CH686378A5 - Machine Management System. - Google Patents
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- CH686378A5 CH686378A5 CH318392A CH318392A CH686378A5 CH 686378 A5 CH686378 A5 CH 686378A5 CH 318392 A CH318392 A CH 318392A CH 318392 A CH318392 A CH 318392A CH 686378 A5 CH686378 A5 CH 686378A5
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- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01H—SPINNING OR TWISTING
- D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
- D01H13/32—Counting, measuring, recording or registering devices
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Description
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10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
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CH 686 378 A5 CH 686 378 A5
Beschreibung description
Die Erfindung befasst sich mit einem Maschinenverwaltungssystem (Machine-Management-System) für Spinnereianlagen, wobei die Maschinenanlage der Spinnerei mit einem Datenspeicher versehen ist. The invention relates to a machine management system (machine management system) for spinning plants, the spinning machine plant being provided with a data memory.
Stand der Technik / Verwandte Anmeldungen State of the art / related applications
Ein System der nun vorgesehenen Art ist in DOS 4 137 742 angedeutet worden. Diese DOS befasst sich mit der Erfassung von Daten, die zu einer Datei zusammengefasst und statistisch analysiert werden können, um das Disponieren im Zusammenhang mit Wartungsarbeiten zu verbessern. Gemäss der DOS soll diese Datei aus Daten zusammengestellt werden, die während den Wartungsarbeiten vom Wartungsteam erfasst werden. A system of the type now envisaged has been indicated in DOS 4 137 742. This DOS deals with the collection of data that can be combined into a file and statistically analyzed in order to improve the scheduling in connection with maintenance work. According to the DOS, this file is to be compiled from data that is recorded by the maintenance team during maintenance work.
Das gemäss dieser DOS vorgesehene Verfahren ist sicher sinnvoll. Die daraus entstehende Datei berücksichtigt aber nur einen Bruchteil der Informationen, die zur Verfügung stehen, und die Auswertung dieser Datei für die Bedienungsunterstützung ist in der DOS bloss angesprochen. Die DOS beinhaltet daher scheinbar nicht mehr als die Verlagerung einer Tätigkeit, die heute in einer gut geführten Spinnerei mit Papier und Bleistift durchgeführt wird, auf die Verwendung eines tragbaren Computers. The procedure provided according to this DOS is certainly sensible. However, the resulting file only takes into account a fraction of the information that is available, and the evaluation of this file for operator support is only addressed in the DOS. The DOS, therefore, appears to be nothing more than the shifting of an activity now performed in a well-run paper and pencil spinning mill to the use of a portable computer.
Gemäss DOS 4 031 419 werden ebenfalls Daten während den Wartungsarbeiten gesammelt. According to DOS 4 031 419, data is also collected during maintenance work.
Diese Erfindung sieht ebenfalls den Aufbau einer Datei als wichtiges Element des Systems vor. Die neue Datei kann sogar Daten beinhalten, die gemäss einem Verfahren nach DOS 4 137 742 gesammelt wurden. Sie beinhaltet aber noch viel mehr und steht auch in Verbindung mit Software (Programmen), die diese Daten für die Bedienungsunterstützung verwenden können. This invention also provides the structure of a file as an important element of the system. The new file can even contain data that was collected in accordance with a procedure according to DOS 4 137 742. However, it contains much more and is also related to software (programs) that can use this data for operator support.
Diese Erfindung stellt auch in gewissen Aspekten eine Weiterentwicklung der in den folgenden Patentanmeldungen festgehaltenen Gedanken dar: In certain aspects, this invention represents a further development of the ideas contained in the following patent applications:
a) PCT-Patentanmeldung WO 91/16481 (Obj. 2093) a) PCT patent application WO 91/16481 (Obj. 2093)
b) DE-Patentanmeldung Nr. 4 131 247 (Obj. 2260) b) DE patent application No. 4 131 247 (Obj. 2260)
c) EP-Patentanmeldung Nr. 541 483 (Obj. 2270) c) EP patent application No. 541 483 (Obj. 2270)
d) EP-Patentanmeldung Nr. 92 1 07 474.6 (Obj. 2219) d) EP patent application No. 92 1 07 474.6 (Obj. 2219)
Die Erfindung The invention
Nach dieser Erfindung wird für mindestens einen und vorzugsweise jeden wichtigen Teil einer Spinnereimaschine der Zustand dieses Teils als Daten in einer Datei festgehalten. Diese Daten werden zumindest intermittierend, vorzugsweise mindestens periodisch und wenn möglich kontinuierlich bzw. qua-si-kontinuierlich, auf den neusten Stand gebracht und zwar mittels eines Berechnungsprogramms, welches eine vorgegebene Beanspruchungsfunktion und die zutreffenden Betriebsbedingungen berücksichtigt. Diese Beanspruchungsfunktion kann vom Komponenten- bzw. Maschinenhersteller festgelegt werden. Ansätze für solche Funktionen sind zum Beispiel in DE 4 131 247 (Obj. 2260) und in DE 3 937 439 (Zinser) enthalten. Die Betriebsbedingungen sind zum Beispiel aus einem System nach unserer EP-Anmeldung 92 107 474.6 (Obj. 2219) entnehmbar. Die effektiven Betriebsbedingungen sind aber vorzugsweise nicht bloss nach Obj. 2219 sondern auch gemäss einer «erweiterten» Sensorik nach EP 541 483 (Obj. 2270) zu ermitteln. According to this invention, the status of this part is recorded as data in a file for at least one and preferably each important part of a spinning machine. This data is updated at least intermittently, preferably at least periodically and if possible continuously or quasi-continuously, using a calculation program which takes into account a given stress function and the applicable operating conditions. This stress function can be determined by the component or machine manufacturer. Approaches for such functions are contained, for example, in DE 4 131 247 (Obj. 2260) and in DE 3 937 439 (Zinser). The operating conditions can be found, for example, in a system according to our EP application 92 107 474.6 (Obj. 2219). However, the effective operating conditions should preferably not only be determined according to Obj. 2219 but also according to an "extended" sensor system according to EP 541 483 (Obj. 2270).
Der Inhalt der Datei ist nach den bevorzugten Ausführungen der Erfindung zu Analysen- bzw. Diagnoseprogrammen zugänglich, die zur Bedienungsunterstützung verwendet werden können. Die Resultate der Analysen bzw. Diagnosen können zum Beispiel dem Bedienungspersonal mittels eines Systems nach WO 91/16481 (Obj. 2093) zur Verfügung gestellt werden. According to the preferred embodiments of the invention, the content of the file is accessible for analysis or diagnosis programs which can be used for operating support. The results of the analyzes or diagnoses can, for example, be made available to the operating personnel by means of a system according to WO 91/16481 (Obj. 2093).
Ein Diagnosemittel (z.B. in der Form eines Programms) dient zum Ermitteln des betroffenen Teils beim Feststellen einer Störung. Durch die Anwendung einer geeigneten Sensorik kann eine Störung vor dem «katastrophalen» Vorkommen eines Defektes prognostiziert werden, so dass nach dem Feststellen der Störung noch etwas Zeit bleibt, um geeignete Massnahmen zu treffen, bevor der betroffene Teil nicht mehr einsatzfähig ist. A diagnostic tool (e.g. in the form of a program) is used to determine the affected part when a fault is detected. By using a suitable sensor system, a malfunction can be predicted before the “catastrophic” occurrence of a defect, so that after the malfunction has been identified, there is still some time to take suitable measures before the affected part is no longer operational.
Das Analysemittel (z.B. in der Form eines Programms) kann zum Ermitteln von Wartungsbedürfnissen und das Weiterleiten von entsprechenden Hinweisen an ein Wartungsteam ausgelegt werden. Ein dazu geeignetes Mittel ist zum Beispiel im US-Patent 4 916 625 gezeigt worden. The analysis means (e.g. in the form of a program) can be designed to determine maintenance needs and to forward relevant information to a maintenance team. A suitable means has been shown, for example, in U.S. Patent 4,916,625.
Es kann eine Schnittstelle vorgesehen werden, welche die Kommunikation mit einem Ersatzteil-Verwaltungssystem ermöglicht, so dass sowohl Entscheide bezüglich der Ersatzteilvorsorgung wie auch die Entscheide über Wartungsmassnahmen anhand des Ersatzteilbestandes bzw. des -bedarfs getroffen werden können. An interface can be provided which enables communication with a spare parts management system, so that both decisions regarding the supply of spare parts and decisions regarding maintenance measures can be made on the basis of the spare parts inventory or need.
Das neue System kann in verschiedenen Ausführungen hardwaremässig realisiert werden. In einer ersten Variante wird die neue Datei, der mit ihr verbundenen Beanspruchungsrechner sowie die mit ihr verbundene Diagnose - bzw. Analysemittel in einem tragbaren Computer vorgesehen. The new system can be implemented in various hardware versions. In a first variant, the new file, the stress computer connected to it and the diagnosis or analysis means connected to it are provided in a portable computer.
