CH681077A5

CH681077A5 -

Info

Publication number: CH681077A5
Application number: CH3969/88A
Authority: CH
Inventors: Peter F Dr Aemmer
Original assignee: Zellweger Uster Ag
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1993-01-15
Also published as: DE58909536D1; ATE131447T1; EP0365901A2; EP0365901A3; EP0365901B1; US5124928A; ES2080059T3; JPH02163266A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Vielzahl von Arbeitsstellen von Textilmaschinen, bei welchem an den Arbeitsstellen Messsignale erzeugt und ausgewertet und bei der Auswertung charakteristische Parameter für die einzelnen Arbeitsstellen gewonnen und auf signifikante Abweichungen von entsprechenden Sollwerten analysiert werden.

Derartige Verfahren werden beispielsweise in Spulereien zur Überwachung von Spulautomaten angewendet, welche eine Vielzahl von Einzelspindeln aufweisen und mit Garnreinigungsanlagen ausgerüstet sind. Die Analyse der bei der Auswertung der Messsignale gewonnenen Parameter erfolgt mehr oder weniger isoliert für jede einzelne Spulstelle, so dass auftretende Störsituationen zwar erkannt und damit behoben werden können, aber keine automatischen Quervergleiche zwischen den einzelnen Störsituationen möglich sind. Dies bedeutet, dass es relativ schwierig ist, die einzelnen Störsituationen zu gewichten und in eine gegenseitige Beziehung zu bringen. Ohne eine derartige Vernetzung besteht aber die Überwachungsanlage nur aus einer Vielzahl isolierter Überwachungen für einzelne Spulstellen.

Die durch die Analyse der genannten Parameter aufgearbeiteten Daten stehen zwar auf einem Bildschirm und/oder Drucker als Listen beziehungsweise Grafiken zur Verfügung, ihre Interpretation liegt aber im Ermessen und im Können der jeweiligen Bedienungsperson, so dass nicht sichergestellt ist, dass aus den gewonnenen Daten auch die richtigen Schlussfolgerungen gezogen werden.

Durch die Erfindung soll nun die Möglichkeit geschaffen werden, dass gewisse Schlussfolgerungen von der Überwachungsanlage selbst vorgenommen werden können, indem diese bestimmte Regeln anwendet. Dadurch soll gewährleistet werden, dass einerseits aus gleichen Daten auch immer die gleichen Schiussfolgerungen gezogen, und dass anderseits auch komplexe Störsituationen eindeutig und sicher identifiziert werden. Die Arbeitsweise der Überwachungsanlage soll also mit anderen Worten automa-tisert und objektiviert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass:

a) die Sollwerte durch das Verhalten eines statistisch vergleichbaren Kollektivs gebildet werden;

b) zu Beginn eines jeden Überwachungsvorgangs für die einzelnen Sollwerte generalisierte Start-grössen verwendet werden; und c) die generalisierten Startgrössen während des Ablaufs der Überwachung in Absolutwerte umgewandelt werden.

Die Erfindung betrifft weiter eine Anlage zur Durchführung des genannten Verfahrens mit den Arbeitssteilen zugeordneten Messorganen und mit Mitteln zur Auswertung der Messsignale. Diese Anlage ist gekennzeichnet durch einen Rechner mit einem Systemspeicher, welcher die genannten Sollwerte als Kerndaten für einen automatischen Schlussfolgerungsprozess enthält, welche Sollwerte durch in den Rechner eingebbare Sicherheitsabstände ergänzt sind, welche Warn-, Alarm- oder Abstellgrenzen für die an den einzelnen Arbeitsstellen beobachteten Ereignisse festlegen.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemässen Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass durch Verarbeitung der Daten aller Arbeitsstellen in Form von Mittelwerten der Einzelereignisse und des Kollektivs eine ständige Aktualisierung der Sollwerte erfolgt.

Somit werden bei der erfindungsgemässen Anlage gewisse Schlussfolgerungen durch diese selbst vorgenommen, indem sie einen Satz von Regeln anwendet. Die ständige Aktualisierung der Mittelwerte der Einzelereignisse und des Kollektivs und der fortwährende Vergleich derselben untereinander machen die Anlage zu einem wissensbasierten Expertensystem mit Produktionsregeln.

Im Verlauf des Schlussfolgerungsprozesses wird eine dynamische Wissensbank aufgebaut, deren Inhalt beispielsweise durch verbesserte Mittelwerte des Kollektivs nach längerem Betrieb oder durch Schlussfolgerungen aus Regeln gebildet wird.

Die erfindungsgemässe Überwachungsanlage analysiert also die von den Messorganen gelieferten Signale zwecks Erkennung signifikanter Abweichungen von entsprechenden Sollwerten, wobei als Kriterium für allfällige Alarmzustände einerseits vom Benützer stammende Eingabedaten und anderseits von der Anlage selbst gebildete Erfahrungsdaten dienen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Funktionsstufen eine erfindungsgemässen Überwachungsanlage ACS,

Fig. 2 ein Schema der Aufteilung des Systemspeichers des Rechners der Anlage von Fig. 1,

Fig. 3 ein Beispiel für die Datenbestände des ACS, und

Fig. 4,5 Flussdiagramme zur Funktionserläuterung.

