DE102019215016A1 - Measuring arrangement, method for setting up a measuring arrangement and method for operating a measuring arrangement - Google Patents

Measuring arrangement, method for setting up a measuring arrangement and method for operating a measuring arrangement Download PDF

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Abstract

Erfindungsgemäß besitzt die Messanordnung ein Eingangsmodul zum Erfassen von Daten aus mehreren Datenquellen der Maschine oder Anlage- wobei die Daten Zustandsinformationen und/oder Regelgrößen und/oder Stellgrößen und/oder sonstige Messgrößen der Maschine oder Anlage darstellen - und zum Erstellen eines Beobachtungsvektors für eine Erfassungszeit mit Elementen, die Daten aus den Datenquellen zur Erfassungszeit darstellen. Der Beobachtungsvektor kann die Form eines einfachen Datensatzes haben, mit Datenfelder, die Werte der genannten Größen aus den Datenquellen enthalten. Es gibt ein erstes Verarbeitungsmodul in welchem ein künstliches neuronales Netz angelegt ist, wobei das künstliche neuronale Netz dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage des ihm zugeführten Beobachtungsvektors wenigstens ein Ausgabedatum zu erzeugen, welches einen Betriebszustand der Maschine oder Anlage charakterisiert, und es gibt ein Bewertungsmodul, welches anhand des Ausgabedatum den Betriebszustand bewertet und die Bewertung an ein Wartungssystem und/oder an eine Steuerung der Maschine oder Anlage ausgibt.Eine Besonderheit ist insbesondere, dass im ersten Verarbeitungsmodul wenigstens ein erstes Element des Beobachtungsvektors einer ersten eindimensionalen Kohonenkarte zugeordnet ist, durch welche ein Wert des besagten ersten Elements auf einen Ausgabeknoten der besagten ersten Kohonenkarte abgebildet wird und so ein erster Treffer-Ausgabeknoten erhalten wird und wobei des Weiteren eine Treffer-Abweichung erhalten wird, als Maß der Abweichung des Werts des besagten ersten Elements vom ersten Treffer-Ausgabeknoten, wobei der erste Treffer-Ausgabeknoten und die Treffer-Abweichung Ausgabedaten des ersten Verarbeitungsmoduls sind.According to the invention, the measuring arrangement has an input module for acquiring data from several data sources of the machine or system - the data representing status information and / or controlled variables and / or manipulated variables and / or other measured variables of the machine or system - and for creating an observation vector for an acquisition time Items that represent data from the data sources at collection time. The observation vector can be in the form of a simple data record, with data fields that contain values of the sizes mentioned from the data sources. There is a first processing module in which an artificial neural network is set up, the artificial neural network being set up to generate at least one output date on the basis of the observation vector supplied to it, which characterizes an operating state of the machine or system, and there is an evaluation module which evaluates the operating status based on the date of issue and outputs the evaluation to a maintenance system and / or to a control of the machine or system. A special feature is in particular that in the first processing module at least one first element of the observation vector is assigned to a first one-dimensional Kohonen map, by which a value of said first element is mapped to an output node of said first Kohonen map and thus a first hit output node is obtained and furthermore a hit deviation is obtained as a measure of the deviation of the value of said first element nts from the first hit output node, the first hit output node and the hit deviation being output data of the first processing module.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Messanordnung, die mit Hilfe von maschinellen Lernen Betriebszustände einer Maschine oder Anlage erkennen kann.The present invention relates to a measuring arrangement that can use machine learning to recognize operating states of a machine or system.

Solche Messanordnungen sind grundsätzlich bekannt. So wird in der wissenschaftlichen Veröffentlichung „Krogerus, T.; Vilenius, J.; Liimatainen, J.; Koskinen, K.T. 2006. Self-organizing maps with unsupervised learning for condition monitoring of fluid power systems. Fluid Power for Mobile, In-Plant, Field and Manufacturing. SAE SP-2054 pp. 43-51“ vorgeschlagen, zweidimensionale Kohonenkarten - auch bekannt als „self organizing maps“ - zu verwenden, um normale und anomale Betriebszustände eines hydraulischen Systems zu erkennen. Es wird versucht, mittels Messdaten von bekannten Fehlerzuständen und normalen Betriebszuständen auf der Kohonenkarte Bereiche zu erzeugen, die diese Zustände repräsentieren.Such measuring arrangements are generally known. This is how the scientific publication "Krogerus, T .; Vilenius, J .; Liimatainen, J .; Koskinen, KT 2006. Self-organizing maps with unsupervised learning for condition monitoring of fluid power systems. Fluid Power for Mobile, In-Plant, Field and Manufacturing. SAE SP-2054 pp. 43-51 " proposed to use two-dimensional Kohonen maps - also known as "self organizing maps" - to identify normal and abnormal operating conditions of a hydraulic system. Attempts are made to use the data from known error states and normal operating states to generate areas on the Kohonen map that represent these states.

Dies erweist sich jedoch als schwierig und oft als schwer nachvollziehbar, da jeder Netzknoten einer solchen Kohonenkarte eine Mischung von Messgrößen als mehrdimensionalen Zustand repräsentiert. Beim einem „Supervised Machine Learning“, bei dem - wie oben beschrieben - bekannte Fehlerzustände zum Trainieren der Kohonenkarte verwendet werden, ist das Training sehr aufwendig, da Messdaten für eine Vielzahl von Fehlerzuständen generiert werden müssen. Zudem ist die Gefahr für falsche Diagnosen hoch, wenn zuvor unbekannte Fehlerzustände auftreten.However, this proves to be difficult and often difficult to understand, since each network node of such a Kohonen map represents a mixture of measured variables as a multidimensional state. With "supervised machine learning", in which - as described above - known error states are used for training the Kohonen map, the training is very complex since measurement data must be generated for a large number of error states. In addition, the risk of incorrect diagnoses is high if previously unknown error states occur.

Beim sogenannten „Unsupervised Learning“ bei dem nur der Normalzustand oder Gut-Zustand eingelernt wird, ist eine einfache automatische Erkennung eines Fehlers gegeben, aber eine Identifizierung des Fehlers ist kaum möglich.In so-called "unsupervised learning", in which only the normal state or good state is taught, there is a simple automatic detection of an error, but the error can hardly be identified.

Mit der vorliegenden Erfindung soll der Aufwand für ein Trainieren eines neuronalen Netzes, das Bestandteil der Messanordnung ist, verringert werden und trotzdem eine bessere Identifikation eines Fehlers möglich sein.With the present invention, the effort for training a neural network, which is part of the measuring arrangement, is to be reduced and nevertheless a better identification of an error should be possible.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Messanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, mit einem Verfahren zum Einrichten einer Messanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und mit einem Verfahren zum Betreiben einer Messanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 16 erreicht.This is achieved according to the present invention with a measuring arrangement with the features of claim 1, with a method for setting up a measuring arrangement according to the features of claim 11 and with a method for operating a measuring arrangement with the features of claim 16.

Erfindungsgemäß besitzt die Messanordnung ein Eingangsmodul zum Erfassen von Daten aus mehreren Datenquellen der Maschine oder Anlage- wobei die Daten Zustandsinformationen und/oder Regelgrößen und/oder Stellgrößen und/oder sonstige Messgrößen der Maschine oder Anlage darstellen - und zum Erstellen eines Beobachtungsvektors für eine Erfassungszeit mit Elementen, die Daten aus den Datenquellen zur Erfassungszeit darstellen. Der Beobachtungsvektor kann die Form eines einfachen Datensatzes haben, mit Datenfelder, die Werte der genannten Größen aus den Datenquellen enthalten. Es gibt ein erstes Verarbeitungsmodul in welchem ein künstliches neuronales Netz angelegt ist, wobei das künstliche neuronale Netz dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage des ihm zugeführten Beobachtungsvektors wenigstens ein Ausgabedatum zu erzeugen, welches einen Betriebszustand der Maschine oder Anlage charakterisiert, und es gibt ein Bewertungsmodul, welches anhand des Ausgabedatum den Betriebszustand bewertet und die Bewertung an ein Wartungssystem und/oder an eine Steuerung der Maschine oder Anlage ausgibt.According to the invention, the measuring arrangement has an input module for acquiring data from several data sources of the machine or system - the data representing status information and / or controlled variables and / or manipulated variables and / or other measured variables of the machine or system - and for creating an observation vector for an acquisition time Items that represent data from the data sources at collection time. The observation vector can be in the form of a simple data record, with data fields that contain values of the sizes mentioned from the data sources. There is a first processing module in which an artificial neural network is set up, the artificial neural network being set up to generate at least one output date on the basis of the observation vector supplied to it, which characterizes an operating state of the machine or system, and there is an evaluation module which evaluates the operating state based on the date of issue and outputs the evaluation to a maintenance system and / or to a control of the machine or system.

Eine Besonderheit ist insbesondere, dass im ersten Verarbeitungsmodul wenigstens ein erstes Element des Beobachtungsvektors einer ersten eindimensionalen Kohonenkarte zugeordnet ist, durch welche ein Wert des besagten ersten Elements auf einen Ausgabeknoten der besagten ersten Kohonenkarte abgebildet wird und so ein erster Treffer-Ausgabeknoten erhalten wird und wobei des Weiteren eine Treffer-Abweichung erhalten wird, als Maß der Abweichung des Werts des besagten ersten Elements vom ersten Treffer-Ausgabeknoten, wobei der erste Treffer-Ausgabeknoten und die Treffer-Abweichung Ausgabedaten des ersten Verarbeitungsmoduls sind.A special feature is in particular that in the first processing module at least one first element of the observation vector is assigned to a first one-dimensional Kohonen map, by means of which a value of said first element is mapped to an output node of said first Kohonen map and thus a first hit output node is obtained and wherein a hit deviation is also obtained as a measure of the deviation of the value of said first element from the first hit output node, the first hit output node and the hit deviation being output data of the first processing module.

Mit einer solchen eindimensionalen Kohonenkarte, die einem einzigen Element des Beobachtungsvektors und damit einer einzigen Größe einer Datenquelle zugeordnet ist, lässt sich zumindest für diese Größe eine Abweichung von eingelernten Werte-Bereichen des Elements klar erkennen. Ein Fehler einer Maschine oder Anlage lässt sich auch genauer lokalisieren, da er dieser Messgröße zugeordnet ist. Auch ohne weitere Schritte sind also Fehlerzustände klar zu erkennen, die eine Messgröße außerhalb des eingelernten Bereichs generieren bzw. die einen Zuordnungsfehler für den Wert der Messgröße zu einem Treffer-Ausgabeknoten der zugeordneten eindimensionalen Kohonenkarte oberhalb einer Schwelle erzeugen.With such a one-dimensional Kohonen map, which is assigned to a single element of the observation vector and thus to a single size of a data source, a deviation from learned value ranges of the element can be clearly recognized at least for this size. A fault in a machine or system can also be localized more precisely because it is assigned to this measured variable. Even without further steps, error states can be clearly recognized that generate a measured variable outside the taught-in range or that generate an assignment error for the value of the measured variable to a hit output node of the assigned one-dimensional Kohonen map above a threshold.