In einer zweiten Variante werden die neue Datei und der Beanspruchungsrechner in der Maschinensteuerung vorgesehen, wobei die Diagnose- bzw. Analysemittel in der Maschinensteuerung oder in tragbaren Geräten vorgesehen werden können. In a second variant, the new file and the stress computer are provided in the machine control, and the diagnostic or analysis means can be provided in the machine control or in portable devices.
2 2nd
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In der Lösung, (die dann bevorzugt wird, wo die Möglichkeiten zu ihrer Realisierung gegeben sind), werden die neue Datei, der Beanspruchungsrechner sowie die Analyse- bzw. Diagnosemittel in einer maschinenübergeordneten Steuerung, zum Beispiel in einem Prozessleitrechner, integriert. Die Diagnose- bzw. das Analysemittel kann als Expertensystem ausgeführt werden. In the solution (which is then preferred where the possibilities for its implementation are available), the new file, the stress computer and the analysis or diagnostic means are integrated in a machine-level controller, for example in a process control computer. The diagnostic or analysis means can be implemented as an expert system.
Die Sensorik der Maschine kann mit einer Auswertung verbunden werden, welche Signale an das neue System weiterleitet. The machine's sensor system can be linked to an evaluation of which signals are forwarded to the new system.
Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend als Beispiele anhand der Figuren der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigt: Embodiments of the invention are explained in more detail below as examples with reference to the figures of the drawings. It shows:
Fig. 1 eine Kopie der Fig. 6 unserer PCT-Patentanmeldung WO 92/13121 (Layout einer Spinnerei), Fig. 2 eine Kopie der Fig. 22 der gleichen Patentanmeldung mit einer schematischen Darstellung der «kommunikationsfähigen» Maschine, 1 shows a copy of FIG. 6 of our PCT patent application WO 92/13121 (layout of a spinning mill), FIG. 2 shows a copy of FIG. 22 of the same patent application with a schematic representation of the “communicable” machine,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Spinnereimaschine mit einer «erweiterten» Sensorik zum Beispiel nach unserer EP-Patentanmeldung Nr. 541 483 (Ob. 2270) das heisst mit einer Sensorik, die Signale liefert, welche nicht bloss zur Erfüllung der Grundfunktion der Maschine erzeugt werden. Fig. 4 eine schematische Darstellung der Kernelemente eines Gerätes nach dieser Erfindung, Fig. 5 eine ähnliche Darstellung der gleichen Elemente zusammen mit zusätzlichen Modulen, welche die Bedienungsunterstützung anhand der von den Kernelementen angebotenen Daten erzielen, 3 shows a schematic illustration of a spinning machine with an “expanded” sensor system, for example according to our EP patent application No. 541 483 (Ob. 2270), that is to say with a sensor system that delivers signals that are not only generated to fulfill the basic function of the machine become. 4 shows a schematic representation of the core elements of a device according to this invention, FIG. 5 shows a similar representation of the same elements together with additional modules which achieve the operating support on the basis of the data offered by the core elements,
Fig. 6 schematisch ein tragbares Gerät zur Realisierung eines Systems nach Fig. 5 in Zusammenarbeit mit einer Maschine nach Fig. 2, 6 schematically shows a portable device for realizing a system according to FIG. 5 in cooperation with a machine according to FIG. 2,
Fig. 7 eine Kopie der Fig. 7 unserer PCT-Patentanmeldung Nr. WO 91/16481, 7 is a copy of FIG. 7 of our PCT patent application No. WO 91/16481,
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Systems nach dieser Erfindung, die in einem Bedie-nungsunterstützungssystem nach Fig. 7 realisiert werden kann, und Fig. 9 + 10 ein System nach Fig. 8 in verschiedenen Arbeitsweisen. Fig. 8 is a schematic representation of a system according to this invention, which can be implemented in an operating support system according to Fig. 7, and Fig. 9 + 10, a system according to Fig. 8 in different ways.
Bedienungsunterstützung Operator support
Die in Fig. 1 dargestellte Spinnerei umfasst einen Ballenöffner 120, eine Grobreinigungsmaschine 122, eine Mischmaschine 124, zwei Feinreinigungsmaschinen 126, zwölf Karden 128, zwei Strecken 130 (erste Streckenpassage), zwei Kämmereivorbereitungsmaschinen 132, zehn Kämmaschinen 136, vier Strecken 138 (zweite Streckenpassage), fünf Flyer 140 und vierzig Ringspinnmaschinen 142. Jede Ringspinnmaschine 142 umfasst eine grosse Anzahl Spinnstellen (bis zu ca. 1200 Spinnstellen pro Maschine). The spinning mill shown in FIG. 1 comprises a bale opener 120, a coarse cleaning machine 122, a mixing machine 124, two fine cleaning machines 126, twelve cards 128, two draw frames 130 (first draw frame), two combing preparation machines 132, ten comb machines 136, four draw frames 138 (second draw pass) ), five flyers 140 and forty ring spinning machines 142. Each ring spinning machine 142 comprises a large number of spinning stations (up to approximately 1200 spinning stations per machine).
Fig. 1 zeigt eine heute konventionelle Anordnung zur Herstellung von einem sogenannten gekämmten Ringgarn. Das Ringspinnverfahren kann durch ein neueres Spinnverfahren (z.B. das Rotorspinnen) ersetzt werden, wobei die Flyer dann überflüssig werden. Da aber die Prinzipien dieser Erfindung unabhängig von der Art der Endspinnstufe anwendbar sind, reicht die Erklärung in Zusammenhang mit dem konventionellen Ringspinnen auch für die Anwendung der Erfindung in Zusammenhang mit neuen Spinnverfahren. Nicht gezeigt in Fig. 1 ist die Spulerei, die für neue Spinnverfahren (z.B. Rotorspinnen) ohnehin wegfällt. Fig. 1 shows a conventional arrangement today for the production of a so-called combed ring yarn. The ring spinning process can be replaced by a newer spinning process (e.g. rotor spinning), in which case the flyers are no longer necessary. However, since the principles of this invention can be used regardless of the type of final spinning stage, the explanation in connection with conventional ring spinning is also sufficient for the application of the invention in connection with new spinning processes. Not shown in Fig. 1 is the winder, which is eliminated in any case for new spinning processes (e.g. rotor spinning).
Der Betrieb einer solchen Anlage stellt für die Betriebsführung eine äusserst komplexe Organisationsbzw. Dispositionsaufgabe dar, die durch sich stetig erhöhende Anforderungen bezüglich Qualität und Produktion bei stetig zunehmendem Kostendruck verkompiziert wird. The operation of such a system represents an extremely complex organizational or Disposition task that is compounded by constantly increasing requirements regarding quality and production with increasing cost pressure.
Die kommunikationsfähige Maschine: The communicative machine:
Fig. 2 zeigt schematisch eine Maschine 580 mit einer eigenen Steuerung 582, die die Maschinenak-torik 584 steuert und Meldungen (Signale, Daten) von der Maschinensensorik 586 erhält. Diese Steuerung ist in der Form eines Computers mit geeigneten Programmen (Software). Die Maschine ist ausserdem mit einem sogenannten «Kommunikationsboard» 588 versehen, das mit der Steuerung 582 gekoppelt ist und ein Verbindungsmittel 589 aufweist, das zum Koppeln des Boards 588 mit einer Kommunikationsleitung dienen soll. Das Verbindungsmittel kann zum Beispiel zum Verbinden mit einem Koaxialkabel oder Lichtleiter oder mit einem verdrillten Doppeldraht gebildet werden. 2 schematically shows a machine 580 with its own control 582, which controls the machine actuators 584 and receives messages (signals, data) from the machine sensors 586. This control is in the form of a computer with suitable programs (software). The machine is also provided with a so-called "communication board" 588, which is coupled to the control 582 and has a connecting means 589 which is intended to couple the board 588 to a communication line. The connection means can be formed, for example, for connection with a coaxial cable or light guide or with a twisted double wire.
Das Kommunikationsboard 588 umfasst vorzugsweise einen Speicher, welcher als Pufferspeicher für die gelieferten Daten bzw. die zu sendenden Daten dient. Dieser Pufferspeicher ist vorzugsweise gegenüber dem Normalbetrieb «überdimensioniert» und kann deswegen anfallende Daten über eine vorbestimmte Periode speichern. Das Kommunikationsboard ist auch allenfalls mit Treiber (Programme) ausgeführt. Das Board stellt Daten aus dem Speicher zu Datenpaketen zusammen, die über die Leitung gesendet werden kann. The communication board 588 preferably comprises a memory which serves as a buffer memory for the data supplied or the data to be sent. This buffer memory is preferably “overdimensioned” compared to normal operation and can therefore store data that accumulate over a predetermined period. The communication board is also designed with drivers (programs). The board assembles data from the memory into data packets that can be sent over the line.
