Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Auswerten eines Betriebszustandes eines Wasserfahrzeugs, insbesondere zum Ermitteln eines Systemzustands.

Es ist bekannt, bei sich beeinflussenden Systemen Messwerte zu den Systemen zu ermitteln und mittels mathematischer Modelle die Beeinflussung zu berechnen. Beispielsweise können ein erster Motor und ein zweiter Motor nahe beieinander angeordnet sein, wobei beide Motoren im Betrieb Schwingungen verursachen. Im Betrieb werden die Schwingungen des ersten Motors durch die Schwingungen des zweiten Motors beeinflusst. Zur Überwachung des Betriebs der beiden Motoren werden die Schwingungen gemessen. Der Einfluss der Schwingungen des zweiten Motors auf den Betrieb des ersten Motors wird herausgerechnet. Hierzu ist eine valide (und damit aufwändige) Modellierung der Übertragungswege nötig, die sich ggf. über die Zeit auch ändern kann und somit angepasst werden muss.

Im Dokument US 2008 / 0 133 439 A1 ist eine Vorrichtung zum Überwachen des Vorhandenseins einer Anomalie in einem Maschinenwerkzeug vor und während dessen Nutzung offenbart, wobei auch ein Ausfall des Maschinenwerkzeugs detektiert werden soll.

In US 2017 / 0 059 332 A1 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, um für ein Kraftfahrzeug einen Abstand zu einem Leerzustand (distance to empty, DTE) zu bestimmen. Die DTE ist die noch verbleibende Fahrtstrecke, bis ein Kraftstofftank oder eine Batterie an Bord des Kraftfahrzeugs leer ist. Diese verbleibende Fahrtstrecke hängt von der bislang zurückgelegten Fahrtstrecke, von Betriebsbedingungen des Fahrzeugs sowie von Umgebungsbedingungen ab. Ein Kilometerzähler (odometer) misst laufend die tatsächlich zurückgelegte Fahrtstrecke. Dem Fahrer wird eine vorhergesagte verbleibende Fahrtstrecke als Funktion der bislang zurückgelegten Fahrtstrecke sowie von verschiedenen Parametern angezeigt. Diese Vorhersage wird von einer Recheneinheit an Bord des Fahrzeugs (Cluster Controller System 100) laufend aktualisiert. Für die Aktualisierung wird vorhergesagt, welche Fahrtstrecke an einem bestimmten Zeitpunkt zurückgelegt sein wird. Falls die bis zu diesem Zeitpunkt tatsächlich zurückgelegte Fahrtstrecke kleiner als die vorhergesagte Fahrtstrecke ist, werden die Parameter angepasst, und eine erneute Vorhersage der zurückgelegten Fahrtstrecke wird durchgeführt. In einer Ausgestaltung wird die Erfindung an Bord eines Elektroautos verwendet, und für die Vorhersage der verbleibenden Fahrtstrecke werden die verfügbare Batterieenergie in kWh sowie die so genannte Effizienz (fuel efficiency in km/kWh), also der Quotient aus bislang zurückgelegter Fahrtstrecke und verbrauchter Batterieenergie, verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Technologie zum Überwachen von Betriebszuständen anzugeben. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum automatischen Überwachen eines Wasserfahrzeugs bereitzustellen, welche in vielen Fällen einen von einem Soll-Bereich abweichenden Systemzustand automatisch erkennen, ohne diesen Systemzustand notwendigerweise direkt zu messen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 und Anspruch 1 1 angegebenen Merkmalen und ein System mit den in Anspruch 21 und Anspruch 22 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt, um automatisch ein Wasserfahrzeug zu überwachen. Hierfür wird eine Anordnung verwendet, welche eine Messeinrichtung sowie eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Prozessor und einem Datenspeicher umfasst.

Eine erste Phase und eine zeitlich nachfolgende zweite Phase werden durchgeführt.

In der ersten Phase misst die Messeinrichtung am Wasserfahrzeug eine Vielzahl von ersten Messwerten. Für jeden ersten Messwert misst die Messeinrichtung weiterhin einen ersten Betriebszustand, bei dem dieser erste Messwert auftritt. In dem Datenspeicher wird eine Vielzahl von Datensätzen abgespeichert. Jeder Datensatz umfasst jeweils einen ersten Messwert (historischer Messwert) und den zugeordneten ersten Betriebszustand (historischer Betriebszustand).

