Überprüfen eines Bauteils in einer Industrieanlage mittels eines mobilen Bediengeräts

Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum

Überprüfen eines Elements, beispielsweise einer Baugruppe, eines Bauteil oder eines Einzelteil, in einer Industrieanlage mittels eines mobilen Bediengeräts, wobei dem Element eine elementspezifische Kennung festgelegt ist.

Stand der Technik

Eine Industrieanlage - wie ein Kraftwerk, ein metallurgisches Hüttenwerk, eine Stranggießanlage, ein Walzwerk, etc. - bzw. die einzelnen Baugruppen, Bauteile oder Einzelteile der Industrieanlage müssen regelmäßig überprüft werden, um die Funktionsfähigkeit der Anlage sicherstellen zu können.

Bedingt durch die Weitläufigkeit der Industrieanlage, ungünstige Umweltbedingungen (z.B. Lärm, schlechte oder keine Beleuchtung, Verschmutzung) und häufige Veränderungen der Anlage ist es selbst für erfahrenes Bedienpersonal schwierig, ein Element der Industrieanlage (d.h. eine Baugruppe, einen Bauteil der Baugruppe, oder einen Einzelteil des Bauteils) rasch und vor allem ohne Verwechslungen lokalisieren, identifizieren und in der Folge überprüfen zu können.

Außerdem hat ein mit der Überprüfung des Elements befasster Bedienmann am Standort des Elements im Allgemeinen keinen Zugriff auf die Steuerung der Industrieanlage bzw. auf ein sogenanntes Condition Monitoring Systems, das der

Industrieanlage zugeordnet ist. Somit muss der Bedienmann bei der Überprüfung einerseits selbst eine Ist-Zustandsgröße des Elements messtechnisch erfassen und andererseits, die zulässige Soll-Zustandsgröße des Elements aus statischen Daten (z.B. Datenblättern, mündlich oder schriftlich

übergebene, Informationen oder aus eigenem Wissen) ermitteln, um die Funktion des Elements überprüfen zu können. Da statische Daten häufig nicht dem Änderungsdienst unterliegen, ist deren Nutzen beschränkt. Somit ist es aber selbst für erfahrenes Bedienpersonal schwierig, ein Element in der Industrieanlage zu überprüfen. Diese Problematik wird durch den Einsatz von Personal mit geringen Ortskenntnissen bzw. geringen Kenntnissen der Anlage selbst (z.B. neues Personal oder Leiharbeitern) weiter verschärft.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum

Überprüfen eines Elements in einer Industrieanlage mittels eines mobilen Bediengeräts darzustellen, sodass ein Bediener unter Zuhilfenahme des mobilen Bediengeräts das Element

- rasch, d.h. innerhalb einer kurzen Zeit für die

Überprüfung des Elements, und

- umfassend, d.h. unter Zuhilfenahme umfangreicher

elementspezifischer Informationen,

überprüfen kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Überprüfen eines Elements in einer Industrieanlage mittels eines mobilen Bediengeräts nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Konkret umfasst das Verfahren zum Überprüfen eines Elements in einer Industrieanlage mittels eines mobilen Bediengeräts, wobei dem Element eine elementspezifische Kennung festgelegt ist, folgende Verfahrensschritte:

- berührungsloses Einlesen der Kennung des Elements durch das Bediengerät;

- Identifizieren des Elements durch den Vergleich der eingelesenen Kennung mit der festgelegten Kennung des

Elements ;

- Übertragen von zumindest einer elementspezifischen Information für das identifizierte Element auf das

Bediengerät; und - Ausgabe der übertragenen elementspezifischen

Information am Bediengerät.

Im ersten Schritt wird eine, beispielsweise optische oder signaltechnische, Kennung des Elements (auch als Signatur des Elements bezeichnet) durch das Bediengerät berührungslos eingelesen. Unter dem Begriff „berührungsloses Einlesen" soll das Einlesen einer Kennung verstanden werden, ohne dass das Bediengerät beim Einlesen das Element berühren muss.

Anschließend wird die eingelesene Kennung mit einer

festgelegten Kennung des Elements verglichen, wodurch das Element eindeutig identifiziert werden kann. Durch die

Identifikation wird sichergestellt, dass das richtige Element überprüft wird und nicht - wie gegebenenfalls nach dem Stand der Technik - ein möglicherweise im Nahbereich angeordnetes Objekt, das dem Element eventuell ähnlich ist.