Natürlich lassen sich mehrere ausgewählte oder alle zur Verfügung stehenden Größen eines Systems erfassen und die erfassten Größen mit jeweils einer eigenen der Größe zugeordneten Kohonenkarte bewerten. Dann lässt sich genau erkennen, in welcher Größe eine Abweichung auftritt, und man kann Rückschlüsse auf die Art des Fehlers ziehen.Of course, several selected or all available sizes of a system can be recorded and the recorded sizes can be evaluated with their own Kohonen map assigned to the size. Then you can see exactly the size of the deviation and draw conclusions about the type of error.

Eine oder mehrere eindimensionale Kohonenkarten lassen sich mit wenig Rechenaufwand trainieren, dazu kann das Training z.B. im Batch-Modus erfolgen und es muss nur der fehlerfreie Zustand der Maschine oder Anlage trainiert werden.One or more one-dimensional Kohonen maps can be created with little computing effort train, the training can be done in batch mode, for example, and only the faultless condition of the machine or system needs to be trained.

Die Kohonenkarten repräsentieren für den fehlerfreien Zustand der Maschine oder Anlage erlaubte Wertebereiche. Daher können eine Vielzahl verschiedener Betriebszustände, also Zustände in einem Betriebszyklus der Anlage, für das Training verwendet werden, und es wird eine robuste Darstellung des fehlerfreien Zustands der Maschine oder Anlage in den Kohonenkarten erhalten. Fehler in der korrekten Zuordnung von Betriebszuständen werden daher minimiert.The Kohonen maps represent value ranges permitted for the faultless condition of the machine or system. A large number of different operating states, that is to say states in an operating cycle of the system, can therefore be used for the training, and a robust representation of the error-free state of the machine or system in the Kohonen maps is obtained. Errors in the correct assignment of operating states are therefore minimized.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Mehrere Treffer-Ausgabeknoten der Kohonenkarten können in einen Treffer-Ausgabeknoten-Vektor zusammengefasst sein. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird in einem zweiten Verarbeitungsmodul ein statistisches Modells bereitgestellt, das vorgegebene bekannte Betriebszustände der Maschine oder Anlage abbildet, wobei das zweite Verarbeitungsmodul dazu angeordnet ist vom ersten Verarbeitungsmodul den Treffer-Ausgabeknoten-Vektor zu empfangen, und wobei das zweite Verarbeitungsmodul Zuordnungsmittel umfasst, die dazu eingerichtet sind, den empfangenen Treffer-Ausgabeknoten-Vektor mit Hilfe des statistischen Modells einem bekannten Betriebszustand zuzuordnen, und die weiter dazu eingerichtet sind ein Maß für eine Zuordenbarkeit des empfangenen Treffer-Ausgabeknoten-Vektor zu einem bekannten Betriebszustand zu bilden, wobei das zweite Verarbeitungsmodul so eingerichtet ist, dass das besagte Maß als Ausgabedatum dem Bewertungsmodul zugeführt ist.Several hit output nodes of the Kohonen cards can be combined into one hit output node vector. According to a particularly advantageous development, a statistical model is provided in a second processing module, which maps predetermined, known operating states of the machine or system, the second processing module being arranged to receive the hit output node vector from the first processing module, and the second processing module being assigned means which are configured to assign the received hit output node vector to a known operating state with the aid of the statistical model, and which are further configured to form a measure of the assignability of the received hit output node vector to a known operating state, wherein the second processing module is set up in such a way that said measure is supplied to the evaluation module as the date of issue.

Mit dem statistischen Modell wird also bewertet, ob eine bestimmte Kombination von Treffer-Ausgabeknoten - d.h. eine Kombination von Werten unterschiedlicher Größen - einem fehlerfreien, beim Einrichten bzw. einem Trainingbetrieb ebenfalls aufgetretenen bekannten fehlerfreien Zustand der Maschine oder Anlage entspricht. Diese Art der zweistufigen Erkennung von Abweichungen, bei der im ersten Schritt eine Abweichung von einzelnen Größen außerhalb von angelernten Wertebereichen erkannt wird, und bei der im zweiten Schritt eine Abweichung von den beim Einrichten bzw. dem Trainingbetrieb aufgetretenen Kombinationen von Werten unterschiedlicher Größen erkannt wird, ermöglicht eine sehr zuverlässige Erkennung von anomalen Zuständen der Maschine oder Anlage, wobei gleichzeitig der Aufwand für das Training gering ist.The statistical model thus evaluates whether a certain combination of hit output nodes - i.e. a combination of values of different sizes - corresponds to an error-free, error-free state of the machine or system that also occurred during setup or training. This type of two-stage detection of deviations, in which, in the first step, a deviation from individual sizes outside of taught-in value ranges is recognized, and in the second step, a deviation from the combinations of values of different sizes that occurred during setup or training is recognized, enables a very reliable detection of abnormal states of the machine or system, while at the same time the effort for training is low.

Zum einen werden wie gesagt nur eindimensionale Kohonenkarten für jeweils verschiedene Messgrößen oder sonstige Größen trainiert. Zum anderen braucht das statistische Modell nicht trainiert werden, sondern kann anhand der Messdaten berechnet werden.On the one hand, as I said, only one-dimensional Kohonen maps are trained for different measurements or other sizes. On the other hand, the statistical model does not need to be trained, but can be calculated using the measurement data.

Dazu werden z.B. die im Trainingbetrieb aufgenommenen Daten den bereits trainierten Kohonenkarten wieder zugeführt und es wird im statistischen Modell abgelegt, mit welcher Wahrscheinlichkeit welcher Vektor aus Treffer-Ausgabeknoten auftritt.For this, e.g. the data recorded in the training mode are fed back to the already trained Kohonen maps and the statistical model is used to determine with what probability which vector occurs from hit output nodes.

Besonders bevorzugt ist ein statistisches Modell, welches ein Bayes'sches Netz umfasst. Dort können die Treffer-Ausgabeknoten aus Kohonenkarten auf Reihen von Netzknoten zugeordnet werden. Gewichte vernetzen vorzugsweise nur Netzknoten unterschiedlicher Reihen und geben die Häufigkeit eines gemeinsamen Auftretens der diesen Netzknoten zugeordneten Treffer-Ausgabeknoten in den im Trainingbetrieb aufgenommenen Daten an. Wenn nun im normalen Betrieb ein Treffer-Ausgabeknoten-Vektor nicht auf eine vorhandene Vernetzung von Netzknoten im Bayes'schen Netz abgebildet werden kann, weil die Netzknoten nicht vorhanden sind, oder weil keine Vernetzung dieser Kombination von Netzkonten durch ausreichend starke Gewichte vorhanden ist, dann wird eine im Trainingsbetrieb nicht aufgetretene Kombination von Werten der Größen sicher erkannt.A statistical model which comprises a Bayesian network is particularly preferred. There the hit output nodes from Kohonen maps can be assigned to rows of network nodes. Weights preferably only network nodes of different rows and indicate the frequency of a joint occurrence of the hit output nodes assigned to these network nodes in the data recorded in the training mode. If, in normal operation, a hit-output node vector cannot be mapped to an existing network of network nodes in the Bayesian network because the network nodes are not present, or because there is no network of this combination of network accounts due to sufficiently strong weights, then a combination of values of the sizes that did not occur in training operation is reliably recognized.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Figuren im Folgenden näher beschrieben:The present invention is described in more detail below with reference to the figures:

Es zeigen:

  • 1 eine hydraulische Anlage 3 mit einer elektrohydraulischen Maschine 24, 26, wobei die Anlage mit einer erfindungsgemäßen Messanordnung 1 ausgestattet ist,
  • 2 wesentliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Messanordnung in einem Konzeptdiagramm,
  • 3 eine detailliertere Darstellung der Verknüpfung von Kohonenkarten und einem Bayes'schen Netz in der erfindungsgemäßen Messanordnung,
  • 4 verschiedene Beispieldaten aus einem Trainingsbetrieb der hydraulischen Anlage 3 dargestellt als Druck-Drehzahl Cluster Diagramm,
  • 5 Schritte zum Einrichten der erfindungsgemäßen Messanordnung, und
  • 6 Schritte für das Betreiben der erfindungsgemäßen Messanordnung zur Erkennung eines anomalen Betriebszustandes.
Show it:
  • 1 a hydraulic system 3rd with an electro-hydraulic machine 24th , 26 , the system with a measuring arrangement according to the invention 1 Is provided,
  • 2nd essential components of the measuring arrangement according to the invention in a concept diagram,
  • 3rd 1 shows a more detailed representation of the linking of Kohonen maps and a Bayesian network in the measurement arrangement according to the invention,
  • 4th various sample data from a training session of the hydraulic system 3rd represented as a pressure-speed cluster diagram,
  • 5 Steps for setting up the measuring arrangement according to the invention, and
  • 6 Steps for operating the measuring arrangement according to the invention for detecting an abnormal operating state.

Gemäß 1 ist eine elektrohydraulische Anlage 3 schematisch dargestellt, mit einer Anlagensteuerung 13, die z.B. mit Hilfe eines Regelkreises die Position oder Geschwindigkeit oder die Kraft eines hydraulischen Zylinder 18, der ein Anlagenelement 16 bewegt, regelt. Dazu sind in der Anlagensteuerung 13 entsprechende Sollkurven für Position/Geschwindigkeit des Anlagenelements 16 und/oder für den Druck im Zylinder 18 vorhanden oder werden ihr von einer nochmals übergeordneten Steuerung zugeführt. Zumindest eine Ist-Position 41' eines Wegsensors 41 des Zylinders 18 ist der Anlagensteuerung zugeführt.According to 1 is an electro-hydraulic system 3rd shown schematically with a Plant control 13 which, for example with the help of a control loop, the position or speed or the force of a hydraulic cylinder 18th that is a plant element 16 moves, regulates. For this are in the system control 13 Corresponding target curves for the position / speed of the system element 16 and / or for the pressure in the cylinder 18th available or are fed to it by another superordinate control. At least an actual position 41 ' a displacement sensor 41 of the cylinder 18th is fed to the system control.

Die Anlagensteuerung 13 steuert ihrerseits eine untergeordnete Hydrauliksteuerung 20 an, z.B. mit Solldruck 45, Soll-Position 46, und/oder Soll-Geschwindigkeit 47. Die Hydrauliksteuerung 20 erzeugt daraus z.B. eine Soll-Drehzahl 44 für einen elektrischen Antrieb mit Umrichter 22 und Elektromotor 24. Der Elektromotor 24 treibt die hydraulische Pumpe 26 an. Druckmittel, welches die hydraulische Pumpe 26 fördert wird über hydraulische Steuerelemente 28 - das kann ein Ventilblock mit Wegeventilen sein - dem Zylinder 18 zugeführt, um diesen zu bewegen oder um eine Kraft auszuüben.The system control 13 controls a subordinate hydraulic control 20 on, e.g. with set pressure 45 , Target position 46 , and / or target speed 47 . The hydraulic control 20 generates a target speed, for example 44 for an electric drive with converter 22 and electric motor 24th . The electric motor 24th drives the hydraulic pump 26 on. Pressure medium, which the hydraulic pump 26 is promoted via hydraulic controls 28 - This can be a valve block with directional valves - the cylinder 18th fed to move it or to exert a force.

