CN101185065A - 优化系统维护的方法和工具 - Google Patents
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Abstract
一种用于维护包括多个部件的系统的方法,该方法包括以下步骤:为系统的每个部件收集维护信息,对于该步骤可得到维护信息(220);对系统的部件提供维护计划(230);操作系统(240);以及维护系统,其中在计划的部件维护期间已获得了关于该部件的状况的信息,在部件故障期间已获得了关于该部件的故障的信息(240),并且根据已获得的信息修改维护计划(250)。
Description
技术领域
本申请涉及自动化系统,具体地说,涉及这种系统的优化维护。
背景技术
在现代化工厂或车间中,提供有工程系统来限定制造和/或控制系统中某些工序的工艺步骤。因此,这些工程系统通常包括多个机械和/或电子部件,例如工艺技术现场设备、控制装置、驱动器、传感器、微处理器、个人电脑、软件等等。每个部件通常包括硬件和软件/固件、用于配置、参数化、诊断的额外辅助设备、以及用于操作并维持部件的信息。该信息由部件的特殊供应商提供,或者由特殊的工程小组提供(如果部件是内部设计的)。
系统制造商将特殊供应商提供的这些部件(如果需要)与他们自己的部件组合,以设计出并建造出复杂的自动化系统。所设计的系统的操作员依靠系统制造商和供应商提供的明确信息来实现维持系统可操作所需要的步骤。在操作自动化系统中最关键的因素是由于部件故障而导致的停机时间。在系统故障的情况下,特殊的维护组监测系统并维护特殊的部件。但是,为了将停机时间保持在最小值,需要预防性维护。因此,可根据维护计划或方案通过更换特殊的部件来避免故障。该方案或计划通过系统设计师或部件的供应商提供的信息而简单地确定,该信息告知了例如应该多久更换特殊的部件。
然而,很多因素将影响着复杂系统的特殊部件的可操作性。因此,如上所述的维护方案/计划与最优化相差很远,并且没有考虑到特殊的影响因素。例如,由于系统的特殊设计或装置的特殊使用,规定的维护间隔可能会太长或太短。因此,可能会出现可避免的系统故障或不必要的维护。
发明内容
根据本发明的示例性实施例,提供一种用于维护包括多个部件的系统的方法,该方法包括以下步骤:为系统的每个部件收集维护信息,对于该步骤可得到维护信息。;为系统的每个部件提供维护计划;操作系统;以及维护系统,其中在计划的部件维护期间已获得了关于该部件的状况的信息,在部件故障期间已获得了关于该部件的故障的信息,并且根据已获得的信息修改维护计划。
该方法可进一步包括为系统的部件确定维护信息的步骤,对于该步骤不可得到维护信息。。在计划的维护期间获得的信息显示出保养间隔太长、正确、或太短。修改步骤可包括调整保养间隔的步骤。该方法可进一步包括确定关于部件的相互关系的信息的步骤。该方法可进一步包括确定关于至少一个部件的位置的环境条件的信息的步骤。该方法可进一步包括为系统设计师提供反馈信息的步骤。该方法可进一步包括为部件制造商提供反馈信息的步骤。反馈信息能够通过电子信息系统自动产生。
根据另一示例性实施例,提供一种优化系统维护的系统,该系统包括:多个部件;连接多个部件的数据网络;以及维护单元,该维护单元用于根据预定的维护计划收集并处理正常处理期间和系统部件维护期间产生的信息,其中预定的维护计划根据被处理的信息被维护工具修改。
该信息可包括维护信息和/或正常处理信息。每个部件可包括用于储存维护信息的存储单元。存储单元可储存部件本身的信息和附属部件的信息。该系统可进一步包括用于产生包括收集到的维护信息的电子消息并为供应商和/或系统设计师提供电子消息的装置。该系统可进一步包括用于感应部件的环境条件的传感器。
