DE10008755A1 - Verfahren und Anordnung zur Instandhaltung und/oder zur Reparatur einer technischen Anlage - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Instandhaltung und/oder zur Reparatur einer technischen Anlage durch eine für die Anlage nichtspezialisierte Person, die technische Maßnahmen zur Diagnose und/oder Reparatur an der Anlage durchführen soll, wird die Person mit einer geeigneten informationstechnologischen(IT)-Infrastruktur versehen, welche die Person in den Wissensstand eines externen Spezialisten versetzt, und dass alle technischen Maßnahmen vom externen Spezialisten übermittelt und überwacht werden. Bei der zugehörigen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sind Einrichtungen (40; 41-46) zur Erzeugung, Übertragung und Wiedergabe von Informationen, wie insbesondere visuellen Bildern und Sprache, vorhanden, mit denen visuelle, sprachliche und/oder andere Informationen von einer Zentralstation (1) empfangen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Instand­ haltung und/oder zur Reparatur einer technischen Anlage durch eine für die Anlage nichtspezialisierte Person, die techni­ sche Maßnahmen zur Diagnose und/oder Reparatur an der Anlage durchführen soll. Daneben bezieht sich die Erfindung auf eine zugehörige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Für Instandhaltung und/oder Reparatur von technischen Anlagen werden üblicherweise Spezialisten eingesetzt, die in einer Zentrale trainiert und für Ihre Aufgaben vor Ort vorbereitet werden. Bei Bedarf müssen diese Spezialisten zunächst zur jeweiligen Anlage anreisen. Anreise und Aufenthalt bringen erhebliche Kosten mit sich.

Bei der jeweiligen technischen Anlage befinden sich vor Ort meist auch Personen als lokales Wartungspersonal, die zwar Bedienaufgaben beherrschen, aber hinsichtlich bestimmter technischer Fragestellungen häufig überfordert sind. Das Bestreben der örtlichen Betriebsleitung besteht darin, diese Personen möglichst umfassend, d. h. auch für Problemfälle, einzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Verfahren zur Instand­ haltung und/oder zur Reparatur einer technischen Anlage an­ zugeben, mit denen unnötige Kosten eingespart werden können und Anordnungen zur Realisierung dieser Verfahren zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen angeben. Zugehö­ rige Anordnungen sind durch die Sachansprüche gekennzeichnet.

Bei der Erfindung ist wesentlich, dass die Person vor Ort einer technischen Anlage mit einer geeigneten informations­ technologischen(IT-)Infrastruktur versehen wird, welche die Person in den Wissensstand eines externen Spezialisten ver­ setzt, und dass alle technischen Maßnahmen vom externen Spezialisten übermittelt und überwacht werden. Es wird dabei Gebrauch von dem Instrumentarium der Virtuellen Realität (Virtual Reality = VR) gemacht, die sich in anderem Zusam­ menhang bereits bei der Simulation von technischen Anlagen als nützlich erweist.

Mit der Erfindung wird die lokal vorhandene "man power" tech­ nisch so aufgerüstet, dass diese Personen in Zusammenarbeit mit dem externen Spezialisten alle anfallenden technischen Aufgaben erledigen können. Dazu ist eine diesbezügliche Aus­ rüstung einerseits und geeignete Software andererseits not­ wendig. Als VR-Equipment geeignete KIT's, vorzugsweise ein Computer am Beckengürtel und ein VR-Headset mit Bildeinspie­ gelung, eine Kamera und ein Audiosystem mit Kopfhörer und Mikrophon werden vom Dienstleister für das Personal bereit­ gestellt, wobei durch eine geeignete Software ein Zusammen­ wirken dieser einzelnen Komponenten im Sinne der Erfindung erreicht wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Fallbeispielen in Verbindung mit weiteren Patentansprüchen. Für die einzelnen Szenarien enthält die beigefügte Zeichnung erläuternde Figuren. Es zeigen jeweils als Prinzipdarstellung:

Fig. 1 einen sog. VR-Service am Beispiel einer Kraftwerks­ störung,

Fig. 2 eine entsprechende Anwendung bei einem Gezeiten­ kraftwerk,

Fig. 3 eine weitere Anwendung bei einem Windkraftwerk und

Fig. 4 ein sog. VR-Equipment sowohl für die Wartungsperson als auch für den Servicespezialisten zwecks daten­ technischer Kopplung.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Kraftwerk und mit 1 eine Service- bzw. Support-Station am Standort des Kraftwerkerstellers bezeichnet. Das Kraftwerk 10 ist vom Standort des Erstellers weit entfernt, wobei zwischen beiden Standorten Telefon- und/­ oder Funkverbindungen bestehen, die bisher ausschließlich zur verbalen Kommunikation zwischen den jeweils beteiligten Per­ sonen, beispielsweise einem Wartungstechniker vor Ort am Kraftwerk 10 und einem Service-Spezialisten am Heimat-Stand­ ort, dienen.