Nach der bevorzugten Variante werden das Kommunikationsboard 588 und die Maschinensteuerung durch den Maschinenhersteller aneinander angepasst und zur Verbindung mit einem externen System vorbereitet. Dazu ist es notwendig, mit dem Systemlieferant ein geeignetes Protokoll (Übertragungsmodus) und ein gemeinsames «Objektverzeichnis» zu vereinbaren, wobei letzteres Verzeichnis die Informationserhalte der Signale definiert. Damit sind das externe System und die Maschinensteuerung gegenseitig kommunikationsfähig. According to the preferred variant, the communication board 588 and the machine control are adapted to one another by the machine manufacturer and prepared for connection to an external system. To do this, it is necessary to agree a suitable protocol (transmission mode) and a common “object directory” with the system supplier, the latter directory defining the information received by the signals. This means that the external system and the machine control system are able to communicate with each other.
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Die Maschinensensorik The machine sensors
Fig. 3 zeigt wiederum die Maschinensteuerung 582, welche die Aktorik 584 der Maschine steuert, wie in WO 92/1314 für die Ringspinnmaschine erklärt wurde. Die Steuerung in Fig. 3 ist insbesondere mit der ihr zugeordneten Sensorik dargestellt, die im dargestellten Fall als «Sensorengruppen» gezeigt wurden, wobei jeder Sensorengruppe eine vorbestimmte Aufgabe zugeordnet ist. Die folgenden Gruppen sind in Fig. 3 aufgeführt, wobei nicht alle Gruppen in jedem Fall vorgesehen sind: 3 again shows the machine control 582, which controls the actuator system 584 of the machine, as was explained in WO 92/1314 for the ring spinning machine. The controller in FIG. 3 is shown in particular with the sensor system assigned to it, which in the case shown was shown as “sensor groups”, with each sensor group being assigned a predetermined task. The following groups are listed in FIG. 3, although not all groups are provided in every case:
i) Produktionssensoren 586P - diese Sensoren sprechen auf den Durchsatz an und beeinflussen den Materialfluss in der Zu- bzw. Ablieferung; solche Sensoren sind in jeder modernen Spinnereianlage vorhanden. Beispiele sind in den folgenden Patentschriften zu finden: US 4 715 550; DE 4 141 407; JP-OS-3/33 233. i) Production sensors 586P - these sensors respond to the throughput and influence the material flow in the delivery or delivery; Such sensors are present in every modern spinning plant. Examples can be found in the following patents: US 4,715,550; DE 4 141 407; JP-OS-3/33 233.
ii) Qualitätssensoren 586Q - sprechen auf die Qualität des Produktes der Maschine an; solche Sensoren sind zunehmend im Einsatz zu finden. Beispiele sind in den folgenden Patentschriften zu finden: EP 436 204; EP 156 153; DOS 4 113 384; EP 410 429. ii) 586Q quality sensors - respond to the quality of the machine product; Such sensors are increasingly being used. Examples can be found in the following patents: EP 436 204; EP 156 153; DOS 4 113 384; EP 410 429.
iii) Sicherheitssensoren 586S - sprechen auf Zustände an, die unter Umständen zu Schäden führen können (Personen- oder Maschinen- bzw. Geräteschäden). Solche Sensoren sind in jeder modernen Spinnereianlage zu finden zum Beispiel in Türschaltern, Zutrittsüberwachungen, Überbrückungsschalter usw. Beispiele sind in den folgenden Patentschriften zu finden: iii) 586S safety sensors - respond to conditions that may lead to damage (personal injury, damage to machinery or equipment). Such sensors can be found in every modern spinning plant, for example in door switches, access monitors, bridging switches, etc. Examples can be found in the following patents:
DE 3 912 737; DE 3 034 589; EP 353 784. DE 3 912 737; DE 3 034 589; EP 353 784.
iv) Prozessredundante Sensoren 586R nach EP-541 483, (Obj. 2270) - sprechen auf Zustände an, die allenfalls einen Einfluss auf die Ergebnisse des Verfahrens einen Einfluss ausüben, wobei aber die Faserverarbeitung nicht direkt nach den Ausgangssignalen dieser Sensoren gesteuert wird. Beispiel sind Klimasensoren. iv) Process-redundant sensors 586R according to EP-541 483, (Obj. 2270) - respond to conditions which at most exert an influence on the results of the method, but the fiber processing is not controlled directly according to the output signals of these sensors. Examples are climate sensors.
v) Maschinenzustandssensoren 586Z - sprechen auf den mechanischen Zustand der Maschine an. Solche Sensoren sind heute noch nicht weit verbreitet in Spinnereianlagen. Beispiele sind Sensoren, die den Energieverbrauch von Motoren bzw. der ganzen Maschine oder die Vibrationen bzw. Temperaturen an geeigneten Stellen in der Maschine überwachen. Beispiele sind in den folgenden Patentschriften zu finden: JP-AS-2-38 689; WO 85/04908; JP-OS-3-824. v) Machine condition sensors 586Z - respond to the mechanical condition of the machine. Such sensors are not yet widely used in spinning plants. Examples are sensors that monitor the energy consumption of motors or the entire machine or the vibrations or temperatures at suitable points in the machine. Examples can be found in the following patents: JP-AS-2-38 689; WO 85/04908; JP-OS-3-824.
vi) Bedienungseingriffe 586B - melden solche Eingriffe der Maschinensteuerung an. Solche Eingriffe können von einer Bedienungsperson oder von einem Bedienungsgerät (z.B. einem Ansetzroboter) ausgeübt werden. Beispiele solcher Sensoren sind in den folgenden Patentschriften zu finden: US 4 005 392; DOS 2 454 721; DOS 3 701 796. vi) Operator Interventions 586B - report such interventions to the machine controller. Such interventions can be carried out by an operator or by an operating device (e.g. a robot attachment). Examples of such sensors can be found in the following patents: US 4 005 392; DOS 2 454 721; DOS 3 701 796.
Fig. 3 zeigt auch schematisch ein Zeiterfassungsmittel 590, welches das logbuchartige Speichern von Daten bzw. Ereignisse ermöglicht, was die nachträgliche Untersuchung der Daten, um zeitliche Korrelationen zu ermitteln, ermöglicht. Ein entsprechendes Konzept ist für den Materialfluss in DE 4 024 307, (Obj. 2175) gezeigt worden. FIG. 3 also schematically shows a time recording means 590 which enables data or events to be stored in the form of a log, which enables the data to be subsequently examined in order to determine temporal correlations. A corresponding concept for the material flow has been shown in DE 4 024 307, (Obj. 2175).
Die in Fig. 3 dargestellte Maschine ist auch mit einer Schnittstelle 592 versehen, welche der Mensch-Maschine-Kommunikation dient. Dies ist normalerweise für die bidirektionale Kommunikation konzipiert und umfasst zum Beispiel eine Tastatur zum Eingeben von Signalen in die Steuerung. In diesem Fall ist aber eher die Ausgabe von Bedeutung. Die kann zum Beispiel mittels eines Bildschirmes ausgeführt werden. Eine geeignete Bedienungsoberfläche für diesen Zweck ist in «Textile World», April 191, Seite 44 ff gezeigt worden. (G5/2 Ringspinnmaschine). The machine shown in FIG. 3 is also provided with an interface 592, which is used for human-machine communication. This is usually designed for bidirectional communication and includes, for example, a keyboard for entering signals into the controller. In this case, the output is more important. This can be done, for example, using a screen. A suitable user interface for this purpose has been shown in "Textile World", April 191, page 44 ff. (G5 / 2 ring spinning machine).
Die Ausgangssignale der Sensoren werden in der Steuerung ausgewertet und die Resultate der Auswertung werden in einer Datei in einem Speicher 594 des Steuerungsrechners festgehalten. Diese Datei (Der Speicher) enthält sowohl die aktuellen Werte der Ausgangssignale von den Sensoren wie auch Daten, welche den zeitlichen Verlauf dieser Werte über ein vorgegebenes Intervall darstellen (um langsam aufbauende Abweichungen erkennen zu lassen). Die Datei enthält ebenfalls Abweichungen ausserhalb vorgegebenen Toleranzgrenzen sowie Daten bezüglich Bedienungseingriffe. Geeignete Auswertungen sind in EP 365 901 und 415 222 gezeigt worden. The output signals of the sensors are evaluated in the control and the results of the evaluation are recorded in a file in a memory 594 of the control computer. This file (the memory) contains both the current values of the output signals from the sensors as well as data which show the chronological course of these values over a predetermined interval (in order to identify slowly developing deviations). The file also contains deviations outside the specified tolerance limits as well as data regarding operator intervention. Suitable evaluations have been shown in EP 365 901 and 415 222.