Das Schema von Fig. 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemässen Überwachungsanlage für eine Vielzahl von Arbeitsstellen von Textilmaschinen, beispielsweise Spulmaschinen. Jede Spulmaschine besitzt eine Anzahl x von Spulstellen, von denen jede mit einem Messkopf MK zur Messung des Querschnitts eines laufenden Garns G ausgerüstet ist. Jeder Messkopf MK ist Teil eines elektronischen

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Garnreinigers und dient zur Erfassung von bestimmten Garnfehlern, insbesondere kurzen Dickstellen (sogenannter S-Kanal), langen Dickstellen (sogenannter L-Kanal) und Dünnstellen (sogenannter T-Ka-nal). Die Bezeichnungen S-, L- und T-Kanal sind von den Garnreinigungssystemen der Marke USTER der Zellweger Uster AG bekannt.

Die Signale aller Messköpfe MK11 bis MK1x, MKn1 bis MKnx einer Spulmaschine sind je einer Maschinenstation MSI bzw. MSn zugeführt, wie sie beispielsweise von Datensystemen der Marke USTER CO-NEDATA 200 (nachfolgend CODA 200 genannt) bekannt sind. Die Maschinenstationen MS liefern dem Benützer Informationen über das Laufverhalten der Spulmaschinen und die Garnqualität, und zwar für jede einzelne Maschinenposition. Da die Maschinenstationen ausserdem mit eigener Eingabetastatur und LCD-Anzeige ausgerüstet sind, können Daten der angeschlossenen Spulmaschine direkt eingegeben, ausgewählt und angezeigt werden.

Die Daten aller Maschinenstationen MS gelangen über einen sogenannten TEXBUS zu einem TEX-BUS-Adapter TA und von diesem zu einem Personal Computer PC, dessen Hardwareaufbau im wesentlichen demjenigen des in der EP-A-001 640 (Fig. 2 und 3) beschriebenen Speicherprogramm-Rechners entspricht, und welcher insbesondere einen Systemspeicher aufweist, dessen Aufteilung in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.

Man erkennt in Fig. 2 von oben nach unten die folgende Software-Konfiguration innerhalb des Personal Computers PC: Speicherraum für das Betriebssystem BS, Speicherraum für das Datensystem CODA 200, Speicherraum für den sogenannten ACS-Manager, dann ein gemeinsamer Speicherraum für drei Programme ACS-Kern, ACS-Main und ACS-lnit, und schliesslich nochmals Speicherraum für das Betriebssystem BS. Zu dem gemeinsamen Speicherraum für die erwähnten drei Programme sei noch erwähnt, dass diese drei Programme nie gleichzeitig aktiv sind, so dass alle den gleichen Speicherraum verwenden können, wodurch Speicherplatz gespart wird.

Das erfindungsgemässe Überwachungssystem besteht im wesentlichen aus den in Fig. 1 dargestellten Hardware-Komponenten und aus den aus Fig. 2 ersichtlichen Programmen, deren Zusammenwirken neue Möglichkeiten zur Erfassung von Störsituationen in Spulereien oder allgemein, in Textilbetrieben, eröffnet.

Es ist heute für den Betrieb einer Spulerei sehr wichtig, über objektive Informationen über das Laufverhalten der Spulmaschinen und die Garnqualität verfügen zu können, weil nur anhand dieser Informationen die notwendigen Kompromisse bei der Wahl zweckmässiger Einstellungen an Spulmaschinen und Garnreinigungsanlagen gefunden werden können. Diese Kompromisse sind aber erforderlich, um die einander teilweise widersprechenden Forderungen, wie Herstellung von Kreuzspulen mit guten Ablaufeigenschaften und hoher Fehlerfreiheit bei möglichst geringer Knotenzahl, Erreichen eines hohen Produktionsnutzeffekts, also einer hohen Leistung, und zuverlässiger Erfassung aller störenden Garnfehler, optimal erfüllen zu können.

Es müssen also Daten vorliegen, mit deren Hilfe optimale Betriebsbedingungen gefunden werden können, um die Voraussetzungen für eine hohe Wirtschaftlichkeit im Spulprozess zu schaffen. Eine wesentliche Voraussetzung für das Auffinden optimaler Betriebsbedingungen ist die exakte Erfassung und Identifikation von Störsituationen.

Wenn man vom Datensystem CODA ausgeht, so standen bisher die von diesem System aufgearbeiteten Daten auf einem Bildschirm und/oder Drucker als Listen beziehungsweise Grafiken zur Verfügung und mussten vom zuständigen Benützer interpretiert werden. Mit dem vorgeschlagenen neuen System werden nunmehr gewisse Schlussfolgerungen vom System selbst vorgenommen, indem dieses gewisse Verfahrensschritte ausführt. Es werden die an den einzelnen Spindeln auftretenden Ereignisse fortlaufend statistisch ausgewertet und es stehen durch die Verarbeitung der Datenmenge aller Spindeln tätig aktualisierte Mittelwerte sowohl der Einzelspindeln als auch des Kollektivs als Vergleichsgrössen zur Verfügung, welche die Kerndaten eines automatischen Schlussfolgerungsprozesses bilden. Aus der Erfahrung bekannte Sicherheitsabstände, wie beispielsweise x-mal die Standardabweichung als Statistik-mass und/oder ein y%-iger Abstand als Toleranzmass werden vom Benützer eingegeben und definieren Warn-, Alarm- oder Stoppgrenzen bezüglich der an den einzelnen Spindeln beobachteten Ereignisse.