Ein Druck-Istwert 40' wird von einem Drucksensor 40 erfasst und an die Hydrauliksteuerung 20 zurückgeführt, ebenso wie eine Ist-Drehzahl 43' erhalten von einem Winkelsensor 43 am Elektromotor 24. Diese Mess- und Regelgrößen werden von der Hydrauliksteuerung 20 an die Anlagensteuerung 13 weitergegeben. Zudem können auch weitere Messgrößen wie z.B. ein Temperaturmesswert 42' des hydraulischen Fluids durch einen Temperatursensor 42 erfasst werden. Außerdem liegen in der Anlagensteuerung 13 Betriebsdaten 48 vor, die z.B. angeben, in welchen Teil eines Betriebszyklus sich die Anlage eben befindet, ob eine Standby-Phase, eine Positionierfahrt oder eine Krafthaltephase vorliegt, usw..An actual pressure value 40 ' is from a pressure sensor 40 recorded and to the hydraulic control 20 as well as an actual speed 43 ' obtained from an angle sensor 43 on the electric motor 24th . These measurement and control variables are from the hydraulic control 20 to the system control 13 passed on. In addition, other measured variables such as a temperature measurement can also be used 42 ' of the hydraulic fluid through a temperature sensor 42 are recorded. In addition, lie in the system control 13 Operating data 48 that indicate, for example, in which part of an operating cycle the system is currently, whether it is in a standby phase, a positioning run or a power-holding phase, etc.

Die erfindungsgemäße Messanordnung kann mit ihren wesentlichen Teilen in der Anlagensteuerung 13 angeordnet sein. Diese Teile umfassen ein Eingangsmodul 5, welchem die benötigten Messgrößen, Regelgrößen, Stellgrößen, und/oder Betriebsgrößen zugeführt sind. Das könne z.B. Druck-Istwert 40', Ist-Position 41' oder als deren Ableitung die Geschwindigkeit des Zylinders 18, die Stellgröße für die Drehzahl 44 oder der Drehzahl-Istwert 43' usw. sein. Das Eingangsmodul 5 fasst die zu einer Erfassungszeit erfassten Werte der benötigten Größen in einen Beobachtungsvektor 30 zusammen. Der Beobachtungsvektor 30 ist eine Datenstruktur, welche die einzelnen Werte für die Größen als Elemente 31 bis 34 (siehe 2) enthält.The essential parts of the measuring arrangement according to the invention can be used in the system control 13 be arranged. These parts include an input module 5 , to which the required measured variables, controlled variables, manipulated variables, and / or operating variables are fed. This could be the actual pressure value, for example 40 ' , Actual position 41 ' or as their derivation the speed of the cylinder 18th , the manipulated variable for the speed 44 or the actual speed value 43 ' etc. The input module 5 summarizes the values of the required quantities recorded at an acquisition time in an observation vector 30th together. The observation vector 30th is a data structure that contains the individual values for the sizes as elements 31 to 34 (please refer 2nd ) contains.

Weiter sind ein erstes Verarbeitungsmodul 7 und ein zweites Verarbeitungsmodul 8 sowie ein Bewertungsmodul 9 in der Anlagensteuerung vorhanden um anhand des Beobachtungsvektors 30 eine Bewertung 70 zu erstellen, die den zur Erfassungszeit vorhandenen Betriebszustand bewertet und ggf. als anomal oder als normal einstuft. Diese Bewertung 70 wird an ein Wartungssystem 11 weitergegeben. Das Wartungssystem 11 kann im Wesentlichen zur Benachrichtigung über Fehler im Anlagenbetrieb dienen. Es kann auch über Verschleißzustände benachrichtigt werden und den Anlagenbetreiber mit Aussagen zu einem bevorstehenden Ausfall von Komponenten der Anlage 3, z.B. der Pumpe 26, bei einer vorbeugenden oder geplanten Wartung unterstützen.Next are a first processing module 7 and a second processing module 8th and an assessment module 9 present in the plant control system based on the observation vector 30th a rating 70 to be created, which evaluates the operating status at the time of the recording and classifies it as abnormal or normal if necessary. This rating 70 is connected to a maintenance system 11 passed on. The maintenance system 11 can mainly be used to notify you of errors in plant operation. It can also be notified of wear conditions and the plant operator with statements about an impending failure of components of the plant 3rd , e.g. the pump 26 , help with preventive or planned maintenance.

Außerdem kann die Bewertung 70 schon in der Anlagensteuerung 13 genutzt werden, um z.B. dort den Anlagenbetreiber über Fehlerzustände oder Verschleißzustände zu informieren oder um in der Anlagensteuerung 13 andere Betriebsarten anzusteuern, die ggf. materialschonender sind.In addition, the evaluation 70 already in the system control 13 can be used, for example, to inform the plant operator about error or wear conditions or to control the plant 13 to control other operating modes that may be more gentle on the material.

Durch den modularen Aufbau der Messanordnung können die einzelnen Module aber auch außerhalb der Anlagensteuerung 13 angeordnet sein. Das Eingangsmodul kann z. B. als ein Gateway 5' ausgebildet sein, welchem die zuvor beschriebenen Größen zugeführt sind, und welches den Datensatz des Beobachtungsvektors 30 über ein Datenkommunikationsnetz 99 an einen Server 10 sendet. Auf dem Server 10 sind dann die Verarbeitungsmodule 7 und 8 sowie das Bewertungsmodul 9 softwaretechnisch dargestellt. Das Bewertungsmodul 9 auf dem Server 10 gibt in diesem Fall die Bewertung 70 wiederum über das Datenkommunikationsnetz 99 an das Wartungssystem 11 aus. Weitere Szenarien bezüglich der Aufteilung der Module sind leicht denkbar.Due to the modular structure of the measuring arrangement, the individual modules can also be used outside of the system control 13 be arranged. The input module can e.g. B. as a gateway 5 ' be formed, to which the variables described above are supplied, and which the data set of the observation vector 30th over a data communication network 99 to a server 10th sends. On the server 10th are then the processing modules 7 and 8th as well as the assessment module 9 represented by software. The assessment module 9 on the server 10th gives the evaluation in this case 70 again via the data communication network 99 to the maintenance system 11 out. Other scenarios regarding the division of the modules are easily conceivable.

Natürlich können die Module 7, 8 und ggf. 9 auch zu einem einzigen Modul zusammengefasst sein.Of course, the modules 7 , 8th and if necessary 9 can also be combined into a single module.

Anhand von 2 werden wesentliche Bestandteile der Messanordnung 1 weiter erläutert. Das erste Verarbeitungsmodul 7 hat Zugriff auf mehrere eindimensionale Kohonenkarten 81, 82, 83, 84, die im Speicher 15 der Anlagensteuerung 13 abgelegt sind oder in einer Datenbank, die mit der Anlagensteuerung 13 verbunden ist. Je einem Element 31, 32, 33, 34 des Beobachtungsvektors ist eine eigene Kohonenkarte 81, 82, 83, 84 direkt zugeordnet. Das Verarbeitungsmodul verwendet die jeweilige Kohonenkarte z.B. 81 um für das entsprechende Element z.B. 31 des Beobachtungsvektors einen Treffer-Ausgabeknoten 81' aus den Ausgabeknoten 81.1, 82.2, 81.3 usw. der Kohonenkarte zu ermitteln. Dabei enthält das Element 31 einen Messwert einer einzelnen Größe, z.B. den Druck-Istwert 40' zu einer bestimmten Erfassungszeit. Analog werden für die anderen Element 32, 33, 34 des Beobachtungsvektors 30 Trefferausgangsknoten aus den Kohonenkarten 82, 83, 84 ermittelt und zusammen mit dem zuvor genannten Treffer-Ausgabeknoten 81' als Treffer-Ausgangsknoten-Vektor 50 zusammengefasst. Zudem wird ermittelt, wie stark die einzelnen Werte der Elemente von den ermittelten Treffer-Ausgangsknoten abweichen. Diese Abweichung wird einzeln oder als kollektiver Wert als weiteres Ausgabedatum 50' des Verarbeitungsmoduls 7 ausgegeben.Based on 2nd become essential components of the measuring arrangement 1 explained further. The first processing module 7 has access to several one-dimensional Kohonen maps 81 , 82 , 83 , 84 that are in memory 15 the system control 13 are stored or in a database with the system control 13 connected is. One element each 31 , 32 , 33 , 34 of the observation vector is a separate Kohonen map 81 , 82 , 83 , 84 directly assigned. The processing module uses the respective Kohonen map, for example 81 µm, for the corresponding element, for example 31 of the observation vector a hit output node 81 ' from the output nodes 81.1 , 82.2 , 81.3 etc. of the Kohonen map. The element contains 31 a measured value of a single variable, for example the actual pressure value 40 ' at a certain acquisition time. Be analog for the other element 32 , 33 , 34 of the observation vector 30th Hit exit nodes from the Kohonen maps 82 , 83 , 84 determined and together with the previously mentioned hit output node 81 ' as a hit Exit node vector 50 summarized. In addition, the extent to which the individual values of the elements deviate from the determined hit output nodes is determined. This deviation is used individually or as a collective value as a further issue date 50 ' of the processing module 7 spent.

Das zweite Verarbeitungsmodul 8 hat Zugriff auf ein statistisches Modell 60, das ebenfalls im Speicher 15 oder in der Datenbank abgelegt ist. Dem zweiten Verarbeitungsmodul 8 ist der Treffer-Ausgangsknoten-Vektor 50 zugeführt. Es bewertet mit Hilfe des statistischen Modells 60 den Treffer-Ausgangsknoten-Vektor 50 und ermittelt insbesondere, ob die Kombination der Treffer-Ausgabeknoten aus den verschiedenen Kohonenkarten mit einer in einem Einrichtbetrieb bzw. Trainingsbetrieb der Messanordnung bereits aufgetretenen Kombination übereinstimmt. Als Maß für diese Übereinstimmung wird das Ausgabedatum 50" generiert.The second processing module 8th has access to a statistical model 60 which is also in memory 15 or is stored in the database. The second processing module 8th is the hit exit node vector 50 fed. It evaluates using the statistical model 60 the hit exit node vector 50 and determines in particular whether the combination of the hit output nodes from the different Kohonen maps matches a combination that has already occurred in a setup mode or training mode of the measurement arrangement. The date of issue is used as a measure of this correspondence 50 " generated.

