AT502431B1 - Verfahren und system zur durchführung und verwendung von belastungsmessungen zur wartung von maschinenkomponenten und -vorrichtungen in bezug auf papierherstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Durchführung und Verwendung von Belastungsmessungen zur Wartung von Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systemen in Bezug auf Papierherstellung, wobei der Zustand, Status und/oder Leistung der Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systeme in Bezug auf Papierherstellung durch Überwachungs-5 Systeme überwacht werden, die zur Ausführung von Belastungsmessungen und zum Sammeln von Belastungsmessungssignale enthaltenden Belastungsmessungen verwendet werden. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schaffung eines Betriebszuverlässigkeitsmodells, wobei in dem Betriebszuverlässigkeitsmodell eine Gefahrenanalyse und/oder eine Betriebszuverlässigkeitsanalyse angewandt werden, die zur Erzeugung von Informationen ver-io wendet werden, um die Beständigkeit und den Ausfall der Maschinenteile und -komponenten der Papierherstellungsmaschine vorherzusagen.

Die Erfindung betrifft Maschinen und Vorrichtungen zur Papierherstellung, wobei es sich u. a. um Maschinen und Vorrichtungen handelt, die zur Herstellung und Nachbehandlung von Zell-15 Stoff, Seidenpapier, Papier und Karton verwendet werden. Die Erfindung betrifft insbesondere die Wartung dieser Maschinen und Vorrichtungen und von elektrischer Ausrüstung, Hydraulik-und Pneumatikkomponenten und Automationssystemen, die Vibrationen und Schwingungen ausgesetzt sind, die mit diesen in Verbindung stehen, und mit der Beobachtung von deren Betrieb und mit der Unterstützung der Produktion. Die Erfindung kann bei der Wartung der 20 mechanischen Teile aller mit der Papierherstellung in Zusammenhang stehenden Maschinen und Vorrichtungen angewandt werden und insbesondere an den Plätzen, an denen bedeutende mechanische Belastungen auftreten, wie zum Beispiel bei Aufwicklern und Kalandern.

Die Aufgabe für Wartungsvorgänge und Produktionsunterstützung besteht im Erreichen einer 25 maximalen Betriebszuverlässigkeit und Leistung bei Minimalkosten. In diesem Zusammenhang sind mit Wartung die folgenden Unterbereiche gemeint, u. a.: - Proaktive Wartung, wobei Messungen und Analysen, die mit Ausfall und Verschleiß zu tun haben, als Versuch verwendet werden, um im Voraus jedes Auftreten eines Ausfalls zu ver- 30 meiden, - vorhersagende Wartung, worin die Zustandsüberwachung und Zustandsprüfung enthalten ist, - präventive Wartung, die Service in regelmäßigen Abständen umfasst, - Kundensupport, der durch den Gerätelieferanten bereitgestellt wird, der Ratschläge und 35 Anleitungen erteilt, wenn erforderlich, - Fehlersuche in Form einer Fernmaßnahme, wobei der Gerätelieferant oder ein anderer Servicevertragspartner die Fehlerbestimmung durch die Verwendung von Ferndiagnostiksystemen durchführt, - Korrekturmaßnahmen an sich, die nach Auftreten des Ausfalls durchgeführt werden, 40 - Dokumentationsservice, wobei es sich zum Beispiel um einen Wartungsservice für Geräte dokumente handeln kann, die auf einem Server außerhalb der Produktionsanlage aufrechterhalten werden, und - separate Inspektionen, die durchgeführt werden, um zum Beispiel den Verschleiß und die Abnutzung von Schweißverbindungen und Maschinenkonstruktionen herauszufinden. 45

Die Durchführung verschiedener Wartungsmessungen wie zum Beispiel Vibrationsmessungen oder Belastungsmessungen ist ein Teil der Wartungsvorgänge für Papierherstellungsmaschinen und Gleichwertiges. Wartungsmessungen werden durchgeführt, um die Objekte zu erkennen, die Wartungsmaßnahmen benötigen. 50

Gemäß dem Stand der Technik kann der Maschinenlieferant Vibrationsmessungen oder Belastungsmessungen als eine Einzelleistung durchführen oder, wenn erforderlich, wenn für eine Fehlersituation oder eine reguläre Inspektion eine Messung notwendig ist. Oie Ergebnisse der Messung werden analysiert und eine Entscheidung über weitere Schritte wird auf der Grundla-55 ge der Ergebnisse getroffen. 3 AT 502 431 B1

Oie DE 35 39 354 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lokalisieren von Funktionsstörungen an den Maschinenelementen einer Papiermaschine.

Nach dem Stand der Technik werden die Beständigkeit, die Lebensdauer und die Notwendigkeit für Service an den Maschinenteilen und -komponenten in Bezug auf Papierherstellung durch Gefahrenanalysen und Betriebszuverlässigkeitsmodelle eingeschätzt, wovon das am meisten verwendete das RCM-Modell ist (RCM / Reliability Centered Maintenance / Zuverlässigkeitszentrierte Wartung). Die mit dem Betriebszuverlässigkeitsmodell erhaltenen Ergebnisse werden zum Beispiel zur Einschätzung der Wahrscheinlichkeit der Ausfall- und Austauschhäufigkeit von Komponenten verwendet, wobei auf der Grundlage dieser Einschätzungen der Bereich und die Anzahl von Ersatzteilen geplant werden. Die durch die heutigen ßetriebszuverläs-sigkeitsmodelle gegebenen Ergebnisse sind nicht sehr genau und berücksichtigen zum Beispiel keine Veränderungen des Belastungsniveaus, die durch die Art des Betriebes von Maschinen wie zum Beispiel ihre Laufgeschwindigkeit, verursacht wurden.

In Zukunft zielt die Wartung einer Papier- oder Kartonproduktionsanlage darauf ab, sich mehr und mehr von den traditionellen Wartungsverfahren in die Richtung von proaktiver und vorhersagender Wartung zu bewegen, wobei die Vorhersage von Wartungsmaßnahmen auf der Grundlage von Messungen zur Minimierung des Auftretens von Ausfällen und gleichzeitig der durch Unterbrechungen der Produktion verursachte Verluste verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung zielt auf die Präsentation eines Verfahrens und eines Systems zur Wartung von Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systemen in Bezug auf Papierherstellung ab, wobei die Verfahren und Systeme zur Vorhersage der Notwendigkeit zur Wartung mechanischer Konstruktionen verwendet werden.

Zusätzlich zielt die vorliegende Erfindung auf die Präsentation eines Verfahrens und eines Systems zur Wartung von Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systemen in Bezug auf Papierherstellung ab, wobei durch das Verfahren und das System die Ergebnisse von Belastungsmessungen genauer als zuvor analysiert werden.

Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Präsentation eines Verfahrens und eines Systems zur Wartung von Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systemen in Bezug auf Papierherstellung, wobei die Belastungsmessungsdaten effizienter als zuvor verwendet werden.

Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Präsentation eines Verfahrens und eines Systems zur Wartung von Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systemen in Bezug auf Papierherstellung, mit deren Hilfe kumulative Informationen über die auf mechanische Teile ausgeübten Beanspruchungen auf der Grundlage von Belastungsmessungen gesammelt werden.

Eine weitere zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Präsentation eines Verfahrens und eines Systems zur Wartung von Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systemen in Bezug auf Papierherstellung, wobei Belastungsmessungsinformationen verwendet werden, um die Betriebszuverlässigkeitsmodelle genauer zu gestalten.