根据本发明另一示例性实施例,提供一种用于设计并操作包括多个部件的系统的方法,该方法包括以下步骤:使用多个部件设计系统;为系统的每个部件收集维护信息;为系统的每个部件计划维护保养计划;操作系统;以及维护系统,其中在计划的部件维护期间已获得了关于该部件的状况的信息,在部件故障期间已获得了关于该部件的故障的信息,并且根据已获得的信息修改维护计划。通过外部供应商或部件制造商能够提供至少一个部件。该方法可进一步包括为系统的部件确定维护信息的步骤,对于该步骤不可得到维护信息。。在计划的维护期间获得的信息可显示出与预定状态的各种偏差。该偏差可显示出保养间隔太长、正确、或太短,并且其中修改步骤包括调整保养间隔的步骤。该方法可进一步包括确定关于部件的相互关系的信息的步骤。该方法可进一步包括确定关于至少一个部件的位置的环境条件的信息的步骤。该方法可进一步包括为系统设计师提供反馈信息的步骤。该方法可进一步包括为供应商或部件制造商提供反馈信息的步骤。反馈信息能够通过电子信息系统自动产生。
附图说明
图1示出了根据现有技术的自动化系统;
图2示出了根据本发明的系统设计和操作的第一示例性流程图;
图3示出了根据本发明的自动化系统的示例性实施例;以及
图4示出了根据本发明的系统设计和操作的第二示例性流程图。
具体实施方式
图1示出了传统的自动化系统,包括连接有控制单元110的工程系统100和多个部件130-170,例如所示部件A、B、C。在该示例性系统中,部件B进一步包括附属部件B1和B2。每个部件130-170均可以由不同的供应商提供,并且可以包括明确的性能特性。每个供应商均可以建议一些维护计划,并且根据部件的种类可以为特殊部件(例如磨损元件)建议一些更换计划。因此,各个维护人员将遵照这些指示,不用管整个系统的总体特性。因此,某些维护保养可能执行的太晚或太早。此外,通常没有反馈提供给供应商或系统设计师。维护人员最多为特殊部件调整维护计划。然而,整个系统上的特殊部件的影响及其特殊要求将被完全忽视。
因此,根据本发明,提供一种用于改进方法的新的途径以及用于优化维护的新的工具。例如,图2示出了在包括多个独立和/或附属部件的系统的设计和操作中详细步骤的流程图。在第一步骤200中,自动化系统的制造商使用例如多个标准部件、特制的标准部件、和/或特殊设计的部件来设计系统。在步骤210中,这些部件和它们的特性,如果需要,例如由各个供应商提供的外部信息限定(如箭头280指示)。根据此信息,一旦设计了整个系统,就在接下来的步骤220和230中限定明确的维护计划/方案。因此,在步骤220中,例如使用关于每个部件的特殊特性、磨损、以及建议的维护间隔和其它维护数据的外部信息来收集关于每个部件的明确信息(如箭头270指示)。如果没有得到信息,那么如果个别部件需要维护,操作员/使用者就可以确定制定的维护计划/方案。在步骤230中,考虑到系统中每个部件各自的固有特性以及它们的特殊布置,这些数据被储存在自定义的维护数据库中,并且用于设计自定义的维护计划/方案。因此,例如可以考虑由位置或邻接部件产生的特殊环境影响。此外,也可以考虑一些部件对于其它部件的特殊的机械和/或电子影响。因此,可以考虑任何部件引起的任何影响以及部件位置在其性能上的特殊影响。
但是,在设计时可能会不知道一些其它因素。因此,如步骤240所示,在系统的操作期间,将进行某些维护保养和/或维修保养。不管是维护还是维修,每种保养都将为各个人员提供关于已经进行的各种任务的附加数据。例如定期的维护保养可能会需要更换磨损的部件。例如,一个阀在10000次周期之后需要更换。但是,该部件的更换可能会示出各个部件没有显示出预期的磨损,并且示出更换太早。同样,不定期的维修保养将提供例如特殊部件比预期磨损的更严重的信息,例如阀在8000次周期之后可能会显示出显著的损耗。同样,其它部件可显示出可测磨损。例如,根据供应商,电子操作制动器需要在5000次启动之后维护。但是,保养可能会显示出50%的磨损。由于特殊类型的故障可能会发现额外的影响因素,例如过加热、额外的机械应力因素等。特别地,由于特殊的维护/维修保养,各个人员能够推断出某些设计阶段没有考虑到的交叉影响因素。在步骤250中,能够通过维护工具使用该信息,以修改数据库和维护计划/方案。因此,出现适应过程,并且在适应过程期间能够完善优化的常规维护计划/方案。此外,各个数据库还能够被用来生成关于某些交叉影响因素的信息,其中交叉影响因素由于两个或多个以特殊方法连接的部件的组合而产生。因此,只要在新的设计中使用部件的某种组合,就要考虑这些特殊的交叉影响因素。