Wenn es zu einem Alarm und/oder einem Systemausfall des Über­ wachungsrechners im Kraftwerk 10 kommt, bedeutet dies für das Kraftwerk 10 Notbetrieb. Wenn ein Austauschen relevanter Bau­ gruppen durch das Wartungspersonal, verkörpert durch eine Person P, nicht den gewünschten Erfolg bringt, erfolgt nach einem Anruf beim Support-Center des Leitsystem-Lieferanten die Vereinbarung einer sog. VR-Sitzung. Unter VR wird dabei "Virtuelle Realität" verstanden, in deren Rahmen ein Spezia­ list S als Experte mit seinem Wissen virtuell vor Ort tätig wird. Erst durch heutzutage zur Verfügung stehende Systeme und Komponenten sind solche Lösungen wirtschaftlich möglich.

Der Service-Spezialist und der Wartungstechniker legen ihr VR-Equipment, einen Computer am Beckengürtel und ein sog. VR- Headset, an. Letzteres umfaßt eine Brille mit Bildeinspiege­ dung, eine Kamera und ein Audiosystem, was anhand Fig. 4 noch im einzelnen beschrieben wird. Das VR-System wird ge­ startet, die Kamera kurz mit dem Blickfeld des Trägers jus­ tiert. Während sich der Wartungstechniker zum Rechner begibt wird vom Service-Spezialisten bereits die Verbindung auf­ gebaut. Beide können sich völlig frei bewegen und haben beide Hände zur Verfügung. Über die Kamera werden die Ausgabestände der Rechnerbaugruppen vom Spezialisten überprüft. Zur Dokumentation werden einige Bilder abgespeichert. Der Service- Spezialist blendet dem Wartungstechniker die Einstellungen von einigen Baugruppen ein, die dieser zu überprüfen hat. Die Daten stammen vom Archivserver des Support-Centers, welcher über ein Funk-LAN mit der mobilen Einheit des Service-Spezi­ alisten verbunden ist. Es ergibt sich noch kein Erfolg.

Durch Ziehen der IO-Baugruppen wird festgestellt, dass der Fehler von der Periphere verursacht wird. Auf dem Weg zu den Verteilerschränken, beispielsweise eine Etage tiefer im Kraftwerk 10, übermittelt der Techniker vor Ort den Verkabe­ lungsplan an den Service-Spezialisten S. Der Baugruppen­ schrank ist rasch gefunden und es erfolgt eine visuelle Prüfung der Ausgangszustände. Durch Entfernen und Wiederanstecken wird die relevante Baugruppe ausgemacht.

Da im Beispiel durch den Austausch der Baugruppe der Fehler nicht beseitigt werden kann, muss der Fehler messtechnisch weiterverfolgt werden. Der Service-Spezialist begibt sich zu seiner Referenz-Anlage und führt unter Beobachtung des Tech­ nikers vor Ort eine Referenzmessung durch. Der Techniker übernimmt visuell den Messpunkt und lässt sich vom Spezia­ listen bei der Messung leiten. Das Ergebnis der Messung vor Ort wird direkt vom Spezialisten bewertet und abgespeichert. Die festgestellten Störimpulse weisen auf einen Fehler in der Geberleitung hin. Minuten später ist der Fehler im Rangier­ verteilerfeld gefunden, beispielsweise ein loser Kontakt.

Durch den Einsatz des VR-Systems können also eine vielstün­ dige Anreise des Service-Spezialisten erspart und somit die Ausfallszeit des Systems auf einen Bruchteil verringert werden. Zudem kann durch die Einbeziehung der Referenz-Anlage und der Infrastruktur im Support-Center rasch eine gezielte Messung auf Baugruppenebene vom Wartungspersonal des Kunden durchgeführt werden. Dabei werden Daten unmittelbar zum Tech­ niker beim fehlerhaften Anlagenteil übermittelt.

Anhand Fig. 2 wird ein Einsatzszenario am Beispiel eines Gezeitenkraftwerkes beschrieben: An einem Gezeitenkraftwerk 21 tritt eine Betriebsstörung auf, deren Ursache nicht zwei­ felsfrei auf normalem Begehungsweg ermittelt werden kann. Obwohl auf Anforderung Spezialwissen eines Technologen vor Ort vorhanden ist, kann die Störungsursache nicht ermittelt werden, da die zu inspizierenden Anlagenteile unter dem Wasserspiegel liegen und nur von außen zu erreichen sind. Hier ist eine Person 10 für Unterwasserarbeiten, d. h. ein Taucher, zwingende Voraussetzung, der aber im Normalfall nicht das notwendige technische Spezialistenwissen besitzt.

Mittels einer mit der Tauchausrüstung tragbaren Vorrichtung, die aus einem Mikrofon und Lautsprecher, sowie einer Kamera und einer Wiedergabevorrichtung zum Einspiegeln visueller Informationen in das Auge besteht und über einen Gürtel­ computer gesteuert wird, wird der Taucher in die Lage ver­ setzt, über Verbindungen in Form von Kabeln, Funkbojen oder Funkstrecken, ggf. auch einem Mobilfunknetz für weite Ent­ fernungen, mit dem Spezialisten S als Technologe, der sich der gleichen Einrichtung bedient, eine sensorische Einheit zu bilden. Somit geht der Spezialist S virtuell zusammen mit dem Taucher vor Ort der Unterwasser-Anlagenteile.

