CN102395930A - 用于处理机床的过程状态数据和/或机器状态数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分析机床的状态数据的方法（400），其中该方法（400）具有通过机床中的动作记录器（225）提供（410）状态数据的第一步骤，其中状态数据代表实时提供的控制指令或者事件（255），其中事件（255）代表对机床中的控制指令的反应。此外，该方法（400）具有将来自动作记录器（225）的状态数据传输（420）并且存储到与动作记录器（225）无关的数据处理单元（210）的日志存储器（260）中的步骤。该方法（400）也具有调用（430）并且分析监控单元（85）的存储在日志存储器（260）中的状态数据的步骤，该监控单元（85）被布置在空间上远离数据处理单元（210）的位置，其中监控单元（85）被构造来以便从多个日志存储器（260）中调用不同机床的状态数据和分析不同机床的状态数据。

Description

用于处理机床的过程状态数据和/或机器状态数据的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于处理机床的过程状态数据和/或机器状态数据的方法、一种根据权利要求9所述的控制设备以及一种根据权利要求10所述的计算机程序产品。

背景技术

在传统的机器、例如铣床、钻床、车床或者激光切割机（统称为机床）中，通过检测确定的工作参数可以推断出这些机器的确定的部件的磨损。例如，通过检测振动、电动机转速、电流强度或者电压或者在该机器的不同部位处的类似的工作参数可以推断出该机器的轴承的磨损，使得可以连续地监控机器的功能。例如当错误的材料被加工时（这可导致通过电机的电流的电流强度较高或者导致振动被提高或者不规则），通过分析这样的工作参数也可以以类似的方式监控通过该机器要制造的产品的质量。根据这些工作参数接着同样可以识别通过该机器要制造的产品的质量。但是尤其是，可以在非常长的时间段上连续地确保该机器的制造质量。

为了分析这些工作参数，在该机器中设置有如下算法：该算法被构造来以便接收机器的相对应的工作参数作为输入量并且由此得到关于该机器的部件的磨损的信息或者关于通过该机器要制造的产品的质量的信息，从而确保了该机器的制造质量。然而在此要注意的是，该算法包含工作参数的确定的特征（Auspraegungen）与关于该机器的部件的磨损的信息或者关于通过该机器要制造的产品的质量的信息的固定的关联。然而，该关联在此仅映射工作参数的在创建该算法的时刻已知的这些相互关系。

过程状态数据和/或机器状态数据的确定在这些任务要在实时系统中被执行时也是非常耗时的，这可成为相关的实时系统的数据处理容量的明显负荷。

发明内容

本发明所基于的任务是能够实现在处理过程状态数据和/或机器状态数据时的改进。

该任务通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求9所述的控制设备以及根据权利要求10所述的计算机程序产品来解决。本发明的有利的实施形式通过相关的从属权利要求以及通过以下描述来限定。

本发明提出了一种用于分析机床的状态数据的方法，其中该方法具有以下步骤：

- 通过机床中的动作记录器提供状态数据，其中状态数据代表实时提供的控制指令或者事件并且其中事件代表对机床中的控制指令的反应；

- 将来自动作记录器的状态数据传输并且存储到与动作记录器无关的数据处理单元的日志（Logbuch）存储器中；以及

- 调用并且分析监控单元的存储在日志存储器中的状态数据，该监控单元被布置在空间上远离数据处理单元的位置，其中监控单元被构造来以便从多个不同的日志存储器中调用不同机床的状态数据和分析不同机床的状态数据。

本发明也提出了一种控制设备，该控制设备被构造用于执行或者控制上述方法的一个实施形式的步骤。

控制设备在此可以被理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号的电设备。该控制设备可以具有可以以硬件方式和/或以软件方式被构造的接口。在以硬件方式构造的情况下，这些接口例如可以是所谓的系统ASIC的包含控制设备的极其不同的功能的部分。然而也可能的是，这些接口是专用的集成电路或者至少部分地由分立器件构成。在以软件方式构造的情况下，这些接口可以是例如在微控制器上除了其他软件模块之外还存在的软件模块。

一种具有如下程序代码的计算机程序产品也是有利的，该程序代码被存储在机器可读的载体、如半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器上，并且当程序在控制设备上实施时，该程序代码被用于执行根据上面所描述的实施形式之一的方法。

本发明基于如下认知：当首先使用实时地记录在机床工作时出现的控制指令和/或事件的动作记录器时，机床的状态可以非常好地被分析。这些控制指令和/或事件接着可以被传输给数据处理单元中的日志存储器，该数据处理单元与动作记录器或者机床无关。由此，当机床不工作时，关于机床的状态的数据那么也可供分析单元使用。例如，关于机床的状态的数据（此外也称作“状态数据”）可以由监控单元通过数据传输单元来读取，该监控单元尤其是在机床的制造商处被构造在空间上远离机床的位置。但是，监控单元也可以被安放在运营商的边界之外。同时，该监控单元要被构造来（从相对应的日志存储器中）读取多个机床的状态数据，以便能够执行远程维护。

本发明的重要方面可以从如下内容中看到：现在可能识别关键事件、诸如“碰撞（crash）”和/或机床中的“关键事件”（例如夹具过于缓慢地打开）。尤其重要的是，这些信息可供上级的分析单元（即监控单元）使用，因为在这种情况下涉及关于机器的状态或制造状态的非常有价值的信息。在经历过例如碰撞的机器（其中主轴在快速运动中逆着工件行进）的情况下，要考虑到的是，不再保证制造质量以及该机器立即对进一步的部分加工停止运转。只要这种事件（例如通过读取监控单元的日志存储器）是已知的，就通过实施特定的测试方法（Testmethoden）、如圆形成型测试（Kreisformtest）或者振荡能量分析来对机器的中央部件就其状态进行检验。