Fig. 4 zeigt nun die drei Kernelemente einer Anordnung nach dieser Erfindung, nämlich: 4 now shows the three core elements of an arrangement according to this invention, namely:
a) eine Datei (ein Speicher) 20, die eine «Liste» von Bauteilen der Maschine enthält, wobei für jeden Teil seinen aktuellen Zustand gespeichert ist. Die gespeicherten Angaben stellen die Betriebstauglichkeit des Teils dar zum Beispiel «tauglich», «fraglich», «defekt». a) a file (memory) 20 which contains a “list” of components of the machine, with its current state being stored for each part. The stored information represents the fitness for purpose of the part, for example, "fit", "questionable", "defective".
b) eine Datei (ein Speicher) 22, die für jeden Bauteil der vorerwähnten Liste eine «Beanspruchungsfunktion» enthält. Diese Funktion stellt für den betroffenen Bauteil eine Beziehung zwischen der zu erwartenden Zustandsänderung und den herrschenden Betriebsbedingungen dar. Beispiele für einfache Beanspruchungsfunktionen sind in DOS 3 939 439 (Zinser) und in unserer deutschen Patentanmeldung Nr. 4 137 247, (Obj. 2260) aufgeführt. b) a file (a memory) 22 which contains a «stress function» for each component of the aforementioned list. For the component concerned, this function represents a relationship between the expected change in state and the prevailing operating conditions. Examples of simple stress functions are listed in DOS 3 939 439 (Zinser) and in our German patent application No. 4 137 247, (Obj. 2260) .
c) ein Rechner 24, welcher anhand von Daten bezüglich dem Ausgangszustand eines Bauteils und der herrschenden Betriebsbedingungen die zutreffende Beanspruchungsfunktion aus der Datei holen kann, um Hochrechnungen bezüglich Zustandsänderungen durchzuführen. Die Resultate solcher Hochrechnungen können sowohl als «Schätzungen» (ohne Einfluss auf die in der Datei gespeicherten Da- c) a computer 24 which, based on data relating to the initial state of a component and the prevailing operating conditions, can fetch the appropriate stress function from the file in order to carry out extrapolations regarding changes in state. The results of such projections can be used as "estimates" (without affecting the data stored in the file).
4 4th
5 5
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ten) ausgegeben werden, und/oder sie können als effektiv neuen Zustand in der Datei eingetragen werden, wonach sie eine neue Ausgangslage für weitere Hochrechnungen darstellen. ten) are output, and / or they can be entered as an effectively new state in the file, after which they represent a new starting point for further projections.
Die angegebenen Inhalte der Datei 20 können erweitert werden, wie nachfolgend in Zusammenhang mit komplexeren Beispielen aufgeführt wird. Eine vorteilhafte Erweiterung ist aber von vornherein klar -die Datei kann zum Beispiel mit Angaben zur eigentlichen Lebensdauer jedes eingesetzten Bauteils ergänzt werden, was einen Vergleich zwischen den hochgerechneten und den effektiven erreichten Werte ermöglicht. The specified contents of file 20 can be expanded, as will be listed below in connection with more complex examples. However, an advantageous extension is clear from the start - the file can, for example, be supplemented with information about the actual service life of each component used, which enables a comparison between the extrapolated and the actual values achieved.
Fig. 5 zeigt nun zwei vorteilhafte Erweiterungen der Elemente nach Fig. 4, wobei diese Erweiterungen jede für sich (d.h. voneinander unabhängig) eingesetzt werden können. Die wichtigen Erweiterungen umfassen FIG. 5 now shows two advantageous extensions of the elements according to FIG. 4, wherein these extensions can each be used individually (i.e. independently of one another). The important extensions include
- einerseits ein Diagnosemodul 26, das anfallende Störungen in der Maschine nach ihren Ursachen untersuchen kann. Die Diagnose kann anhand der gespeicherten Zustandsdaten durchgeführt werden, sie kann aber auch zu Änderungen der gespeicherten Zustandsdaten führen, so dass eine bidirektionale Verbindung zwischen diesem Modul und der Datei 20 vorteilhaft ist. Das Diagnosemodul 26 kann als Expertensystem ausgeführt werden zum Beispiel nach dem System, das unter dem Namen «Maintex» von der Firma Frametec angeboten wird. - On the one hand, a diagnostic module 26, which can examine accidents in the machine for their causes. The diagnosis can be carried out on the basis of the stored status data, but it can also lead to changes in the stored status data, so that a bidirectional connection between this module and the file 20 is advantageous. The diagnostic module 26 can be designed as an expert system, for example according to the system that is offered by the Frametec company under the name “Maintex”.
- andererseits ein Analysenmodul 28, welches anhand der in der Datei 20 gespeicherten Daten und Angaben zu den herrschenden Betriebsbedingungen die Wartungsbedürfnisse der Maschine ermittelt. Das Analysenmodul 28 könnte im Prinzip im Beanspruchungsrechner 24 integriert werden. Es ist aber vorzugsweise auch als standardmässig gestaltetes Expertensystem und daher als unabhängiges Modul mit Zugriff auf die Datei 20 ausgeführt. Die Prinzipien eines solchen Systems sind in US 4 916 625 gezeigt worden. - On the other hand, an analysis module 28 which determines the maintenance needs of the machine on the basis of the data and information on the prevailing operating conditions stored in the file 20. In principle, the analysis module 28 could be integrated in the stress calculator 24. However, it is preferably also designed as a standard expert system and therefore as an independent module with access to the file 20. The principles of such a system have been shown in US 4,916,625.
Zusätzliche Erweiterungen der bisher erwähnten in Datei 20 vorhandenen Daten bestehen vorzugsweise aus den folgenden Angaben für jeden auf der Liste stehenden Bauteil: Additional enhancements to the data in file 20 previously mentioned preferably consist of the following information for each component on the list:
1. die zeitliche Dringlichkeit für einen Eingriff im Falle eines Defektes bzw. bei vorgegebenen Zuständen, 1. the urgency in time for an intervention in the event of a defect or given conditions,
2. die Art und der Aufwand für den Eingriff, 2. the type and effort of the intervention,
3. eine «Priorität» für den Eingriff bzw. eine allfällige «Schadenhöhe» für den «Nichteingriff». 3. a «priority» for the intervention or a possible «amount of damage» for the «non-intervention».
Diese Daten sind vorzugsweise in der Datei 20 im direkten Zusammenhang mit den aufgelisteten Bauteilen abgespeichert. Sie stehen somit beiden Modulen 26, 28 zur Verfügung. Sie könnten aber offensichtlich in den Modulen selbst integriert werden. These data are preferably stored in the file 20 in direct connection with the listed components. They are therefore available to both modules 26, 28. However, they could obviously be integrated into the modules themselves.
Vorrichtungen Devices
Die beschriebenen Varianten können in die Maschinensteuerung 582 als Programme installiert werden. Die Rechenkapazität für die Beanspruchungskalkulation bzw. für das Betreiben der Expertensysteme ist dann im Minicomputer vorgesehen, welcher als Maschinensteuerung 582 eingesetzt wird. Die Dateien 20, 22 können in dem Computer 582 zugeordneten Speichern aufgebaut bzw. verwaltet werden. The described variants can be installed in the machine control 582 as programs. The computing capacity for the stress calculation or for the operation of the expert systems is then provided in the mini computer, which is used as the machine control 582. The files 20, 22 can be built up or managed in the memories assigned to the computer 582.
Es ist allerdings kaum sinnvoll die Rechen- bzw. Speicherkapazität der Maschine mit diesen Funktionen zu belasten. Einerseits ist solche Kapazität normalenweise mit der Bewältigung der Steuerungsaufgaben nahezu voll ausgelastet. Andererseits müsste dann für jede Maschine einen eigenen Satz der zutreffenden Funktionen vorgesehen werden, obwohl diese Funktionen nur unregelmässig zum Einsatz kommen. However, it hardly makes sense to load the computing or storage capacity of the machine with these functions. On the one hand, such capacity is normally almost fully used to master the control tasks. On the other hand, a separate set of the relevant functions would then have to be provided for each machine, although these functions are used only irregularly.
Es wäre sinnvoller zumindest das Störungsdiagnosemodul 26 in einem tragbaren Gerät zu realisieren, die von Maschine zu Maschine verlegt werden kann und bei Bedarf eingesetzt werden kann. Das Gerät kann von der Wartungsmannschaft mitgetragen werden. Ein solches Gerät ist zum Beispiel ein sogenannter «Notebook»-Computer, der in DOS 4 537 742 erwähnt ist. It would make more sense to at least implement the fault diagnosis module 26 in a portable device that can be moved from machine to machine and can be used if necessary. The device can be carried by the maintenance team. Such a device is, for example, a so-called “notebook” computer, which is mentioned in DOS 4 537 742.