Dem Bewertungsmodul 9 sind wenigstens die Ausgabedaten 50' und 50" des ersten Verarbeitungsmoduls 7 und des zweiten Verarbeitungsmoduls 8 zugeführt, also eine Treffer-Abweichung 50' in einer oder mehrere der Kohonenkarte 81, 82, 83, 84 und das Übereinstimmungsmaß 50" aus dem statistischen Modell. Überschreitet die Treffer-Abweichung 50' eine vorgegebene erste Schwelle, so wird erkannt, dass sich bereits eine einzelne Größe außerhalb der im Einrichtbetrieb bzw. Trainingsbetrieb gelernten Wertebereiche befindet und ein anomaler Betriebszustand wird in der Bewertung 70 signalisiert. Außerdem kann die Größe signalisiert werden, in der die Abweichung aufgetreten ist, und so eine Fehlerdiagnose erleichtert werden.The assessment module 9 are at least the output data 50 ' and 50 " of the first processing module 7 and the second processing module 8th fed, i.e. a hit deviation 50 ' in one or more of the Kohonen map 81 , 82 , 83 , 84 and the measure of conformity 50 " from the statistical model. Exceeds the hit deviation 50 ' a predefined first threshold, it is recognized that a single variable is already outside the value ranges learned in set-up mode or training mode and an abnormal operating state is identified in the evaluation 70 signals. In addition, the size in which the deviation has occurred can be signaled, thus making fault diagnosis easier.

Unterschreitet das Übereinstimmungsmaß 50" eine andere vorgegebene Schwelle, so wird erkannt, dass die Kombination von Werten der erfassten Größen 40', 41', 42', 43', 44, 48, etc. im Einrichtbetrieb bzw. Trainingsbetrieb der Messanordnung in den normalen, fehlerfreien Betriebszuständen gar nicht oder nur mit einer sehr geringen Häufigkeit aufgetreten ist. Dann wird ebenfalls ein anomaler Betriebszustand in der Bewertung 70 signalisiert. Das Bewertungsmodul 9 kann den anomalen Betriebszustand auch ggf. erst dann signalisierten, wenn eine Kombination von Werten der erfassten Größen häufiger auftritt, als sie dies gemäß dem Einrichtbetrieb zu erwarten wäre.Falls below the conformity measure 50 " another predetermined threshold, it is recognized that the combination of values of the detected quantities 40 ' , 41 ' , 42 ' , 43 ' , 44 , 48 , etc. in setup mode or training mode of the measuring arrangement in the normal, error-free operating states did not occur at all or only with a very low frequency. Then there is also an abnormal operating condition in the evaluation 70 signals. The assessment module 9 can also only signal the abnormal operating state if a combination of values of the detected variables occurs more frequently than would be expected according to the set-up mode.

Das Bewertungsmodul 9 kann mit Hilfe des Verarbeitungsmoduls 8 prüfen, welche Größe in der Kombination von Werten der erfassten Größen am stärksten von im Einrichtbetrieb aufgetretenen Kombinationen abweicht. Diese Größe kann zur Erleichterung der Fehlerdiagose in der Bewertung 70 signalisiert werden.The assessment module 9 can with the help of the processing module 8th Check which size in the combination of values of the recorded sizes deviates the most from combinations that occurred in set-up mode. This size can help facilitate troubleshooting in the evaluation 70 be signaled.

Weitere Details zur Beziehung zwischen den Elementen 31, 32, 33, 34 des Beobachtungsvektors 30, den Kohonenkarten 81, 82, 83, etc. und einem als Bayes'sches Netz implementierten statistischen Modell 60 zeigt die 3.More details on the relationship between the elements 31 , 32 , 33 , 34 of the observation vector 30th , the Kohonen cards 81 , 82 , 83 , etc. and a statistical model implemented as a Bayesian network 60 show the 3rd .

Jedem Element des Beobachtungsvektors 30 ist je eine, insbesondere genau eine, der eindimensionalen Kohonenkarten 81, 82, 83 usw. zugeordnet. Mittels der Kohonenkarte 81 wird eine Wert des Elements 31 auf einen der Ausgabeknoten 81.1, 81.2, 81.3, 81.4 usw. abgebildet. Dabei handelt es sich um den Ausgabeknoten, dessen Wert am wenigsten von dem Wert des Elements 31 abweicht, hier z.B. der Ausgabeknoten 81.4. Dies ist somit der Treffer-Ausgabeknoten 81'. Analog wird mit den anderen Elementen 32, 33, 34 usw. verfahren und man erhält mehrere Treffer-Ausgabeknoten 81', 82', 83' usw., je einen für jede Kohonenkarte 81, 82, 83, usw.. Diese Treffer-Ausgabeknoten 81', 82', 83' usw. werden in den Treffer-Ausgabeknoten-Vektor 50 zusammengefasst.Every element of the observation vector 30th is one, in particular exactly one, of the one-dimensional Kohonen maps 81 , 82 , 83 etc. assigned. Using the Kohonen map 81 becomes a value of the element 31 to one of the output nodes 81.1 , 81.2 , 81.3 , 81.4 etc. mapped. It is the output node whose value is the least of the value of the element 31 deviates, here for example the output node 81.4 . This is the hit output node 81 ' . The same goes for the other elements 32 , 33 , 34 etc. proceed and you get several hit output nodes 81 ' , 82 ' , 83 ' etc., one for each Kohonen map 81 , 82 , 83 , etc. These hit output nodes 81 ' , 82 ' , 83 ' etc. are in the hit output node vector 50 summarized.

Für jede Kohonenkarte 81, 82, 83, usw. ist ein einem Bayes'schen Netz 60 eine Reihe 61; 62; 63 usw. von Netzknoten 61', 61', 61'"; 62', 62', 62'"; 63', 63', 63'" vorhanden. Im Wesentlichen (genaueres später unter Einrichtbetrieb) ist für jeden Ausgabeknoten 81.1, 81.2, 81.3, 81. 4; 82.1, 82.2, 82.3; 83.1, 83.2, usw. genau ein Netzknoten 61', 61', 61"'; 62', 62', 62'"; 63', 63', 63'" vorhanden. Gewichte 65, 65', 65" bzw. Gewichtsfaktoren vernetzen die Netzknoten 61', 61', 61'"; 62', 62', 62'"; 63', 63', 63'" aus unterschiedlichen Reihen miteinander jedoch nicht die Netzknoten aus einer gleichen Reihe.For every Kohonen card 81 , 82 , 83 , etc. is a Bayesian network 60 a row 61 ; 62 ; 63 etc. from network nodes 61 ' , 61 ' , 61 '"; 62 ' , 62 ' , 62 '"; 63 ' , 63 ' , 63 '" available. Essentially (more detailed later under setup) is for each output node 81.1 , 81.2 , 81.3 , 81.4 ; 82.1 , 82.2 , 82.3 ; 83.1 , 83.2 , etc. exactly one network node 61 ' , 61 ' , 61 "'; 62 ' , 62 ' , 62 '"; 63 ' , 63 ' , 63 '" available. Weights 65 , 65 ' , 65 " or weight factors network the network nodes 61 ' , 61 ' , 61 '"; 62 ' , 62 ' , 62 '"; 63 ' , 63 ' , 63 '" from different rows with each other but not the network nodes from the same row.

Einrichtbetrieb der Messanordnung:

  • Zunächst wird die Anlage 3 mit Hilfe der Anlagensteuerung 13 möglichst im Neuzustand oder nach einer Wartung in typischen Betriebszuständen betrieben, siehe Schritt s10 in 5. Es werden z.B. Betriebszustände aus einem zyklischen Betriebsablauf angesteuert. Idealerweise haben diese Betriebszustände eine statische Phase, bei der sich die Soll- und Istwerte der Regelgrößen Druck 40', oder eine Geschwindigkeit des Zylinders 41', 47 nicht oder nur unwesentlich ändern. In solchen statischen Phasen werden mit Hilfe des Eingangsmoduls 5 bzw. 5' z.B. die Werte für den Druck-Istwert und die Stellgröße der für das Halten des Drucks notwendigen Drehzahl 44 erfasst, siehe Schritt s20 in 5. Nur zur Veranschaulichung sind in 4 für verschiedene Betriebszustände 90, 91, 92 und 93 solche erfassten Werte für die Größen Druck 40' und Drehzahl 44 in Cluster Diagrammen dargestellt, wobei jeder Punkt 95 ein Druck-Drehzahl-Wertepaar für eine bestimmte Erfassungszeit darstellt.
Setup operation of the measuring arrangement:
  • First, the facility 3rd with the help of the system control 13 if possible operated in new condition or after maintenance in typical operating conditions, see step s10 in 5 . For example, operating states are controlled from a cyclical operating sequence. Ideally, these operating states have a static phase in which the setpoints and actual values of the controlled variables pressure 40 ' , or a speed of the cylinder 41 ' , 47 do not change or change only insignificantly. In such static phases with the help of the input module 5 or. 5 ' eg the values for the actual pressure value and the manipulated variable of the speed required to maintain the pressure 44 recorded, see step p20 in 5 . For illustration purposes only 4th for different operating conditions 90 , 91 , 92 and 93 such captured values for the quantities of pressure 40 ' and speed 44 represented in cluster diagrams, with each point 95 represents a pressure-speed value pair for a specific acquisition time.

Die erfassten Daten für den Druck und die Drehzahl werden verwendet, um je eine eigene eindimensionale Kohonenkarte, z.B. die Kohonenkarte 81 und die Kohonenkarte 82 für die Größe Drehzahl und die Größe Druck zu trainieren, gemäß Schritt s30. Die Kohonenkarten sind mit gleichen Gewichten bzw. äquidistanten Abständen der Ausgabeknoten initialisiert und spannen einen Wertebereich auf, der idealer Weise dem möglichen Wertebereich der erfassten Messgrößen Druck und Drehzahl entspricht. Das Training wird durchgeführt, bis ein Quantifizierungsfehler oder ggf. ein gleitender Mittelwert des Quantifizierungsfehlers, also eine Abweichung eines neu zugeführten Wertes zu Ausgabeknoten in der Kohonenkarte, einen Trainingsschwellwert unterschreitet. Dann ist das Training der jeweiligen Kohonenkarte gemäß Schritt s40 abgeschlossen. The recorded data for the pressure and the speed are used to create a one-dimensional Kohonen map, for example the Kohonen map 81 and the Kohonen map 82 to train for speed and pressure, according to step p30 . The Kohonen maps are initialized with the same weights or equidistant distances between the output nodes and span a range of values that ideally corresponds to the possible range of values of the measured variables pressure and speed measured. The training is carried out until a quantification error or possibly a moving average of the quantification error, that is to say a deviation of a newly added value from output nodes in the Kohonen map, falls below a training threshold value. Then the training of the respective Kohonen map is according to step p40 completed.

Das Training kann mit einem zuvor aufgezeichneten Datensatz, der eine Vielzahl von Messpunkten zu verschiedenen Erfassungszeiten in statischen Betriebszustände ggf. aus einem zyklischen Betriebsablauf enthält, in einem sogenannten Batchmodus durchgeführt werden. Ebenso kann aber auch unmittelbar anschließend an die Erfassung der Werte der erfassten Größen die jeweilige Kohonenkarte 81, 82 Schritt für Schritt sequentiell trainiert werden.The training can be carried out in a so-called batch mode with a previously recorded data record, which contains a large number of measuring points at different acquisition times in static operating states, possibly from a cyclical operating sequence. However, the respective Kohonen map can also be used immediately after the acquisition of the values of the acquired quantities 81 , 82 Be trained sequentially step by step.