Die Mittelwerte der Einzelereignisse und des Kollektivs werden vom System dauernd aktualisiert und fortlaufend untereinander verglichen. Somit verfügt das System über eine Wissensbank und ein automatisches Schlussfolgerungs-Verfahren. Im Verlauf des Schlussfolgerungsprozesses wird eine dynamische Wissensbank aufgebaut, deren Inhalt beispielsweise durch verbesserte Mittelwerte des Kollektivs nach langem Betrieb und/oder durch Schlussfolgerungen aus Regeln gebildet sein kann.

Die in Fig. 2 verwendete Abkürzung ACS steht für Alarm Conditions Scanner; diese Bezeichnung wird später noch erklärt. Zuerst soll nun die Implementation des ACS, das heisst, das Zusammenspiel der vier Programme ACS-Manager, ACS-Kern, ACS-lnit und ACS-Main erläutert werden:

Der ACS-Manager bildet die Basis für sämtliche Programme im Zusammenhang mit dem ACS und sämtliche Programme, welche mit dem ACS arbeiten, kommunizieren nur über ihn. Der ACS-Manager besorgt die folgenden acht Hauptaufgaben: ACS-Dämon, Verwaltung der internen Konstanten, Spulerei-Konfi-guration inklusive Schicht- und Partiewechsel und Verwaltung diverser Tabellen (Fig. 3).

Der ACS-Dämon ist eine Unterfunktion des ACS-Managers. Er wird periodisch von CODA 200 aktiviert und stellt fest, ob seit dem letzten Aufruf des ACS-Kerns schon Delta t vergangen ist. Wenn ja, wird der ACS-Kern erneut aufgerufen. Die ACS-Kern-Hauptroutine ist im Flussdiagramm von Fig. 4

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dargestellt. Das in diesem Flussdiagramm angegebene Unterprogramm «Schichtwechsel» bewirkt, dass sämtliche xalt und yalt in den aktuellen Tabellen auf Null zurückgesetzt werden. Das ebenfalls in Fig. 4 angegebene Unterprogramm «Zyklus» ist im Flussdiagramm von Fig. 5 dargestellt. Dieser Zyklus wird für alle Spulstellen und Kanäle einmal ausgeführt. Mit Alg(k) ist in Fig. 5 jeweils der Algorithmus des gültigen bzw. aktuellen Kanals, also eines der Unterprogramme «AN Zyklus», «RA Zyklus», «TP Zyklus» und «Erfahrungszyklus» (Code-Tabellen 4 bis 7) bezeichnet. In den Flussdiagrammen und in den Code-Tabellen sind mit den Tabellenwerten immer diejenigen Werte gemeint, die für die jeweilige Spulstelle und den jeweiligen Kanal gelten; im Flussdiagramm von Fig. 5 unterstrichene Tabellenwerte sind Werte einer aktuellen Tabelle.

Der ACS-Kern beinhaltet nur die Algorithmen und die Alarmbearbeitung. Er hat keine statistischen Daten und bezieht sämtliches Daten-Material vom Manager. ACS-lnit lädt die in Files abgespeicherten Tabellen in den ACS-Manager und dient zum Aufstarten des Systems.

ACS-Main ist dasjenige Programm, das der Benützer von CODA 200 aus aufrufen kann, um Parameter abzuändern, aufgestaute Alarme anzusehen oder on-line Informationen zu beziehen.

Zu Beginn wird der ACS-Manager geladen. Damit dieser die benötigten Parameter erhält, ohne dass sie der Benützer eintippen muss, wird der Manager mittels ACS-lnit mit den Start-Parametern versorgt. ACS-lnit seinerseits bezieht diese Parameter von einem Rie. Dann wird CODA 200 gestartet, das im folgenden das Hauptprogramm ist. Das heisst mit anderen Worten, dass andere Programme nur auf Veranlassung von CODA 200 gestartet werden, und dass nach Ablauf dieser Programme CODA 200 wieder die Kontrolle erhält.

CODA 200 versorgt nun den ACS-Manager sporadisch mit den neuen Spulerei-Daten und ruft periodisch den ACS-Dämon (Funktion des ACS-Manager) auf, weicher testet, ob die Zeit für einen Aufda-tierungs- und Alarm-Zyklus angekommen ist (Aufdatierungs- und Alarm-Zyklus sind beide Teile von ACS-Kem). Wenn ja, dann wird vom ACS-Manager ACS-Kern gestartet und die erforderlichen Aktionen werden ausgeführt.

Die Programme ACS-lnit, -Manager und -Kern laufen, von eventuellen Alarmmeldungen des ACS-Kern abgesehen, für den Benützer unsichtbar ab. Der Benützer kann jedoch von CODA 200 aus ACS-Main abrufen und dadurch die schon erwähnte Funktionen realisieren.