本发明提供了如下优点：现在可能由中央监控单元检验多个机床。在此，机床的被存储在日志存储器中的状态数据使得监控单元的操作员能够实现关于相对应的机床的动作和事件的非常精确的分析。此外，通过在监控单元中的中央分析可以利用关于机床的运行方式的专业知识，使得也可以快速且正确地对极少出现的故障消息作出反应。例如，在出现确定的状态数据时，可以委托维修技术人员更换机床的确定部件，对此在不了解确定的状态数据的情况下必须首先通过维修技术人员在现场找出问题。

在提供的步骤中也可以提供代表工具到预先确定的加工位置的期望运动的状态数据，和/或在提供的步骤中提供代表工具到预先确定的加工位置的实际运动的状态数据。本发明的这样的实施形式提供了如下优点：根据状态数据可以明确地识别确定的碰撞或者事故并且响应于此地可以快速且正确地消除这样的问题。

也有利的是，在提供的步骤中提供如下状态数据：所述状态数据再现了控制指令由机床的控制单元输出的时刻和/或再现了在对所述控制指令的反应中出现事件的时刻。本发明的这样的实施形式提供如下优点：借助于一同存储的时刻可能使机床的状态连续地劣化。例如，可以识别工具的错误定位，该错误定位通过一次的事件在确定的时刻出现或者该错误定位变得越来越糟糕。由此，可以通过分析相对应的事件或者控制指令的时刻进行相对应的推断。

在本发明的特别的实施形式中，在提供的步骤中可以将在时间上相继的状态数据暂存在机床的环形存储器中，其中在传输的步骤中，在出现事件之后将多个关于紧接在该事件之前的状态的状态数据从环形存储器被传输到日志存储器中。本发明的这样的实施形式提供了如下优点：不仅控制指令或者事件而且确定的时刻都被存储在日志存储器中，在该确定的时刻例如出现碰撞或者其他关键事件。通过将来自环形存储器的相继的在前状态数据进一步传输到日志存储器中，因此可以理解如何发生相对应的关键事件。

此外，在传输和存储的步骤中也可以在数据处理单元中对状态数据进行分析和/或显示。本发明的这样的实施形式提供如下优点：也可以为机床的操作员在现场给出关于故障或者关键事件的信息，使得已经在现场辅助第一故障寻找或者故障消除。

也有利的是，在传输和存储的步骤中，能够实现机床的控制单元的参数化。如下可能性对于本发明的这样的实施形式是有利的：响应于存储在日志存储器中的状态数据能够实现在机床的控制单元中的控制参数的重新调整或者重新校准。例如，当由于工具与保持器（Halter）的碰撞而使保持器弯曲或者滑落时，会进行工件的保持器的坐标系的偏移。通过相对应的参数化因此可以减弱由关键事件触发的故障的影响。

此外，在本发明的另一实施形式中，在传输和存储的步骤中也还可以将来自机床的控制单元的控制指令传输给日志存储器并且存储在日志存储器中。本发明的这样的实施形式提供了如下可能性：依据机床的控制指令能够尽可能全面地重建关键事件的原因。

特别有利的也是，在调用和分析的步骤中使用监控单元，该监控单元被装配在机床的制造商的机床监控区域中。本发明的这样的实施形式提供如下可能性：能够利用机床制造商的完整专业知识来找到关键事件的原因和尽可能快地消除关键事件的影响。

也有利的是，在传输和存储的步骤中，在实施传输和分析的步骤之前将状态数据暂存在日志存储器中至少一个月的时间段、优选地至少三个月的时间段。本发明的这样的实施形式能够实现对机床的长期监控，使得也可以识别多次地出现的小的“非关键”事件。当规定小的故障或者“非关键的”事件由对机床的误操作引起时，这例如能够实现训练措施（Schulungsmassnahme）。

在本发明的另一实施形式中，在传输和存储的步骤中，机床的控制单元也可以响应于根据状态数据识别的机床状态地被控制，使得实施测试方法、尤其是圆形成型测试或者振荡能量分析，以便对机床的至少一个部件执行检验。本发明的这样的实施形式提供了如下优点：在出现确定的关键事件时可以实施特定的测试方法，以便深入地校验机器的部件。在这种情况下可以采用如下特定的测试方法，这些测试方法根据所识别的机床状态可以以大的安全性来验证或者排除可能的损伤。同时，尤其是当根据状态数据而严重怀疑确定的关键事件出现时，采用相应的测试方法。

本发明也提出了一种用于处理机床的过程状态数据和/或机器状态数据的方法，其中该方法具有如下步骤：

- 控制机床的部件，其中该控制，其中控制的步骤在实时系统上被实施；

- 检测和暂存关于由机床的部件的如下动作引起的事件方面的过程状态数据和/或机器状态数据：该动作响应于机床的部件的控制而被引起，其中检测的步骤在实时系统上被实施；

- 将所检测的过程状态数据和/或机器状态数据传送给数据存储器，该数据存储器被实施在不实施实时数据处理的数据处理单元中；以及

- 处理和输出在数据存储器中存储的过程状态数据和/或机器状态数据，以便获得并且输出处理过的过程状态数据和/或机器状态数据，其中处理的步骤在不实施实时数据处理的数据处理单元上被实施。

此外，本发明基于如下认知：当关于过程状态或者机器状态的数据不必实时地被分析时，那么实现了对机床的控制设备的效率的改进。关于过程状态的而没有机器状态的数据更确切地说可以被传输给如下数据存储器：该数据存储器具有非常大的数据存储能力（优选地比在实时系统中的（例如环形）存储器更大的数据存储能力）并且以有利的方式可以在例如多个周或者多个月的较长的时间段上记录过程状态数据或者机器状态数据。过程状态数据或者机器状态数据的分析接着可以在不必具有高的计算效率的数据处理单元中进行。然而同时可以确保的是，关于过程状态或者机器状态的所有相关数据在数据处理时予以考虑。关于过程状态的数据例如可以被理解为事件、特殊事件、关键事件或者在加工工件时的事故（碰撞）。例如，在过程控制中的故障会出现在生产过程中，该故障导致钻头或者铣头运进到工件中或者运进到工件的保持装置中，使得在工件的（制造）过程中出现故障。关于机器状态的数据例如可以被理解为如下事件：在该事件的情况下出现机器的部件的振动，这些振动通过相对应的传感器被检测并且可能导致机器的损伤。