Die trainierten Kohonenkarten 81, 82 enthalten anschließend Ausgabeknoten 81.1, 81.2, 81.3, 81.4 bzw. 82.1, 82.2, 82.3, die sich zum Einen um im Training häufig vorkommenden Werte der Größen Druck oder Drehzahl clustern. Zudem geben die Ausgabeknoten eine Auftretenshäufigkeit von diesen Werten in den Trainingsdaten an.The trained Kohonen cards 81 , 82 then contain output nodes 81.1 , 81.2 , 81.3 , 81.4 or. 82.1 , 82.2 , 82.3 which, on the one hand, cluster around values of pressure or speed that are common in training. In addition, the output nodes indicate a frequency of occurrence of these values in the training data.

In Schritt s50 wird anschließend das statistisches Modell 60 erstellt. Dazu braucht kein Training durchgeführt werden. Vielmehr handelt es sich bei dem statischen Modell um ein Bayes'sches Netz mit einer bestimmten Struktur, die einfach anhand der vorhandenen oder zusätzlich erfasster Trainingsdaten errechnet werden kann.In step p50 then becomes the statistical model 60 created. No training needs to be carried out for this. Rather, the static model is a Bayesian network with a certain structure that can be easily calculated based on the existing or additionally recorded training data.

Für die Trainingsdaten der erfassten Größen werden jeweils die Ausgabeknoten in den trainierten Kohonenkarten 81, 82 als Treffer-Ausgabeknoten 81', 82' ermittelt und für jede Erfassungszeit als Treffer-Ausgabeknoten Vektor 50 in einer Liste abgelegt. Dann wird für jeden Treffer-Ausgabeknoten in der Liste ein Netzknoten in dem Bayes'schen Netz angelegt. Als Vereinfachung könnten nur für solche Treffer-Ausgabeknoten, welche eine bestimmte Auftretenshäufigkeit überschreiten, z.B. 5%, Netzknoten angelegt werden. Dabei sind die Treffer-Ausgabeknoten und die dafür angelegten Netzknoten einander zugeordnet, repräsentieren also den selben Wert der erfassten Größe. Die Struktur des Bayes'schen Netz ist so angelegt, dass Netzknoten 61', 61", 61'", die Ausgabeknoten 81.1, 81.2, 81.3 usw. aus einer selben Kohonenkarte 81 entsprechen, in Reihen 61 angeordnet sind. Dabei ist jedem Netzknoten eine Auftretenshäufigkeit des entsprechenden Ausgabeknoten in der Liste der mit den Trainingsdaten erzeugten Treffer-Ausgabeknoten zugeordnet.The output nodes in the trained Kohonen maps are used for the training data of the recorded variables 81 , 82 as hit output node 81 ' , 82 ' determined and for each acquisition time as a hit output node vector 50 filed in a list. A network node is then created in the Bayesian network for each hit output node in the list. As a simplification, network nodes could only be created for hit output nodes that exceed a certain frequency of occurrence, for example 5%. The hit output nodes and the network nodes created for this purpose are assigned to one another, that is to say represent the same value of the detected variable. The structure of the Bayesian network is designed so that network nodes 61 ' , 61 " , 61 '" who have favourited Output Nodes 81.1 , 81.2 , 81.3 etc. from the same Kohonen map 81 correspond, in rows 61 are arranged. Each network node is assigned a frequency of occurrence of the corresponding output node in the list of hit output nodes generated with the training data.

Zwischen den einzelnen Reihen 61, 62 und 63 sind die Netzknoten paarweise durch Gewichte 65, 65', 65" vernetzt. Netzknoten aus einer Reihe 61 sind selbst nicht untereinander vernetzt. Die Gewichte sind aus den in der Liste enthaltenen Treffer-Ausgabeknoten Vektoren 50 so berechnet, dass sie eine Häufigkeit eines gemeinsamen Auftretens beider diesen Netzknoten zugeordneten Ausgabeknoten in den beiden verschiedenen Kohonenkarten 81, 82 angeben, d.h. dies entspricht einer Häufigkeit mit denen die Trainingsdaten die beiden zugeordneten Ausgabeknoten 81' 82' als Treffer-Ausgabeknoten der beiden Kohonenkarten gleichzeitig zugeordnet haben.Between the individual rows 61 , 62 and 63 are the network nodes in pairs by weights 65 , 65 ' , 65 " networked. Network nodes from a row 61 are not themselves networked. The weights are vectors from the hit output nodes contained in the list 50 calculated so that it a frequency of a common occurrence of both output nodes assigned to these network nodes in the two different Kohonen maps 81 , 82 specify, ie this corresponds to a frequency with which the training data the two assigned output nodes 81 ' 82 ' have assigned the two Kohonen maps as hit output nodes at the same time.

Das so erstellte Bayes'sche Netz repräsentiert also eine Statistik möglicher während des Trainings erfasster, zur gleichen Erfassungszeit auftretenden Kombinationen von Werten der erfassten Größen, hier Druck und Drehzahl.The Bayesian network created in this way thus represents a statistic of possible combinations of values of the measured quantities, which are recorded here during the training and occur at the same acquisition time, here pressure and speed.

Natürlich können anstelle oder zusätzlich von Druck 40' und Drehzahl 44 weitere oder andere Größen erfasst und für das Training eigener eindimensionaler Kohonenkarten und das Erstellen des statistischen Modells 60 benutzt werden.Of course, instead of or in addition to pressure 40 ' and speed 44 other or different sizes recorded and for training your own one-dimensional Kohonen maps and creating the statistical model 60 to be used.

Messbetrieb der Messanordnung, siehe 6 und 3.Measuring operation of the measuring arrangement, see 6 and 3rd .

In einem normalen Betrieb der Anlage 3 werden in einer stationären Betriebsphase die Größen erfasst, siehe Schritt s100 und aus den erfassten Größen für je eine Erfassungszeit ein Beobachtungsvektor 30 erstellt, siehe Schritt s110.In normal operation of the plant 3rd the sizes are recorded in a stationary operating phase, see step s100 and an observation vector for each acquisition time from the acquired variables 30th created, see step s110 .

Der Beobachtungsvektor enthält wie gesagt die erfassten Werte der Größen als einzelne Elemente 31, 32, 33, 34, z.B. Druck 40' und Drehzahl 44.As said, the observation vector contains the recorded values of the quantities as individual elements 31 , 32 , 33 , 34 , e.g. pressure 40 ' and speed 44 .

Die Werte 31, 32, etc. aus dem Beobachtungsvektor werden der jeweils den Größen zugeordneten Kohonenkarte 81, 82 etc. zugeführt, siehe Schritt s130. Dadurch werden Treffer-Ausgabeknoten 81', 82' ermittelt, die den Werten am nächsten kommen. Die ermittelten Treffer-Ausgabeknoten 81', 82' werden als Treffer-Ausgabeknoten-Vektor 50 an das statistische Modell 60 weitergegeben, siehe Schritt s135. Es wird gleichzeitig eine Treffer-Abweichung 50' ermittelt, die direkt dem Bewertungsmodul 9 zugeführt ist.The values 31 , 32 , etc. from the observation vector of the respective Kohonen map assigned to the sizes 81 , 82 etc. supplied, see step s130 . This makes hit output nodes 81 ' , 82 ' determined that come closest to the values. The determined hit output nodes 81 ' , 82 ' are called hit output node vector 50 to the statistical model 60 passed on, see step p135 . At the same time there will be a hit deviation 50 ' determined that directly the assessment module 9 is fed.

Schon anhand einer Treffer Abweichung 50', die über einem vorgegebenen Schwellwert liegt, z.B. ein Schwellwert, der dem Quantifizierungsfehler im Training entspricht, kann ein anomaler Betriebszustand erkannt werden, siehe Schritt s140. So kann z.B. erkannt werden, ob der Druck-Istwert 40' oder der Drehzahl-Stellwert 44 außerhalb eines Bereiches liegt, der im Training als Wertebereich des Normalzustandes erkannt worden ist.Already based on a hit deviation 50 ' which lies above a predetermined threshold value, for example a threshold value which corresponds to the quantification error in Training, an abnormal operating condition can be detected, see step s140 . For example, it can be recognized whether the actual pressure value 40 ' or the speed control value 44 lies outside a range that was recognized in the training as the range of values for the normal state.

Der Treffer-Ausgabeknoten-Vektor 50 mit seinen Treffer-Ausgabeknoten 81', 82' mehrerer Kohonenkarten 81, 82 wird vom zweiten Verarbeitungsmodul 8 anhand des statistischen Modells 60 darauf überprüft, ob die Kombination der Werte, die die Treffer-Ausgabeknoten 81', 82' repräsentieren, im Training des Normalzustandes mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit vorgekommen sind. Dazu werden die den Treffer-Ausgabeknoten 81', 82' zugeordnete Netzknoten z.B. 61'" und 62'" identifiziert, siehe Schritt s150. Das Gewicht 65", das die Netzknoten 61'" und 62'" verknüpft gibt die Auftretenshäufigkeit dieser Treffer-Ausgabeknoten 81', 82' bzw. der zugeordneten Netzknoten 61'" und 62'" für einen Normalzustand an, siehe Schritt s155. Falls mehr als zwei Netzknoten in mehr als zwei Reihen 61, 62, 63 identifiziert werden, werden die Gewichte 65" und 65' miteinander verrechnet, z.B. multipliziert um die Gesamt-Auftretenshäufigkeit zu ermitteln.The Hit Output Node Vector 50 with its hit output nodes 81 ' , 82 ' several Kohonen maps 81 , 82 is from the second processing module 8th based on the statistical model 60 checks to see if the combination of values that the hit output node 81 ' , 82 ' represent, have occurred with a certain probability in the training of the normal state. To do this, the hit output node 81 ' , 82 ' assigned network nodes e.g. 61 '" and 62 '" identified, see step s150 . The weight 65 " that the network node 61 '" and 62 '" linked gives the frequency of occurrence of these hit output nodes 81 ' , 82 ' or the assigned network node 61 '" and 62 '" for a normal state, see step p155 . If more than two network nodes in more than two rows 61 , 62 , 63 The weights are identified 65 " and 65 ' offset against each other, e.g. multiplied to determine the total frequency of occurrence.

Ist keine Identifizierung von Netzknoten möglich, weil für einen Treffer-Ausgabeknoten im Einrichtbetrieb bzw. Trainingsbetrieb kein Netzknoten gebildet wurde, so ist die hier ermittelte Auftretenshäufigkeit Null. Die Auftretenshäufigkeit wird als Ausgabedatum 50" wiederum einer Bewertung unterzogen, siehe ebenfalls Schritt s140. Wenn die Auftretenshäufigkeit der erfassten Kombination aus Werten unterschiedlicher Größen eine vorgegebene Schwelle überschreitet, wird der Normalzustand erkannt und als Bewertung 70 ausgegeben. Ansonsten, also wenn die vorgegebene Schwelle unterschritten wird, wird ein anomaler Betriebszustand als Bewertung 70 gemeldet.If it is not possible to identify network nodes because no network node was formed for a hit output node in setup mode or training mode, the frequency of occurrence determined here is zero. The frequency of occurrence is called the issue date 50 " again subjected to an assessment, see also step s140 . If the frequency of occurrence of the detected combination of values of different sizes exceeds a predetermined threshold, the normal state is recognized and as an evaluation 70 spent. Otherwise, that is, if the specified threshold is undershot, an abnormal operating state is used as an evaluation 70 reported.