ACS ist ein System, durch welches gewisse Grössen in Abhängigkeit von anderen Grössen beobachtet und durch Überschreitungen von Schwellwerten Alarmzustände ermittelt werden, wobei diese Schwellwerte entweder vom Benützer oder aus automatisch gebildeten Erfahrungswerten stammen. Eine Überwachungsart, das heisst die Betrachtung einer Grösse in Abhängigkeit von einer anderen Grösse, wird nachfolgend als Kanal bezeichnet. Es werden vorzugsweise die folgenden Kanäle verwendet, wobei selbstverständlich weitere Kanäle hinzugefügt oder bestehende weggelassen werden können (Splice bezeichnet ein Verbinden von Fadenenden, unabhängig von der Art der Verbindung, das heisst Knoten oder Spleissung):

SPLICE = Anzahl der Splices seit dem letzten Konenwechsel

REDL = Anzahl der Rotlichter pro Zeiteinheit

SS = Stillstandszeit pro Splice

BBCH = Konenwechsel pro gespulter Garnlänge

DFFS = Kopswechsei pro gespulter Garnlänge

USPL = Spliceversuche pro geglücktem Splice

SCUTS = Anzahl S-Schnitte pro gespulter Garnlänge

LCUTS = Anzahl L-Schnitte pro gespulter Garnlänge

TCUTS = Anzahl T-Schnitte pro gespulter Garnlänge

Für jeden dieser Kanäle werden drei Alarmstufen festgelegt, welche je nach dem jeweiligen Kriterium verschiedene Aussagen zulassen. Es werden insgesamt drei verschiedene Kriterien verwendet, wobei jeder Kanal nach genau einem dieser drei Kriterien untersucht wird. Die drei Kriterien sind: AN = Anzahl, RA = laufender Mittelwert und TP = Dreipunkt.

Damit aus Erfahrungswerten Alarm-Schwellen gebildet werden können, muss eine für eine Spulstelle und für einen Kanal repräsentative Referenzbasis vorhanden sein. Diese kann für eine bestimmte Spulstelle durch alle Spulstellen der gleichen Maschine oder durch alle Spulstellen mit der gleichen Garnidentifikation, das heisst mit der gleichen Garnpartie, gebildet sein. In der praktischen Ausführung existiert für jeden maschinenabhängigen Kanal für jede Maschine und für jeden garnabhängigen Kanal für jede Garnpartie eine separate Referenzbasis. Die Alarm-Schwellen sind Werte, die nicht überschritten werden dürfen, für gewisse Kanäle existieren zusätzlich zu diesem Maxima noch Minima, das sind Schwellen, die nicht unterschritten werden dürfen. Der ACS wird periodisch aktiviert und datiert während seiner Aktivität sämtliche Kanäle an sämtlichen Spulstellen auf und ermittelt allfällige Alarmzustände. Ein solches Aufdatieren heisst Scan-Zyklus.

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Tabelle 1:

Klassierung der Kanäle

Kanal

Beobachtete Variable

Unabhängige Variable

K

Ref Basis

Min.

REDL

Rotlichter

Zeit

RA

Masch.

nein

SS

Stillstandszeit

Splice

RA

Masch.

nein

BBCH

Konenwechsel gesp. Länge

RA

Gam nein

DFFS

Kopswechsel gesp. Länge

RA

Garn ja

USPL

Spliceversuche geglückter Splice

TP

Garn nein

SCUTS

S-Schnitte gesp. Länge

TP

Gam ja

LCUTS

L-Schnitte gesp. Länge

TP

Garn ja

TCUTS

T-Schnitte gesp. Länge

TP

Garn ja

SPLICE

Splices

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AN

Garn

-

In Fig. 3 sind die Datenbestände des ACS anhand eines konkreten Beispiels skizziert: Fig. 3a zeigt zwei Spulmaschinen M1 und M2 mit je vier Spulstellen 1.1 bis 1.4 bzw. 2.1 bis 2.4, an denen drei verschiedene Garnpartien G1 bis G3 umgespult werden. Fig. 3b zeigt die entsprechenden Zuordnungen zwischen Spulstellen x, Maschinen M(x) und Garnpartien G(x). Fig. 3c zeigt die aktuellen Tabellen, wie sie bei der Überwachung an den einzelnen Spulstellen x für die einzelnen Kanäle k gewonnen werden, und Fig. 3d zeigt die verwendeten Referenztabellen mit der Referenzbasis Maschine für die beiden Kanäle REDL und SS und die beiden Spulmaschinen M1 und M2 bzw. mit der Referenzbasis Garn für die drei Garnpartien G1 bis G3 und die restlichen 7 Kanäle.

Gemäss Fig. 3c existiert für jede Spulstelle eine Tabelle mit den aktuellen Werten. Diese Tabelle beinhaltet für jeden Kanal wiederum eine Tabelle der folgenden Form:

Tabelle 2:

Tabelle TYP aktuell status: Kanal an dieser Position eingeschaltet? Ja/Nein x: Unabhängige Grösse (seit letztem Rücksetzen)

y: Abhängige Grösse (seit letztem Rücksetzen)

xtab (1... 3): Tabelle mit den x-Werten der einzelnen Alarmstufen ytab (1... 3): Tabelle mit den y-Werten der einzelnen Alarmstufen Dazu kommen noch Hilfswerte für die Aufdatierung:

xalt: Wert der unabhängigen Grösse zur Zeit To yalt: Wert der abhängigen Grösse zur Zeit To

Wie schon erwähnt wurde, existiert für jede Maschine und für jede Garnpartie eine eigene Referenzbasis. Für jede Referenzbasis existiert für jeden zugehörigen Kanal eine Tabelle gemäss Fig. 3d der folgenden Form:

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Tabelle 3:

Tabelle TYP Referenz

Lernen: Selbstlernen eingeschaltet?

DatFix: Fix für die Aufdatierung

ErfFix: Fix für die Erfahrungswertbildung

Alarm Tabelle mit den Fixwerten für die Alarmstufen

FixTab (1... 3):

Sigma: Sigma-Faktor beim Bilden der Schweliwerte

Marge: Marge in Prozent für Schwellwerte Diese Daten müssen vom Benützer eingegeben werden.