Danach wird zumindest eine elementspezifischen Information, beispielsweise eine aktuelle Ist-Zustandsgröße wie ein Druck, ein Strom, eine Spannung, Anzahl der Betriebsstunden, Anzahl der produzierten Chargen, Vibrationsdaten, Anzahl oder

Zeitdauer der Überschreitung von Auslegungsparametern etc., für das identifizierte Element von einer Steuerung der

Industrieanlage oder von einem der Industrieanlage

zugeordneten Condition Monitoring System auf das Bediengerät drahtlos übertragen, sodass im nächsten Schritt die

elementspezifischen Information auf dem Bediengerät

ausgegeben werden kann.

Die Ausgabe der elementspezifischen Information kann

beispielsweise optisch durch eine Anzeige oder akustisch durch Sprachausgabe erfolgen.

Bei einer einfachen Ausführungsform erfolgt das Einlesen der Kennung des Elements optisch. Dies kann beispielsweise durch eine Kamera oder einen engl. Barcode Reader am Bediengerät erfolgen, der ein Bild der elementspezifischen Kennung des Elements aufnimmt. Da Barcode Reader weit verbreitet sind, ist es zweckmäßig, wenn die elementspezifische Kennung ein 1-dimensionaler oder ein 2-dimensionaler Barcode ist. Anstelle von Barcodes können auch sogenannte „Mobile Tags" verwendet werden (siehe

http : //de .wikipedia . org/wiki/Mobile-Tagging) .

Um beim Einlesen einer optischen Kennung einen Lesefehler aufgrund von Verschmutzungen des Elements bzw. der Kamera des Bediengeräts zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die optisch eingelesene Kennung einem Fehlererkennungsverfahren unterzogen wird. Durch das Fehlererkennungsverfahren kann zum einen festgestellt werden, ob beim Einlesen der Kennung ein Fehler aufgetreten ist. Bei der Anwendung eines sogenannten selbstkorrigierenden Codes für die Kennung kann der Fehler außerdem selbsttätig korrigiert werden.

Fehlerkorrekturverfahren sind dem Fachmann bekannt, siehe http : //de . wikipedia . org/wiki/Fehlerkorrekturverfahren .

Prinzipiell ist die Anwendung des Fehlererkennungsverfahrens nicht auf optische Kennungen beschränkt, sondern kann für alle Kennungen (somit auch Funkkennungen) verwendet werden.

Alternativ zu Anspruch 2 ist es möglich, dass das Einlesen der Kennung des Elements über Funk erfolgt. Dies kann z.B. über eine NFC (engl. Near Field Communication) Schnittstelle am Bediengerät erfolgen, das eine elementspezifische Kennung eines aktiven oder passiven RFID-Tags einliest.

Zusätzlich zu einer Kennung kann ein RFID Tag aber auch eine elementspezifische Zustandsgröße (z.B. eine Temperatur) des Elements auf das Bediengerät übertragen. Auch diese

Zustandsgröße kann am Bediengerät - gegebenenfalls gemeinsam mit einer zugeordneten Soll-Zustandsgröße aus der

Anlagensteuerung bzw. einem Condition Monitoring System - ausgegeben werden.

Für eine größtmögliche Bewegungsfreiheit des Bediengeräts ist es vorteilhaft, wenn die Zustandsgröße über ein drahtloses paketorientiertes Netzwerk auf das Bediengerät übertragen wird. Hierzu weist sowohl das Bediengerät als auch die

Anlagensteuerung oder das Condition Monitoring System, das der Anlage zugeordnet ist, eine Schnittstelle zum drahtlosen Netzwerk auf.

Zumeist ist es zweckmäßig, die übertragene elementspezifische Information am Bediengerät optisch anzuzeigen oder akustisch auszugeben .