Damit kann z.B. erkannt werden, wenn in einem Druckregelbetrieb, bei der ein Druckregler in der Anlagensteuerung 13 einen Druck 40' als Regelgröße konstant auf einem bestimmten Wert hält, z.B. ein ungewöhnlich hoher Wert für die Stellgröße Drehzahl 44 auftritt. Auch wenn der höhere Drehzahlwert durchaus in anderen Betriebszuständen innerhalb eines gültigen normalen Bereichs liegt, wird die Abweichung der Drehzahl in Kombination mit einem vorgegebenen bestimmten Druck-Istwert 40' erkannt und als anomaler Betriebszustand gemeldet. Die höhere Drehzahl kann z.B. in Folge von Leckagen notwendig werden, um den vom Regler vorgegebenen Druckwert trotz der Leckage zu erreichen.This can be used, for example, to detect when in a pressure control mode with a pressure regulator in the system control 13 a print 40 ' as a controlled variable keeps constant at a certain value, eg an unusually high value for the manipulated variable speed 44 occurs. Even if the higher speed value is within a valid normal range in other operating states, the deviation of the speed is combined with a predetermined specific pressure actual value 40 ' detected and reported as an abnormal operating condition. The higher speed may be necessary due to leaks, for example, in order to achieve the pressure value specified by the controller despite the leak.

BezugszeichenlisteReference list

11
MessanordnungMeasuring arrangement
33rd
Anlageinvestment
5, 5'5, 5 '
Eingangsmodul in Maschinensteuerung oder GatewayInput module in machine control or gateway
77
Erstes VerarbeitungsmodulFirst processing module
88th
Zweites VerarbeitungsmodulSecond processing module
99
BewertungsmodulAssessment module
1010th
Serverserver
1111
WartungssystemMaintenance system
1313
AnlagensteuerungPlant control
1515
Speicher oder Datenbank Memory or database
1616
Bewegliches AnlagenelementMovable system element
1818th
Hydraulischer Verbraucher, ZylinderHydraulic consumer, cylinder
2020
Untergeordnete Steuerung Hydraulisches System, kurz HydrauliksteuerungSubordinate control hydraulic system, short hydraulic control
2222
Frequenzumrichterfrequency converter
2424th
ElektromotorElectric motor
2626
HydropumpeHydraulic pump
2828
Hydraulische Steuerelemente Hydraulic controls
3030th
Beobachtungsvektor mit Elementen 31,32, 33, 34 Observation vector with elements 31 , 32 , 33 , 34
40, 40'40, 40 '
Drucksensor, DruckmesswertPressure sensor, pressure reading
41, 41'41, 41 '
Wegsensor, Ist-PositionPosition sensor, actual position
42, 42'42, 42 '
Temperatursensor, TemperaturmesswertTemperature sensor, temperature reading
43, 43'43, 43 '
Winkelsensor, Ist-DrehzahlAngle sensor, actual speed
4444
Soll-DrehzahlTarget speed
4545
Soll-DruckTarget pressure
4646
Soll-PositionTarget position
4747
Soll-GeschwindigkeitTarget speed
4848
Betriebszustandsdaten Operating status data
5050
Ausgabedaten erstes Verarbeitungsmodul, z.B. Treffer-Ausgabeknoten, Vektor aus Treffer-AusgabeknotenOutput data of the first processing module, e.g. hit Output node, vector from hit output node
50'50 '
Ausgabedaten erstes Verarbeitungsmodul, Treffer-AbweichungOutput data of the first processing module, hit deviation
50"50 "
Ausgabedaten zweites Verarbeitungsmodul Output data second processing module
6060
Bayes'sches NetzBayesian network
6161
Erste Reihe Netzknoten 61', 61', 61'" First row of network nodes 61 ' , 61 ' , 61 '"
6262
Zweite Reihe Netzknoten 62', 62', 62'" Second row of network nodes 62 ' , 62 ' , 62 '"
6363
Dritte Reihe Netzknoten 63', 63', 63'" Third row of network nodes 63 ' , 63 ' , 63 '"
65, 65', 65"65, 65 ', 65 "
Gewichte des Bayes'schen NetzWeights of the Bayesian network
7070
Bewertung rating
8181
Eindimensionales Kohonenkarte mit Ausgabeknoten 81.1, 81.2, 81.3, 81.4 usw.One-dimensional Kohonen map with output nodes 81.1 , 81.2 , 81.3 , 81.4 etc.
8282
Eindimensionales Kohonenkarte mit Ausgabeknoten 82.1, 82.2, 82.3 usw.One-dimensional Kohonen map with output nodes 82.1 , 82.2 , 82.3 etc.
8383
Eindimensionales Kohonenkarte mit Ausgabeknoten 83.1, 83.2 usw.One-dimensional Kohonen map with output nodes 83.1 , 83.2 etc.
8484
Eindimensionales KohonenkarteOne-dimensional Kohonen map
81', 82', 83',81 ', 82', 83 ',
Treffer-AusgabeknotenHit output node
84' 9084 '90
Druck-Drehzahl Cluster Diagramm von Druckistwerten und Drehzahlistwerten eines ersten stationären BetriebszustandsPressure-speed cluster Diagram of actual pressure values and actual speed values of a first stationary operating state
9191
Druck-Drehzahl Cluster Diagramm von Druckistwerten und Drehzahlistwerten eines zweiten stationären BetriebszustandsPressure-speed cluster Diagram of actual pressure values and actual speed values of a second stationary operating state
9292
Druck-Drehzahl Cluster Diagramm von Druckistwerten und Drehzahlistwerten eines dritten stationären BetriebszustandsPressure-speed cluster Diagram of actual pressure values and actual speed values of a third stationary operating state
9393
Druck-Drehzahl Cluster Diagramm von Druckistwerten und Drehzahlistwerten eines vierten stationären BetriebszustandsPressure-speed cluster Diagram of actual pressure values and actual speed values of a fourth steady state
9595
(p, n)-Messpunkte aus jeweils zur gleichen Erfassungszeit aufgenommenen Druckistwert und Drehzahlistwert (p, n) measuring points from the actual pressure value and the actual speed value recorded at the same acquisition time
9999
Datenkommunikationsnetz Data communication network
s10s10
Schritt BetreibenOperate step
s20p20
Schritt Erfassen von TrainingsdatenStep acquisition of training data
s30p30
Schritt TrainierenExercise step
s40p40
Schritt Abschließen des TrainingsCompleting the step
s50p50
Erstellen eines statistischen ModellsCreate a statistical model
s100s100
Erfassen von Daten im MessbetriebAcquisition of data in measurement mode
s110s110
Erstellen eines BeobachtungsvektorsCreate an observation vector
s130s130
Zuordnen in einer KohonenkarteAssign in a Kohonen map
s135p135
Ausgeben eines Treffer-AusgabeknotensOutput a hit output node
s140s140
Bewerten eines BetriebszustandsAssess an operational status
s150s150
Zuordnen in einem statistischen ModellAssign in a statistical model
s155p155
Maß für Zuordenbarkeit bildenForm a measure of assignability

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • „Krogerus, T.; Vilenius, J.; Liimatainen, J.; Koskinen, K.T. 2006. Self-organizing maps with unsupervised learning for condition monitoring of fluid power systems. Fluid Power for Mobile, In-Plant, Field and Manufacturing. SAE SP-2054 pp. 43-51“ [0002]"Krogerus, T .; Vilenius, J .; Liimatainen, J .; Koskinen, K.T. 2006. Self-organizing maps with unsupervised learning for condition monitoring of fluid power systems. Fluid Power for Mobile, In-Plant, Field and Manufacturing. SAE SP-2054 pp. 43-51 "[0002]

Claims (22)