MinTab (1... 3): Tabelle mit unteren Schwellwerten (falls nötig)

MaxTab (1 ... 3): Tabelle mit oberen Schwellwerten xerf: x-WertfürErfahrungswertbiidung yerf: y-Wertfür Erfahrungswertbildung erf: Erfahrungswert

Die Daten MinTab und MaxTab können vom Benützer eingegeben oder vom ACS gebildet werden. Die Werte xerf, yerf und erf werden vom ACS gebildet.

Damit die Algorithmen die richtigen Tabellenwerte erhalten, um arbeiten zu können, müssen die Abbildungsfunktionen akt: Tabelle vom Typ aktuell und ref: Tabelle vom Typ Referenz existieren. (Das nachfolgend verwendete Symbol «:=» stellt eine Zuweisung dar: «a:=b» heisst: a nimmt den Wert von b an. Der Wert von b bleibt unverändert.)

akt: = HolAktuell (x, k)

HoIAktuell weist der Tabelle akt die aktuellen Werte der Spulstelle x/Kanal k zu. Diese Funktion ist einfach zu realisieren, da die Tabelle sämtlicher Werte als zweidimensionale Matrix mit den Dimensionen Spulstelle und Kanal implementiert werden kann..

ref: = HolReferenz (x, k)

HolReferenz weist der Tabelle ref die Referenzwerte zu, welche für die Spulstelle x und dem Kanal k gelten. Diese Funktion ist komplizierter als HolAktuell. Als Quellen dienen die Tabellen MaschRefTab und GarnRefTab. MaschRefTab ist eine zweidimensionale Tabelle über alle Maschinen und alle zur Maschine gehörenden Kanäle, GarnRefTab ist eine zweidimensionale Tabelle für alle Garnpartien und alle zur Garnpartie gehörenden Kanäle.

Bei der Beschreibung der Form der Tabelle vom Typ Referenz (Fig. 3d) wurde der Begriff Fix (DatFix, ErfFix) verwendet. Ein Fix ist eine Marke für die unabhängige Variable x. Falls x einen gewissen Fix überschreitet, wird eine entsprechende Aktion ausgelöst. Der DatFix und der ErfFix sind dazu da, Rechenzeiten zu sparen, damit nicht bei jedem Scan-Zyklus aufwendige Berechnungen durchgeführt werden müssen, die keine wesentlichen Änderungen bringen. Die Alarm-Fixes dienen zur Abstufung der Alarme.

Bei der Bildung der Erfahrungswerte ist eine Gewichtung der Vergangenheit gegenüber der Gegenwart erforderlich, was mit Hilfe eines Vergangenheitsfaktors realisiert wird. Für jeden Kanal ist ein Vergangenheitsfaktor definiert, der für die ganze Spulerei gilt.

In Tabelle 1 sind in der Kolonne K die Kriterien RA, TP und AN angegeben, nach denen die einzelnen Kanäle untersucht werden. Nachfolgend sollen nun die diese Kriterien bildenden Algorithmen beschrieben werden, und zwar mit Pseudo-Codes, welche stark an die Programmiersprache Modula-2 angelehnt sind. Bezüglich der in den Pseudo-Codes verwendeten Symbole seien noch folgende Bemerkungen vorausgeschickt: Das Symbol «:=» (Zuweisung) wurde bereits erklärt. Klammern geben Indices von Tabellen an, wenn ihr Inhalt unterstrichen ist; «a®» bezeichnet den i-ten Wert der Tabelle a. Text zwischen «(*>» und «*)» ist Kommentar, und Einrückungen sollen die Gültigkeitsbereiche von Kontrollstrukturen wie WENN x DANN y SONST z ENDE WENN verdeutlichen. TO bezeichnet den Zeitpunkt des dem aktuellen Scan-Zyklus vorausgegangenen Zyklus und T1 den Zeitpunkt des aktuellen Scan-Zyklus.

Der Algorithmus AN Code-Tabelle 4 beobachtet keine Variable in Abhängigkeit einer anderen, sondern summiert nur die Häufigkeit eines Ereignisses seit dem letzten Eintreten eines anderen Ereignisses. Das heisst in der Praxis, dass AN nur an einem Kanal, und zwar am Kanal SPLICE, verwendet wird und dort die Anzahl Splices pro Konus, d.h. seit dem letzten Konenwechsel zählt. Falls die Splices eine gewisse Zahl überschreiten, dann wird ein Alarm ausgelöst.

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PSEUDO-CODE AN Zyklus:

WIEDERHOLE FUER alle Spulstellen X := Spulstellen-Nummer (Position)

WENN Kanal SPLICE an Position x eingeschaltet DANN (****Aufdatieren****)

galt:= Garnpartie, welche an x in TO gespult wurde gneu:= Garnpartie, welche an x in Tl gespult wird salt:= Anzahl Splices an Position x zur Zeit TO sneu:= Anzahl Splices an Position x zur Zeit Tl kalt:= Anzahl Konenwechsel an Position x zur Zeit TO kneu:= Anzahl Konenwechsel an Position x zur Zeit Tl WENN galt ungleich gneu DANN