Einerseits sind, was den Stand der Technik insbesondere in Bezug auf das Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen betrifft, verschiedene Arten von Aufwicklern bekannt, wobei die gute Qualität der Bahnrollen, die mithilfe derselben aufgewickelt wurden, überwacht worden ist, und zwar zum Beispiel durch Linienkameras und durch unterschiedliche Arten optischer Messgeräte und Sichtmessgeräte, wobei zusätzlich Versuche unternommen wurden, die gute Qualität des Aufwickelns mithilfe von Aufwickelparametern zu steuern. In Bezug auf den Stand der Technik kann auf die veröffentlichte Anmeldung DE 19814407 Bezug genommen werden, die eine Anordnung präsentiert, wobei der Betrieb eines Messers auf der Grundlage eines neuronalen 4 AT 502 431 B1

Netzes optimiert wird.

Aufwickler nach dem Stand der Technik auf der Grundlage der neuesten Technologie, wie zum Beispiel Siebaufwickler, sind in ihrer Konstruktion und Betrieb kompliziert, wobei viele Umstän-5 de die Qualität der hergestellten Rolle beeinflussen und die Beziehung zwischen der Qualität der hergestellten Rolle und den Aufwickelparametern bis heute nicht vollständig bekannt ist. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Tat in der Bereitstellung eines Systems zum Herausfinden der Beziehung zwischen der guten Qualität der Rolle und den Aufwickelparametern. io Andererseits wird der Zustand der Papierherstellungs- und Kartonherstellungsmaschinen, wie dies beim Stand der Technik bekannt ist, mittels verschiedener Zustandsüberwachungsverfahren überwacht, wie zum Beispiel mittels Ferndiagnostik unter Verwendung von Messtechnologie zum Beispiel auf der Grundlage von Risikoanalysen. Zusätzlich sind beim Stand der Technik verschiedene Arten von Versicherungsdienstleistungen bekannt, die auf Risikoeinschätzungs-15 verfahren und Zustandsprüfungsmessungen von Versicherungsgesellschaften basieren.

Versicherungsgesellschaften benötigen unter Anderem genaue Informationen über den Zustand der Maschine/des Prozesses/der Anlage, die sie versichert haben. Einfache Berechnungsverfahren zur Einschätzung von Risiken und auf diese Weise zur Einschätzung von irgendwelchen 20 realistischen Versicherungsentschädigungszahlungen genügen nur teilweise. Da Maschinen und Prozesse immer komplizierter, größer und effizienter werden, wird die Risikoeinschätzung noch schwieriger. Risiken, die durch vernachlässigte Wartung und andere Aktionen verursacht werden, sind ebenfalls sehr groß. Mögliche Schäden an der Umwelt und natürlich Körperverletzungen bringen natürlich ein besonderes Risiko hoher Entschädigungszahlungen mit sich. Da 25 es schwierig ist, Risiken einzuschätzen, sind die Versicherungsgesellschaften dazu verpflichtet, Risiken hoch zu überschätzen, was zu hohen Versicherungsbeiträgen führt. Außerdem müssen Versicherungsgesellschaften solvent sein, um in der Lage zu sein, ihre hohen Zahlungen leisten zu können, wenn Risiken eintreten sollten. Daher wird mehr Kapital als notwendig in den Geschäftstätigkeiten von Versicherungsgesellschaften festgelegt. Somit müssen von den Kunden 30 höhere Versicherungsbeiträge verlangt werden, und zwar auf Grund der wachsenden Risikoeinschätzungen und von Kapitalaufwand. Trotz allem basiert das Geschäft auf Einschätzungen, die sich als falsch erweisen können. Aus diesem Grund kann die Entschädigungszahlungsverpflichtung höher werden, als in der reellen Situation eingeschätzt. Die Situation ist sowohl für den Kunden als auch für die Versicherungsgesellschaft schädlich. Die Kosten von beiden sind 35 hoch. Zusätzlich kann der Kunde vermeiden, einige Teile seiner Maschine zu versichern, um Kosten zu sparen. Dies ist natürlich eine schlechte Sache für das Geschäft der Versicherungsgesellschaft, kann jedoch auch die Risiken des Kunden so erhöhen, dass sie außer Kontrolle geraten. Unter diesen Umständen wäre es vorteilhaft, wenn die mit Risiken in Zusammenhang stehenden Angelegenheiten gemessen werden könnten, wenn genaue Informationen in Daten-40 banken gesammelt werden könnten, und wenn darüber Berichte in der gewünschten Form erzeugt werden könnten. Versicherungsgesellschaften handeln bereits in einiger Hinsicht so. Die Versicherungsgesellschaften verfügen über Messteams, die versicherte Objekte besuchen, um sie zu inspizieren (zum Beispiel Druckbehälter und Ähnliches). Diese haben jedoch die Art von Zufallsinspektionen, und sie sind selten. Das Geschäft von Versicherungsgesellschaften 45 besteht jedoch in der Tat nicht in der Linie von Mess-, Test- oder Analysedienstleistungen. Es ist auch nicht wahrscheinlich, dass Versicherungsgesellschaften eine tiefgehende Kenntnis der Maschinen haben, die sie inspizieren. Vor Ort durchgeführte Messungen erfordern jedoch viel Arbeit und Zeit, was zu ineffizienter Arbeit und hohen Kosten führt. In der Tat könnten mit Fernüberwachung große Vorteile bei mit Versicherungen in Zusammenhang stehenden Messungen so erreicht werden.

Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren herbeizuführen, bei dem zwei Faktoren so kombiniert werden, dass die Zustandsüberwachung der Papierherstellungsoder Kartonherstellungsmaschine so ausgeführt wird, dass sie verwendet werden kann, wenn 55 das Produkt versichert wird. 5 AT 502 431 B1

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Wartung von Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systemen in Bezug auf Papierherstellung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmessungsdaten so verarbeitet werden, dass von den Belastungsmessungsdaten eines oder mehrere Belastungsmerkmale ausgebildet werden, welche die auf die gemessene Maschinenkomponente oder -Vorrichtung ausübte Belastung ausdrücken.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Schaffung eines Betriebszuverlässigkeitsmodells ist dadurch gekennzeichnet, dass die in Echtzeit festgelegten Belastungsmerkmale als Eingabeinformationen für das Betriebszuverlässigkeitsmodell verwendet werden.

Das System gemäß der Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass das System Einrichtungen zur Verarbeitung der gemessenen Belastungsmessungsdaten aufweist, so dass von den Belastungsmessungsdaten eines oder mehrere Belastungsmerkmale ausgebildet werden, welche die auf die gemessene Maschinenkomponente oder -Vorrichtung, oder -System ausgerichtete Belastung ausdrücken.

In Übereinstimmung mit der Erfindung werden ununterbrochene ßelastungsmessungen bei Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und/oder -Systemen von Maschineneinheiten oder Konstruktionseinheiten der Produktionsanlage durchgeführt, und die Ergebnisse dieser Messungen werden unter Verwendung von Festigkeitstheorieverfahren, statistischen Verfahren oder anderen geeigneten Berechnungsverfahren verarbeitet, wobei es sich vorzugsweise um das Rainflow-Verfahren handelt. Unter Verwendung des Berechnungsverfahrens werden die Messdaten in eine Matrix von Standardgröße verpackt, an Hand welcher die gewünschten kennzeichnenden Figuren bestimmt werden. Auf diese Weise ist es möglich, zum Beispiel eine kennzeichnende Figur zu bestimmen, welche die auf jedes Objekt ausgerichtete mechanische Belastung ausdrückt. Durch die kumulative Sammlung bestimmter kennzeichnender Figuren wird ein Belastungsprotokoll bereitgestellt, an Hand von welchem es möglich ist, die zukünftige Notwendigkeit für eine Wartung und die Nutzlebensdauer des betroffenen Messobjektes vorherzusagen.