Fig. 6 zeigt schematisch eine bevorzugte Variante eines portablen Gerätes, das mit Bildschirm 30, Zentralprozessoreinheit 32, Festplatte 38 sowie RAM-Speicher 34 und Arbeitsspeicher 36 versehen ist. Das Gerät ist mit einem Betriebssystem programmiert, das zum Betreiben der folgenden Applikationen geeignet ist. Die Applikation besteht aus den Modulen der Fig. 5, sowie eine zusätzliche Datei 40, die als «Reparatur-Unterstützung» bezeichnet werden kann und dem Instandhaltungs-Modul untergeordnet ist. Diese Datei 40 enthält zum Beispiel eine Reparaturanleitung und Angaben zur Verfügbarkeit der zutreffenden Ersatzteile sowie allenfalls Zeitvorgaben für die zutreffenden Serviceleistungen. Diese Angaben stehen zum Planen der notwendigen Arbeiten zur Verfügung. FIG. 6 schematically shows a preferred variant of a portable device which is provided with a screen 30, central processor unit 32, hard disk 38, as well as RAM memory 34 and working memory 36. The device is programmed with an operating system that is suitable for operating the following applications. The application consists of the modules of FIG. 5, as well as an additional file 40, which can be referred to as "repair support" and is subordinate to the maintenance module. This file 40 contains, for example, repair instructions and information on the availability of the applicable spare parts and any time requirements for the applicable services. This information is available for planning the necessary work.
Das Gerät muss über eine Schnittstelle 42 zur Kommunikation mit der Maschine angeordnet werden. Wie die Fig. 2 zeigt, ist dies für eine moderne Maschine kein besonderes Problem. Es muss ein geeignetes Kommunikationsprotokoll festgelegt werden, so dass die Informationen aus der Datei 594 (Fig. 3) über die Schnittstelle 588, 589 (Fig. 2) an das portable Gerät (Fig. 6) übertragen werden können, nachdem das Gerät mittels einer Leitung und Stecker mit der Maschine verbunden worden ist. Die Bedienungsunterstützung erfolgt über den Bildschirm 30 des portablen Gerätes. Über die gleiche Kommunikationsverbindung 42 kann das portable Gerät mit einer Datei (nicht gezeigt) verbunden werden, welche The device must be arranged via an interface 42 for communication with the machine. As FIG. 2 shows, this is not a particular problem for a modern machine. A suitable communication protocol must be defined so that the information from the file 594 (FIG. 3) can be transmitted to the portable device (FIG. 6) via the interface 588, 589 (FIG. 2) after the device has been activated by means of a Cable and plug have been connected to the machine. The operator support is provided on the screen 30 of the portable device. Via the same communication link 42, the portable device can be connected to a file (not shown) which
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Stammdaten zur Verfügbarkeit von Ersatzteilen enthält. Dieses Merkmal wird aber anhand der nächsten Variante näher erklärt. Contains master data on the availability of spare parts. This feature is explained in more detail in the next variant.
Fig. 8 zeigt eine Lösung, die auf Kommunikation zwischen der Maschinensteuerung und einem Pro-zessleitrechner beruht zum Beispiel nach WO 92/13121. Die Bedienungsunterstützung wird dann vorzugsweise über die Bedienungsoberfläche der betroffenen Maschine geleistet (nach WO 91/16481, Obj. 2093). Fig. 7 zeigt eine Kopie der Fig. 7 letzterer Anmeldung, um die Kommunikationsverbindung zu erläutern. 8 shows a solution which is based on communication between the machine control and a process control computer, for example according to WO 92/13121. The operator support is then preferably provided via the operator interface of the machine concerned (according to WO 91/16481, Obj. 2093). Fig. 7 shows a copy of Fig. 7 of the latter application to explain the communication link.
Der in Fig. 7 dargestellte Anlageteil umfasst (in der Reihenfolge der Prozessstufen, das heisst der «Verkettung» der Maschinen): The system part shown in Fig. 7 comprises (in the order of the process stages, that is, the "chaining" of the machines):
a) die Flyerstufe 300 a) Flyer level 300
b) eine Endspinnstufe 320, in diesem Fall durch Ringspinnmaschinen gebildet, b) a final spinning stage 320, in this case formed by ring spinning machines,
c) ein Vorgarntransportsystem 310, um Flyerspulen von der Flyerstufe 300 an die Endspinnstufe 320 und leere Hülsen von der Endspinnstufe 320 zurück an die Flyerstufe 300 zu tragen, und d) eine Umspulstufe 330, um die an den Ringspinnmaschinen gebildeten Kopse in grösseren (zylindrischen oder konischen) Packungen umzuwandeln. c) a roving transport system 310 to carry flyer bobbins from the flyer stage 300 to the final spinning stage 320 and empty tubes from the final spinning stage 320 back to the flyer stage 300, and d) a rewinding stage 330 to larger (cylindrical or to convert conical) packs.
Jede Verarbeitungsstufe 300, 320, 330 umfasst eine Mehrzahl von Hauptarbeitseinheiten (Maschinen), die je mit einer eigenen Steuerung versehen sind. Diese Steuerung ist in Fig. 7 nicht gezeigt, wird aber nachfolgend etwas näher erläutert. An der jeweiligen Maschinensteuerung angehängt, sind Robotikeinheiten (Bedienungsautomaten), die dieser Maschine direkt zugeteilt werden. In Fig. 7 ist für jeden Flyer der Stufe 300 ein eigener Doffer vorgesehen - die Funktion «Flyerdoffen» ist in Fig. 7 mit dem Kasten 302 angedeutet. Each processing stage 300, 320, 330 comprises a plurality of main work units (machines), each of which is provided with its own control. This control is not shown in FIG. 7, but is explained in more detail below. Attached to the respective machine control are robotics units (automatic controls) that are directly assigned to this machine. A separate doffer is provided for each flyer of level 300 in FIG. 7 - the function “flyer opening” is indicated in FIG. 7 with box 302.
Eine mögliche Ausführung ist zum Beispiel in EP 360 149 bzw. in DE-OS 3 702 265. A possible embodiment is, for example, in EP 360 149 or in DE-OS 3 702 265.
In Fig. 7 sind auch für jede Ringspinnmaschine der Stufe 320 ein Bedienungsautomat pro Spinnstellenreihe zur Bedienung der Spinnstellen und eine Aufsteckungsbedienung für die Vorgarnzufuhr vorgesehen. Die Funktion «Spinnstellenbedienung» ist mit den Kasten 322, 324 (ein Kasten pro Spinnstellenreihe) und die Funktion «Vorgarnzufuhr» mit den Kasten 326 angedeutet. Eine mögliche Ausführung ist zum Beispiel in EP 394 708 und 392 482 gezeigt. In FIG. 7, an automatic control unit per row of spinning stations for operating the spinning stations and a push-on operation for the roving feed are also provided for each ring spinning machine of stage 320. The “spinning station operation” function is indicated by boxes 322, 324 (one box per row of spinning stations) and the “roving feed” function is indicated by boxes 326. A possible embodiment is shown for example in EP 394 708 and 392 482.
Das Vorgarntransportsystem 310 ist auch mit einer eigenen Steuerung versehen, die hier nicht näher erläutert werden soll. Das System 310 umfasst eine Einheit zum Reinigen von Vorgarnspulen, bevor sie an die Flyerstufe 300 zurückgegeben werden. In Fig. 7 ist die Funktion «Vorgarnspulenreiniger» durch den Kasten 312 angedeutet. Eine mögliche Ausführung dieses Anlageteiles ist zum Teil in EP 392 482 gezeigt. The roving transport system 310 is also provided with its own control system, which will not be explained in more detail here. System 310 includes a roving bobbin cleaning unit before being returned to flyer stage 300. The function “roving bobbin cleaner” is indicated in FIG. 7 by box 312. A possible embodiment of this plant part is shown in part in EP 392 482.
Die Ringspinnmaschinen der Stufe 320 und Spulmaschinen der Stufe 330 bilden zusammen einen «Maschinenverbund», wodurch der Transport der Kopse an die Spulmaschinen gewährleistet ist. Die Steuerung dieses Verbundes erfolgt von der Spulmaschine. The ring spinning machines of level 320 and winding machines of level 330 together form a «machine network», which ensures that the cops are transported to the winding machines. This assembly is controlled by the winding machine.
Ein Netz 350 ist vorgesehen, wodurch alle Maschinen der Stufen 300, 320, 330 und das System 310 für den Signalaustausch (Datenübermittlung) mit einem Prozessleitrechner 340 verbunden sind. Der Rechner 340 bedient direkt ein Alarmsystem 342 und eine Bedienung 344 zum Beispiel in einer Leitstelle bzw. in einem Meisterbüro. A network 350 is provided, whereby all machines of stages 300, 320, 330 and system 310 for signal exchange (data transmission) are connected to a process control computer 340. The computer 340 directly operates an alarm system 342 and an operator control 344, for example in a control center or in a master's office.