(* Zwischen TO und Tl hat ein Garnpartiewechsel statt-* (* gefunden, also Rücksetzen des bisherigen Splicestan* (* des und Neusetzen von galt *

splice_anzahl := 0 galt := gneu

ENDE WENN

WENN kneu grösser kalt DANN

(* Zwischen TO und Tl hat ein Konenwechsel stattge- *) (* funden, deshalb wird der bisherige Splicestand *) (* rückgesetzt *)

splice_anzahl := 0 SONST

splice anzahl := splice anzahl + sneu - sait

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ENDE WENN

(**** Alarmzustand ermitteln ****)

(* Ermitteln des Maximums aus Referenztabelle *) max_splices := Maximum der Spliceanzahl an Garnpartie gneu WENN splice-anzahl grösser max-splices DANN

Splice Alarm auslösen ENDE WENN ENDE WENN ENDE WIEDERHOLE

Code-Tabelle 4

Die Algorithmen RA und TP werden im Unterschied zu AN für mehrere Kanäle verwendet. Hier wird der Pseudo-Code nicht für jeden Kanal angegeben, sondern es werden die in Tabelle 2 und 3 angegebenen Datenstrukturen verwendet.

Der Algorithmus RA Code-Tabelle 5 führt drei Wertepaare mit x- und y-Werten, deren x-Werte je um DatFix auseinanderliegen. Das aktuellste Wertepaar ist xl/yl, das «älteste» x3/y3. Ein xy-Wertepaar wird solange aufdatiert, bis x den Wert DatFix überschritten hat. Dieses Wertepaar wird dann auf das Intervall DatFix normiert und zum Wertepaar xl/yl gemacht. Die alten Wertepaare xl/yl und x2/y2 werden nach hinten verschoben, x3/ y3 geht verloren. Nach einer Aufdatierung wird getestet, ob ein Alarm eingetreten ist, wobei die Alarmstufen definiert sind.

Alarmstufe 1 ist eine unmittelbare Überschreitung eines Grenzwerts (y1 grösser maxi oder kleiner mini), Alarmstufe 2 stellt den gleitenden Durchschnitt dar ((y1+y2+y3 grösser max2) oder (y1+y2+y3 kleiner min2)), und Alarmstufe 3 stellt fest, ob ein deutlich falscher Trend vorherrrscht ((y1—y3 grösser max3) oder (y3—yl grösser min3)).

Die Schwellwerte der Stufen 1 und 3 müssen vom Benützer vorgegeben werden, die Schwellwerte der Alarmstufe 2 können aus Erfahrung gelernt werden.

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PSEUDO-CODE RA Zyklus WIEDERHOLE FUER alle Spulstellen n := Spulstellen-Nummer k ï= Mit RA überwachter Kanal (******* Aufdatieren *******)

WENN status = eingeschaltet DANN ref : = HolReferenz (n, k)

(* Holt Referenzbasis-Tabelle für n und k *)

WENN RefArt(k) = Garn DANN

galt := Garnpartie, welche an n in TO gespult wurde gneu := Garnpartie, welche an n in Tl gespult wird WENN galt ungleich gneu DANN

(* Zwischen TO und Tl hat ein Garnpartiewechsel *) (* stattgefunden, also Rücksetzen des bisherigen *) (* Splicestandes und Neusetzen von galt *)

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x : = 0

y := 0

ytab(_l) := 0 ytab(2^ := 0 ytab(3^ := 0 galt := gneu ENDE WENN ENDE WENN

xakt:= An Spulstelle n aktueller x-Wert seit Schichtbeginn yakt:= An Spulstelle n aktueller y-Wert seit Schichtbeginn x := x + xakt - xalt Y := y + yakt - yalt xalt:= xakt yalt:= yakt

SOLANGE x grösser DatFix WIEDERHOLE

(* Schieben und normierten neuen Wert bilden *)

ytab(_3) := ytab (2^)

ytab(^) ytab (1)

ytab(_l) := y/x . DatFix

(* Aufdatieren der aktuellen Werte *)

x := x - DatFix y := y - ytab(l)

(* Aufdatieren der Referenzbasis *)

xref := xref + DatFix yref := yref + ytab(l)

(******* Alarmzustände ermitteln *******)

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WENN ytab(l) grösser MaxTab(l) ODER ytab(jL) kleiner MinTab(1) DANN

Alarm (Kanal k, Stufe 1)

ENDE WENN

summe := ytab(l)+ytab(.2)+ytab(_3)

WENN summe grösser MaxTab(2) ODER summe kleiner MinTab (2^) DANN

Alarm (Kanal k, Stufe 2)

ENDE WENN

diff := ytab(l) - ytab (3)

WENN diff grösser MaxTab(3^ ODER -diff grösser MinTab (^) DANN

Alarm (Kanal k, Stufe 3)

ENDE WENN

(* Minima nur bei Kanälen, wo gemäss Tabelle 1 nötig *) ENDE SOLANGE ENDE WENN ENDE WIEDERHOLE

Code-Tabelle 5

Der Algorithmus TP Code-Tabelle 6 hat im Unterschied zu RA drei identische Stufen, wobei die Zahl der Stufen keine übergeordnete Bedeutung hat, sondern durch die Symmetrie zu RA, welches definiti-onsgemäss über drei Alarmstufen verfügt, zustandekommt. Die drei Stufen von TP unterscheiden sich nur in einem Punkt, und zwar im Fix-Wert für x.