Gemäß der Erfindung werden Belastungsmessungen durch ein Zustandsüberwachungssystem durchgeführt, was Messungen von Maschinenkomponenten und in Verbindung mit Strukturen oder separat angeordnete Diagnostikeinheiten umfasst, um in Echtzeit den Betrieb der gemessenen Maschineneinheiten zu überwachen. Ein Zustandsüberwachungssystem dieser Art ist von der Patentanmeldung FI-20040311 des Anmelders bekannt.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Möglichkeit zur Bestimmung der Lebensdauer und Nutzlebensdauer der Produktionsanlagenvorrichtungen mit bedeutend besserer Genauigkeit als mit den Verfahren nach dem Stand der Technik, die auf Einschätzungen früherer Wartungsaktionen basieren. Es war bei diesen Einschätzungen nicht möglich, zum Beispiel die Wirkungen von Aktualisierungen oder von Änderungen bei dem Laufverfahren auf die Belastungen von Vorrichtungen zu berücksichtigen. Das Verfahren und System gemäß der Erfindung bieten eine bedeutende Verbesserung bei der Planung und Realisierung der Wartung von Vorrichtungen.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht in der Verarbeitung der komplexen Belastungsmessungsdaten in hohen Mengen in einfache Merkmale, von denen es leicht möglich ist, die auf Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systeme ausgeübte Belastung, die Betriebsbelastung, den Betriebsverschleiß, die Beständigkeit und die Lebensdauer einzuschätzen.

Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung werden die gemessenen und bestimmten Belastungsmerkmale mit ausgewählten Prozessgrößenordnungen wie zum Beispiel der Maschinengeschwindigkeit, der Masse eines sich drehenden Teiles, der Walzenspaltkraft, des Wirkungsgrades der Entwässerung, der Temperatur, des Druckes oder von der 6 AT 502 431 B1

Papierbahn bestimmten Eigenschaften verbunden. An Hand der auf diese Weise bestimmten Daten ist es möglich, die Wirkung einer jeden Prozessgrößenordnung auf die auf jedes untersuchte Maschinenteil, -Vorrichtung oder -komponente gerichtete Belastung zu analysieren, wobei die Genauigkeit von Nutzlebensdauervorhersagen noch weiter verbessert werden kann. 5

Gemäß einer weiteren vorteilhaften zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung werden die unter Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung bestimmten Belastungsmerkmale als Eingabeinformationen für das Betriebszuverlässigkeitsmodell verwendet. Es ist hierbei bei der Betriebszuverlässigkeitsanalyse möglich, die wirkliche Belastung zu berücksichtigen, die auf io Maschinenteile, -Vorrichtungen und -Systeme gerichtet ist, wodurch die an Hand des die Wartung betreffenden Betriebszuverlässigkeitsmodells gegebenen Vorhersagen bedeutend genauer werden.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Gesamtsystem bereit, welches für eine zuverlässige Prog-15 nose in Bezug auf die Nutzlebensdauer und die Ausfallrate von jedem beliebigen Maschinenteil, -Vorrichtung, -komponente oder -System verwendet werden kann, die unter Belastungsmessung steht.

Gemäß einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung wird ein System zum Aufwickeln ausgebil-20 det, wobei die Parameter, welche die gute Qualität der Rolle eines Aufwicklers / eines mit einem Längsschneider verbundenen Aufwicklers anzeigen, in einer Datenbank gesammelt werden. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden einige sogenannte Qualitätskenngrößen in der Rolle nach Fertigstellung der Rolle gemessen. Es ist möglich, von der Rolle zum Beispiel die Wickelhärte zu messen, ihren Durchschnittswert, und die Variation des Härte-25 profils der Rolle, d. h. die Abweichung, oder es kann eine Linienkamera verwendet werden, um zum Beispiel die Form des Rollenendes zu bestimmen, wobei mögliche Seiten- oder andere Verlagerungen herausgefunden werden, und auf diese Weise jede Variation (Abweichung) bei der Form des Rollenendes zu bestimmen. Zusätzlich ist es durch Verwendung einer Linienkamera oder eines anderen gleichwertigen Messverfahrens zum Beispiel eines Lasers möglich, 30 das Formprofil der Rolle zu bestimmen, oder die Spannung in der Oberflächenschicht der Rolle zu messen, und das Spannungsprofil, oder die traditionellen Qualitätskenngrößen, wie zum Beispiel die Ausschussmenge, zu verwenden. Die durch die Qualitätskenngrößen gegebenen Informationen werden in das System eingelesen, und von diesem als zeitkontinuierliche Daten in die Prozessdatenbank eingegeben. Aufwickelparameter, Qualitätsinformatiönen und andere 35 Messinformationen, die mit der Aufwickelumgebung in Zusammenhang stehen, werden ebenso in dieselbe Datenbank desselben Systems eingelesen. Auf der Grundlage dieser Informationen werden Korrelationskurven zwischen den Qualitätskenngrößen, Aufwickelparametern und Qualitätsinformationen ausgebildet. Die Korrelationskurve für jedes Paar von Variablen kann zum Beispiel in der Benutzerschnittstelle der Prozessdatenbank präsentiert werden, wobei die da-40 durch bereitgestellten Informationen bei Einstellungen der Maschine verwendet werden können. In Verbindung mit dieser Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, auf der Grundlage der gesammelten Informationen ein Prozessmodell auszubilden, welches die Wirkung von Aufwickelparametern auf jede Qualitätskenngröße zeigt, und auf dem Modell basierend, um den Optimalsatz von Parametern zu suchen, die für jeden zu fahrende Qualität geeignet sind, und 45 wodurch das Erreichen der besten Qualitätskenngrößenwerte ermöglicht wird. Der Parametersatz wird zum Beispiel von der Benutzerschnittstelle gezeigt, von der die Parameter in das System heruntergeladen werden können. Wenn kontinuierlich Informationen in unterschiedlichen Situationen gesammelt werden, die in einem Speicher gesammelt werden und modelliert werden, wird eine Datenbank ausgebildet, die immer aktualisiert wird. Daher ist es auf der so Grundlage dieser Anwendung der Erfindung möglich, mehrere unterschiedliche Variable zu sammeln und auch deren Kombinationen zu vergleichen. Parameter können auch mit der gewünschten Qualität von Papier, zum Beispiel in einer Testmaschine getestet werden, und diese Informationen können in Verbindung mit der Herstellung an sich verwendet werden. Eine Anordnung dieser Art kann mit einer herzustellenden neuen Papierherstellungs- oder Kartonher-55 Stellungsmaschine verbunden werden, oder sie kann danach in Verbindung mit vorhandenen 7 AT 502 431 B1

Aufwicklern angeschlossen werden.

Außerdem kann dieses System zu der Top-Level-Steuerung anderer Prozesse hinzugefügt werden, die de Aufwickler in der Papierherstellungs- oder Kartonherstellungsmaschine voran-5 gehen.

Die oben beschriebene Anwendung der Maschine kann zum Beispiel bei einer Siebwalzenspaltaufwicklung verwendet werden, um die Wirkung der Siebspannung, der Siebverbindungsabsenkung, Siebspannung und Umfangskraft auf die Neigung der Rolle zum Kippen herauszu-io finden, und sie kann zum Beispiel auf der Grundlage der Clusterbildung und modellbasierten Diagnostik implementiert werden, womit die Qualität und Parameter des Aufwickelns beobachtet werden. Es ist hierbei möglich, in den Benutzerschnittstellen den relativen Anteil der Abweichung für jedes Signal bei dem beobachteten Satz von Signalen bei Onlinemessungen im Vergleich zu der modellierten Situation zu präsentieren. Ein bekannter Siebwalzenspaltauf-15 Wickler wird in der veröffentlichten Anmeldung W02004/110909 A1 präsentiert.