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die elementspezifische Information eine I st-Zustandsgröße des Elements ist. Dadurch kann die Überprüfung des Elements unter realistischen

Bedingungen, insbesondere unter Berücksichtigung des

aktuellen Zustands der Industrieanlage, erfolgen. Außerdem ist es dabei im Allgemeinen nicht notwendig, die

Zustandsgröße vor Ort zu messen. Somit müssen empfindliche Messgeräte nicht vor Ort gebracht werden. Außerdem kann die Funktion des Elements während des Betriebs der Anlage überprüft werden, sodass auch Effekte die nur bei gewissen Arbeitspunkten auftreten, der Überprüfung zugänglich sind.

Um dem Bediener eine umfassende Bewertung der Funktionalität des Elements (z.B. ein sogenannter Soll-I st- ergleich) zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die elementspezifische Information einen Soll-Wert der Zustandsgröße des

identifizierten Elements umfasst.

Für die Fehlerbehebung ist es vorteilhaft, wenn die

elementspezifische Information ein Datenblatt oder eine Notiz umfasst. Bei der Notiz kann es sich z.B. um eine Bemerkung bei einer früheren Überprüfung handeln.

Bei der Überprüfung bzw. der Fehlerbehebung des Elements ist es vorteilhaft, wenn nach der Überprüfung des Elements eine Bezeichnung des Elements und ein Zeitstempel der Überprüfung in einer Datenbank abgelegt werden. Außerdem ist es meist sinnvoll, den Namen des Bedieners, die Ist-Zustandsgröße sowie gegebenenfalls die Soll-Zustandsgröße abzulegen.

Dadurch kann die Überprüfung dokumentiert werden.

Bei der Überprüfung bzw. der Fehlerbehebung des Elements ist es vorteilhaft, wenn als elementspezifische Information eine Information über eine elementspezifische Routine (z.B. ein Selbsttest) , die sich in einer Anlagensteuerung oder einem Condition Monitoring System befindet, auf das Bediengerät übertragen wird, und diese Routine am Bediengerät aufgerufen bzw. ausgelöst werden kann. Dadurch kann der Bediener das Element umfassend überprüfen. Z.B. kann nachdem das Element in Schwingungen versetzt worden ist - etwa mit einem Hammer - eine erneute Bewertung der Vibrationsmessungen ausgelöst werden .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die Folgendes zeigen:

Fig la eine Darstellung beim optischen Einlesen einer Kennung eines Elements

Fig lb eine Darstellung beim Einlesen einer Kennung eines Elements per Funk

Fig 2a, 2b eine erste Ausführungsform des Bediengeräts Fig 3 eine zweite Ausführungsform des Bediengeräts

Beschreibung der Ausführungsformen

Die Fig la zeigt die Verfahrensschritte beim Überprüfen eines Elements 5 einer Industrieanlage 7 mittels eines mobilen Bediengeräts 1, wobei das Element als ein elektrischer

Antriebsmotor eines Walzwerks 7 ausgebildet ist. Nachdem ein nicht dargestellter Bedienmann das Element 5 lokalisiert hat, wird das Element 5 durch das Bediengerät 1 identifiziert. Hierzu sendet das Bediengerät 1 über eine NFC Schnittstelle Funksignale 8 (d.h. elektromagnetische Wellen in einem bestimmten Frequenzbereich) in Richtung des Elements 5 aus. Auf dem Element 5 befindet sich ein passiver RFID Tag 14, dem eine Kennung 13 zugeordnet ist. Ausgelöst durch das

eingehende Funksignal 8 sendet der RFID Tag 14 seine Kennung 13 mittels ausgehender Funkwellen 8 an das Bediengerät 1 zurück, sodass das Bediengerät 1 über dessen NFC

Schnittstelle die Kennung 13 des Elements 5 einlesen kann. Das Bediengerät 1 führt anschließend einen Vergleich zwischen der eingelesenen Kennung 13 und einer auf dem Bediengerät 1 vorhandenen festgelegten Kennung des Elements 5 durch, sodass das Element 5 der Industrieanlage 7 eindeutig identifiziert werden kann. Im Anschluss daran fordert das Bediengerät 1 elementspezifische Informationen für das identifizierte Element 5 über ein drahtloses paketorientiertes Netzwerk von einem Condition Monitoring System an, das der Industrieanlage 7 zugeordnet ist. Konkret wird an das Bediengerät 1 ein Ist- Wert und ein Soll-Wert einer Temperatur einer Wicklung des Elements 5 sowie die Bezeichnung des Elements 5 „Motor 18/15" übermittelt. Die übermittelten Daten für das Element 5 werden auf der Anzeige 4 des Bediengeräts 1 dargestellt. Im

dargestellten Fall weist die Wicklung des Elektromotors 5 eine aktuelle Ist-Temperatur von 80°C auf, die höher ist als die max . zulässige Soll-Temperatur von 45°C. Basierend auf dieser Information kann der Bedienmann weitere Eingriffe am Element 5 vornehmen, beispielsweise eine Reinigung der