此外，本发明提供如下优点：过程状态数据和/或机器状态数据的处理可以在使用不要求像传统系统一样高的计算效率的系统架构的情况下被处理。以这种方式也可以进行对在上级的数据处理系统和机床的控制系统之间的通信的优化，其中数据必须能够被实时传输或者分析。当机器的过程质量或者磨损要在较长的时间段上被监控时，过程状态或者机器状态的数据的快速分析常常也不是必需的。

有利的是，在检测和暂存的步骤中使用了具有可改变的存储器容量的环形存储器，其中存储器容量可以通过实施处理的步骤来改变和/或通过实施处理的步骤可改变过程状态数据和/或机器状态数据在环形存储器中的存储结构。本发明的这样的实施形式提供了如下优点：与在不必能够实时地实施数据处理的数据处理单元中的数据存储器相比，在实时系统中仅仅要维持具有小的可控制的数据接收容量（Datenaufnahmekapazitaet）的中间存储器。此外，通过改变环形存储器的数据存储器容量，可以在非实时数据处理系统中适配来自实时系统的数据传输的频率，该适配与非实时数据处理系统的处理容量相协调（abstimmen）。此外，通过使用环形存储器可以实时存储并且再次调用数据直至确定的过去的时刻。在动作记录器MTX acr的环形存储器中，尤其是在最后的碰撞过程期间的期望位置和实际位置被存储并且接着被接纳到相关的日志文件（Log-File）中。动作记录器实际上始终一样大。附加地，操作员或者外部设备的数据输入被保持在NC服务器中并且被写入到该日志文件中，例如工具修正的输入。此外，利用动作记录器保持通过机器操作区进行的操作动作，诸如从自动到手动并且又返回的工作方式的转换。

根据本发明的另一实施形式，可以重复地实施该方法，其中控制的步骤在考虑关于在以前的检测的方法步骤中被检测到的事件的过程状态数据和/或机器状态数据的情况下进行。这已经有利地能够控制机器的部件，其可以朝向出现的事件被协调，使得可以避免针对该过程状态和/或该机器状态的其他故障或者不利事件。

然而，特别是在动作记录器中，没有什么被重复并且也没什么被控制。动作记录器MTX acr仅保持数据。控制/激励尤其是在RCM系统中进行（RCM=远程状态监测（Remote Condition Monitoring））。

为了能够在非实时数据处理单元的数据存储器中有足够的数据量的情况下实现处理的简单开始，在本发明的另一实施形式中可以循环地在确定的持续时间之后实施处理的步骤的开始。

此外，处理的步骤也可以基于对重复传送的过程状态数据和/或机器状态数据的识别、使用者的要求、在数据处理单元之上的系统的起动来进行和/或当过程状态数据和/或机器状态数据的一个或多个数据采纳一个或多个预先确定的值时进行，或者数据存储器被填充直至确定的填充水平时进行。本发明的该实施形式提供了如下优点：可以根据特殊事件或者要求起动对来自数据存储器的数据的数据处理。

在处理的步骤中，也可以进行将存储在数据存储器中的过程状态数据和/或机器状态数据传输给数据处理系统部件，该数据处理系统部件在数据处理单元之上，在该数据处理单元上未实施实时数据处理。这提供了如下优点：例如在其他单元上的数据处理变成可能，这些其他单元例如在确定的时刻处于空载运行中并且这些其他单元的数据处理能力在这些时刻会被有效地利用。

根据本发明的另一实施形式，当过程状态数据和/或机器状态数据满足预先限定的触发标准时，通过数据处理系统部件可以向维修技术人员警告机床的过程数据和/或机器状态。这提供了如下优点：能提前对机床进行修理，使得一方面该过程可以尽可能快地又根据预先限定的标准来实施，而另一方面可以避免机床的损害。

为了能够实现对来自数据存储器的数据的最优数据分析，处理的步骤可以基于可更换的和/或可改变的处理算法来进行。这能够实现数据处理可以基于事件或者工作参数的在创建机床时尚未已知的相互关系来执行。