Ein xy-Paar wird so lange aufdatiert, bis x den AlarmFixTab-Wert seiner Stufe überschritten hat. Wenn der x-Wert einer Alarmstufe seinen AlarmFixTab-Wert überschritten hat, so wird das xy-Paar auf diesen normiert und mit den Schwellwerten verglichen. Wird der Wert über- oder unterschritten, so wird ein Alarm ausgelöst. Nach Vergleichen des normierten xy-Paares wird dieses mit dem Vergangenheitsfaktor multipliziert, wobei nicht unterschieden wird, ob ein Alarmzustand ermittelt wurde oder nicht. Die Schwellwerte jeder Alarmstufe können aus der Erfahrung gelernt werden.

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PSEUDO-CODE TP Zyklus WIEDERHOLE FUER alle Spulstellen n := Spulstellen-Nummer k := Mit TP überwachter Kanal (******* Aufdatieren *******)

WENN status = eingeschaltet DANN ref := HolReferenz (n, k)

WENN RefArt(k) = Garn DANN

(* Zwischen TO und Tl hat ein Garnpartiewechsel *) (* stattgefunden, also Rücksetzen der aktuellen *) (* Grössen *)

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x := 0 y := 0

WIEDERHOLE FUER Alarmstufen 1-.3 i := Nummer der Alarmstufe xtabCiJ := 0 ytab(i) := 0 ENDE WIEDERHOLE galt := gneu ENDE WENN ENDE WENN

WENN x grösser DatFix DANN

(* Diese Schranke ist dazu da, Rechenzeit zu sparen *) WIEDERHOLE FUER Alarmstufe 1..3 i := Nummer der Alarmstufe xtab(dj := xtabCiJ + x ytab(i) := ytab(i) + y ENDE WIEDERHOLE

(* Aufdatieren der Referenzbasis *)

xref := xref + x yref := yref + y

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(* Nullen der Erfassung *)

x := 0 y := 0

{******* Alarmzustände ermitteln *******)

WIEDERHOLE FÜER Alarmstufen 1..3 i := Nummer der Alarmstufe (* Normieren für Alarmvergleich *) w := ytabCiJ/xtabCM. AlarmFixTab(i)

WENN w grösser MaxTab(i_) ODER w kleiner MinTab (jL) DANN

Alarm (Kanal k, Stufe i)

ENDE WENN

(* Vergangenheitsfaktor *)

vfak : = Vergangenheitsfaktor des Kanals k xtab(i_) := vfak . xtab(i_)

ytab(_i) := vfak . ytabfij ENDE WIEDERHOLEN ENDE WENN ENDE WENN ENDE WIEDERHOLE

Code-Tabelle 6

Ein wesentliches Merkmal des ACS ist der Selbstlern-Mechanismus, d.h. die Möglichkeit, Schwellwerte aus Erfahrungswerten zu bilden. Eine repräsentative Grundmenge mit statistischem Material ist in Form der Referenz-Basen vorhanden. Für jeden Kanal besteht, analog zur normalen Aufdatierung, je ein x- und ein y-Wert, welche dieselbe Bedeutung haben wie die Variablen in Tabelle 1. Anstatt nun diese Grössen pro Spulstelie zu erheben, werden sie von sämtlichen Spulstellen, welche dieser Referenzbasis zugeordnet sind, aufsummiert (siehe Algorithmen RA und TP).

Damit die statistische Aussage möglichst gesichert ist, wird nach jedem Scan-Zyklus jeder Kanal jeder Referenzbasis getestet, ob sein x-Wert den Fix-Wert der Erfassung überschritten hat. Wenn ja, dann wird ein neuer Erfahrungswert und ein neuer Schwellwert gebildet, wobei sich der neue Erfahrungswert aus einer Gewichtung der neuen Werte und des alten Erfahrungswertes zusammensetzt.

Voraussetzung für die Bildung eines Schwellwertes ist, dass das Eintreten eines Ereignisses der Poisson-Verteilung gehorcht. Diese wird aufgrund des Grenzwertes von de Moivre-Laplace durch eine Normal-Verteilung ersetzt. Wenn «Sigma» das Vertrauensintervall in Vielfachen der Standardabweichung, «Marge» die Marge in Prozenten durch 100 und «erf» einen durch Beobachtung ermittelten und gemäss den Erfordernissen normierten und gewichteten Erfahrungswert bezeichnet, dann ergibt sich

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für die Abweichung «abw» eines Schweliwertes vom Mittelwert folgender Ansatz:

abw := Sigma. Wurzel aus erf + Marge . erf Min := erf-abw Max := erf + abw

Das Flussdiagramm des Erfahrungszyklus ist in Code-Tabelle 7 dargestellt, wobei vfak den Vergangenheitsfaktor des aktuellen Kanals bezeichnet. Durch diesen Algorithmus werden in der Referenz-Ta-belle ref für den Kanal k Minimum und Maximum berechnet.