In der zweiten Phase misst die Messeinrichtung am Wasserfahrzeug einen zweiten Messwert (aktueller Messwert) und einen zweiten Betriebszustand (aktueller Betriebszustand), bei dem dieser zweite Messwert auftritt. Der Prozessor ermittelt in dem Datenspeicher alle oder mindestens einige derjenigen abgespeicherten Datensätze, die jeweils einen ersten Betriebszustand umfassen, wobei dieser erste Betriebszustand von dem gemessenen zweiten Betriebszustand um nicht mehr als eine vorgegebene Toleranz abweicht. Der Prozessor vergleicht die ersten Messwerte, die zu den ermittelten Datensätzen gehören, mit dem gemessenen zweiten Messwert. Falls dieser Vergleich ein vorgegebenes Auslöse-Kriterium erfüllt, so löst der Prozessor den Schritt aus, dass ein Signal ausgegeben wird.

Nach einem Aspekt ist ein Verfahren zum Auswerten eines Betriebszustandes eines Wasserfahrzeugs offenbart. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen von historischen Messwerten in einem Datenspeicher, der mit einer Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelt ist, wobei zumindest für einen Teil der historischen Messwerte jeweils ein historischer Messwert einem Betriebszustand zugeordnet ist; Erfassen, mittels einer Messeinrichtung, eines aktuellen Messwerts; Übertragen des aktuellen Messwerts von der Messeinrichtung an den Datenspeicher; Bestimmen, mittels eines Prozessors der Datenverarbeitungseinrichtung, von genutzten Betriebszuständen anhand der historischen Messwerte, die einem Betriebszustand zugeordnet sind; Zuordnen, mittels des Prozessors, des aktuellen Messwerts zu einem der genutzten Betriebszustände und Auswerten, mittels des Prozessors, des aktuellen Messwerts mit Bezug zu dem zugeordneten genutzten Betriebszustand. Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein System zum Auswerten eines Betriebszustandes eines Wasserfahrzeugs bereitgestellt. Das System weist eine Datenverarbeitungseinrichtung mit mindestens einem Prozessor, einen Datenspeicher und eine Messeinrichtung auf. Der Datenspeicher ist mit der Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelt. In dem Datenspeicher sind historische Messwerte bereitgestellt, wobei zumindest für einen Teil der historischen Messwerte jeweils ein historischer Messwert einem Betriebszustand zugeordnet ist. Die Messeinrichtung ist eingerichtet, einen aktuellen Messwert zu erfassen und den aktuellen Messwert an den Datenspeicher zu übertragen. Der Prozessor ist eingerichtet, anhand der historischen Messwerte, die einem Betriebszustand zugeordnet sind, genutzte Betriebszustände zu bestimmen, den aktuellen Messwert einem der genutzten Betriebszustände zuzuordnen und den aktuellen Messwert mit Bezug zu dem zugeordneten genutzten Betriebszustand auszuwerten.

Unter„Betriebszustand" wird in dieser Anmeldung einer von mehreren verschiedenen und möglichen Betriebsweisen verstanden, also beispielsweise Betrieb an der Auslegungsgrenze, belastungsfreier Betrieb oder ein beliebiger Zustand dazwischen.

Unter „genutzten Betriebszustanden" wird in dieser Anmeldung eine Auswahl an Betriebszustanden verstanden, die beim Betrieb des Wasserfahrzeugs tatsächlich oder vorwiegend verwendet werden. Ein„Systemzustand" ist ein Zustand, den das Wasserfahrzeug oder ein Bestandteil von alleine ohne einen gezielten äußeren Eingriff annimmt. Ein Systemzustand wird beispielsweise durch Verschleiß oder Alterung oder Rissbildung verändert.

Der aktuelle Messwert kann einem aktuellen Betriebszustand zugeordnet sein.

Es kann vorgesehen sein, dass jeder historische Messwert einem Betriebszustand zugeordnet ist.