In Übereinstimmung mit einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung wird ein Verfahren ausgebildet, wobei Mess- und Analysedienstleistungen bei Versicherungsgesellschaften verwendet werden, wodurch das auf Ferndiagnostik basierende Verfahren die Lieferung des Ergebnisses 20 an die Versicherungsgesellschaften zum Beispiel durch ein Internetportal ermöglicht wird. Gemäß dieser Anwendung werden solche Datensammlungsinformationen bei der Messung verwendet, die an sich bekannt ist, oder die mit der Zustandsüberwachung gemäß der zuvor beschriebenen Anwendung der Erfindung zusammenhängt, wobei auf der Grundlage dieser Informationen eine Einschätzung an die Versicherungsgesellschaft in Bezug auf den aktuellen 25 Zustand des versicherten Objektes geliefert wird. Die Messinformationen können auch in Echtzeit vorliegen. Wenn auf der Grundlage der Zustandsüberwachung Informationen über ein mögliches Problem empfangen werden, werden sofort Alarme erhalten, wodurch es möglich ist, vorbeugend auf riskante Situationen zu reagieren, wodurch sich die Menge an für die Versicherungsgesellschaften erhältlichen Informationen erhöht, wodurch Versicherungsbeiträge auf der 30 Grundlage von wirklichen Messergebnissen festgelegt werden können. Das Verfahren ist zum Beispiel zur Verwendung in Verbindung mit der Steuerung verschiedener Maschinen und Vorrichtungen geeignet: Druckbehälter, sich drehende Maschinen, Rollen, Prozessrohrsysteme, Hydraulikausrüstung, Arbeitsmaschinen, Lager usw. Die Überwachung wird zum Beispiel in Verbindung mit solchen Vorrichtungen durchgeführt, die Körperverletzungen verursachen kön-35 nen, oder zum Beispiel mit solchen Vorrichtungen, die Umweltschäden verursachen können, oder zum Beispiel mit solchen Vorrichtungen, bei denen ein Ausfall Materialschäden verursachen kann. Gemäß dieser Anwendung der Erfindung werden Objekte unter Verwendung von Ferndiagnostik beobachtet, und auf diese Weise basiert die Beobachtung durch Versicherungsgesellschaften auf Informationen, die durch Ferndiagnostik bereitgestellt werden, wie es auch 40 bei den Versicherungsbeiträgen ist, wobei diese Informationen vorzugsweise mithilfe einer neutralen Partei bereitgestellt werden, wodurch die Mess- und Analysedienstleistungen objektiv arbeiten werden. Wenn die dritte Partei zum Beispiel ein Gerätehersteller ist, werden solche Vorteile erreicht, wenn sie Mehrwertdienstleistungen und die Nutzung der Anlage und Ausrüstung und verschiedene Ferndiagnostiksysteme entwickeln, und andererseits erhalten die Versi-45 cherungsgesellschaften genaue Informationen, um ihre Entscheidungen zu stützen, sowie Informationen über riskante Objekte. Zusätzlich wird es der Versicherungsgesellschaft durch die Anwendung der Erfindung ermöglicht, nicht zufriedenstellende Zustände von Angelegenheiten im Voraus zu lösen, wodurch sie zum Beispiel genauere Versicherungsbeiträge für diejenigen Firmen festlegen kann, die zum Beispiel nicht auf den Zustand ihrer Anlage und Ausrüstung so achten. Andererseits kann ein Kunde, der auf seine Anlage und Ausrüstung achtet, seine Verluste minimieren. Zusätzlich werden sich Schäden auf Grund von Messungen und Analysen verringern, wenn Probleme im Voraus vermieden werden können, wodurch die Ausgaben aller Parteien verringert werden, und das Risiko von Körperverletzungen und Umweltschäden verringert werden. Diese Anwendung der Erfindung stellt ein Geschäftsbetriebsverfahren zur Be-55 Stimmung des Versicherungsbeitragsniveaus für die Produktionsanlage oder -maschinen / 8 AT 502 431 B1 -Vorrichtungen dar, wo mindestens ein Teil der Menge der Versicherungsbeiträge auf der Grundlage des Zustandsüberwachungssignals bestimmt wird, welches von Diagnostik / Ferndiagnostik gegeben wird, oder auf der Grundlage eines gleichwertigen Signals. Das Geschäftsbetriebsverfahren gemäß dieser Anwendung der Erfindung ist zur Bestimmung von Risiken im 5 Versicherungsgeschäft geeignet, wo bei dem Risikomanagement das Zustandsüberwachungssignal verwendet wird, welches von der Produktionsanlage / -maschinen / -Vorrichtungen / -komponenten durch Zustandsüberwachungsmessung erhalten wurde, wodurch für die Geschäftstätigkeiten die von dem Gerätehersteller bereitgestellte Zustandsüberwachung/Fern-diagnostik genutzt werden können, denen ein solches Merkmal hinzugefügt wird, die grafisch io darstellen, wie groß das Versicherungsrisiko ist und/oder wobei es andererseits in Bezug auf die Versicherungsgesellschaft möglich ist, die an dem versicherten Objekt durchgeführte Zustandsüberwachung sogar anders zu nutzen, um das Versicherungsrisiko und damit die Versicherungsbeiträge festzulegen. 15 Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die in der beigefügten Zeichnung dargestellten Figuren genauer beschrieben, wobei keine Absicht besteht, die Erfindung eng auf die in den Figuren dargestellten Details zu begrenzen.

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines Mess- und Datensammlungssystems dargestellt, welches in 20 Verbindung mit einer Papierherstellungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung angeordnet ist.

In Fig. 2 ist die Verarbeitung der Belastungsmessungsdaten und die Berechnung von Belastungsmerkmalen unter Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht. 25

In Fig. 3A ist eine mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung bestimmte kumulative Belastungszuwachskurve dargestellt.

In Fig. 3B ist eine mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung bestimmte Momentanbelas-30 tungsniveaukurve dargestellt.

In Fig. 3C ist eine mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung bestimmte Belastungsniveauveränderungskurve dargestellt. 35 Fig. 4 ist eine schematische Ansicht einer Anwendung der Erfindung für ein System zum Herausfinden der Qualitätsindikatoren einer Rolle.

In Fig. 5A-5C sind einige Anwendungen zur Verwendung bei der Prozesssteuerung in Verbindung mit dem System gemäß Fig. 4 dargestellt. 40

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines Mess- und Datensammlungssystems dargestellt, welches zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

In Fig. 1 ist eine Einheit einer Papierherstellungslinie 100, wobei es sich bei diesem Beispiel um 45 eine Aufwicklereinheit 105 handelt, mit einer oder mehreren Diagnostikeinheiten 110 ausgerüstet, die zu einem Zustandsüberwachungssystem gehören und die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zur Sammlung von Belastungsmessungsdaten verwendet werden. Die Diagnostikeinheit 110 wird zur Messung der Belastung von Maschinenteilen, -Vorrichtungen, -komponenten und -Systemen insbesondere an solchen Plätzen verwendet, an denen bedeutende so Belastungsniveaus auftreten. Die Diagnostikeinheit 110 wird außer für Belastungsmessungen vorzugsweise auch zur Messung anderer Größenordnungen verwendet, die den mechanischen Zustand wie zum Beispiel Antriebszeiten, Reibungen und Schwingungen angeben. Die durch die Diagnostikeinheit 110 gesammelten Daten werden zu einem Datensammlungssystem übertragen, wobei es sich bei diesem Beispiel um eine Datensammlungseinheit 120 handelt. Die 55 Datensammlungseinheit 120 erhält vorzugsweise Daten in Bezug auf die Zustandsüberwa- 9 AT 502 431 B1 chung auch von der Zustandsüberwachungseinheit 130 der Produktionsanlage, von Leistungskenngrößen 140 und von Qualitätsmessungen 150.