Eine sehr wichtige Funktion des Umspulens von Ringspinngarn ist die sogenannte Garnreinigung, die mit dem Kasten 360 angedeutet ist. Der Garnreiniger ist über dem Netz 350 mit dem Prozessleitrechner 340 verbunden. Durch diese Vorrichtung werden Garndefekte eliminiert und gleichzeitig Informationen (Daten) gewonnen, die Rückschlüsse auf die vorangehenden Verfahrensstufen ermöglichen. Die Garnreinigungsfunktion wird an der Spulmaschine ausgeübt. A very important function of the rewinding of ring spun yarn is the so-called yarn cleaning, which is indicated by the box 360. The yarn cleaner is connected to the process control computer 340 via the network 350. Yarn defects are eliminated by this device and at the same time information (data) is obtained which enables conclusions to be drawn about the preceding process stages. The thread cleaning function is carried out on the winder.
Jede Maschine ist auch mit einer «Bedienungsoberfläche» (592, Fig. 3) versehen, die mit der jeweiligen Steuerung verbunden ist und Mensch-Maschine (oder sogar Robot-Maschine) Kommunikation ermöglicht. Die «Bedienungsoberfläche» kann auch als «Bedienungskonsol» bezeichnet werden. Ein Beispiel einer solchen Bedienungsoberfläche ist in DE-OS 3 734 277 gezeigt, allerdings nicht für eine Ringspinnmaschine, sondern für eine Strecke. Das Prinzip ist für alle solchen Bedienungsmittel gleich. Each machine is also provided with a "user interface" (592, Fig. 3), which is connected to the respective control and enables human-machine (or even robot-machine) communication. The “user interface” can also be referred to as the “operator console”. An example of such a user interface is shown in DE-OS 3 734 277, but not for a ring spinning machine, but for a draw frame. The principle is the same for all such controls.
Nach einem Aspekt der Erfindung, nach WO 91/16481, ist die Anlage derart programmiert und ausgelegt, dass der Leitrechner 340 Bedienungsunterstützung über die Bedienungsoberfläche 592 der jeweiligen Maschine leisten kann, das heisst der Leitrechner kann Steuerbefehle über dem Netz 350 senden und die Maschinensteuerungen können derartige Steuerbefehle empfangen und befolgen, so dass der Zustand der Bedienungsoberfläche 592 vom Leitrechner 340 über der jeweiligen Steuerung bestimmt wird. According to one aspect of the invention, according to WO 91/16481, the system is programmed and designed in such a way that the host computer 340 can provide operator support via the user interface 592 of the respective machine, i.e. the host computer can send control commands via the network 350 and the machine controls can Receive and follow such control commands so that the state of the user interface 592 is determined by the control computer 340 via the respective controller.
Die Maschine kann natürlich mit mehr als einer «Bedieneroberfläche» versehen werden. Wichtig dabei ist, dass die bzw. jede solche Bedieneroberfläche mit der Maschinensteuerung verbunden ist, so dass Signale zwischen der Bedieneroberfläche und der Maschinensteuerung ausgetauscht werden können. Wo zum Beispiel ein Hilfsgerät an einer Maschine mit einer eigenen Bedieneroberfläche versehen ist, das Gerät aber der Maschinensteuerung untergeordnet ist, dann ist die Bedienungsoberfläche des Gerätes der Maschine zuzuordnen. Of course, the machine can be equipped with more than one “user interface”. It is important that the or each such user interface is connected to the machine control so that signals can be exchanged between the user interface and the machine control. Where, for example, an auxiliary device on a machine is provided with its own user interface, but the device is subordinate to the machine control system, then the user interface of the device must be assigned to the machine.
Fig. 8 zeigt nun die schon erwähnten Dateien bzw. Module in Kombination mit der Maschinensteue- 8 now shows the files or modules already mentioned in combination with the machine control
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rung 582, wobei die Dateien und Module im Prozessleitrechner integriert sind 340, Fig. 7. Dieser Rechner 340 verfügt auch über eine Schnittstelle 42 mit einem Rechner (nicht gezeigt), welcher die Ersatzteilverwaltung steuert bzw. mit Daten über die Verfügbarkeit von Ersatzteilen gespeichert wird. Die Diagnose* bzw. die Analyse des Moduls 26 bzw. 28 wird an der betroffenen Maschine über ihre Bedienungsoberfläche 592 geleistet, wobei die Wartungsperson (bzw. Mannschaft) durch den Leitrechner 340 über ein Rufsystem nach PCT-W091/16481 an dieser Maschine gerufen worden ist. Über die Bedienungsoberfläche 592 kann Kommunikation zwischen dem Personal und dem Leitrechner 340 stattfinden. Das Personal kann aber auch allenfalls mit tragbaren Geräten (Fig. 6) ausgerüstet werden, die ebenfalls über dem Netz 350 mit dem Prozessleitrechner 340 kommunizieren können, was allenfalls sogar das wnloading» bestimmte Module vom Leitrechner 340 zum Gerät ermöglicht. tion 582, the files and modules being integrated in the process control computer 340, FIG. 7. This computer 340 also has an interface 42 with a computer (not shown) which controls the spare parts management or is stored with data on the availability of spare parts . The diagnosis * or the analysis of the module 26 or 28 is carried out on the machine concerned via its user interface 592, the maintenance person (or crew) being called by the host computer 340 via a call system according to PCT-W091 / 16481 on this machine is. Communication between the personnel and the host computer 340 can take place via the user interface 592. However, the personnel can also be equipped with portable devices (FIG. 6), which can also communicate with the process control computer 340 via the network 350, which at most even enables certain modules from the control computer 340 to the device to be loaded.
Die Fig. 9 und 10 werden nicht einzel beschrieben werden. Die zeigen je eine Version der Fig. 8, wobei in einem Fall (Fig. 9) eine Diagnose und im anderen Fall (Fig. 10) eine Analyse ausgeführt wird. Der Informationsfluss ist in beiden Fällen durch dicke «Kommunikationspfade» angedeutet. Die Kasten sind beschriftet, um das Vorgehen anhand von Beispielen zu verdeutlichen. 9 and 10 will not be described individually. 8 each show a version of FIG. 8, a diagnosis being carried out in one case (FIG. 9) and an analysis being carried out in the other case (FIG. 10). The flow of information is indicated in both cases by thick «communication paths». The boxes are labeled to illustrate the procedure using examples.
Grundgedanken zum Beispiel nach Fia. 8 bis 10 Basic ideas, for example, according to Fia. 8 to 10
Das Studium der gesamten Aufgabenstellung der Maschinenverwaltung in der Spinnerei hat ergeben, dass beim Schritt von der rein programmgesteuerten vorbeugenden Wartung zur Instandhaltung nach Bedarf (On Condition Maintenance) auch die unvorhergesehene Störung mit einbezogen werden sollte. Hieraus entsteht nun ein integriertes System für die Bedienerunterstützung, das die gesamte Instandhaltung abdeckt. The study of the entire task of machine management in the spinning mill has shown that the step from purely program-controlled preventive maintenance to maintenance as required (on condition maintenance) should also include the unforeseen malfunction. This now creates an integrated system for operator support that covers the entire maintenance.
Der Kern dieses Systems besteht aus einer nach den wesentlichen Bauteilen geordneten Zustands-Datei. Diese enthält als Kenngrösse die jeweilige Rest-Lebensdauer unter den aktuellen Betriebsbedingungen. Sie dient gleichzeitig der Störungsdiagnose für unvorhergesehene Ereignisse, indem für jeden Bauteil der Diagnose-Status «in Ordnung/fraglich/verdächtig/defekt» gespeichert ist. The core of this system consists of a status file arranged according to the essential components. As a parameter, this contains the respective remaining service life under the current operating conditions. It is also used for fault diagnosis for unforeseen events by storing the diagnosis status "OK / Questionable / Suspicious / Defective" for each component.
Einerseits wird diese Datei aufdatiert durch ein Berechnungsmodul, das aufgrund fest vorgegebener Beanspruchungsfunktionen die jeweilige Rest-Lebensdauer berechnet. On the one hand, this file is updated by a calculation module that calculates the respective remaining service life on the basis of predefined stress functions.