维护保养可以提供能够被自动地或手动地发送给维护工具的预定信息。例如,可以为保养人员获得以下选择:
-维护保养太晚(部件发生了故障)
-绝对需要维护保养
-需要维护保养
-可以晚些进行维护保养(可选的:包括时间间隔)
-不需要维护保养
维护保养可进一步将关于改进的维护保养计划、建议的信息以及关于特殊部件/部分的实际数据提供给供应商。该信息能够被直接发送给维护工具,并且如果部件提供了存储特征,该信息能够被直接储存在各个部件中。
某些部件的组合也能够对整个系统以及特殊部件产生影响。例如,使用与部件B的特殊组合中的部件A可能导致部分X增加10%的磨损,从而部件B和C的组合可能减小部件B中特殊部件Y上的机械应力。此外,环境因素(例如温度、湿度、压力等)可能会对供应商不了解或未提供的某些部分的性能产生正面或负面影响。同样,部件的组合和环境条件可能会对某些部件或部分的总体性能或特殊性能产生影响。在步骤250中,所有的这些信息能够在系统的操作期间被收集,并且被用于提高系统的性能以及将系统的停机时间保持最少。
图2还示出了提供反馈的额外的可选步骤260。在该步骤中,上述明确的信息能够被发送给各个供应商和/或系统的设计师。这应该不是没有维护人员影响的自动的行为,以避免专利信息被发送给供应商。一些反馈信息能够自动生成,并且例如能够以信件或其它适合的通信方式通过电子信函、SMS提供给供应商。因此,用于优化维护保养的方法和工具能够改进各个自动化系统,并且能够将明确的数据提供给供应商,其中数据能够被用于告知其它顾客关于部件或这些部分的明确特性,或者用于改进部件的各个部分,或者用于改进对部件建议的维护计划。此外,关于特殊部件的基本信息能够被改进,并且能够适于更好地设计新系统。反馈可包括例如特殊部件的识别和维护数据、供应商建议的维护计划、应用信息、以及使用者或维护人员的经验。
图3示出了自动化系统的操作员、设计师以及供应商能够从根据本发明的优化维护工具和方法中得到多少益处。在图3中,与图1所示相同的系统由图2描述的维护工具330改进。为此,例如服务器120集成到控制单元110中,并与维护工具330连接。网络通过工程系统100和/或服务器120连接所有部件130-170。此外,每个部件可包括存储单元130a、140a、150a、160a和170a,用于在系统的操作期间储存各个维护数据。在具有附属部件的特殊部件中,例如部件140,其可包括额外的存储单元140b,该存储单元140b包含附属部件160和170的存储单元160a和170a的信息。服务器120可将获取的数据发送给处理这些如上所述的数据的维护工具330。此外,服务器120可将相同或特殊选择的数据发送给部件制造商/供应商和系统设计师。因此,可以应用特殊的过滤器,以提供仅具有适合的数据的各个部分。此外或可选地,工程系统能够通过例如互联网将关于部件的信息直接提供给维护工具330、部件制造商/供应商310、以及系统设计师320。同样,可以直接测量特殊位置的某些环境特征或部件的可测量特殊参数。例如图3中的部件150装配有连接网络的两个传感器340和350,以提供各个数据。这些传感器可测量温度、压力、应力等。
图4示出了优化的维护工具和方法在自动化系统开发的不同阶段的不同影响。如图4所示,简单化的流程图示出了例如设计产品或工艺的第一步骤410。在随后的步骤420中,形成明确的机械和电子设计。在随后的步骤430中,发生了工程。在步骤440中,安装以及运转之后,在步骤450中操作并维护系统。这导致收集经验的步骤460,如上面特殊实施例中所述。虚线箭头示出了在该工艺中的步骤,特别是这样的方法能够影响将来的开发。获得的经验导致可能会改进步骤410-430中以及现有系统的改进中不同的设计阶段的信息和数据,例如步骤470示出了现有系统的现代化和升级。
Claims (25)
1.一种用于维护包括多个部件的系统的方法,所述方法包括以下步骤:
-为所述系统的每个部件收集维护信息,对于所述步骤可得到维护信息;