Messanordnung (1) zur automatisierten Erkennung von Betriebszuständen einer Maschine oder Anlage (3), insbesondere zum automatisierten Erkennen von anomalen Betriebszuständen, mit einem Eingangsmodul (5, 5') zum Erfassen von Daten aus mehreren Datenquellen (40, 41, 42, 43, 13) der Maschine oder Anlage (3) - wobei die Daten Zustandsinformationen und/oder Regelgrößen und/oder Stellgrößen und/oder sonstige Messgrößen der Maschine oder Anlage (3) darstellen - und zum Erstellen eines Beobachtungsvektors (30) für eine Erfassungszeit mit Elementen (31, 32, 33, 34), die Daten aus den Datenquellen (40, 41, 42, 43, 13) zur Erfassungszeit darstellen, mit einem ersten Verarbeitungsmodul (7), welchem der Beobachtungsvektor (30) zugeführt ist, und in welchem ein künstliches neuronales Netz angelegt ist, wobei das künstliche neuronale Netz dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage des ihm zugeführten Beobachtungsvektor (30) wenigstens ein Ausgabedatum (50, 50', 50") zu erzeugen, welches einen Betriebszustand der Maschine oder Anlage (3) charakterisiert, und mit einem Bewertungsmodul (9), welches anhand des Ausgabedatum (50, 50', 50") den Betriebszustand bewertet und die Bewertung (70) an ein Wartungssystem (11) und/oder an eine Steuerung (13) der Maschine oder Anlage (3) ausgibt, wobei im ersten Verarbeitungsmodul (7) wenigstens ein erstes Element (31) des Beobachtungsvektors (30) einer ersten eindimensionalen Kohonenkarte (81) zugeordnet ist, durch welche ein Wert des besagten ersten Elements (31) auf einen Ausgabeknoten (81.1 - 81.3) der besagten ersten Kohonenkarte (81) abgebildet wird und so ein erster Treffer-Ausgabeknoten (81') erhalten wird und wobei des Weiteren eine Treffer-Abweichung (50') erhalten wird, als Maß der Abweichung des Werts des besagten ersten Elements (31) vom ersten Treffer-Ausgabeknoten (81'), wobei der erste Treffer-Ausgabeknoten (81') und die Treffer-Abweichung (50') Ausgabedaten (50, 50') des ersten Verarbeitungsmoduls (7) sind.Measuring arrangement (1) for the automated detection of operating states of a machine or system (3), in particular for the automatic detection of abnormal operating states, with an input module (5, 5 ') for acquiring data from several data sources (40, 41, 42, 43, 13) of the machine or system (3) - the data containing status information and / or controlled variables and / or manipulated variables and / or represent other measured variables of the machine or system (3) - and for creating an observation vector (30) for a detection time with elements (31, 32, 33, 34), the data from the data sources (40, 41, 42, 43, 13) at the time of acquisition, with a first processing module (7), to which the observation vector (30) is fed and in which an artificial neural network is created, the artificial neural network being set up to use the observation vector (30) supplied to it to set at least one output date ( 50, 50 ', 50 "), which characterizes an operating state of the machine or system (3), and with an evaluation module (9) which evaluates the operating state on the basis of the date of issue (50, 50 ', 50 ") and evaluates (70) to a maintenance system (11) and / or to a controller (13) of the machine or system ( 3) outputs, where in the first processing module (7) at least one first element (31) of the observation vector (30) is assigned to a first one-dimensional Kohonen map (81), by means of which a value of said first element (31) is assigned to an output node (81.1 - 81.3) of said first Kohonen map (81) is mapped and thus a first hit output node (81 ') is obtained and furthermore a hit deviation (50') is obtained as a measure of the deviation of the value of said first element (31) from the first hit Output node (81 '), the first hit output node (81') and the hit deviation (50 ') being output data (50, 50') of the first processing module (7). Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewertungsmodul (9) dazu eingerichtet ist als Bewertung (70) einen anomalen Betriebszustand auszugeben, wenn die Treffer-Abweichung (50') einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet.Measurement arrangement according to Claim 1 , characterized in that the evaluation module (9) is set up to output an abnormal operating state as evaluation (70) if the hit deviation (50 ') exceeds a predetermined first threshold value. Messanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verarbeitungsmodul (7) so eingerichtet ist, dass ein zweites Element (32) des Beobachtungsvektors einer eigenen zweiten eindimensionale Kohonenkarte (82) zugeordnet ist, durch welche ein Wert des zweiten Elements (32) auf einen zweiten Treffer-Ausgabeknoten (82') abgebildet ist, und wobei insbesondere das erste Verarbeitungsmodul (7) einen Treffer-Ausgabeknoten-Vektor (50) erstellt, welcher wenigstens den ersten Treffer-Ausgabeknoten (81') und den zweiten Treffer-Ausgabeknoten (82') umfasst.Measurement arrangement according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the first processing module (7) is set up in such a way that a second element (32) of the observation vector is assigned to its own second one-dimensional Kohonen map (82), by means of which a value of the second element (32) is assigned to a second hit Output node (82 ') is shown, and in particular the first processing module (7) creates a hit output node vector (50) which comprises at least the first hit output node (81') and the second hit output node (82 ') . Messanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Verarbeitungsmodul (8) vorgesehen ist, welches ein statistisches Modells (60) umfasst, das vorgegebene, bekannte Betriebszustände der Maschine oder Anlage (3) abbildet, wobei das zweite Verarbeitungsmodul (8) dazu angeordnet ist vom ersten Verarbeitungsmodul (7) den Treffer-Ausgabeknoten-Vektor (50) zu empfangen, und wobei das zweite Verarbeitungsmodul (8) Zuordnungsmittel umfasst, die dazu eingerichtet sind den empfangenen Treffer-Ausgabeknoten-Vektor (50) mit Hilfe des statistischen Modells (60) einem bekannten Betriebszustand zuzuordnen, und die weiter dazu eingerichtet sind ein Maß für eine Zuordenbarkeit des empfangenen Treffer-Ausgabeknoten-Vektor (50) zu einem bekannten Betriebszustand zu bilden, wobei das zweite Verarbeitungsmodul (8) so eingerichtet ist, dass das besagte Maß als Ausgabedatum (50") dem Bewertungsmodul (9) zugeführt ist.Measurement arrangement according to Claim 3 , characterized in that a second processing module (8) is provided, which comprises a statistical model (60), which depicts predetermined, known operating states of the machine or system (3), the second processing module (8) being arranged for this purpose by the first processing module (7) receive the hit output node vector (50), and wherein the second processing module (8) comprises assignment means which are set up to receive the received hit output node vector (50) using the statistical model (60) of a known one Assign operating state, and which are further set up to form a measure for an assignability of the received hit output node vector (50) to a known operating state, the second processing module (8) being set up in such a way that said measure is used as the output date (50 ") is fed to the evaluation module (9). Messanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das statistische Modell (60) eine gespeicherte Tabelle von Treffer-Ausgabeknoten-Vektoren vorgegebener bekannter Betriebszustände der Maschine oder Anlage (3) umfasst, wobei jedem dieser Treffer-Ausgabeknoten-Vektoren in der Tabelle ein Maß für eine Auftretenshäufigkeit bezüglich eines der vorgegebenen bekannten Betriebszustände zugeordnet ist.Measurement arrangement according to Claim 4 , characterized in that the statistical model (60) comprises a stored table of hit output node vectors of predetermined known operating states of the machine or system (3), each of these hit output node vectors in the table being a measure of a frequency of occurrence with respect to a is assigned to the predetermined known operating states. Messanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das statistische Modell ein Bayes'sches Netz (60) umfasst.Measurement arrangement according to Claim 4 or 5 , characterized in that the statistical model comprises a Bayesian network (60). Messanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bayes'sches Netz eine Vielzahl von Ereignisknoten (61' - 63"') umfasst, welche eine Auftretenshäufigkeit angeben von in einem Einrichtbetrieb in bekannten Betriebszustände der Maschine oder Anlage (3) erfassten Werten aus den Datenquellen (40, 41, 42, 43, 13), wobei insbesondere Gewichte (65) mit Bezug auf wenigstens jeweils zwei der Ereignisknoten (61' - 63'") vorgesehen sind, die eine gemeinsame Auftretenshäufigkeit der durch die zwei Ereignisknoten (61' - 63'") repräsentierten Werte angeben, und dass die Zuordnungsmittel dazu eingerichtet sind, Treffer-Ausgabeknoten (81', 82', 83', 84') des empfangenen Treffer-Ausgabeknoten-Vektors (50) den Ereignisknoten (61' - 63'") zuzuordnen.Measurement arrangement according to Claim 6 , characterized in that the Bayesian network comprises a multiplicity of event nodes (61 '- 63 "') which indicate a frequency of occurrence of values from the data sources (40, 41, 42, 43, 13), in particular weights (65) being provided with reference to at least two of the event nodes (61 '- 63'"), which a common frequency of occurrence of the two event nodes (61 '- 63'"" ) represent represented values, and that the assignment means are set up to assign hit output nodes (81 ', 82', 83 ', 84') of the received hit output node vector (50) to the event nodes (61 '- 63'") . Messanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bayes'schen Netz (60) nur Ereignisknoten (61' - 63'") angelegt sind, die eine vorgegebene Auftretenshäufigkeit überschreiten.Measurement arrangement according to Claim 7 , characterized in that in the Bayesian network (60) only event nodes (61 '- 63'") are created that exceed a specified frequency of occurrence. Messanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Ereignisknoten (61' - 63'") des Bayes'schen Netz (60) je einem Ausgabeknoten (81.1 - 83.2) der Kohonenkarte (81, 82, 83, 84) direkt zugeordnet ist.Measuring arrangement according to one of the Claims 6 to 8th , characterized in that one event node (61 '- 63'") of the Bayesian network (60) is directly assigned to one output node (81.1 - 83.2) of the Kohonen map (81, 82, 83, 84). Messanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bayes'schen Netz (60) Ereignisknoten (61' - 63"') in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei die Ausgabeknoten (81.1, 81.2, 81.3) einer Kohonenkarte (81) einer Reihe von Ereignisknoten (63' - 63'") zugeordnet sind, und wobei die Gewichte (65) lediglich die Ereignisknoten (61' - 63'") verschiedener Reihen miteinander vernetzen.Measurement arrangement according to Claim 9 , characterized in that in the Bayesian network (60) event nodes (61 '- 63 "') are arranged in rows and columns, the output nodes (81.1, 81.2, 81.3) of a Kohonen card (81) of a series of event nodes ( 63 '- 63'") are assigned, and the weights (65) only interconnect the event nodes (61 '- 63'") of different rows. Verfahren zum Einrichten einer Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit den folgenden Schritten - Betreiben (s10) der Maschine oder Anlage (3) in einem vorgegebenen normalen Betriebszustand, - Erfassen (s20) von Daten aus mehreren Datenquellen (40, 41, 42, 43, 13) der Maschine oder Anlage (3) während dem vorgegebenen normalen Betriebszustand zu mehreren Erfassungszeiten, - Trainieren (s30) der ersten eindimensionale Kohonenkarte (81) mit den erfassten Daten aus einer ersten Datenquelle (40) der mehreren Datenquellen (40, 41, 42, 43, 13), - Abschließen (s40) des Trainings, wenn ein Quantisierungsfehler von während dem Training der ersten Kohonenkarte (81) zugeführten Daten unter einen zweiten Schwellwert fällt und/oder wenn eine vorgegebene Anzahl von Daten der ersten Kohonenkarte (81) zugeführt wurde.Method for setting up a measuring arrangement according to one of the Claims 1 to 10th , with the following steps - operating (s10) the machine or system (3) in a predetermined normal operating state, - collecting (s20) data from several data sources (40, 41, 42, 43, 13) of the machine or system (3 ) during the specified normal operating state at several acquisition times, - training (s30) the first one-dimensional Kohonen map (81) with the acquired data from a first data source (40) of the plurality of data sources (40, 41, 42, 43, 13), - completing (s40) of the training if a quantization error of data supplied during the training of the first Kohonen card (81) falls below a second threshold value and / or if a predetermined number of data has been supplied to the first Kohonen card (81). Verfahren zum Einrichten nach Anspruch 11, wobei der Schritt Trainieren (s30) das Trainieren wenigstens einer zweiten eindimensionale Kohonenkarte (82) mit den erfassten Daten aus einer zweiten Datenquelle (43) der mehreren Datenquellen (40, 41, 42, 43, 13) umfasst.Setup procedure according to Claim 11 , the step training (s30) comprising training at least one second one-dimensional Kohonen map (82) with the acquired data from a second data source (43) of the plurality of data sources (40, 41, 42, 43, 13). Verfahren zum Einrichten nach Anspruch 11 oder 12, in Verbindung mit einer Messanordnung nach wenigstens Anspruch 4, mit dem zusätzlichen Schritt Erstellen (s50) des statistischen Modells (60) - insbesondere eines Bayes'schen Netz - mit Hilfe der in der/den Kohonenkarten (81, 82, 83, 84) durch das Training erhaltenen Ausgabeknoten (81.1 - 83.2) und den bereits erfassten Daten oder weiteren in dem vorgegebenen normalen Betriebszustand erfassten Daten.Setup procedure according to Claim 11 or 12th , in connection with a measuring arrangement according to at least Claim 4 , with the additional step of creating (s50) the statistical model (60) - in particular a Bayesian network - with the aid of the output nodes (81.1 - 83.2) obtained from the training in the Kohonen maps (81, 82, 83, 84) and the data already recorded or further data recorded in the predetermined normal operating state. Verfahren zum Einrichten nach Anspruch 13, wobei im Schritt Erstellen (s50) des statistischen Modells (60) ein Bayes'schen Netz erstellt wird, wobei für jeden Ausgabeknoten in den Kohonenkarten (81, 82, 83, 84), der eine Auftretenshäufigkeit aufweist, die über einem dritten Schwellwert liegt, ein Ereignisknoten (61' - 63"') in dem Bayes'schen Netz (60) erstellt wird.Setup procedure according to Claim 13 , wherein in the step of creating (s50) the statistical model (60) a Bayesian network is created, wherein for each output node in the Kohonen maps (81, 82, 83, 84), which has an occurrence frequency that lies above a third threshold value , an event node (61 '- 63 "') is created in the Bayesian network (60). Verfahren zum Einrichten nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei im Schritt Erstellen (s50) des statistischen Modells (60) für jede Kohonenkarte (81, 82, 83, 84) eine Reihe (61, 62, 63) von Ereignisknoten (61' -61''', 62' - 62"`, 63' -63'") in dem Bayes'schen Netz (60) erstellt wird, dem die Ausgabeknoten (81.1, 81.2, 81.3, 82.1, 82.2, 82.3, 83.1, 83.2) der jeweiligen Kohonenkarte (81, 82, 83) zugeordnet sind, wobei zwischen Ereignisknoten verschiedener Reihen Gewichte (65, 65', 65") vorgesehen sind, wobei ein Gewicht (65, 65', 65") eine gemeinsame Auftretenshäufigkeit angibt für ein Erhalten von Ausgabeknoten unterschiedlicher Kohonenkarten (81, 82, 83, 84) als Treffer-Ausgabeknoten (81', 82', 83', 84`) für den vorgegebenen normalen Betriebszustand.Setup procedure according to one of the Claims 12 to 14 , in the step of creating (s50) the statistical model (60) for each Kohonen map (81, 82, 83, 84) a series (61, 62, 63) of event nodes (61 '-61''', 62 '- 62 "`, 63 '-63'") is created in the Bayesian network (60) to which the output nodes (81.1, 81.2, 81.3, 82.1, 82.2, 82.3, 83.1, 83.2) of the respective Kohonen map (81, 82, 83) are assigned, with weights (65, 65 ', 65 ") being provided between event nodes of different rows, a weight (65, 65', 65") indicating a common frequency of occurrence for obtaining output nodes from different Kohonen cards (81, 82 , 83, 84) as hit output nodes (81 ', 82', 83 ', 84`) for the specified normal operating state. Verfahren zum Betreiben einer Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche gemäß einem der Verfahren nach Anspruch 11 bis 15 eingerichtet ist, mit den Schritten - Erfassen (s100) von Daten aus mehreren Datenquellen (40, 41, 42, 43, 13) der Maschine oder Anlage (3) während einem zu erkennenden Betriebszustand zu einer Erfassungszeit und Erstellen (s110) eines Beobachtungsvektors (30) mit den Daten dieser Erfassungszeit, - Zuordnen (s130) eines ersten Elements (31) des Beobachtungsvektors (30) auf einen Ausgabeknoten (81.1 -81.3) der ersten Kohonenkarte (81) wodurch ein erster Treffer-Ausgabeknoten (81') erhalten wird und wobei eine Treffer-Abweichung (50') erhalten wird, als Maß der Abweichung des Werts des besagten ersten Elements (31) vom ersten Treffer-Ausgabeknoten (81'), - Ausgeben (s135) des ersten Treffer-Ausgabeknoten (81') und der Treffer-Abweichung (50') als Ausgabedaten (50, 50') - Bewerten (s140) des zu erkennenden Betriebszustands mit Hilfe der Ausgabedaten (50, 50').Method for operating a measuring arrangement according to one of the Claims 1 to 10th which according to one of the procedures Claim 11 to 15 is set up, with the steps - acquiring (s100) data from several data sources (40, 41, 42, 43, 13) of the machine or system (3) during an operating state to be recognized at an acquisition time and creating (s110) an observation vector ( 30) with the data of this acquisition time, - assigning (s130) a first element (31) of the observation vector (30) to an output node (81.1 -81.3) of the first Kohonen map (81), whereby a first hit output node (81 ') is obtained and wherein a hit deviation (50 ') is obtained as a measure of the deviation of the value of said first element (31) from the first hit output node (81'), - output (s135) of the first hit output node (81 ') and the hit deviation (50 ') as output data (50, 50') - evaluating (s140) the operating state to be recognized with the aid of the output data (50, 50 '). Verfahren zum Betreiben nach Anspruch 16, wobei im Schritt Bewerten (s140) der zu erkennenden Betriebszustand als ein anomaler Betriebszustand ausgegeben wird, wenn die Treffer-Abweichung (50') den vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet.Procedure for operating according to Claim 16 , wherein in step evaluating (s140) the operating state to be recognized is output as an abnormal operating state if the hit deviation (50 ') exceeds the predetermined first threshold value. Verfahren zum Betreiben nach Anspruch 16 oder 17, wobei im Schritt Zuordnen (s130) einem zweiten Element (32) des Beobachtungsvektors eine eigene zweite eindimensionale Kohonenkarte (82) zugeordnet wird, wodurch ein Wert des zweiten Elements (32) auf einen zweiten Treffer-Ausgabeknoten (82') abgebildet ist, und wobei ein Treffer-Ausgabeknoten-Vektor (50) erstellt wird, welcher wenigstens den ersten Treffer-Ausgabeknoten (81') und den zweiten Treffer-Ausgabeknoten (82') umfasst.Procedure for operating according to Claim 16 or 17th , in the step of assigning (s130) to a second element (32) of the observation vector a separate second one-dimensional Kohonen map (82) is assigned, whereby a value of the second element (32) is mapped to a second hit output node (82 '), and being a hit Output node vector (50) is created, which comprises at least the first hit output node (81 ') and the second hit output node (82'). Verfahren zum Betreiben nach Anspruch 18, mit den weiteren Schritten - Zuordnung (s150) des Treffer-Ausgabeknoten-Vektor (50) zu einem bekannten Betriebszustand mit Hilfe eines statistisches Modells (60), das vorgegebene bekannte Betriebszustände der Maschine oder Anlage (3) abbildet, und - Bilden (s155) eines Maßes für eine Zuordenbarkeit des Treffer-Ausgabeknoten-Vektors (50) zu einem bekannten Betriebszustand, wobei das besagte Maß der Zuordenbarkeit (50") und insbesondere der zugeordnete Betriebszustand zur Bewertung (s140) des zu erkennenden Betriebszustands genutzt wird.Procedure for operating according to Claim 18 , with the further steps - assignment (s150) of the hit output node vector (50) to a known operating state with the aid of a statistical model (60), which depicts predefined known operating states of the machine or system (3), and - forming (s155 ) a measure of the assignability of the hit output node vector (50) to a known operating state, the said measure of assignability (50 ") and in particular the assigned operating state being used for evaluating (s140) the operating state to be recognized. Verfahren zum Betreiben nach Anspruch 19, wobei das statistische Modell ein Bayes'sches Netz (60) mit einer Vielzahl von Ereignisknoten (61' - 63"') umfasst, welche eine Auftretenshäufigkeit angeben von in einem Einrichtbetrieb in bekannten Betriebszustände der Maschine oder Anlage (3) erfassten Werten aus den Datenquellen, wobei Gewichte (65) mit Bezug auf wenigstens jeweils zwei der Ereignisknoten (61' - 63'") vorgesehen sind, die eine gemeinsame Auftretenshäufigkeit der durch die zwei Ereignisknoten (61' - 63'") repräsentierten Werte angeben, und wobei im Schritt Zuordnung (s150) Treffer-Ausgabeknoten (81', 82', 83', 84') des Treffer-Ausgabeknoten-Vektors (50) den Ereignisknoten (61' - 63'") zugeordnet werden.Procedure for operating according to Claim 19 , wherein the statistical model comprises a Bayesian network (60) with a multiplicity of event nodes (61 '- 63 "'), which indicate a frequency of occurrence of values recorded in a set-up mode in known operating states of the machine or system (3) Data sources, wherein weights (65) are provided with reference to at least two of the event nodes (61 '- 63'"), which indicate a common frequency of occurrence of the values represented by the two event nodes (61 '- 63'"), and in which Step assignment (s150) hit output nodes (81 ', 82', 83 ', 84') of the hit output node vector (50) are assigned to the event nodes (61 '- 63'"). Computer, Server oder Anlagensteuerung, welcher mit Hilfe eines Computerprogrammprodukts zur Ausführung der Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 20 eingerichtet ist.Computer, server or system control, which with the aid of a computer program product for executing the method according to at least one of the Claims 11 to 20 is set up. Computerprogrammprodukt, welches zur Ausführung der Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 20 eingerichtet ist, wenn es auf einer Anlagensteuerung oder auf einem Server oder auf einem Computer ausgeführt wird.Computer program product which is used to carry out the method according to at least one of the Claims 11 to 20 is set up if it is executed on a system controller or on a server or on a computer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021100566A1 (en) 2021-01-13 2022-07-14 KSB SE & Co. KGaA Method for providing at least one piece of information about a hydraulic system
DE102022205289A1 (en) 2022-05-25 2023-11-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hydraulic device with status display