Anderseits steht das Expertensystem für die Störungsdiagnose im Dialog mit dieser Datei, sobald eine Störung eintritt. Der Vorteil dieser Kombination liegt darin, dass die Diagnose auf die aktuelle Rest-Lebensdauer als Indiz zugreifen kann und somit eine bessere Erfolgswahrscheinlichkeit und ein rascherer Diagnoseablauf erwartet werden kann. On the other hand, the expert system for fault diagnosis is in dialogue with this file as soon as a fault occurs. The advantage of this combination is that the diagnosis can access the current remaining service life as an indication and thus a better probability of success and a faster diagnosis process can be expected.
An dritter Stelle steht diese Datei einem Expertensystem für die Instandhaltung zur Verfügung. Dieses zweite Expertensystem verfolgt laufend den Bauteil-Zustand und gibt dem Bediener Hinweise für die kommenden Instandhaltungs-Arbeiten. Während dieser Arbeiten selbst übernimmt dieses Expertensystem die Bedienerunterstützung im Sinne einer elektronischen Wartungsanleitung. Zu diesem Zweck steht ihm die Datei «Reparatur-Unterstützung» zur Verfügung. Die Verbindung dieser Datei mit einer Schnittstelle zum Ersatzteil-Bestellwesen ergibt sich dann als logische Konsequenz. Diese Unterstützung des Expertensystems «Instand-haltung» mit einer Datei für die Ersatzteil-Verfügbarkeit und den Zeitvorgaben für Serviceleistungen ermöglicht erst eine vernünftige Vorausdisposition von Personal und Material. Thirdly, this file is available to an expert system for maintenance. This second expert system continuously monitors the condition of the component and provides the operator with information for upcoming maintenance work. During this work itself, this expert system provides operator support in the form of electronic maintenance instructions. The "Repair support" file is available for this purpose. The connection of this file with an interface to the spare parts ordering system is then a logical consequence. This support from the “Maintenance” expert system with a file for the availability of spare parts and the time specifications for services enables a reasonable advance planning of personnel and materials.
Theoretisch wäre es möglich, die Beanspruchungsfunktion aufgrund der laufend angesammelten Betriebserfahrung automatisch anzupassen. Diesem Konzept steht aber entgegen, dass die Beanspruchungsfunktion nur mit grosser Umsicht und unter Berücksichtigung sämtlicher betrieblicher Umstände geändert werden darf. So dürfen beispielsweise vereinzelte fehlerhaft eingebaute Wälzlager nicht zu einem vorzeitigen Austausch aller Lager führen: ein solcher Fehler muss gezielt auf das einzelne Lager eruiert und behoben werden. Die Statistik der Eingriffe (Datei «Hinweise»), nachgeführt durch den Bediener, gibt hier unmittelbar die nötige Information. Theoretically, it would be possible to automatically adapt the stress function based on the ongoing accumulated operating experience. This concept is opposed to the fact that the stress function may only be changed with great care and taking into account all operational circumstances. For example, occasionally incorrectly installed rolling bearings must not lead to premature replacement of all bearings: such a fault must be specifically determined and corrected for the individual bearing. The statistics of the interventions ("Notes" file), updated by the operator, immediately provide the necessary information.
Die zustandsabhängige Wartung Condition-based maintenance
1. Zustand der Maschine, aktuell/gefordert 1. Condition of the machine, current / required
Der Zustand einer Maschine ist bestimmt durch den Zustand vieler einzelner Bauteile. Er lässt sich deshalb nur durch indirekte Merkmale auf effiziente Weise erfassen. Zu diesen Merkmalen gehören zum Beispiel: The condition of a machine is determined by the condition of many individual components. It can therefore only be captured efficiently through indirect characteristics. These features include, for example:
- Unvorhergesehene Stillstände/Fadenbrüche/Bandbrüche/Alarme (durch Maschinensteuerung erfasst) - unforeseen downtimes / thread breaks / belt breaks / alarms (recorded by machine control)
- Qualitätswerte am Ausgang der betreffenden Prozesstufe, beispielsweise die Anzahl der Schnitte des Garnreinigers (von der Q-Sensorik erfasst) - Quality values at the exit of the relevant process stage, for example the number of cuts of the yarn cleaner (recorded by the Q sensor system)
- Verlauf des Nutzeffektes für die gesamte Maschine (von der Maschinensteuerung oder dem Prozess-leitsystem errechnet) - Course of the efficiency for the entire machine (calculated by the machine control or the process control system)
- Abgang-Anteil mit Bezug auf die Materialqualität am Eingang (siehe zum Beispiel WO 92/00409) - Exit share with reference to the material quality at the entrance (see for example WO 92/00409)
- Bedienungsaufwand (schwierig, weil nur indirekt zu erfassen) - Operating effort (difficult because it can only be recorded indirectly)
- Energieverbrauch - Power consumption
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- Druckabfall (Überwachungskriterium für Filter, Gebläse und Leitungen) - Pressure drop (monitoring criterion for filters, blowers and lines)
- Staubgehalt der Umgebungsluft - Dust content in the ambient air
- Temperatur kritischer Maschinenteile - Temperature of critical machine parts
- Mechanische Schwingungen in Form von Vibration und Geräusch - Mechanical vibrations in the form of vibration and noise
- Stellgrössen von Regelkreisen, beispielsweise Langzeitregulierung des Bandquerschnittes (empfindlicher Indikator für das Abwandern wichtiger Eigenschaften: (siehe zum Beispiel WO 92/00409. - manipulated variables of control loops, for example long-term regulation of the strip cross-section (sensitive indicator for the migration of important properties: (see for example WO 92/00409.
Problematisch ist nun, dass diese wenigen aber aussagekräftigen Grössen nur in Verbindung mit einer bestimmten Produktionsaufgabe, das heisst Betriebsparametern ausgewertet werden können. Einzelne Grössen gehören sogar zum Spinnplan. Folgerung: die Zielwerte und Toleranzen für diese Grössen sollten jeweils auf eine bestimmte Produktionsaufgabe (Spinnplan, «Rezeptur», Prozess-Spezifikati-on) bezogen in einer Datenbank abgelegt werden. Sie können durch Extrapolation aus ähnlichen Produktionsaufgaben gewonnen und mit zunehmender Betriebserfahrung verbessert werden. Dieses Hochzüchten der eigenen Standards über längere Zeit hinweg ist eine wichtige Aufgabe der Betriebsleitung, die vom Prozessleitsystem zu unterstützen ist. The problem now is that these few but meaningful sizes can only be evaluated in connection with a specific production task, i.e. operating parameters. Individual sizes even belong to the spinning plan. Conclusion: The target values and tolerances for these sizes should each be stored in a database related to a specific production task (spinning plan, "recipe", process specification). They can be extrapolated from similar production tasks and improved with increasing operational experience. This upbringing of one's own standards over a long period of time is an important task for the management, which must be supported by the process control system.
Parallel zu diesem Zustand der Maschine verläuft der Zustand der einzelnen Bauteile. Dieser ist gekennzeichnet durch die Spuren des Gebrauchs: Verschmutzung, Alterung, Materialermüdung, Korrosion, Verschleiss, gewaltsame Deformation. Die Beurteilung des Zustandes erfordert eine durch Erfahrung geprägte Diagnosetechnik, die sich nicht durch Sensoren und Rechner automatisieren lässt. Entscheidend ist nun, dass diese Qualität von Maschinenzustand und Bauteilzustand im Prozessleitsystem berücksichtigt wird. The state of the individual components runs parallel to this state of the machine. This is characterized by the traces of use: pollution, aging, material fatigue, corrosion, wear and tear, violent deformation. Assessing the condition requires a diagnostic technology based on experience that cannot be automated by sensors and computers. It is now crucial that this quality of machine condition and component condition is taken into account in the process control system.
2. Zustandsprognose 2. State forecast
Aktueller Zustand der kritischen Bauteile Current state of the critical components
In der klassischen Lehre wird dem Bauteil ein bestimmter Verschleisszustand zugeschrieben. Ausgehend vom Neuzustand wird ein Zeit- oder Beanspruchungs-abhängiger Verlauf angenommen. Hieraus ergibt sich eine Prognose, und verbunden mit einem bestimmten Endzustand auch der Zeitpunkt für den Austausch bzw. den Wartungseinsatz. (Schema: «Neuzustand nach letztem Eingriff-Beanspruchungsfunktion - künftiger Gebrauchszustand») für die Beanspruchungsfunktion sind die Zeit, die Betriebsdauer und das Produktionsvolumen als Parameter bekannt. In classic teaching, a certain wear condition is ascribed to the component. Starting from the new condition, a time-dependent or stress-dependent course is assumed. This results in a forecast and, together with a certain final condition, also the time for the replacement or maintenance. (Scheme: “New condition after the last intervention stress function - future use condition”) For the stress function, the time, the operating time and the production volume are known as parameters.