附图说明

示例性地参考以下所述的附图更详细地阐述本发明。在此：

图1示出了具有用于机器的示例性控制设备的系统架构的方框电路图，在其上可以实施本发明的实施例；

图2示出了动作记录器的一个实施例的方框电路图；

图3示出了用于数据提供的系统的方框电路图；以及

图4示出了作为方法的本发明的第一实施例的流程图。 

相同的或类似的元件在以下附图中可以通过相同的或类似的附图标记来配备，其中省去了对这些元件的重复描述。

具体实施方式

图1示出了具有用于机器的示例性数据处理单元（远程状态监测系统（Remote Condition Monitoring System））10的系统架构的方框电路图，在其上可以实施本发明的实施例。该机器在此包括部件20，所述部件20例如可以包括轴承、驱动电动机、传感器、控制装置和/或其他部件。控制装置（NC、SPS、运动（Motion）、RC、…）、执行器（驱动装置、可能也具有集成的SPS或者运动）和智能传感器系统（可能同样具有专门的分析单元）要在实时水平（Echtzeitebene）上被找到（finden）。单元30可以通过接口40与用于封装实际功能功能的功能接口（Funktionsinterface）50进行通信，其中工作参数（例如振动、控制信号或者其他可检测的物理量、如上述的量）通过接口40被输送给功能接口50。功能接口50以及第三方供应商的单元33也可以由机床35来供给测量数据。功能接口50具有至数据库70的接口60，在该数据库70中可以保存设置（Setup）数据、特性数据、图形数据、原始数据或者其他数据。数据库70例如可以是（例如Microsoft或者Oracle的）SQL数据库，该SQL数据库除了用于各个方法的多个其他数据之外还包含设置数据、特征化数据、图形数据、原始数据等等。此外，功能接口50还包括算法实施单元80，在该算法实施单元80中，例如算法或替换算法（Ersatzalgorithmus）被实施在各个通过接口40接收到的工作参数、多个通过接口40接收到的工作参数的组或者所有通过接口40接收到的工作参数上。算法实施单元80也可以被构造为用于集成（例如利用仿真工具Mathlab）所创建的Dll的接口，即用于集成利用Matlab创建和测试并且随后转换为C#代码的算法的接口。由所实施的算法输出的数据接着可以通过接口60来传输并且被存储在数据库70中。控制设备10在此可以被构建为通用的（generisch）数据服务器85，该通用的数据服务器85包括接口40、功能接口50、接口60、数据库80以及算法实施单元80。此外，功能接口50可以具有至其他数据处理单元或者计算机的接口90，所述其他数据处理单元或者计算机例如可以包括网络服务器（Web-Server）100（例如在Microsoft ASP.net技术和其他图形部件中被实现）和网络客户端（Web-Client）110（该网络客户端110例如作为AJAX（即Java脚本（Java-Script））在浏览器中被实施），所述其他数据处理单元或者计算机可以根据Microsoft.net标准来构建。

根据本发明的一个实施例，现在可以针对数据库70提供定义文件120，所述定义文件120尤其是实现控制设备中的可视化、分析和测量数据结构的改变并且作为替换算法被加载到算法实施单元80中。更精确地：测量数据文件用于描述表面特征（显示的类型、色彩选择、要显示的值的预给定）、用于描述对于分析方法所需的在数据库之内的表格以及用于描述测量数据文件的结构，借助其将来自实时部分的测量数据传输给远程状态监测系统。（测量数据文件结构的描述能够实现简单地解析和解释在测量文件中供应的数据。例如，在针对圆形成型测试的文件之内，除了实际测量数据、诸如电动机以及外部传送器的期望位置和实际位置或者实际速度和期望速度之外还提供其他参数，诸如提供在实时部分中用来进行记录的扫描时间或者圆直径、行进的速度等等）。定义文件120例如可以在使用测量数据文件130的情况下被获得，该测量数据文件130通过测量一个或多个机器35的（具有头部信令信息的）工作参数被发送给特别为此设立的部位（远程状态监测系统）。定义文件120在此可以被加载到算法实施单元80中并且通过网络服务器100或者网络客户端110产生对改变过的数据的输出的改变或者对在数据库70中的被处理过的数据的数据处理和存储的改变。

在此，通信可以被实现为使得普遍计划OPC-UA（OPC-UA=OPC统一架构（OPC-Unified Architecture）[=进一步改进的OPC接口]；OPC最初：用于过程控制（Process Control）的OLE）。在设备与GDS（GDS=通用的数据库服务器85）之间可以首先采用朝向设备30经受考验的SCP接口40。在GDS 85与网络服务器100或者MES系统之间可以采用OPC-UA，例如在第一步骤中采用通过功能接口50来封装的SQL功能访问。在网络服务器100与网络客户端110之间的通信例如可以通过协议HTTPS进行。也可以采用分布式系统，譬如具有多个GDS（通过经由UA的通信）的网络服务器或者（例如带有Oracle-DB的）中央GDS被多个较小的分散的GDS馈送。

在此可设置集成到设备10中的用于借助接口之一或者借助长期数据存储器关于要执行的分析方面配置数据分析单元（或者算法实施单元80）和关于对数据分析的结果的进一步处理的方式和方法方面配置设备10的配置装置。

例如将定义文件120加载到算法实施单元80或者数据库70中的配置装置能够实现例如以#C-dll（dll＝例如利用编程语言C#来产生的动态链接库（dynamic link library））的形式集成新的方法/算法，其中在系统与数据分析单元80之间的接口借助XML文件可以更详细地被限定，以便例如以简单的方式可以快速地集成任意分析方法（方法）。借助（例如在定义文件120中的）XML文件也有利地描述了表面的特征、图形、特性、XML文件的图形特征以及结构测量数据。以这种方式可以将任意分析方法、譬如圆形成型测试以简单的方式集成到系统10中。在该解决方案中优选地采用仿真工具Matlab（例如用于仿真以及用于创建dll）。

换言之，图1中所描述的系统如下地工作：

首先：

偶尔（例如每隔两周）或在关键事件和碰撞之后起动系统地确定的测试方法，用于检验机器状态。在这种情况下，在NC、SPS、RC、MC、智能驱动装置、智能传感器系统上执行确定的激励，记录确定的数据和转发给RCM系统。在那里，生成的测量数据文件被读入并且就（在定义文件120中所描述的）所限定的条件进行校验。在这种情况下，数据品质也被检验并且以特性数（Kennzhal）的形式与要涉及的测量一起被保存在DB中。紧接着，随后运行对数据的真正分析。涉及的算法接着确定对于每个测量所确定的特性量，这些特性量又被保存在数据库之内。在圆的情况下，该算法例如是圆形成型偏差。针对每个测试方法，多个图形以及多个特性量可以被计算，并且接着进行显示。对于应用者而言感兴趣的尤其是长期趋势。如果该长期趋势以不允许的方式改变，例如指数上升，则涉及的部件可以利用其他方法来更详细地被检查。