Der Begriff„Messwert" (historischer Messwert und / oder aktueller Messwert) kann sich sowohl auf ein Datum aus einer Automation als auch auf eine Datenreihe, zum Beispiel eines Schwingungssensors, beziehen. Der Begriff soll aber auch als eine Vielzahl von Messwerten verstanden werden, die beim Betrieb des Wasserfahrzeugs durch eine Vielzahl von Messwertaufnehmern, Datenverarbeitungsinformationen oder Automationsinformationen anfallen.

Das Verfahren ermöglicht ein Überwachen von Messwerten und Betriebszuständen. Es können unter anderem Aussagen zu anstehenden Wartungen getroffen werden. Des Weiteren ist eine Auswertung der Betriebszustände möglich.

Dem Verfahren liegt die Annahme zu Grunde, dass gleiche Betriebszustände bei unverändertem Wasserfahrzeug zu gleichen Messwerten führen. Wenn beispielsweise eine Komponente des Wasserfahrzeugs mit einer bestimmten Leistung betrieben wird, wird hierfür ein erster Messwert bestimmt. Solange die Komponente unverändert ist, sollte jedes Mal, wenn die Komponente mit der bestimmten Leistung betrieben wird, ein aktuell bestimmter Messwert mit in dem Datenspeicher gespeicherten historischen Werten für den ersten Messwert übereinstimmen. Wenn eine Abweichung zwischen dem aktuell bestimmten Messwert und den historischen Werten vorliegt, ist dies ein Hinweis, dass die Komponente verändert ist, beispielsweise aufgrund von Abnutzung.

Ähnlich verhält es sich bei dem Betrieb von mehreren Komponenten. Beim gleichzeitigen Betrieb einer ersten Komponente (z.B. eines ersten Motors) und einer zweiten Komponente (z.B. eines zweiten Motors) kann der Einfluss der zweiten Komponente auf die erste Komponente bestimmt werden, ohne Berechnungen durchzuführen. Wenn die erste Komponente mit einer ersten bestimmten Leistung betrieben wird und die zweite Komponente mit einer zweiten bestimmten Leistung betrieben wird, ist der Einfluss der zweiten Komponente auf die erste Komponente immer gleich, solange die erste Komponente und die zweite Komponente unverändert sind. Wenn also zu der ersten bestimmten Leistung und der zweiten bestimmten Leistung aktuelle Messwerte ermittelt werden, die von historischen Messwerten der ersten bestimmten Leistung und der zweiten bestimmten Leistung abweichen, ist dies ein Hinweis, dass die erste Komponenten und / oder die zweite Komponente einen anderen Systemzustand haben. Dank der Erfindung lässt sich in vielen Fällen ein Systemzustand ermitteln, ohne diesen Systemzustand notwendigerweise direkt messen zu müssen. Gemäß der oben genannten Annahme führen gleiche Betriebszustände bei gleichbleibenden Systemzuständen zu im Wesentlichen gleichen Messwerten. Daher unterscheidet sich der zweite Messwert nicht wesentlich (nicht außerhalb der vorgegebenen Toleranz) von einem abgespeicherten ersten Messwert, der bei einem solchen ersten Betriebszustand ermittelt wurde, der nicht wesentlich vom zweiten Betriebszustand abweicht. Falls der zweite Messwert also von einem ersten Messwert abweicht, obwohl der zweite Betriebszustand im Wesentlichen gleich dem zugeordneten ersten Betriebszustand ist, so ist dies ein Indiz für eine Änderung eines Systemzustands.

Das ausgelöste Signal umfasst bevorzugt eine Beschreibung des zweiten Messwerts, eine Beschreibung des zweiten Betriebszustandes und optional eine Beschreibung der abweichenden ersten Messwerte und / oder der im Wesentlichen gleichen ersten Betriebszustände.

