind. Möglich ist weiter der Einsatz eines Maschine-Learning-Moduls, sodass anstatt einer Festprogrammierung von Regeln die lokale Datenverarbeitungseinheit selbständig nach einem entsprechenden Trainingszyklus in der Lage ist, entsprechende Schlussfolgerungen bezüglich der auszugebenden Ergebnisse der Auswertung zu ziehen.

Die Figur 3 zeigt ein weiteres Diagramm, wobei hier als konkrete Maschineneinheiten 102 eine Maschineneinheit 102a zur Vorzerkleinerung von Material, eine dieser nachgeschaltete Maschineneinheit 102b zur Durchführung eines thermodynamischen Prozesses und eine dieser nachgeschaltete Maschineneinheit 102b zur Nachzerkleinerung angegeben sind. Als Prozessparameter werden durch entsprechende Sensoren analog der Diskussion zu den Figuren 1 und 2 z.B. eine Eingangstemperatur, eine Endtemperatur, ein Differenzdruck, eine Korngrößenverteilung und eine chemische Zusammensetzung des Produktes angegeben. Maschinenparameter 122 sind beispielsweise ein Arbeitsdruck, eine Leistungsaufnahme der Maschine, ein Energieverbrauch sowie verschiedene Dynamiken wie eine Kraftdynamik, Druckdynamik oder Momentendynamik. Insbesondere bei größeren, schweren Lagern könnte dies eine zentrale Rolle spielen, da hier je nach Beschaffenheit des zu verarbeitenden Materials entsprechende Schwingungen und Vibrationen auftreten können, welche großen Einfluss auf die Verarbeitungsqualität und die mechanische Haltbarkeit der Maschineneinheit haben.

Während typischerweise die Prozessdaten ganz allgemein im Sekundentakt von der jeweiligen Maschineneinheit an das Leitsystem übermittelt werden, werden die Maschinendaten mit hohen Abtastraten erfasst und in der lokalen Datenverarbeitungseinheit verarbeitet oder gespeichert. Die Raten liegen hierbei im Bereich von 100 Hz bis mehrere Kilohertz.

Aus den Maschinendaten können charakteristische Größen wie Frequenzspektren, Zählhäufigkeiten oder Hüllkurven abgeleitet werden, wobei diese daraufhin in entsprechende Modelle einfließen können. Wie beispielsweise durch den linken Pfeil 300 in der Figur 3 visualisiert, gehen die Prozessdaten 108a der Vorzerkleinerungsmaschine 102a in die Auswertung bezüglich der den thermodynamischen Prozess durchführenden Maschineneinheit 102b ein, wobei zusätzlich hierfür die verschiedenen Parameter 122b zur Beurteilung von entsprechenden Modellzuständen herangezogen werden. Diese Modellzustände können physikalischer oder statistischer Natur sein. Die Beurteilung der

Modellzustände liefert das jeweilige Ergebnis 110 z.B. in Form von

Visualisierungen, Flandlungsempfehlungen bis hin zur Lokalisierung von Ereignisorten, bezüglich derer eine entsprechende Information für den Techniker notwendig ist. Das Ergebnis 110 kann dann der entsprechenden grafischen Benutzeroberfläche zur Verfügung gestellt werden.

Die Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Wartung einer Produktionsanlage, wobei zunächst in Schritt 400 Prozessdaten und

Maschinendaten abgerufen werden. Bei einer gegebenen Maschineneinheit werden die diesbezüglichen Maschinendaten von den Sensoren dieser Maschineneinheit abgerufen, wobei die Prozessdaten von der dieser Maschineneinheit unmittelbar vorgeschalteten Maschineneinheit stammen. Die Prozessdaten werden dabei von dem Leitsystem abgerufen, welches zur Steuerung der Produktionsanlage vorgesehen ist.

In Schritt 402 werden daraufhin die abgerufenen Prozess- und Maschinendaten ausgewertet, woraufhin in Schritt 404 das Ergebnis dieser Auswertung zur Anzeige auf einer grafischen Benutzeroberfläche bereitgestellt wird.

Durch die Bereitstellung der lokalen Datenverarbeitungseinheiten, in welchen die Prozess- und Maschinendaten lokal zur Verfügung stehen, werden somit Vergleiche zum Beispiel zu einem Optimalzustand erstellt bzw. zur Analyse und Supporting- Zwecken zusammengehörige Daten gruppiert und arrangiert. Über eine eventuell auch nur temporäre Datenverbindung zu einem übergeordneten System wie einem Server können weiteren Dienste zum Beispiel für eine tiefergehende Optimierung genutzt werden, welche dann eventuell zu einer Anpassung der Konfiguration und/oder von Filtern im Rahmen der lokalen Datenerfassungen führen. Die lokale Datenverarbeitungseinheit mit ihren Daten über den Prozess und den Maschinendaten bietet weiterhin zum Beispiel selbst Dienste an, um je nach Modus (Filter) relevante Informationen vor Ort betrachten zu können, indem zum Beispiel mobile Geräte mit Datenverbindung wie Smartphones, Tablets und/oder Augmented-Reality-Vorrichtungen wie AR-Brillen die relevanten Informationen dem Benutzer eingeblendet zur Verfügung stellen. Damit kann zum Beispiel die Abweichung des aktuellen Zustands der Funktion einer entsprechenden Maschineneinheit mit einem Optimalzustand, welcher zum Beispiel in der lokalen Datenverarbeitungseinheit errechnet oder dort zur Verfügung gestellt wird, als Abweichung zum Beispiel in Falschfarbendarstellung abgerufen werden. Die Kombination aus Maschinendaten und Prozessdaten mit der Möglichkeit auf aufwendigere Algorithmen vor Ort zugreifen zu können und der flexiblen Darstellung von Daten auf der Anzeigevorrichtung in Verbindung mit Ortsinformationen bietet damit die Möglichkeit, relevante Informationen für einen Techniker glaubhaft darstellen zu können.

Bezugszeichenliste

100 Produktionsanlage

102 Maschineneinheit

104 Leitsystem

106 grafische Benutzeroberfläche 108 Prozessdaten

110 Ergebnis

111 Rohmaterial

112 Produkt

114 Sensor

116 Sensor

118 lokale Datenverarbeitungseinheit

120 Datenübermittlung

122 Maschinendaten

200 Server

202 Anfrage

204 Antwort

206 grafischer Textbaustein

208 Maschinenteile

210 Hervorhebung

212 Kamera

214 Blickrichtung

216 QR-Code

300 Datenübermittlung