其次：

借助GDS可以循环地或者仅仅在改变时记录任意变量（状态、诸如电动机电流或者驱动装置的温度）并且以曲线图的形式更详细地分析时间特性。

图2示出了动作记录器的结合的方框电路图。在此，实时系统200（该实时系统200例如在如铣床、钻床或者机床的其他机床的机器中被实施）并且使用数据处理系统210，该数据处理系统210例如可以是不必能够实施实时数据处理的PC。在实时系统200上可以运行用于控制机器的工作的功能，例如如NC程序215或者SPS程序220。用于控制机器的工作的功能在动作记录器MTX acr（基本上用于记录所有类型的事件（该事件可以是用户的输入或者其他外部系统的预给定））225、例如NC服务器230、块准备装置（Satzvorbereitung）235或者内插补器240中被处理。块准备装置235或者内插补器240的（仅由机器制造商选择的[配置的]）结果可以被存储在环形存储器250中。通过MTX acr 225的控制装置记录的事件、特殊事件、关键事件或者事故（碰撞）255被存储在日志存储器260中。数据一方面通过控制装置的固件在特定部位被生成（应用者可以对这进行配置）。然而，此外也可以根据NC程序215和SPS程序220生成事件并且将这些事件传输到日志存储器中。该日志存储器260可以具有非常大的数据接收容量并且因此在非常长的时间段上存储相对应出现的事件或者事故（碰撞）255。附加地，在日志存储器260中可以存储（例如在碰撞情况下）来自环形存储器250的附加数据265（例如在不同的坐标系中的期望位置和实际位置）。日志存储器260在此可以有利地被布置在不必能够实施实时数据处理的数据处理系统210（例如PC）中。此外，在非实时数据处理系统210中可以设置用于实施用于可视化和配置的功能的单元270，该单元270输出配置数据275并且使在控制装置固件之内的记录功能参数化。例如在此确定通过用户界面输入的工具数据的改变是否被写入日志中。此外，配置数据275也可以向使用者280显示。

从非实时数据处理单元210的日志存储器260中可以将数据发送给通用的数据服务器85，该通用的数据服务器85例如通过图1中所示的接口90被连接到网络服务器100并且此外还被连接到网络客户端110。通过网络客户端110可以以图形方式或者直观地示出所获得的结果。

日志存储器260在此可以通过数据库服务器85被读取来使得可以识别确定的事件并且响应于这些事件而被发送给维修人员，以维护运行实时系统200的机器。例如，可以识别运行实时系统200的机床的工具的事故。在该情况下，相对应的事件或者事故255被传送给日志存储器260，该日志存储器260可以根据所传送的数据识别机器/工具的事故并且可以通过通用的数据库服务器85将该事故发送给对于该运行实时系统200的机器的维修技术人员。以这种方式明显改进了对包括实时系统200的机器的维护。

本发明的重要方面是使用所谓的动作记录器。在这种情况下涉及集成的并且可自由配置的保养信息系统以及机器/工作数据检测系统。动作记录器的任务可以在如下内容中看到：该动作记录器可以记录、存储并且也处理由操作员造成的数据改变、在机器操作区上的操作动作和/或其他控制装置或机器内部的事件，用于稍后分析。动作记录器可以被用于确定的应用领域，诸如被用于改进的故障诊断、被用作碰撞记录器、被用于预防性维护、被用作状态监测和/或被用于机器和工作数据检测。

动作记录器在此可以记录特别类型的事件（Event）。例如，首先可以记录“正常的”事件（例如选择NC程序、改变零点漂移、故障消息、…）或者所有相关事件的自动检测。此外，也可以记录特殊事件（special Event）、即例如工作方式转换、通道状态改变等等，这些特殊事件实施或能够实现对（尤其是用于重建碰撞的）操作动作的系统检测。也可以由动作记录器MTX acr记录关键事件（Critical Event），诸如当工具未被夹住或者工件夹紧持续过长时等等，其中可以识别对（尤其是用于预防机器停止运转的）关键加工状态/机器状态的检测。动作记录器也能够实现故障（即碰撞）的记录，在其中计入包括相关数据在内的碰撞检测。最后，动作记录器也还可以记录可自由限定类型的事件（即可自由限定的事件类型（Event Type）（机器/工作数据）），这些可自由限定类型的事件例如涉及制成的部分、机器温度、液压、每部分的空气消耗量等等。针对这些可自由限定的事件也可以一同存储任意附加数据。

关于在动作记录器中所记录的正常事件（Event）可以提及的是，由此首先所有被配置的事件可以被记录。作为可配置的事件，例如以下事件可以在考虑之内：

－ 动作记录器状态消息（例如MTX acr曾被接通、识别碰撞触发器（Crashtrigger）、…）

－ 控制故障或控制警告（重大的系统故障、内插补器故障、…）

－ 控制消息（控制信息或者从NC程序出发被间断的（abgesetzt）消息）

－ MDI集输入（Satzeingabe）

－ 控制故障或控制警告

－ 编辑过的数据，诸如

■ D修正变化

■ 零点漂移变化

■ 布局变化（Placementaenderung）

■ 工具数据变化（读入元件变化以及文件）

■ CPL 变量变化

为了将动作记录器投入使用以存储正常事件，在NC控制装置中可进行相关事件的配置，由此接着自动地进行事件记录。

关于特殊事件（special Event）要注意的是，动作记录器的任务在于，在出现特殊事件之后可以立即记录其他状态数据，尤其是用于重建碰撞的原因。在此，例如尤其是可以将工作方式切换（自动配套（Automatik Folgesatz）、块扫描（Satzvorlauf）、…）或者通道状态切换（通道运行、准备接下来的块、IPO被停止、…）视为特殊事件。其他由动作记录器记录的状态数据例如可以包括如下数据：

－ 轴位置（在轴坐标中的期望位置和实际位置以及在工件坐标中的期望位置）

－ 程序层信息（程序嵌套的深度、活动的文件的列表）

－ 活动的G功能

－ 活动的辅助功能

－ 活动的工具和刀具（由SD结构“SysTool”和“SysToolEd”构成的数据）

－ 活动的修正表格（D修正表格、零点漂移表格、布局表格）

动作记录器的投入使用可以由应用者通过配置来限定要记录的附加数据，其中该记录接着自动地进行。SPS控制装置也可以借助功能部件检测包括附加数据在内的相关的SPS侧的特殊事件。