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4200260A1 (en) * 1992-01-08 1993-07-22 Dieter W Dr Ing Vetterkind Process evolution computer for physical and technological process modelling - uses meta-cellular automats to run model processes as basis for deriving system characteristics and operator action recommendations
WO1995018420A2 (en) * 1993-12-22 1995-07-06 Asea Brown Boveri Method for monitoring multivariate processes
DE19637651A1 (en) * 1996-09-16 1998-03-19 Abb Patent Gmbh Process visualization methods
DE19649633A1 (en) * 1996-12-02 1998-06-04 Abb Patent Gmbh Process for the analysis and representation of transient process processes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4200260A1 (en) * 1992-01-08 1993-07-22 Dieter W Dr Ing Vetterkind Process evolution computer for physical and technological process modelling - uses meta-cellular automats to run model processes as basis for deriving system characteristics and operator action recommendations
WO1995018420A2 (en) * 1993-12-22 1995-07-06 Asea Brown Boveri Method for monitoring multivariate processes
DE19637651A1 (en) * 1996-09-16 1998-03-19 Abb Patent Gmbh Process visualization methods
DE19649633A1 (en) * 1996-12-02 1998-06-04 Abb Patent Gmbh Process for the analysis and representation of transient process processes

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
„Krogerus, T.; Vilenius, J.; Liimatainen, J.; Koskinen, K.T. 2006. Self-organizing maps with unsupervised learning for condition monitoring of fluid power systems. Fluid Power for Mobile, In-Plant, Field and Manufacturing. SAE SP-2054 pp. 43-51"
KROGERUS, T. [u.a.]: Self-organizing maps with unsupervised learning for condition monitoring of fluid power systems. In: SAE International (Hrsg.): SAE 2006 Commercial Vehicle Engineering Congress & Exhibition, 31. Oktober – 2. November 2006, Rosemont, Chicago. 2006, S. 43-51. DOI: 10.4271/2006-01-3492. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021100566A1 (en) 2021-01-13 2022-07-14 KSB SE & Co. KGaA Method for providing at least one piece of information about a hydraulic system
DE102022205289A1 (en) 2022-05-25 2023-11-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hydraulic device with status display

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