Die Datensammlungseinheit 120 umfasst eine Datenbank, in der von der Diagnostikeinheit 110 und von anderen Zustandsüberwachungssystemen gesammelte Daten gespeichert werden. Auch andere Daten, die von der Produktionsanlage zur Papierherstellung erhalten und bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden können, können zu der Datensammlungseinheit 120 geliefert werden. Die Datensammlungseinheit 120 überträgt vorzugsweise Daten an ein Mitteilungssystem, wobei es sich um eine SMAI-Einheit 160 handelt (SMAI, Solution for Messaging and Application Integration / Lösung zur Mitteilungs- und Anwendungsintegration), die ein Mitteilungssystem ist, welches durch den Anmelder entwickelt wurde, um Daten unter Anderem in Bezug auf Ausfallraten zu verarbeiten, und zur Übertragung der Daten an ein Ferndienstleistungszentrum 200 mittels Firewalls 170, 210 über eine Datenübertragungsverbindung 180.

Die oben beschriebene Datensammlungseinheit 120 ist eine funktionelle Einheit, wobei es sich um eine separate Einheit handeln kann, welche die erforderliche Prozessorkapazität für Datenverarbeitung und die erforderliche Speicherkapazität sowie Datenbankfunktionen zur Speicherung von Daten umfasst, oder ihre Funktionen können in Verbindung mit Einheiten eines anderen Zustandsüberwachungssystems oder in Verbindung mit der SMAI-Einheit 160 eingebunden werden.

Das Mitteilungssystem, d. h. die SMAI-Einheit 160, ist in der Produktionsanlage zum Beispiel in Verbindung mit anderen Informationssystemen oder an einem anderen geeigneten Ort angeordnet, wo Datenübertragungsverbindungen sowohl mit den Diagnostikeinheiten 110 und mit anderen Zustandsüberwachungssystemen und auch mit dem Ferndienstleistungszentrum 200 angeordnet werden können. Die erforderlichen Datenübertragungsverbindungen können als Drahtleitungen oder drahtlose Verbindungen durch die Anwendung an sich bekannter Technologie angeordnet werden. Die SMAI-Einheit 160 kann auch in Verbindung mit dem Anlagendatensystem 155 der Produktionsanlage 100 sein. Das Anlagendatensystem 155 sammelt, verarbeitet und unterhält Informationen in Bezug auf die Verfolgung und das Management der Produktion der Produktionsanlage 100. Alternativ kann auch eine Verbindung zwischen der SMAI-Einheit 160 und dem Anlagendatensystem 155 durch die Datensammlungseinheit 120 angeordnet werden (in Fig. 1 die Strichpunktlinie).

Die mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung gesammelten Daten können in den Datensystemen der Produktionsanlage oder in den Datensystemen 220, 230, 240 des Ferndienstleistungszentrums 200 verarbeitet werden, wenn die Produktionsanlage 100 mit einem Ferndienstleistungsbetrieb verbunden ist. Die Dienstleistungen und Aktionen 300, die durch das Ferndienstleistungszentrum 200 für die Produktionsanlage bereitgestellt werden, umfassen unter Anderem Prozessunterstützung, Fernfehlersuche, Zustandstests, Dienstleistungsniveauvereinbarungen und Garantieverfolgung. Um diese Funktionen zu unterstützen, ist es vorteilhaft, die durch das Verfahren und System gemäß der Erfindung festgelegten Belastungsmerkmale zu verwenden.

Die Erfindung kann auch mithilfe eines Messsystems einer anderen Art als der oben beschriebenen verwendet werden. Es ist dann eine Vorbedingung, dass in Echtzeit gesammelte Belastungsmessungsdaten verfügbar sind.

Mithilfe eines Beispiels veranschaulicht Fig. 2 verschiedene Stufen der Verarbeitung von Belastungsmessungsdaten, die mittels eines Mess- und Datensammlungssystems gemessen wurden. In Stufe 1 wird die Messung des Belastungssignals durchgeführt, und möglicherweise notwendige Vorverarbeitungsschritte werden mit dem Messsignal durchgeführt, wie zum Beispiel Filtration. Das Belastungssignal umfasst zum Beispiel für einen einstündigen Zeitraum 3,6 Millionen Muster, und es wird zum Beispiel mit einer Musterentnahmefrequenz von 10 AT 502 431 B1 1000 Mustern/s gemessen. In der Praxis ist es nicht möglich, eine solch große Menge an Daten an sich zu verarbeiten.

In Stufe 2 werden die Messdaten zum Beispiel mittels des an sich bekannten Rainflow-5 Verfahrens oder mittels eines anderen anwendbaren, gleichwertigen Verfahrens in eine Tabelle, d. h. in eine Matrix einer Standardgröße gepackt. In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel umfasst jede Säule in der Belastungsmessungsdatenmatrix Spitzen von bestimmter Höhe, und jede Linie wird bei einem unterschiedlichen Belastungsniveau gemessen. Bei diesem Beispiel wird das durchschnittliche Belastungsniveau auf den Linien der Belastungsmessungsdatenmatrix in io die Klassen -30...+70 kN einer einheitlichen Größe klassifiziert, und der Bereich der Belastungsspitzen in den Säulen beträgt 0...32 kN.

Es können mehrere Belastungsmessungsdatenmatrixen vorhanden sein, wenn es erwünscht ist, um separat die unterschiedlichen Betriebszustände der Maschine zu untersuchen, zum 15 Beispiel die unterschiedlichen Ablaufteile mit einem Aufwickler. In der Box, die Stufe 2 in Fig. 2 darstellt, ist ein Beispiel einer Belastungsmessungsdatenmatrix 2D-ML und ein in eine Matrix der Rainflow-Art gepackter Koeffizientenvektor MCi dargestellt. Um die in eine solche Form gepackten Daten zu verwenden, müssen sie weiter in eine leichter verarbeitbare Form umgewandelt werden. 20

In Stufe 2 werden die Daten der Belastungsmessungsdatenmatrix 2D-ML durch die Multiplikation der Werte der Elementareinheiten der Matrix mit dem Koeffizientenvektor MCi verarbeitet, der jeden Wert einer jeden Linie gewichtet. Die Werte der Elementareinheiten von Koeffizientenvektor MCi werden in Abhängigkeit davon ausgewählt, ob das Zeitstandsverhalten des Ob-25 jektes, der Verschleiß oder die Ertragsdauerhaftigkeit zu messen sind. Durch die Multiplikation mit dem Koeffizientenvektor MCi werden zum Beispiel höhere Belastungsspitzen mehr als niedrige Spitzen gewichtet, und es wird die Wirkung von durchschnittlicher Belastung berücksichtigt, wenn diese in der Nähe des Ertragsgrenzwertes des gemessenen Objektes liegt. Als eine Folge der Multiplikation mit dem Koeffizientenvektor MCi werden diese Informationen der Daten der 30 Belastungsmessungsdatenmatrix 2D-ML, die in Bezug auf die Festigkeitstheorie korrekt sind, erhalten. Die Werte des Koeffizientenvektors können unter Verwendung einer geeigneten Formel, zum Beispiel unter Verwendung einer Fenstertechnikfunktion berechnet werden.