关于在关键事件（Critical Event）的情况下的状态数据的记录，动作记录器的任务可以从以下内容中看到：进行所有关键事件可能连带其他状态数据的记录，用于检测关键加工状态和机器状态，以预防机器停止运转。这种关键事件例如可以是如下事件：

- 刀具夹头被阻塞或者

- 刀库中的不相容。

在这种情况下，接着其他状态数据、诸如特定的SPS或者NC变量的SPS轨迹可以通过动作记录器来记录。相关的关键事件的记录在SPS上借助必要时可以被给予其他状态数据的功能部件来进行。

关于机床的事故（碰撞）的记录要注意的是，动作记录器的任务在该情况下要从如下内容中看到：对包括相关数据在内的所有碰撞进行检测。在碰撞下在此例如可以看到如下机器状态：

－ 关键的控制故障

－ 故障状态等级I的Sercos驱动故障，或者

－ SPS检测的并且评价为碰撞的任意事件。

动作记录器接着可以记录相关的数据，诸如在NC侧记录针对机床的所有相关的（被控制的）轴的来自环形存储器的最后10秒的期望位置/实际位置，和在此记录数据，如该动作记录器也如在出现特殊事件时会记录数据那样。在SPS侧，动作记录器会记录SPS检测的任意其他相关的数据。在动作记录器投入使用期间，通过配置可以定义在环形存储器中要记录的轴。此外，可以预先给定NC侧的事件，这些NC侧的事件要被解释为碰撞并且针对这些事件要进行碰撞记录。环形存储器的读取接着在碰撞情况下自动地进行。SPS可以通过设置特定的碰撞信号而将通过SPS探测到的碰撞通知给动作记录器。

在动作记录器中的任意数据的记录能够实现其他在分析机器状态或者过程状态时的优点。在这种情况下，在动作记录器中可以检测和记录包括附加数据在内的任何数据。如下数据例如可以落入任意数据（可自由限定的事件类型（机器/工作事件））：

－ 层切换，或者

－ 每层的被生产的部分。

在动作记录器中，在这种情况下可以检测和记录相关数据，譬如

－ 每层的空气量消耗量

－ 每层的停工时间，或者

－ 每层的非生产时间。

可自由限定的事件在SPS侧在功能部件下被检测，其中在此在需要时其他数据也可以被给予该功能部件，用于传输到日志中。

在碰撞或者其他关键事件的情况下，可以有针对性地实施其他测试方法。借助这些其他测试方法，接着可以更精确地就其状态检查各个部件。

换言之，图2中所描述的系统如下地工作：

动作记录器MTX acr将所有相关事件（从简单的状态信息直至碰撞）聚集。这些信息接着随后可以在上级的远程状态系统中用于评估机器状态或该机器的制造品质。

作为机器事件，在此例如可以将用户特定的输入或者消息考虑作为事件。作为特别事件，故障或者BA转换可以在考虑之内。关键事件例如会是工具夹持系统的夹紧。当工具不受控制地在工件或者保持器中被控制时，那么可以识别碰撞。可以视为实时系统的基本功能的是：动作记录器被告知该动作记录器要记录的SD数据。针对碰撞情况，针对例如每个被配置的轴存在一个环形存储器（存储时间段针对位置期望值和实际值可以包括大约最后10秒和大约全部100微秒）。SPS可以借助SPS-FB（SPS-FB=SPS：存储器可编程控制装置；FB功能部件=一段SPS程序）将任意事件写入日志存储器260中。SPS-FB在此提供多个功能，例如SPS-FB可以提供将NC数据一同写入日志260中的可能性。该SPS-FB也可以附上附加文件（File）或者能够在需要时借助ID与语言无关地实现。以相同的方式可以在NC上由NC程序将事件写入到日志中。数据保持可以在PC部分上实现。可视化可以在容器中实现，例如用于将事件按时间顺序列出。当存在GDS时，数据例如循环地被GDS加载（例如借助文件传输）。数据也可以被处理并且被保存在DB 70中。具有相对应的图表的统计学分析可以被计划，例如以便规定机器出于确定原因而停止多久。

该解决方案的优点也在于借助长期数据存储器260可以在较长的时间段上将连接到管理系统210上的自动化部件的工作参数的改变记入日志（mitprotokollieren）。对于在本发明的意义上的长期记录可以设置达到10兆兆字节的数据量的缓冲器。借助数据分析单元（例如在用于实施配置或者可视化的功能的单元70中、在数据处理单元210中或者在通用的数据库服务器85中），在数据缓冲期间或者之后（也还在数年之后）可能利用任意方法/算法（可能多次相继被优化地）来检查借助接口记入日志的数据，以便由此导出关于自动化系统部件的状态的认知。由数据分析装置产生的结果紧接着不仅被存储或者暂存在长期存储器中，而且在这些结果根据要使用的数据协议被处理之后，借助接口之一被转发给所连接的系统85、100、110。此外，通常承担数据更新的制造管理系统可以在所需的计算效率方面被减轻负荷。装置225因此用作用于在两个系统之间交换数据的接口，这两个系统可以使用不同的通信协议。装置225（即作为固件被集成在MTX的实时部分中的MTX动作记录器）也具有监督机构（Kontrollinstanz）的功能，其对连接到该设备上的部件、如存储器可编程的控制装置（SPS）、数字控制装置（NC、CNC）、驱动调节器和电动机就其工作状态进行监控，分析这些部件的工作状态并且将工作状态通知给上级系统210、85。

此外，借助第二接口在连续工作时改变连接到该设备上的自动化系统部件的工作参数，并且由此在运行时间进行校正。此外，长期数据存储器260还会用作用于数据分析单元210的数据缓冲器，其中分析结果或者分析中间结果可以被存储在长期数据存储器260中并且借助数据分析单元270从长期数据存储器中被重新读取和被进一步处理。来自长期数据存储器260的数据可以借助可连接到第一接口上的上级系统由该上级系统85调用。同样可设想的是，将数据存储构建为可由连接到第二接口的自动化系统部件调用。