In einer Ausgestaltung misst die Messeinrichtung zunächst den zweiten Messwert und den zugeordneten zweiten Betriebszustand. Anschließend wird eine Prüfung durchgeführt, bei welcher der zweite Messwert mit einem vorgegebenen Soll-Bereich verglichen wird. Mindestens dann, wenn der zweite Messwert außerhalb des Soll- Bereichs liegt, werden die weiteren Schritte der zweiten Phase durchgeführt, also die aktuellen Messergebnisse (zweiter Messwert, zweiter Betriebszustand) mit historischen Datensätzen verglichen. Dank dieser Ausgestaltung werden die weiteren Schritte der zweiten Phase nicht nach jeder Messung erneut durchgeführt, was oft zu viel Rechenkapazität oder zu viel Laufzeit erfordert. Vielmehr werden die weiteren Schritte der zweiten Phase, also der Vergleich der Messergebnisse mit historischen Daten, nur dann durchgeführt, wenn der zweite Messwert außerhalb des Soll-Bereichs liegt. Dass der zweite Messwert außerhalb des Soll-Bereichs liegt, kann an einem unerwünschten oder unzulässigen Systemzustand liegen oder auch an einem zulässigen, aber beispielsweise selten auftretenden oder extremen Betriebszustand. Dank der Ausgestaltung werden diese beiden Fälle automatisch voneinander unterschieden. Das Verfahren und das System können auch für andere Einrichtungen als Wasserfahrzeuge verwendet werden, beispielsweise für Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Industrieanlagen. Jegliche Vorrichtung, die einen oder mehrere Betriebszustände hat, kann mit der Technologie überwacht werden.

Die Betriebszustände können beispielsweise aus einem Automationssystem gewonnen werden. Die Betriebszustände können verschiedene Fahrmodi, wie„halbe Kraft voraus" oder„volle Kraft voraus", oder eine Gefechtsstation sein. Jeder Betriebszustand kann mit einem Zeitstempel versehen sein, beispielsweise einem UTC-Zeitstempel (UTC - Coordinated Universal Time, koordinierte Weltzeit).

Jedem historischen Messwert und / oder dem aktuellen Messwert kann ein Zeitstempel zugeordnet sein, beispielsweise ein UTC-Zeitstempel. Die Messwerte (historische Messwerte und der aktuelle Messwert) können beispielsweise eine Frequenz oder das Frequenzspektrum einer Schwingung, eine Temperatur, eine Position (z.B. bestimmt mittels GPS), eine Wassertiefe, eine Wassertemperatur, eine Fahrtrichtung, eine Geschwindigkeit, ein Luftdruck, eine Lufttemperatur, eine Windgeschwindigkeit, eine An/Aus-Informationen zu einer Komponente (z.B. einer Pumpe); eine Auf/Zu-Information zu Klappen und Türen, Förderleistungen oder eine Ölqualität, z.B. Anzahl von Partikel im Öl, sein. Es können mehrere aktuelle Messwerte derselben Größe bestimmt werden. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, mehrere aktuelle Messwerte von verschiedenen Größen zu erfassen. Die bestimmten genutzten Betriebszustände (regelmäßig genutzte Betriebszustände) bilden einen sogenannten Cluster (englisch; vgl. Häufungspunkt) von Messwerten. Es können Verfahren der Clusteranalyse, Hauptkomponentenanalyse, künstliche Intelligenz, ein selbstlernender Algorithmus, Verfahren zur Auswertung von Big Data und eine Kombination hiervon verwendet werden, um die genutzten Betriebszustände zu bestimmen. Die vorgenannten Verfahren können des Weiteren zur Auswertung der Messwerte und / oder der genutzten Betriebszustände verwendet werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Auswerten einen Vergleich des aktuellen Messwerts mit historischen Messwerten des zugeordneten genutzten Betriebszustands umfasst. Das Auswerten kann einen Vergleich des aktuellen Messwerts mit einem vorgegebenen Schwellwert umfassen, wobei bei einer Abweichung des aktuellen Messwerts von dem Schwellwert ein Signal ausgegeben wird. Die Abweichung kann ein Überschreiten des Schwellwerts oder ein Unterschreiten des Schwellwerts sein. Es kann auch ein Vergleich mit mehreren Schwellwerten vorgesehen sein. Der Schwellwert / die Schwellwerte können von einem Algorithmus ermittelt werden. Das Signal kann ein optisches Signal, ein akustisches Signal, ein taktiles Signal, ein olfaktorisches Signal und eine Kombination hiervon sein.