In Stufe 3 werden die Werte jeder Säule der Belastungsmessungsdatenmatrix zusammenad-35 diert, wodurch die bei jeder durchschnittlichen Belastung gemessenen Belastungsspitzen summiert werden. Daher wird eine eindimensionale Belastungsmessungsdatenmatrix 1D-ML ausgebildet, wovon ein Beispiel in Fig. 2 in der Box dargestellt ist, die Stufe 3 präsentiert.

In Stufe 4 wird die eindimensionale Belastungsmessungsdatenmatrix 1D-ML mit dem Koeffizien-40 tenvektor MC2 multipliziert, wobei die Werte der Elementareinheiten des letzteren in Abhängigkeit davon ausgewählt werden, ob das Zeitstandsverhalten des Objektes, der Verschleiß oder die Ertragsdauerhaftigkeit zu messen sind. Das erhaltene Ergebnis ist ein eindimensionaler Vektor, und die Werte der Elementareinheiten des Vektors sind als ein Deskriptor in der die Stufe 5 präsentierenden Box dargestellt. In dem Deskriptor gibt die Horizontalachse die Höhe 45 der Belastungsspitze an, die gemäß der durchschnittlichen Belastung gewichtet ist, während die Vertikalachse die Anzahl von Belastungsspitzen jeder Höhe angibt, d. h. den kumulativen Zuwachs von Belastungsspitzen jeder Höhe.

In Stufe 6 wird eine Addition der Elementareinheiten des in Stufe 4 berechneten Vektors durch-50 geführt, die der Integration des Oberflächenbereiches der in Stufe 5 dargestellten Kurve entspricht. Dies hat ein Merkmal zum Ergebnis, d. h. ein Merkmal I, welches den kumulativen Belastungszuwachs angibt und die Belastungsrate oder Verschleißrate, die auf das gemessene Objekt gerichtet ist, durch die gemessene Kraft. 55 Die oben beschriebenen Aktionen der Stufen 1 - 6 werden vorzugsweise in regelmäßigen 1 1 AT 502 431 B1

Abständen wiederholt, zum Beispiel einmal pro Minute, pro Stunde oder pro Betriebsfolge der Maschine, wodurch ein neuer Wert für das kumulative Belastungszuwachsmerkmal I bestimmt wird. Auf diese Weise werden die kumulativen Belastungszuwachsmerkmale I, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmt wurden, in einer Prozessdatenbank DB in der in Fig. 2 dargestellten Stufe 7 gesammelt. Die gesammelten Informationen können zum Beispiel als eine Belastungsprotokollkurve wie die in einer Box bei Stufe 7 dargestellte präsentiert werden, wobei das kumulative Belastungszuwachsmerkmal I in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt ist. Der Deskriptor wird in Verbindung mit der Beschreibung von Fig. 3A genauer beschrieben.

Neben den in Fig. 2 präsentierten Stufen werden die zu verarbeitenden Matrixen so angepasst, dass sie gegenseitig passende Größen aufweisen, die wenn erforderlich so beschaffen sind, dass sie zur Durchführung der notwendigen mathematischen Operationen verwendet werden können. Die Anpassung erfolgt durch an sich bekannte Verfahren, zum Beispiel durch Interpolation.

Es folgt eine genauere Beschreibung der durch das Verfahren gemäß der Erfindung bestimmten Merkmale, deren Deskriptoren in Fig. 3A, 3B und 3C präsentiert werden.

In Fig. 3A ist ein kumulatives Belastungszuwachsmerkmal I dargestellt, welches durch das Verfahren gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt wird. Das kumulative Belastungszuwachsmerkmal I teilt mit, wie groß eine Gesamtlast während der gemessenen Zeit auf das gemessene Objekt gerichtet wurde, wenn Belastungsmessungsdaten von dem gemessenen Objekt gesammelt wurden.

Durch die Bestimmung eines Differenzquotienten zwischen zwei Musterpunkten auf der kumulativen Belastungszuwachsmerkmalprotokollkurve, womit ein konstantes Musterintervall der Differenz entspricht, wird das Momentanbelastungsniveau herausgefunden. In Fig. 3B ist der Deskriptor des Belastungsniveauwertes lL dargestellt, der dieses Momentanbelastungsniveau in Abhängigkeit von Zeit darstellt. Der Belastungsniveauwert lL drückt aus, welches Niveau an Belastung zu jedem Zeitpunkt auf das gemessene Objekt gerichtet wird, und es können dafür Alarmgrenzwerte eingerichtet werden. Auf diese Weise wird ein Alarm herbeigeführt, wenn eine Momentanbelastung, die eine Fehlersituation angibt, höher als der Alarmgrenzwert steigt.

Durch weitere Bestimmung einer weiteren Ableitung von der Kurve, die einen Belastungsniveauwert angibt, wie in Fig. 3B dargestellt, werden die Rate und Richtung der Veränderung des Belastungsniveaus herausgefunden. In Fig. 3C ist eine Kurve dargestellt, welche die Veränderungsrate bei dem so in Abhängigkeit von Zeit bestimmten Belastungsniveau angibt. Es ist bei der Belastungsniveauveränderungskurve lR ersichtlich, in welche Richtung sich die Belastung entwickelt, und mit welcher Rate die Entwicklung erfolgt. In einer normalen Situation sollte die Veränderungskurve des Belastungsniveaus gleichmäßig sein, und die Veränderungswerte des Belastungsniveaus sollten nahe bei Null liegen. Es können auch Alarmgrenzwerte für den Belastungsniveauveränderungswert lR eingerichtet werden, und entsprechend diesen Grenzwerten wird ein Alarm an den Bediener, das Wartungsvorgangs- und/oder das Ferndienstleistungszentrum gerichtet, wenn die Alarmgrenzwerte überschritten werden.

Das System gemäß der Erfindung zur Verarbeitung von Belastungsmessungssignalen umfasst Einrichtungen zur Verarbeitung der gemessenen Belastungsmessungsdaten, so dass eines oder mehrere Merkmale der Belastungsmessungsdaten ausgebildet werden, die das auf einen Maschinenteil, -Vorrichtung, -komponente oder -System gerichtete Belastungsniveau ausdrü-cken, welches das gemessene Objekt ausbildet. Die Verarbeitung wird durch ein zu diesem Zweck geeignetes Computerprogramm bereitgestellt.

Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung werden die gemesse-nen/bestimmten Belastungsmerkmale mit ausgewählten Prozessgrößenordnungen wie zum Beispiel der Maschinengeschwindigkeit, der Masse eines sich drehenden Teiles oder der Wal- 12 AT 502 431 B1 zenspaltkraft oder mit anderen Messungen wie zum Beispiel Druckmessungen, Temperaturmessungen, Schwingungsmessungen oder Qualitätsmessungen der Papierbahn verbunden. An Hand der auf diese Weise bestimmten Daten ist es möglich, die Wirkung einer jeden Prozessgrößenordnung auf die Belastung des untersuchten Objektes zu analysieren, wodurch es mög-5 lieh ist, die Genauigkeit von Nutzlebensdauervorhersagen noch weiter zu verbessern. Wenn zum Beispiel große Walzenspaltbelastungen vorhanden sind, ist es möglich, die zukünftige Notwendigkeit des Austausches von Maschinenteilen oder -komponenten zu bestimmen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung werden die io durch Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung bestimmten Belastungsmerkmale als Eingabeinformationen für das Betriebszuverlässigkeitsmodell für die Maschinenteile, -Vorrichtungen, -komponenten und -Systeme verwendet, die das gemessene Objekt ausbilden, oder für ein System, welches die Betriebszuverlässigkeit einschätzt, wie zum Beispiel ein RCM-System (RCM / Reliability Centered Maintenance / Zuverlässigkeitszentrierte Wartung), oder für andere 15 entsprechende Systeme, die zur Bestimmung der Betriebszuverlässigkeit von mit der Papierherstellung in Zusammenhang stehenden Vorrichtungen verwendet werden, Gefahrenanalysen und Betriebszuverlässigkeitsanalysen werden bei dem Betriebszuverlässigkeitsmodell angewandt. Die Betriebszuverlässigkeitsbestimmung wird zur Vorhersage des Ausfallintervalls von Maschinenteilen, -Vorrichtungen und -komponenten und der sich daraus ergebenden optimalen 20 Austauschhäufigkeit verwendet, wobei es mit deren Hilfe möglich ist, zum Beispiel die Notwendigkeit der Lagerhaltung von Ersatzteilen zu bestimmen. Es ist insbesondere von Bedeutung, die Notwendigkeit für Ersatzteile kritischer Komponenten zu bestimmen, deren Ausfall die gesamte Produktion unterbrechen kann. 25 Durch vorzugsweise ununterbrochene Aktualisierung des Gefahrenanalyseprogramms, des Betriebszuverlässigkeitsmodells oder des Betriebszuverlässigkeitssystems durch Belastungsmerkmale, die durch Onlinemessungen bestimmt wurden, wird eine bedeutend zuverlässigere Vorhersage der Lebensdauer von Maschinenteilen, -Vorrichtungen und -komponenten als zuvor erhalten. Unterschiedliche Belastungen und unterschiedliche Arten des Laufes von Maschinen-30 teilen, -Vorrichtungen und -komponenten einer entsprechenden Art verursachen Verschleiß und Alterung ihrer Maschinenteile oder -komponenten mit unterschiedlichen Raten. Die gemäß dem vorliegenden Verfahren bestimmten Belastungsmerkmale werden bei dem ßetriebszuverlässig-keitsmodell berücksichtigt, wobei die Lebensdauervorhersage für das untersuchte Maschinenteil, -Vorrichtung oder -komponente dementsprechend aktualisiert wird. Auf diese Weise werden 35 bedeutende Einsparungen erreicht, wenn ein früherer Verschleiß des Maschinenteils, -Vorrichtung, -Systems oder -komponente besser vorhergesagt werden kann, wenn die Betriebsbedingungen rauer als gewöhnlich sind, und der Verschleiß kann bei der Vorhersagewartung berücksichtigt werden. Dementsprechend werden Einsparungen erreicht, wenn die Laufbedingungen weniger belastend als gewöhnlich waren, und die Zeit zur Instandhaltung/zum Austausch der 40 Maschinenteile kann aufgeschoben werden.

Gemäß Fig. 4 werden die Qualitätsmessergebnisse 310 einer Rolle, wie zum Beispiel Messergebnisse in Bezug auf die Form, das Härteprofil usw., sowie Informationen über die Abweichung 311 dieser Qualitätsmessergebnisse zu einer Datenbank 315 übertragen, wobei zu 45 dieser Datenbank 315 auch Informationen über die verwendeten Aufwickelparameter 312 geliefert werden, wodurch es möglich ist, die Korrelation 316 zwischen den Aufwickelparametern 312 und den Qualitätsmessungen 310 der Rolle herauszufinden. Die Informationen 310, 312 werden in einer Datenbank 315 gesammelt, welche das gesamte Protokoll der Maschine betrifft. Zu den Aufwickelparametern werden Informationen in Bezug auf verschiedene Messungen 320, so zum Beispiel in Bezug auf die Bahnspannung 322 und die Abweichung von Messergebnissen hinzugefügt, die modelliert, 321, und gemäß dem Aufwickelprozess eingestellt werden.

Bei der in Fig. 5A dargestellten Anwendung des in Fig. 4 dargestellten Systems werden qualitätsspezifische Informationen über die Wirkung verschiedener Aufwickelrezepte auf die Härte 55 der Rolle oder andere gleichwertige Merkmale erhalten. Mit dem Aufwickelrezept werden die

Claims (17)

1 3 AT 502 431 B1 Aufwickelparameter so festgelegt, dass die Qualität der ausgebildeten Rolle gut ist. Das Modell basiert auf der Erklärung von Größenordnungen wie zum Beispiel Geschwindigkeit, Bahnspannung, Linearlast, Siebspannung, Distanz, Durchbiegung, Umfangskraft, Papierdichte beim Flächengewicht und anderer Qualitätsvariablen dieser Art, die auf der Grundlage des Prozessmodells, zum Beispiel eines Clustermodells, so verarbeitet werden, dass Informationen über den Zustand des Aufwickelrezeptes und die Papierqualitätskombination, und über die Differenz von dem Zustand von dem auf den Diagnosen basierenden Modell erhalten werden, wodurch die zustandsvariablen Informationen als ein zeitkontinuierliches Signal gesammelt werden, und eine Korrelationsprüfung über die Qualitätsvariablen des Aufwickelns, d. h. zum Beispiel die Rollendichte und Härte erhalten werden. In Fig. 5B ist eine Anwendung des Verfahrens gemäß Fig. 4 dargestellt, wobei Informationen über die Wirkung unterschiedlicher Parameter auf die Rollenhärte oder Gleichwertiges erhalten werden, wobei die Klassifikationsgrößenordnungen wie zum Beispiel die Linearlast und die Siebspannung, und andererseits die zu klassifizierenden Größenordnungen wie zum Beispiel die Papierdichte und andere, diese betreffende Qualitätsvariable als Konditionalverteilungsin-formationen in ein Konditionalhistogramm geliefert werden, wobei Verteilungen klassifizierter Größenordnungen, die gemäß unterschiedlichen Kombinationen der Klassifikationsgrößenordnungen ausgebildet wurden, herbeigeführt werden, auf deren Grundlage es möglich ist, Histogramme auszubilden, die unterschiedliche Zustandskombinationen in Abhängigkeit von der klassifizierten Größenordnung betreffen. In Verbindung mit Fig. 5C ist eine Anwendung dargestellt, bei der ein anderes Rezept erhalten wird, sowie die Wirkung von Qualitätskombinationen zum Beispiel auf die Rollenhärte. Die Anwendungen gemäß Fig. 5A und 5B sind hier kombiniert, wobei ein Histogramm erhalten wird, welches gemäß dem Ergebnis des Aufwickelns ausgebildet wird, d. h. durch die Rollendichte, die Verteilung der Härte entsprechend unterschiedlicher Betriebspunkte, d. h. unterschiedliche Aufwickelrezepte und Qualitätskombinationen und unterschiedliche Zustandskombinationen gemäß der klassifizierten Größenordnung. In dem Vorangegangenen wurde die Erfindung so beschrieben, dass nur auf einige ihrer vorteilhaften Ausführungsformen Bezug genommen wurde, wobei keine Absicht besteht, die Erfindung eng auf ihre Details zu begrenzen. Es sind viele Abänderungen und Veränderungen innerhalb des Umfanges des in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegten Erfindungsgedankens möglich. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Wartung von Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systemen in Bezug auf Papierherstellung, wobei der Zustand, Status und/oder Leistung der Maschinenkomponenten, -Vorrichtungen und -Systeme in Bezug auf Papierherstellung durch Überwachungssysteme überwacht werden, die zur Durchführung von Belastungsmessungen und zum Sammeln von Belastungsmessungssignale enthaltenden Belastungsmessungsdaten verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die gemessenen Belastungsmessungssignale in eine Belastungsmessungsdatenmatrix gepackt werden, und dass die gemessenen Belastungsmessungsdaten so verarbeitet werden, dass von den Belastungsmessungsdaten eines oder mehrere Belastungsmerkmale gebildet werden, welche die auf die gemessene Maschinenkomponente oder -Vorrichtung ausgerichtete Belastung ausdrücken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gebildete Belastungsmerkmal den kumulativen Belastungszuwachs (I), das Belas- 1 4 AT 502 431 B1 tungsniveau (II) oder die Veränderung des Belastungsniveaus (lR) ausdrückt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 5 das Verfahren verschiedene Stufen umfasst, wobei: - Die gemessenen Belastungsmessungssignale in eine Belastungsmessungsdatenmatrix (2D-Ml) gepackt werden, die bei unterschiedlichen durchschnittlichen Belastungswerten gemessene Belastungsmessungssignale aufweist, - ein erster Koeffizientenvektor (MCi) zur Gewichtung der Belastungsmessungsdaten io ausgebildet wird, - die Belastungsmessungsdatenmatrix (2D-ML) mit dem ersten Koeffizientenvektor (MCi) multipliziert wird, - die Addition der Werte von Elementareinheiten in den Säulen der Belastungsmessungsdatenmatrix durchgeführt wird, um eine eindimensionale Belastungsmessungsda- 15 tenmatrix (1D-ML) auszubilden, - ein zweiter Koeffizientenvektor (MC2) zur Gewichtung von Belastungsmessungsdaten ausgebildet wird, - die Multiplikation der Werte der eindimensionalen Belastungsmessungsdatenmatrix (1D-Ml) durch den zweiten Koeffizientenvektor (MC2) erfolgt, um eine gewichtete eindi- 20 mensionale Belastungsmessungsdatenmatrix auszubilden, und - die Addition der Werte von Elementareinheiten der gewichteten eindimensionalen Belastungsmessungsdatenmatrix durchgeführt wird, um ein kumulatives Belastungszuwachsmerkmal (1) auszubilden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmessungssignale unter Verwendung des Rainflow-Verfahrens in eine Belastungsmessungsdatenmatrix gepackt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte des ersten und zweiten Koeffizientenvektors (MCi, MC2) in Abhängigkeit davon ausgewählt werden, ob das Zeitstandsverhalten, der Verschleiß oder die Ertragsdauerhaftigkeit des Objektes zu messen ist. 35