图3示出了用于数据提供的系统的方框电路图。在这种情况下，MTX acr的实时部分（MTX acr核心服务（Kernservice））（310）（该实时部分的主要任务在于记录事件）在CNC控制装置核MTX 320之内被采用（控制装置固件的部分）。MTX acr核心服务310具有至安装目录（Mount-Verzeichnis）325的接口和至SCP 330的另一接口。MTX acr面板服务（Panelservice）340运行在人机界面-PC 335上，该MTX acr面板服务340从安装目录325和SCP 330获得数据。MTX acr面板服务340将数据供应到档案目录345并且将数据供应到XML目录350。数据从XML目录350被发送到可视化功能355，并且数据被发送到通用的数据库服务器80的数据库70（远程状态监测系统），以便其中可以将数据库70的数据同样用于可视化功能360。通用的数据库服务器85在此提供远程控制监测365的功能。

换言之，图3中所描述的系统如下地工作：

可通过应用者配置的MTX acr核心服务表明了具有精确的时间戳（Time-Stamp）的所有被配置的事件并且将这些事件保存在日志中。此外，在那里也可以从SPS出发以及从NC出发来将数据写入日志中。这些数据接着被保存在“安装（Mount）”上并且在那也由MTX acr面板服务进一步处理。在这种情况下，这些数据按其来自不同的子系统（NC服务器、SPS程序、NC程序、…）的时间顺序被分类并且用文本来丰富。此外，在该部位上可选地也针对在用户界面之内或在RCM系统中的稍后的显示进行图形处理（风格（Style））。

借助根据本发明的（例如根据图2或3的）设备实现了过程状态数据和机器状态数据的面向机器的（maschinennahe）长期记录。由于可实现的长期记录，数据可以供精确地分析机器上的问题的原因使用，用于使产品（例如机床的部件）优化和用于使过程流程优化。在测试方法中的特性量的确定的变化可以与这些事件相关地被设置，并且由此导出其他将来的动作。在最简单的情况下，例如是为了避免机器上的误操作或者在导致碰撞的编程的情况下。

附加地，可以包括数据的预处理单元。概念“预处理单元”被选择，因为借助预处理可以实现在GDS和MES（MES=制造执行系统（Manufacturing Execution System））之间的通信的优化和由此实现MES的减轻负荷。但是，在操纵台或者过程控制装置的意义上的数据的真正处理此外还例如利用MES来实现。

处理过程的配置可以包括如下步骤：

a）定义处理时刻（测试方法的开始）

首先定义开始事件。处理可以根据该开始事件循环地每隔确定的时间间隔或者在被限定的时刻被起动。此外，可以定义在何种情况下要起动处理，例如：

- 在反复的事件的情况下；

- 在通过使用者请求的情况下；

- 在通过上级系统起动的情况下；

- 当测量点采纳确定的值（例如运行方式的切换）时；

- 当存储器（例如日志存储器260）被占用直至确定的量（例如存储器被数据填充至90%）时。

b）定义要处理的测量数据的数据结构：

在这种情况下，测量数据可以被编组。可以规定的是：在GDS 85中的何处要保存分析结果（数据库、文件系统），并且是否要发送关于现有的计算结果的通知或要将关于现有的计算结果的通知发送给哪些地址。同样，可以限定存储器大小（例如在环形缓冲器中的n个数据字节）。此外，可以限定是否要与所处理的数据共同存储对用于计算的数据基础的参考。例如可以参考用于计算的输入数据源于何处并且这些数据与结果如何关联。此外存在如下信息：多少输入值已被用于计算，这些输入值源于哪个时间段并且这些输入值是还被存储在数据存储器中还是已经被删去。此外可以限定的是，在测量点浏览器中是否结合针对所处理的测量值的数据结构并且如何结合该数据结构。

c）定义处理：（终端应用者与此无关，自动运行；后续的事情事先通过RCM表面来配置；然而相对应的（具有相对应的权限的）使用者可以在任何时刻对其进行重配置）

在第三步骤可以例如通过选择合适的算法定义数据处理的方式和方法，例如用于计算平均值、用于计算最小值或者最大值或者用于执行傅里叶变换。连接到GDS上的自动化系统部件的确定的输入和/或输出可以有针对性地与算法链接，使得针对自动化部件的不同工作参数采用不同的算法。也可能的是：例如关于数据类型和数据量、诸如最小数目的输入值方面，在处理的范围中使正确的电路连接（Verschaltung）有效。

以这种方式借助接口之一或者借助长期数据存储器提供集成到设备中的配置装置，用于在要执行的分析方面配置数据分析单元并且用于在对数据分析的结果的进一步处理的方式和方法方面配置该设备。

图4示出了作为用于分析机床的状态数据的方法400的本发明的实施例的流程图，其中该方法400具有通过机床中的动作记录器225提供410状态数据的第一步骤，其中状态数据代表实时提供的控制指令或者事件255，其中事件255代表对机床中的控制指令的反应。此外，该方法400具有将来自动作记录器225的状态数据传输420和存储到与动作记录器225无关的数据处理单元210的日志存储器260中的步骤。该方法400也具有调用430和分析监控单元85的存储在日志存储器260中的状态数据的步骤，该监控单元85被布置在空间上远离数据处理单元210的位置，其中监控单元85被构造来以便从多个日志存储器260中调用不同机床的状态数据和分析不同机床的状态数据。