PSEUDO-CODE Erfahrungszyklus WENN xref grösser ErfFix DANN

(* Statistische Grundmenge genügend gross *)

wert := yref / xref . ErfFix

(* Lineare Extrapolation von yref ergibt wert/ErfFix = *) (* yref/xref, also Normierung von yref nach ErfFix *)

vfak := Vergangenheitsfaktor des Kanals k xref := vfak . xref yref := vfak . yref {* Gewichtung der Vergangenheit *)

WENN erf = 0 DANN

(* Zu Beginn der Erfahrungswertbildung *)

■ erf := wert SONST

erf := vfak . erf + (1 - vfak) . wert (* Gewichtung alter/neuer Erfahrungswert *)

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WENN Lernen eingeschaltet DANN WENN Alg(k) = RA DANN

(* Running-Average berechnet nur für Alarmstufe 2 *) (* Schwellwerte aus Erfahrungswerten *}

(* Die Schwellwerte der Stufe 2 müssen auf das Drei- *) (* fache von DatPix normiert sein *)

mittel := 3 . DatFix/ErfFix . erf

(* mittel ist der normierte Erfahrungswert *)

abw := WURZEL (mittel) . Sigma + mittel . Marge

MinTab(2) := mittel - abw MaxTab(2^ := mittel + abw SONST

(* Three-Point berechnet für alle Alarmstufen *)

(* Schwellwerte aus Erfahrungswerten, wobei die *)

(* Schwellwerte der Alarmstufe i auf AlarmFixTab(i) *) (* normiert sein müssen *)

WIEDERHOLE FUER Alarmstufe 1,2,3 i := Alarmstufe mittel := AlarmFixTab (_i) /ErfFix . erf abw := WURZEL(mittel) . Sigma + mittel . Marge

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MinTab (i.) := mittel - abw MaxTab(ij := mittel + abw ENDE WIEDERHOLE ENDE WENN ENDE WENN ENDE WENN

Code-Tabelle 7

Dass bei RA die Werte von Alarmstufe 2 auf das Dreifache von DatFix normiert sein müssen, hat seinen Grund darin, dass bei diesem Algorithmus nur die Schwellwerte der Alarmstufe 2 aus Erfahrung gelernt werden können. Entsprechend werden für den Test alle drei y-Werte summiert.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung einer Vielzahl von Arbeitsstellen von Textilmaschinen, bei welchem an den Arbeitsstellen Messsignale erzeugt und ausgewertet und bei der Auswertung charakteristische Parameter für die einzelnen Arbeitsstellen gewonnen und auf signifikante Abweichungen von entsprechenden Sollwerten analysiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass:

b) zu Beginn eines jeden Überwachungsvorgangs für die einzelnen Sollwerte generalisierte Start-

grössen verwendet werden; und c) die generalisierten Startgrössen während des Ablaufs der Überwachung in Absolutwerte umgewandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte durch Verarbeitung der Daten aller Arbeitsstellen (x) in Form von Mittelwerten der Einzelereignisse und des Kollektivs ständig aktualisiert werden und die Kerndaten für einen automatischen Schlussfolgerungsprozess bilden, wobei diese Sollwerte durch aus der Erfahrung bekannte und von Hand eingebbare Sicherheitsabstände ergänzt werden, welche Warn-, Alarm- oder Abstellgrenzen für die an den einzelnen Arbeitsstellen beobachteten Ereignisse festlegen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung der generalisierten Startgrössen in Absolutwerte aufgrund eines adaptiven Lernmechanismus erfolgt.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit den Arbeitsstellen zugeordneten Messorganen und mit Mitteln zur Auswertung der Messsignale, gekennzeichnet durch einen Rechner mit einem Systemspeicher, welcher die genannten Sollwerte als Kerndaten für einen automatischen Schlussfolgerungsprozess enthält, welche Sollwerte durch in den Rechner eingebbare Sicherheitsabstände ergänzt sind, welche Warn-, Alarm- oder Abstellgrenzen für die an den einzelnen Arbeitsstellen (x) beobachteten Ereignisse festlegen.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verarbeitung der Daten aller Arbeitsstellen (x) in Form von Mittelwerten der Einzelereignisse und des Kollektivs eine ständige Aktualisierung der Sollwerte erfolgt.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jede im folgenden als Kanal (k) bezeichnete Überwachungsart einer Grösse in Abhängigkeit von einer anderen mehrere, vorzugsweise drei Alarmstufen festgelegt sind.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung der Sollwerte für die einzelnen Arbeitsstellen (x) für jeden maschinenabhängigen Kanal pro Maschine und für jeden garnabhängigen Kanal pro Garnpartie eine separate Referenzbasis vorgesehen ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arbeitsstelle (x) je eine Tabelle (AktTab) mit den aktuellen Messwerten für jeden Kanal und je eine Tabelle (Garn-RefTab oder MaschRefTab) mit den Werten der Referenzbasis für die entsprechenden Kanäle zugeordnet ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Festlegung der Sollwerte ein Vergangenheitsfaktor festgelegt ist, anhand dessen eine Gewichtung der vergangenen Messwerte erfolgt.

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10. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass den drei Alarmstufen die Bedeutungen:

- Plötzliche starke Abweichung: deutliche Abweichung über längere Zeit; Überschreiten einer Schwelle durch den Gradienten - zugeordnet sind.

11. Anlage nach den Ansprüchen 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Kanal (k) eine zu beobachtende Variable und eine unabhängige Variable, und dass der unabhängigen Variablen eine Marke zugeordnet ist, bei deren Überschreitung durch die Variable eine Aktion ausgelöst wird, und dass nach jeder Aufdatierung aller Kanäle an allen Arbeitssteilen (x) eine Analyse erfolgt, ob eine unabhängige Variable eines Kanals einer Referenzbasis ihre Marke überschritten hat.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Überschreitung der genannten Marke durch eine unabhängige Variable die Bildung eines neuen Sollwerts auslöst, welcher sich aus einer Gewichtung der neuen Messwerte und des alten Sollwertes zusammensetzt.

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