Lüftungsschlitze des Elektromotors 5, sodass die

Wicklungstemperatur auf eine zulässige Temperatur reduziert wird .

Die Fig lb zeigt eine zweite Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei im Unterschied zu Fig la die Kennung 13 des Elements 5 nicht über Funk sondern optisch ausgelesen wird. Konkret weist das Element 5 der

Industrieanlage 7 wiederum eine Kennung 13 auf, die in Form eines zweidimensionalen Barcodes 15 (auch als QR Tag

bezeichnet) auf der Mantelfläche des Elements angebracht ist. Die Kennung 13 wird über das Sichtfeld 9 einer Kamera 3, die sich auf der Vorderseite des Bediengeräts 1 befindet, optisch eingelesen. Um Übertragungsfehler bzw. Lesefehler durch Verschmutzungen (beispielsweise des QR Tags 15 oder des Kameraobjektivs 3) zu vermeiden, ist die elementspezifische Kennung 13 auf dem QR Tag 15 durch einen fehlerkorrigierenden Code codiert worden, sodass das Bediengerät 1 etwaige

Übertragungsfehler selbsttätig erkennen und korrigieren kann. Die eingelesene Kennung 13 des Elements 5 wird durch eine nicht näher dargestellte Recheneinheit im Bediengerät 1 mit einer festgelegten Kennung verglichen, sodass das Element 5 eindeutig identifiziert werden kann. Anschließend werden über ein drahtloses Netzwerk je eine elementbezogene Ist- und Soll-Zustandsgröße des Elements 5 ausgelesen, wobei die Zustandsgrößen einer Temperatur des Elektromotors 5

zugeordnet sind. Die Ist-Zustandsgröße wird zusammen mit einer Soll-Zustandsgröße auf der Anzeige 4 des Bediengeräts 1 ausgegeben. Basierend auf diesen Daten kann ein nicht dargestellter Bedienmann die Funktion des Elements 5

überprüfen bzw. gegebenenfalls Korrekturmaßnahmen einleiten.

In Fig 2a ist eine Rückseite und in Fig 2b eine Vorderseite einer Ausführungsform eines Bediengeräts 1 näher dargestellt. Ein nicht dargestellter Bedienmann kann das Bediengerät 1 über die gummierten Griffzonen 2 händisch halten. Auf der durch den Bedienmann einsehbaren Rückseite des Bediengeräts weist das Bediengerät 1 eine Anzeige 4 auf, die als LCD Anzeige ausgebildet ist. Auf der Anzeige 4 können auf dem

Anzeigefeld 11 ein Wert einer Soll-Zustandsgröße und auf dem Anzeigefeld 10 ein Wert einer Ist-Zustandsgröße eines

Elements dargestellt werden; zusätzlich kann auf dem Feld 12 die Bezeichnung des zu überprüfenden Elements 5 der

Industrieanlage 7 dargestellt werden. Auf dem Feld 17 wird die Ist-Zustandsgröße 10 im Vergleich mit der Soll- Zustandsgröße 11 mittels einer Ampelschaltung grafisch dargestellt. Ist die Ist-Zustandsgröße 10 in einem unzulässigen Bereich, wird eine rote Ampel dargestellt; ist die Ist-Zustandsgröße 10 in einem Warnbereich, so wird eine gelbe Ampel ausgegeben; ist die Ist-Zustandsgröße 10 in einem zulässigen Bereich, wird eine grüne Ampel dargestellt. Auf der Vorderseite des Bediengeräts 1 ist ein Kameraobjektiv 3 angeordnet, sodass das Bediengerät mittels der Kamera eine Kennung 13 einlesen oder ein Foto oder eine Folge von Fotos (ein Video-Stream) eines Elements 5 aufnehmen kann. Um den Einsatz des Bediengeräts 1 auch bei schlechter Sicht zu ermöglichen, ist auf der Vorderseite eine Beleuchtung 16 angeordnet. Zusätzlich kann das Bediengerät eine NFC

Schnittstelle aufweisen, über die eine Kennung 13 des

Elements 5 per Funk eingelesen werden kann.