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der Belastungsmessungsdaten in Echtzeit mittels einer Onlinemessanordnung durchgeführt wird. 40

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz von aufeinanderfolgenden Belastungszuwachsmerkmalen (I) berechnet wird, um den Momentanbelastungsniveauwert (lL) zu bestimmen. 45

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz von aufeinanderfolgenden Momentanbelastungsniveauwerten (lL) berechnet wird, um den Momentanbelastungsniveauveränderungswert (Ir) zu bestimmen. 50

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmerkmale (I, lL, Ir) vorzugsweise in regelmäßigen Intervallen bestimmt werden. 55 1 5 AT 502 431 B1

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass das kumulative Belastungszuwachsmerkmal (I) und/oder Belastungsniveaumerkmal (lL) und/oder Belastungsniveauveränderungsmerkmal (lR) in einer Datenbank (DB) für eine Langzeitverfolgung der Belastungsmerkmalswerte gespeichert werden.

11. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-10, wobei bei dem Verfahren das ausgebildete kumulative Belastungszuwachsmerkmal (I) und/oder Belastungsniveaumerkmal (lL) und/oder Belastungsniveauveränderungsmerkmal (lR) verwendet werden - zur Planung von Vorhersagewartungsvorgängen und/oder - zur Analyse der Belastung zusammen mit Prozessgrößenordnungen wie zum Beispiel der Maschinengeschwindigkeit, der Masse eines sich drehenden Teiles und/oder der Walzenspaltkraft, und/oder für andere Messungen wie zum Beispiel Druckmessungen und/oder Temperaturmessungen und/oder Schwingungsmessungen und/oder Messungen der Qualität der Papierbahn und/oder - als Parameter eines Betriebszuverlässigkeitsmodells, und/oder - zur Planung von Ersatzteilaustauschintervallen, und/oder - zur Planung der Zusammensetzung des Ersatzteillagers, und/oder - zur Vorhersage der Nutzlebensdauer und des Verschleißes einer Maschine oder eines Maschinenteiles oder eines Systems oder einer Komponente.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass Alarmgrenzwerte für das kumulative Belastungszuwachsmerkmal (1) und/oder Belastungsniveaumerkmal (lL) und/oder Belastungsniveauveränderungsmerkmal (lR) eingerichtet werden, und dass ein Alarmsignal herbeigeführt wird, wenn eines oder mehrere der Belastungsmerkmale (I, lL, Ir) den eingerichteten Alarmgrenzwert überschreitet oder unterschreitet, d. h. den Zulässigkeitsbereich verlässt.

13. Verfahren zum Herbeiführen eines Betriebszuverlässigkeitsmodells, wobei eine Betriebszuverlässigkeitsmodellgefahrenanalyse und/oder die Betriebszuverlässigkeitsanalyse angewandt wird, die zur Erzeugung von Informationen verwendet wird, um die Beständigkeit und den Ausfall von Maschinenteilen und -komponenten einer Papierherstellungsmaschine vorherzusagen, dadurch gekennzeichnet, dass die durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12 festgelegten Belastungsmerkmaie in Echtzeit als Eingabeinformationen für das Betriebszuverlässigkeitsmodell verwendet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebszuverlässigkeitsmodell auf der Grundlage der als Eingabeinformationen verwendeten Belastungsmerkmale ununterbrochen aktualisiert wird.

15. System zur Wartung von Maschinenkomponenten und -Vorrichtungen in Bezug auf Papierherstellung, wobei der Zustand, Status und/oder Leistung von Maschinenkomponenten und -Vorrichtungen in Bezug auf Papierherstellung durch Überwachungssysteme überwacht werden, die zur Durchführung von Belastungsmessungen und zum Sammeln von Belastungsmessungsdaten verwendet werden, die Belastungsmessungssignale aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem System die gemessenen Belastungsmessungssignale in eine Belastungsmessungsdatenmatrix gepackt werden, und dass das System Einrichtungen zur Verarbeitung der Belastungsmessungsdaten aufweist, so dass von den Belastungsmessungsdaten eines oder mehrere Belastungsmerkmale gebildet werden, welche die auf die gemessene Maschinenkomponente oder -Vorrichtung, oder -System ausgerichtete Belastung aus- 1 6 AT 502 431 B1 drücken.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass 5 das System Einrichtungen zur Berechnung eines kumulativen Belastungszuwachsmerkma les (I) und/oder eines Belastungsniveaumerkmales (lL) und/oder eines Belastungsniveauveränderungsmerkmales (lR) aufweist.

17. System nach Anspruch 15 oder 16, io dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Computerprogramm zur Berechnung eines kumulativen Belastungszuwachsmerkmales (I) und/oder eines Belastungsniveaumerkmales (lL) und/oder eines Belastungsniveauveränderungsmerkmales (lR) aufweist. 15 Hiezu 7 Blatt Zeichnungen 20 25 30 35 40 45 50 55