Das Auswerten kann das Bestimmen einer verbleibenden Nutzungsdauer (auch RUL - remaining useful life genannt) umfassen. Die verbleibende Nutzungsdauer kann den genutzten Betriebszustand betreffen, der dem aktuellen Messwert zugeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann eine verbleibende Nutzungsdauer für einen anderen Betriebszustand bestimmt werden.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Auswerten ein Bestimmen einer Änderung der genutzten Betriebszustände umfasst, wobei die Änderung der genutzten Betriebszustände unter Berücksichtigung einer Häufigkeit einer Nutzung bestimmt wird. Wenn festgestellt wird, dass von mehreren im Automationssystem hinterlegten Betriebszuständen tatsächlich nur einige ausgewählte genutzt werden, können die hinterlegten Betriebszustände an die genutzten Betriebszustände angepasst werden.

Das Auswerten kann das Ermitteln einer zukünftigen Nutzung eines oder mehrerer Betriebszustände umfassen, derart, dass bei der zukünftigen Nutzung ein Schwellwert nicht überschritten oder unterschritten wird (oder mehrere Schwellwerte nicht überschritten oder unterschritten werden). Die zukünftige Nutzung kann beispielsweise bestimmte Missionsanforderungen umfassen und / oder eine geforderte Redundanz berücksichtigen. Das Auswerten kann eine Anomalieerkennung umfassen. Das Verfahren kann eine Prädiktion umfassen. Eine Anomalie ist eine Abweichung von einem zu erwartenden Verhalten. Die Erwartung ist die sogenannte Prädiktion der Methode, beispielsweise: Wert bleibt konstant wie immer. Tritt nun eine Anomalie auf (zum Beispiel eine Schwingungsenergie steigt), so kann diese bewertet werden, ggf. mittels Prüfen von Details (z.B. bei welcher Frequenz / welchen Frequenzen ist ein Anstieg). Dies kann ein Indikator für eine Abnutzung sein. Die Anomalieerkennung kann mittels Vergleich von Tabellenwerten erfolgen.

Es können Umschaltzustände zwischen zwei Betriebszuständen erfasst und ausgewertet werden.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine bestimmte genutzte Reihenfolge von genutzten Betriebszuständen erfasst und ausgewertet wird.

Beim Bestimmen der genutzten Betriebszustände kann der aktuelle Messwert ausgewertet werden. Es können Häufungspunkte der Messwerte bestimmt werden, um die genutzten Betriebszustände zu bestimmen. Ein Häufungspunkt einer Menge ist anschaulich ein Punkt, der überdurchschnittlich viele Punkte der Menge in seiner Nähe hat. Jeder Häufungspunkt kann einem genutzten Betriebszustand entsprechen. In einer Ausgestaltung wird jeder erste Datensatz ermittelt, dessen erster Betriebszustand von dem gemessenen zweiten Betriebszustand um nicht mehr als die Toleranz abweicht. In einer anderen Ausgestaltung wird ein erster Datensatz nur dann ermittelt, wenn die Abweichung der Betriebszustände innerhalb der Toleranz liegt und zusätzlich ein vorgegebenes Auswahl-Kriterium erfüllt ist. Diese Ausgestaltung verhindert, dass zu häufig ein Signal ausgegeben wird. Gemäß dieser Ausgestaltung wird nicht ein Signal ausgegeben, wenn der gemessene zweite Messwert nur von wenigen abgespeicherten ersten Messwerten abweicht. Ein abweichender erster Messwert kann beispielsweise dann auftreten, wenn der erste Messwert bei einem raschen Übergang von einem Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand gemessen wurde und daher nur selten auftritt. In einer Ausgestaltung wird vorhergesagt, in welchem Werte-Bereich ein von der Messeinrichtung gemessener Messwert zu einem in der Zukunft liegenden Messzeitpunkt liegen wird. Für diese Vorhersage wird eine Zeitreihe verwendet, die aus abgespeicherten ersten Messwerten und dem gemessenen zweiten Messwert besteht. Diese Vorhersage lässt sich dafür verwenden, um eine Restnutzungsdauer vorherzusagen. In einer Ausführungsform dieser Ausgestaltung wird aufgrund der abgespeicherten ersten Betriebszustände geschätzt, wie oft in der Zukunft welcher Betriebszustand eingestellt werden wird, und diese Schätzung wird für die Vorhersage des Werte-Bereichs verwendet. Die offenbarten Ausgestaltungen des Verfahrens können für das System entsprechend vorgesehen sein und umgekehrt.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für eine Ausführungsform des Verfahrens;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Verfahrens. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Auswerten eines Betriebszustandes eines Wasserfahrzeugs. Das System weist eine Datenverarbeitungseinrichtung 1 auf, welche einen Prozessor 2 und einen Speicher 3 aufweist. Die Datenverarbeitungseinrichtung 1 kann als Personal Computer, Server, Laptop, Tablet oder Smartphone ausgebildet sein. Des Weiteren umfasst das System eine Messeinrichtung 4 mit einem Messsensor 5. Die Messeinrichtung 4 ist konfiguriert, mittels des Messsensors 5 einen Messwert für eine Messgröße zu erfassen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 1 und die Messeinrichtung 4 sind mit einem Datenspeicher 6, zum Beispiel einer Datenbank, datentechnisch gekoppelt. Die Datenverarbeitungseinrichtung 1 kann auch mit der Messeinrichtung 4 datentechnisch gekoppelt sein. Ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens ist in Fig. 2 gezeigt. Es werden Messwerte in der Datenbank 6 bereitgestellt (Schritt 10).