-为所述系统的部件提供维护计划;
-操作所述系统;以及
-维护所述系统,其中:
-在计划的部件维护期间,获得关于所述部件的状况的信息;
-在部件的故障期间,获得关于所述部件的故障的信息;并且
-根据已获得的信息,修改维护计划。
2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括为系统的各部件确定维护信息的步骤,对于所述步骤不可得到维护信息。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,在计划的维护期间获得的信息表示保养间隔太长、正确、或太短。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,修改步骤包括调整所述保养间隔的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法,进一步包括确定关于部件的相互关系的信息的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括确定关于至少一个部件的位置的环境条件的信息的步骤。
7.根据权利要求1所述的方法,进一步包括为系统设计师提供反馈信息的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法,进一步包括为部件制造商提供反馈信息的步骤。
9.根据权利要求7所述的方法,其中,反馈信息能够通过电子信息系统自动产生。
10.一种用于优化系统维护的系统,所述系统包括:
-多个部件;
-连接所述多个部件的数据网络;以及
-维护单元,所述维护单元用于根据预定的维护计划收集并处理正常处理期间以及所述系统的部件维护期间产生的信息,其中预定的维护计划根据处理后的信息用维护工具修改。
11.根据权利要求10所述的系统,其中,所述信息包括维护信息和/或正常处理信息。
12.根据权利要求10所述的系统,其中,每个部件均包括用于储存所述维护信息的存储单元。
13.根据权利要求12所述的系统,其中,所述存储单元储存部件本身的信息和附属部件的信息。
14.根据权利要求10所述的系统,进一步包括用于产生包括所述收集到的维护信息的电子信息并为供应商和/或系统设计师提供所述电子信息的装置。
15.根据权利要求10所述的系统,进一步包括用于感应部件的环境条件的传感器。
16.一种用于设计并操作包括多个部件的系统的方法,所述方法包括以下步骤:
-使用多个部件来设计系统;
-为所述系统的每个部件收集维护信息;
-为所述系统的每个部件计划维护保养计划;
-操作所述系统;以及
-维护所述系统,其中:
-在计划的部件维护期间,获得关于所述部件的状况的信息;
-在部件的故障期间,获得关于所述部件的故障的信息;并且
-根据已获得的信息,修改维护计划。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,通过外部供应商或部件制造商提供至少一个部件。
18.根据权利要求16所述的方法,如果必要,进一步包括为系统的各部件确定维护信息的步骤,对于所述步骤不可得到维护信息。
19.根据权利要求16所述的方法,其中,在计划的维护期间获得的信息表示与预定状态的各种偏差。
20.根据权利要求19所述的方法,其中,所述偏差表示保养间隔太长、正确、或太短,并且其中,修改步骤包括调整所述保养间隔的步骤。
21.根据权利要求16所述的方法,进一步包括确定关于部件的相互关系的信息的步骤。
22.根据权利要求16所述的方法,进一步包括确定关于至少一个部件的位置的环境条件的信息的步骤。
23.根据权利要求16所述的方法,进一步包括为系统设计师提供反馈信息的步骤。
24.根据权利要求17所述的方法,进一步包括为供应商或部件制造商提供反馈信息的步骤。
25.根据权利要求24所述的方法,其中,所述反馈信息能够通过电子信息系统自动产生。
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