Zusammenhang Zustandsanspruch-Zukunftsprognose Relationship between condition claim and future forecast
In der betrieblichen Praxis wird der Zustand der Maschinen nicht aufgrund der einzelnen Bauteile sondern über das Betriebsverhalten der Maschine beurteilt (s. Abschnitt 1). Die Disposition der Wartung folgt deshalb dem folgenden Ablauf: In operational practice, the condition of the machine is not assessed on the basis of the individual components but rather on the operating behavior of the machine (see section 1). The maintenance schedule therefore follows the following sequence:
- Beurteilung des aktuellen Zustandes der Maschine aufgrund von Produktion, Qualität und Betriebsverhalten. - Assessment of the current condition of the machine based on production, quality and operating behavior.
- Hieraus Bestimmung des Zustandes einzelner Bauteile durch das Expertenwissen des Benützers und gegebenenfalls spezifische Diagnose. - From this determination of the condition of individual components by the expert knowledge of the user and, if necessary, specific diagnosis.
- Extrapolation des Betriebszustandes aufgrund der Betriebserfahrung, immer mit Rücksicht auf die Merkmale Produktion, Qualität und Betriebsverhalten. - Extrapolation of the operating status based on the operating experience, always taking into account the characteristics of production, quality and operating behavior.
- Disposition der Wartung «so gut wie nötig», das heisst eigentlich zustandsbezogen statt zeitbezogen. - Scheduling of maintenance "as good as necessary", that is actually status-related instead of time-related.
Von diesem Vorgehen wird nur abgewichen, wo sich der Zustand nur schwierig ermitteln lässt und Langzeitschäden durch vorbeugendes Verhalten vermieden werden müssen: Ölwechsel in Spindeln (in Ermangelung einer Ölanalyse), Nachschmieren von Wälzlagern (Wartung billiger als Kontrolle). This procedure is only followed where the condition is difficult to determine and long-term damage must be avoided through preventive behavior: oil changes in spindles (in the absence of an oil analysis), relubrication of rolling bearings (maintenance cheaper than control).
Zum Nachvollziehen dieser Schritte ist das Prozessleitsystem das geeignete Instrument. Es verfügt über die Rechenkapazität für das Zuordnen des Zustandes wichtiger Bauteile zum Verhalten der Maschine. Weiter lässt sich darin eine Datenbank einrichten, welche den aktuellen Zustand und dessen Zukunftstrend für alle wichtigen Bauteile speichert. The process control system is the right instrument to understand these steps. It has the computing capacity for assigning the state of important components to the behavior of the machine. A database can also be set up, which stores the current status and its future trend for all important components.
Ein wichtiger Aspekt davon ist das Rechenverfahren für die Beanspruchung. Hier sind bisher lediglich Modelle bekannt, die linear von Zeit, Betriebsdauer oder Produktion abhängen. Tatsächlich ist die Beanspruchung stark nichtlinear und von Bauteil zu Bauteil äusserst unterschiedlich. Als Effekte kommen vor: An important aspect of this is the calculation method for the stress. So far, only models are known that depend linearly on time, operating time or production. In fact, the stress is highly non-linear and extremely different from component to component. The following effects occur:
- Anzahl Startvorgänge: hohe Beanspruchung von einzelnen Teilen. - Number of starts: high stress on individual parts.
- Verschmutzung: stark nichtlinear abhängig von der Technologie (Spinnplan), weitgehend linear abhängig von der Produktion (Einsatzdauer). Beispiel: Lager der Streckwerkzylinder. - Contamination: strongly non-linear depending on the technology (spinning plan), largely linear depending on the production (duration of use). Example: Bearing of the drafting cylinders.
- Mechanischer Verschleiss von Lagerstellen: in der Regel nicht linear abhängig von der Anzahl Aktionen. Beispiel: Kopstransportband. - Mechanical wear of bearing points: usually not linear depending on the number of actions. Example: head conveyor belt.
- Verschleiss von Technologieteilen: weitgehend linear abhängig von der Produktion. Beispiel: Kardengarnitur. - Wear of technology parts: largely linear depending on the production. Example: card clothing.
8 8th
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
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45 45
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55 55
60 60
65 65
CH 686 378 A5 CH 686 378 A5
- Gewaltsame Beschädigung: Zufallsunterworden. Beispiel: Schlägergarnitur in einer Putzereimaschine. - Violent Damage: Accidental. Example: racket set in a blowroom machine.
Hieraus ergibt sich als Konzept eine Tabelle / Datei auf Stufe Prozessleitrechner mit den wichtigsten Verschleissteilen. deren Verschleisscharakteristik / Beanspruchunasfunktion und dem jeweiligen hochgerechneten Zustand. Durch gezielte Kontrollen (Teil der Wartung) bei kritischen Bauteilen wird der aktuelle Zustand aufdatiert. This results in the concept of a table / file at the process control computer level with the most important wearing parts. their wear characteristics / stress function and the respective extrapolated state. The current status is updated by means of targeted checks (part of the maintenance) for critical components.
«Maschinenzustand» "Machine status"
Der Zustand eines Bauteiles soll idealerweise im Rahmen des «Zustandes der Maschine» beurteilt werden. Um dies zu ermöglichen ist es notwendig, Beurteilungskriterien für den «Maschinenzustand» aufzustellen. Dies muss anhand der von der Sensorik zur Verfügung gestellten Informationen geschehen. The condition of a component should ideally be assessed as part of the “condition of the machine”. In order to make this possible, it is necessary to set up evaluation criteria for the "machine condition". This must be done based on the information provided by the sensors.
Dazu wird vorzugsweise eine «Footprint-Datei» erstellt, die zum Beispiel die folgende Form aufweisen könnte: For this purpose, a «footprint file» is preferably created, which could have the following form, for example:
Merkmal characteristic
Zielwert Target value
Grenzwert limit
I stwert Actual value
Abweichung deviation
1. 1.
2. 2nd
3. 3rd
4. 4th
5. 5.
6. 6.
7 . 7.
8. 8th.
Beispiele solcher «Merkmale» sind die Störungshäufigkeit, Qualitätsmerkmale des Produktes, Vibrationspegel, Energieverbrauch usw. Examples of such «characteristics» are the frequency of malfunctions, quality characteristics of the product, vibration level, energy consumption etc.
Eine solche Datei wird vorzugsweise für jede einer Anzahl verschiedener «Betriebsbedingungen» festgehalten zum Beispiel für verschiedene Spinnrezepte, wenn die entsprechenden Maschinenzustände sich voneinander wesentlich unterscheiden lassen. Such a file is preferably recorded for each of a number of different “operating conditions”, for example for different spinning recipes, if the corresponding machine conditions can be significantly differentiated from one another.
Eine solche «Footprint-Datei» kann zum Beispiel als Element der Datei 594 (Fig. 3 und Fig. 8) vorgesehen werden. Such a “footprint file” can be provided, for example, as an element of file 594 (FIGS. 3 and 8).
Für jedes Merkmal ist es natürlich die normale Praxis, einen Vergleich des Istwertes mit einem Grenzwert bzw. mit einem Zielwert durchzuführen und Abweichungen vom Zielwert festzustellen. Die Footprint-Datei ermöglicht auch ein solches Vorgehen, wobei beim Oberschreiten eines Grenzwertes bzw. beim Feststellen einer unzulässigen Abweichung ein Alarm ausgelöst bzw. abgestellt werden kann. Insoweit enthält die Footprint-Datei nichts weiteres als eine Zusammenstellung der überwachten Parameter mit ihren zutreffenden Grössen. For each characteristic, it is of course normal practice to compare the actual value with a limit value or with a target value and to determine deviations from the target value. The footprint file also enables such a procedure, an alarm being triggered or switched off when a limit value is exceeded or when an impermissible deviation is determined. In this respect, the footprint file contains nothing more than a compilation of the monitored parameters with their appropriate sizes.
In Kombination mit einer geeigneten Auswertung ermöglicht die Footprint-Datei aber die erwünschte Beurteilung des «Maschinen-Zustandes». Dies kann zum Beispiel nach einem bekannten Verfahren (z.B. das Ausrechnen der Wurzel der Summe der Quadratwerte für ausgewählte Grössen, beispielsweise y = VxT^ + X2^ + X3^ xn) In combination with a suitable evaluation, the footprint file enables the desired assessment of the “machine status”. This can be done, for example, using a known method (e.g. calculating the root of the sum of the square values for selected variables, for example y = VxT ^ + X2 ^ + X3 ^ xn)
zur Berücksichtigung einer Mehrzahl von Faktoren geschehen. Die wesentlichen Grössen können sowohl Istwerte wie auch Abweichungen umfassen. Die Resultate der Auswertung werden dann dem Analysenmodul 28 bzw. dem Diagnosemodul 26 zur Verfügung gestellt. to take into account a variety of factors. The main variables can include actual values as well as deviations. The results of the evaluation are then made available to the analysis module 28 or the diagnosis module 26.
9 9
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
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CH 686 378 A5 CH 686 378 A5
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