Zumindest für einen Teil der historischen Messwerte ist jeweils ein historischer Messwert einem Betriebszustand zugeordnet. Es kann auch jeder historische Messwert) einem Betriebszustand zugeordnet sein. Die Zuordnung ist ebenfalls in der Datenbank gespeichert. Mittels der Messeinrichtung 4 wird ein aktueller Messwert erfasst (Schritt 20). Der aktuelle Messwert wird von der Messeinrichtung 4 an den Datenspeicher 6 übertragen (Schritt 30). Mittels des Prozessors 2 der Datenverarbeitungseinrichtung 1 werden die genutzten Betriebszustände bestimmt (Schritt 40). Hierbei können sowohl die historischen Messwerte, die einem Betriebszustand zugeordnet sind, als auch der aktuelle Messwert berücksichtigt werden. Der aktuelle Messwert wird einem der genutzten Betriebszustände zugeordnet (Schritt 50). Schließlich wird der aktuelle Messwert mit Bezug zu dem zugeordneten genutzten Betriebszustand ausgewertet (Schritt 60).

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt.

Eine Automationssystem 101 umfasst Daten betreffend verschiedene Informationen, zum Beispiel Betriebszustände, Betriebsdaten und / oder Schaltzustände. Das Automationssystem 101 kann dem Nutzer oder dem Personal zur Unterstützung des Betriebs des Wasserfahrzeugs dienen. Ein Betriebszustand kann hierbei zum Beispiel Folgendes sein: „Maschine Volllast". Die Betriebsdaten können verschiedene Parameter der Maschine des Wasserfahrzeugs, zum Beispiel eines oder mehrerer Verbrennungsmotoren, betreffen, beispielsweise eine Temperatur an einem Lager der Maschine. Schaltzustände der Maschine können zum Beispiel„An" und„Aus" sein. Die Informationen, insbesondere die Betriebszustände, werden mit einem Zeitstempel (z.B. ein UTC-Zeitstempel) versehen (Schritt 102) und in eine Datenbank 103 exportiert.

Daneben wird in einer Datenerhebung ein aktueller Messwert erfasst (Schritt 104). Der aktuelle Messwert kann mittels eines Analog-Digital-Wandlers in digitale Daten umgewandelt werden. Dem aktuellen Messwert wird ein Zeitstempel (z.B. ein UTC- Zeitstempel) zugeordnet (Schritt 105). Der aktuelle Messwert wird zusammen mit dem Zeitstempel in der Datenbank 103 gespeichert. Es können auch mehrere aktuelle Messwerte erfasst und übertragen werden. Diese erste Phase kann auch als Datenerfassung bezeichnet werden.