可以概括而言，对越来越好的并且可靠工作的分析方法的要求已给出了针对这里所介绍的方法的动机。这些要求可以通过这些方法的通用的集成来满足，其中面向部件的对碰撞（即事故）和关键事件的检测以及对制造质量的考虑成为可能。本发明尤其是可以被采用在MES系统的领域中、特别是在远程状态监测的领域中。目前公知的方法在此具有如下缺点：上面所示的特征、如面向部件的对碰撞和关键事件的检测以及对制造质量的考虑在那里并不能被利用，并且因此仅仅给出了对迄今的系统的可能的效率的低利用。因而，方法的通用的集成要在远程控制监测的领域中实现，通过该通用的集成最优地实现了与相应的任务相协调的分析方法。此外，可以简单地执行新的/被优化的分析方法的简化集成，并且存在系统的一定的开放性。附加地，实现了具有对主要特性量的考虑的逐个部件的检测。也可以通过方法的通用的集成经由简单的接口来集成新方法，并且逐个部件的检测可以在控制装置侧为了连续地检测包括碰撞在内的关键事件而被实施，其中可能将事件或计数器循环地递交给GDS。方法的通用的集成的方法在MES系统上的扩展、即集成用于制造规划、制造控制、制造监控、保养、…的任意算法）此外可以被实现为附加的改进本发明的措施。在控制装置之内（即在服务器中并且并不通过如现有技术中的表面）也可以对事件进行检测。

附图标记列表

10 数据处理单元（处理多个机器的数据的远程状态监测系统

20 机器的部件

30、31、32、33 控制设备、执行器或者传感器（机器的“智能”组成部分）

35 机床

40 控制设备或传感器/执行器的接口

50 用于封装算法实施单元的功能接口

60 数据库的接口

70 数据库

80 算法实施单元

90 网络服务器的接口

100 网络服务器

110 网络客户端

120 用于描述表面特征、用于描述在数据库之内的对于分析方法所需的表格、用于描述来自机器）（例如Dll形式的）替换算法的测量数据文件的结构的定义文件

130 测量数据文件

200 实时系统

210 数据处理单元（非实时）

215 NC程序

220 SPS程序

225 MTX acr（动作记录器、用于记录事件，尤其是记录例如当主轴的夹具在0.5秒之后始终还未打开时的关键事件，或者记录例如要归因于误操作的碰撞）

230 NC服务器

235 块准备装置

240 内插补器

250 环形存储器

255 事件、事故

260 日志存储器

265 附加数据（例如在碰撞过程期间的轴位置）

270 用于可视化和配置MTX acr的单元

275 配置文件

280 使用者

300 共同形成的NC控制装置MTX（具有动作记录器MTX acr的记录部分的NC核）

310 MTX acr核心服务

320 NC核（实时部分）

325 安装目录（外部计算机上的目录）

330 SCP（用于在控制设备（NC、SPS、运动、RC、…）的实时部分与非实时部分之间进行数据交换的接口）

340 MTX acr面板服务

345 档案目录

350 XML目录

355 可视化

360 可视化（网络可视化）

365 远程状态监测（如图1中所示的系统）

400 用于处理机床的过程状态数据和/或机器状态数据的方法

410 控制（激励相关的机械学/功能单元）的步骤

420 检测的步骤

430 传送的步骤

440 处理的步骤

Claims (12)

1.一种用于分析机床的状态数据的方法（400），其中该方法具有如下步骤：

- 通过机床中的动作记录器（225）提供（410）状态数据，其中状态数据代表实时提供的控制指令或者事件（255），其中事件（255）代表对机床中的控制指令的反应；

- 将来自动作记录器（225）的状态数据传输（420）并且存储到与动作记录器（225）无关的数据处理单元（210）的日志存储器（260）中；以及

- 调用（430）并且分析监控单元（85）的存储在日志存储器（260）中的状态数据，该监控单元（85）被布置在空间上远离数据处理单元（210）的位置，其中监控单元（85）被构造来以便从多个日志存储器（260）中调用不同机床的状态数据和分析不同机床的状态数据。

2.根据权利要求1所述的方法（400），其特征在于，在提供（410）的步骤提供代表工具到预先确定的加工位置中的期望运动的状态数据，和/或在提供（410）的步骤提供代表工具到预先确定的加工位置中的实际运动的状态数据。

3.根据上述权利要求之一所述的方法（400），其特征在于，在提供（410）的步骤提供如下状态数据：所述状态数据再现了由机床的控制单元（215，220）输出控制指令的时刻和/或再现了反应于控制指令出现事件（255）的时刻。

4.根据上述权利要求之一所述的方法（400），其特征在于，在提供（410）的步骤，在时间上相继的状态数据被暂存在机床的环形存储器（250）中，并且其中在传输（420）的步骤，在出现事件（255）之后，关于紧接在所述事件（255）之前的状态的多个状态数据从环形存储器（250）被传输到日志存储器（260）中。

5.根据上述权利要求之一所述的方法（400），其特征在于，在传输（420）和存储的步骤，在数据处理单元（210）中进行状态数据的分析和/或显示（270）。

6.根据上述权利要求之一所述的方法（400），其特征在于，在传输（420）和存储的步骤能够实现机床的控制单元（215，220）的参数化。

7.根据权利要求6所述的方法（400），其特征在于，在传输（420）和存储的步骤，来自针对机床的控制单元（215，220）的控制指令此外还被传输给日志存储器（260）并且被存储在日志存储器（260）中。

8.根据上述权利要求之一所述的方法（400），其特征在于，在调用（430）和分析的步骤，监控单元（85）被使用，被装配在所述机床的制造商的机床监控区域中。

9.根据上述权利要求之一所述的方法（400），其特征在于，在传输（420）和存储的步骤，在实施传输（420）和分析的步骤之前，状态数据被暂存在日志存储器（260）中至少一个月的时间段、优选地至少三个月的时间段。

10.根据上述权利要求之一所述的方法（400），其特征在于，在传输（430）和存储的步骤，此外还响应于根据状态数据识别的机床状态来控制机床的控制单元（215，220），使得实施测试方法、尤其是圆形成型测试或者振荡能量分析，以便执行对机床的至少一个部件的检验。

11.一种控制设备（200，210，85），其被构造用于执行或者控制上述方法（400）之一的步骤。

12.一种计算机程序产品，其带有程序代码，该程序代码被存储在机器可读的载体上，用于当程序被实施在控制设备（200，210，85）或者数据处理设备上时执行根据上述权利要求之一所述的方法（400）的步骤。

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