Die Fig 3 stellt eine Vorderseite einer weiteren

Ausführungsform eines Bediengeräts 1 näher dar, wobei im Unterschied zu den Figuren 2a, 2b die Anzeige 4 transparent bzw. transluzent ausgeführt ist. Durch diese Anzeige 4 kann ein nicht dargestellter Bedienmann die ihn umgebende

Wirklichkeit (engl, reality) wahrnehmen, ohne das dazu eine Kamera notwendig wäre. Der Wirklichkeit werden die

Anzeigeelemente 10-12 für die Ist- und Soll-Zustandsgröße sowie ein Feld 12 für die Bezeichnung des Elements 5

überlagert. Somit kann der Bedienmann die Wirklichkeit erweitert wahrnehmen (engl, augmented reality) . Um die visuelle Dokumentation eines Elements zu ermöglichen, weist das Bediengerät 1 auf der Vorderseite wiederum eine Kamera 3 und eine als Kamerablitz ausgeführte Beleuchtung 16 auf.

Alle vorgenannten Ausführungsformen von Bediengeräten 1 umfassen zumindest ein Mittel zum Einlesen einer Kennung 13 eines Elements 13, eine Schnittstelle zu einem drahtlosen Netzwerk (z.B. ein Mobilfunknetz, ein WLAN oder DECT Netz) und eine Recheneinheit zum Decodieren einer Kennung 13 des Elements 5 bzw. zum Vergleichen einer eingelesenen Kennung mit einer festgelegte Kennung des Elements 5. Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn das Bediengerät 1 als ein sog. Industrietabiet Computer ausgeführt ist. Das Bediengerät mit kompakten Abmaßen von ca. 300 x 200 x 30 mm umfasst eine Recheneinheit, eine

Schnittstelle zu einem drahtlosen Netzwerk, einen GPS oder DGPS Empfänger mit einem digitalen Kompass, eine Kamera an der Vorderseite des Bediengeräts und eine Anzeige an der Rückseite des Bediengeräts. Vor der Überprüfung des Elements kann ein Bediener ein Element 5 der Industrieanlage 7 mittels des Bediengeräts 1 rasch auffinden, da das Bediengerät 1 - ähnlich einem an sich bekannten Navigationssystem - den Bediener zum Element 5 führt. Dabei wird auf der Anzeige 4 des Bediengeräts 1 jeweils der Abstand r und die Ausrichtung φ von der jeweiligen Ist-Position des Bediengeräts 1 zu einer festgelegten Ziel-Position des Elements 5 angezeigt (siehe Fig 3, Pfeil 18 für die Richtungsangabe) . Zusätzlich oder alternativ zur Anzeige, kann die Navigation durch

Sprachausgabe erfolgen bzw. unterstützt werden. Nachdem der Bediener die Position des Elements 5 erreicht hat, erfolgen die erfindungsgemäßen Schritte zur Überprüfung des Elements 5, konkret

- das Einlesen der Kennung 13 des Elements 5 durch das Bediengerät 1;

- das Identifizieren des Elements 5 durch den Vergleich der ausgelesenen Kennung 13 mit einer festgelegten Kennung 13 des Elements 5;

- das Übertragen von zumindest einer elementspezifischen Information 10 (z.B. einer Zustandsgröße) des identifizierten Elements 5 auf das Bediengerät 1; und

- der Ausgabe der übertragenen elementspezifischen

Information 10 am Bediengerät.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten

Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der

Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste

1 Bediengerät

2 Griffzone

3 Kamerao j ektiv

4 Anzeige

5 Element

7 Industrieanlage

8 Funkwelle

9 Sichtfeld

10 Anzeigefeld I st-Zustandsgröße

11 Anzeigefeld Soll-Zustandsgröße

12 Anzeigefeld Ziel

13 Kennung

14 RFID Tag

15 QR Tag

16 Beleuchtung

17 Ampel

18 Navigationsbereich