In einer als Datenverarbeitung bezeichneten Phase werden für die Datengesamtheit aus historischen Messwerten und dem oder den aktuellen Messwerten Häufungspunkte bestimmt (Schritt 106). Dieser Schritt wird auch als Clusterung bezeichnet. Jeder Häufungspunkt entspricht einem tatsächlich genutzten Betriebszustand (auch Cluster genannt). Die genutzten Betriebszustände können Fahrmodi oder eine Gefechtsstation oder -Situation 107 sein. Die Messwerte werden zum Beispiel einer Spektralanalyse unterzogen (Schritt 108), beispielsweise mittels einer Fast-Fourier-Transformation. Ist beispielsweise ein Aggregat des Wasserfahrzeugs, zum Beispiel ein Turboverdichter, aktiv, beispielsweise mit einer Drehzahl von 18.000 U / min (= 300U / s = 300 Hz), so kann diese Rotationsfrequenz im Frequenzspektrum erkennbar sein, welches für eine andere (zum Beispiel benachbart angeordnete) Maschine bestimmt wird, wobei dann ein Anteil mit einer Frequenz von 18.000 U / min mit einer Amplitude der Höhe x messbar ist. Ist der Turboverdichter nicht aktiv, hat seine Rotation also keinen Einfluss, würde der Anteil der ermittelten Amplitude bei der Frequenz 18.000 U / min wesentlich geringer oder gar nicht vorhanden sein.

Die genutzten Betriebszustände und die Ergebnisse der Analyse werden in der Datenbank 103 gespeichert.

Sodann wird der aktuelle Betriebszustand bestimmt. Es wird ermittelt, zu welchem genutzten Betriebszustand der aktuelle Messwert (oder die aktuellen Messwerte) gehört. Der aktuelle Messwert wird dem genutzten Betriebszustand (Cluster) zugeordnet (Schritt 109). Ein angelerntes Cluster aus historischen Daten kann die Basis dafür sein, einen aktuellen Zustand zuzuordnen. Hierbei kann ein Konfidenz-Level vorgesehen sein, wie gut ein Wert zu einem Cluster und abgrenzend hiervon nicht zu einem (oder allen anderen) Clustern passt. Hierbei kann zum Beispiel mit dem Silhouetten-Wert gearbeitet werden („Silhouette clustering").

Des Weiteren werden Kennwerte ermittelt (Schritt 1 10) und in der Datenbank gespeichert. Die Kennwerte sind beispielsweise: Beschleunigung a, Geschwindigkeit v, Position s effektiv, Peakhöhe, Peaklage, maximale Beschleunigung, RMS- Beschleunigung, Schwingungsenergie und Halbmesser einer Bewegungsellipse. Diese Phase wird als Zustandserkennung bezeichnet.

Messwerte sind gemessene Werte. Kennwerte werden aus einem oder mehreren Messwerten abgeleitet. Kennwerte sind zum Beispiel Energiewerte, die während einer Schwingungsmessung detektiert wurde. Ein anderer möglicher Kennwert ist die mittlere Amplitude über für einen Frequenzbereich, zum Beispiel von 100 bis 300 Hz, oder die Amplitude bei 1 .000 Hz. Es wird bestimmt, wie gut der aktuelle Betriebszustand mit dem zugeordneten genutzten Betriebszustand übereinstimmt (Schritt 1 1 1 ). In diesem Schritt können auch Ausnahmen behandelt werden, wie ein Umschalten von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand oder die Nutzung eines bisher nicht berücksichtigten Betriebszustandes. Der aktuelle Messwert wird mit Grenzwerten verglichen (Schritt 1 12), welche von einem Hersteller vorgegeben sein können. Diese Phase wird auch Gesundheitsbewertung genannt. Zum Beispiel ist der Silhouetten-Wert aus dem „Silhouette clustering" nutzbar.

Weiterhin wird bestimmt, wie eine übliche Veränderung (z.B. Abnutzung) pro genutztem Betriebszustand ist (Schritt 1 13). Wenn Schwingungsamplituden anwachsen, deutet dies auf weniger rund laufende (Maschinen-)Komponenten hin. Abnutzung kann als das Anwachsen von Amplituden verstanden werden. Je mehr die Amplitude anwächst, desto stärker ist die Abnutzung - das Lager kann stärker schlagen.

Die übliche Veränderung (z.B. Abnutzung) pro genutztem Betriebszustand wird mit der Häufigkeit einer Nutzung des Betriebszustands (z.B. einem Fahrprofil) kombiniert. Wenn zum Beispiel aus der Historie bestimmt wurde, dass 100 Stunden in einem Cluster "c" eine Erhöhung der Amplitude um 1 % (oder auch absolut) bedeuten, ist das eine Aussage. In Cluster "d" ist es zum Beispiel nur 1 Promille. So kann dann ermittelt werden, wann bei weiterer Abnutzung=Erhöhung der Amplitude ein Grenzwert erreicht ist. Falls festgestellt wird, dass Abweichungen zu einem vorgegebenen Grenzwert vorliegen, wird ein Signal ausgegeben (Schritt 1 14).

Es kann ebenfalls eine verbleibende Nutzungsdauer bestimmt werden. Zum Beispiel kann bestimmt werden, wie lange kann Cluster "c" genutzt werden kann, bis der Grenzwert erreicht wird. Diese Phase kann als Prognoseermittlung bezeichnet werden.

In einer als Beratungserzeugung bezeichneten Phase wird unter Berücksichtigung von Vorgaben 1 15 (z.B. Missionsanforderungen und / oder einer geforderten Redundanz) eine zukünftige Nutzung geplant (Schritt 1 16). Zum Beispiel kann bei einer Mission des Wasserfahrzeugs gefordert sein, 1 .000 sm (Seemeilen) zurückzulegen. Dies könnte durch 100 Stunden Betrieb in Cluster "c" passieren oder durch 150 Stunden in Cluster "d". Da - wie oben exemplarisch erwähnt -, bei Cluster "d" möglicherweise die Abnutzung geringer ist, wäre jetzt vielleicht Cluster "d" die bessere Wahl, falls nicht die Forderung, 50 Stunden schneller am Ziel zu sein, eine andere Entscheidung fordert. Die Mission kann alternativ auch fordern, in spätestens 120 Stunden zurück zu sein. Dann wären 60 Stunden Fahrt in Cluster "c" und 60 Stunden Fahrt in Cluster "d" die Empfehlung.

Hierbei wird berücksichtigt, dass keine Abweichungen von dem Grenzwert auftreten oder diese minimiert sollen. Die beispielhafte Minimierung kann noch andere Aggregate des Wasserfahrzeugs beeinflussen. Hier kann es vorgesehen sein, die Abnutzung zu minimieren (bzw. möglichst wenige Grenzwerte zu überschreiten). Ausgehend von der Analyse kann eine Überwachungshäufigkeit, beispielsweise eine Frequenz der Messwerterfassung, angepasst werden (Schritt 1 17). Die Häufigkeit kann erhöht oder verringert werden. Wenn zum Beispiel eine Veränderung eines Messwerts beginnt, stärker zu werden, zum Beispiel dadurch, dass Abweichungen aufeinanderfolgender Messwerte einen Schwellwert überschreiten, kann öfter geprüft werden.

Denkbar ist weiterhin, die auf diesem Wege gewonnenen Daten auch Fahrzeugübergreifend (vgl. Flotten-Optimierung) auszuwerten, abzugleichen und zu nutzen. Wenn zum Beispiel zwei Einheiten von Wasserfahrzeugen mit unterschiedlicher Vitalität, beispielsweise verschiedene erwartbare oder prognostizierte Rest- Nutzungsdauern, verfügbar sind, kann vorgesehen sein, dass zum Beispiel nur die eine Einheit noch in der Lage ist, die Mission (ohne Wartung zwischendurch) anzutreten. Eine andere Antwort könnte sein, dass beide Einheiten dazu in der Lage wären - und dann zum Beispiel auch die weniger fähige oder vitale genutzt werden kann, also zum Beispiel die Einheit, die früher einer (nächsten) Wartung unterzogen werden muss, um die vermeintlich bessere Einheit für einen schwereren Einsatz verfügbar zu halten.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichen

1 Datenverarbeitungseinhchtung

2 Prozessor

3 Speicher

4 Messeinrichtung

5 Messsensor

6 Datenspeicher

10 Bereitstellen von historischen Messwerten

20 Erfassen eines aktuellen Messwerts

30 Übertragen des aktuellen Messwerts

40 Bestimmen der genutzten Betriebszustände

50 Zuordnen des aktuellen Messwerts zu einem genutzten Betriebszustand

60 Auswerten des aktuellen Messwerts

101 Automationssystem

102 Zuordnen eines Zeitstempels zu Informationen

103 Datenbank

104 Erfassen eines aktuellen Messwerts

105 Zuordnen eines Zeitstempels zu dem aktuellen Messwert

106 Bestimmen der genutzten Betriebszustände (Clusterung)

107 Betriebszustände

108 Spektralanalyse