Der Technologe lotst den Taucher zu den zu inspizierenden Anlagenteilen, wobei der Taucher über den Lageplan in seinem Gürtelcomputer zusätzliche Orientierungsmöglichkeiten hat. Der Technologe gibt Hantierungsanweisungen und kann über die Kamera des Tauchers direkt beobachten sowie über seine eigene Kamera visuelle Vergleichsinformationen an den Taucher geben. Während der gesamten Phase besteht zusätzlich eine bidirek­ tionale Sprachverbindung. Sowohl Technologe als auch Taucher sind voll mobil und haben die Hände zum Hantieren und zum Ausführen von Arbeiten frei.

Durch die Symbiose von Technologe und Taucher kann die Ur­ sache zweifelsfrei ermittelt und die Störung in kürzest­ möglicher Zeit zu geringstmöglichen Kosten behoben werden.

Ohne die oben beschriebene Vorgehensweise wären solche Situa­ tionen oder auch andere Vorkommnisse mit vergleichbarer Prob­ lematik nur sehr aufwendig, bzw. nur teilweise beherrschbar. Somit ergibt sich nunmehr ein wirtschaftlicher Vorteil für den Einsatz der weiter unten beschriebenen Einrichtungen, z. B. in Fallgestaltungen bei Anlagen mit beschränkten Zu­ gangsmöglichkeiten.

Anhand Fig. 3 wird am Beispiel eines Windkraftwerkes die Unterstützung bei systemunabhängiger Montage, Inbetriebset­ zung (IBS) und Optimierung der technischen Anlage beschrieben: In den Phasen der Errichtung/Montage, Inbetriebsetzung und Einschaltung sowie anschließender Optimierung eines Wind­ kraftwerkes 30 können verschiedene Probleme auftreten, die im wesentlichen durch die Arbeiten in der bei derartigen Anlagen vorhandenen engen Gondel bedingt sind. Durch Nutzung der informationstechnologischen Infrastruktur, insbesondere des bereits erwähnten Virtual-Reality-Service, können solche Probleme schnell und effektiv behoben werden. Dabei ist ins­ besondere in diesem Beispiel von Vorteil, dass die Wartungs­ person vor Ort - dadurch, dass sie Hände und Füße frei hat - sich optimal in der engen Generator-Gondel in großer Höhe bewegen kann.

Bei der Errichtung und der Montage der Anlagenteile wird festgestellt, dass die vorhandene technische Unterlage nicht 100% zur gelieferten Variante passt. Diese Feststellung ist möglich, weil die Person vor Ort mit der Zentralstation des Herstellers visuell, sprachlich und datentechnisch verbunden ist. So wird z. B. das mechanische Modul über die Videokamera abgebildet, wobei die Serviceperson als Master in der Zen­ tralstation bezüglich der Richtung anweisen und korrigieren kann, und über die datentechnische Verbindung direkt zum Hersteller übertragen. Dort werden die Daten hinsichtlich Bemessung und Richtigkeit überprüft. Notwendige Änderungen können, soweit kurzfristig möglich, sofort durchgeführt werden. Korrigierte technische Pläne oder komplette Service- Handbücher werden ganz oder teilweise wieder über Datenver­ bindungen zur Person vor Ort übermittelt. Über Bildeinspie­ gelungen wird ein Soll-/Ist-Vergleich durchgeführt. Eventuell neu zu liefernde Teile werden mit neuer Bemessung sofort in Auftrag gegeben.

Bei der Inbetriebnahme (IBS) und Einschaltung wird beispiels­ weise festgestellt, dass ein Nachdrehen der Gondeln in Wind­ richtung durch die Stellmotore zunächst nicht möglich ist, da diese nicht anlaufen. Durch die visuelle und sprachliche Kopplung zwischen Person vor Ort und dem Spezialisten in der Zentrale ist es nunmehr möglich, eine geführte Fehlersuche zu betreiben. So wird durch optischen Vergleich des Baugruppen- Layouts festgestellt, dass zwei der gesteckten Elektronik- Baugruppen der Anschaltelektronik für die Stellmotore ver­ tauscht wurden. Letzte Sicherheit ergibt sich aus dem Sach- Nr.-Vergleich anhand der Handbücher. Ein einfaches Umstecken von Baugruppen kann dann genügen, um den Fehler zu beheben.

Bei der Optimierung der Anlage hinsichtlich des Wirkungs­ grades können durch mehrere Sitzungen Versuchsreihen mit unterschiedlichen Parameterwerten bezüglich Rotorblattver­ stellung, Rotordrehzahl, Windgeschwindigkeit, Drehzahl des Generators und Umrichterwerte gefahren werden. Es ist durch die direkte visuelle und sprachliche Kopplung möglich, inter­ aktiv und gezielt auf einzelne Parameter zuzugreifen, diese zu verändern und unmittelbar das resultierende Gesamtverhal­ ten abzulesen. Alle daraus entstehenden Betriebswerte werden zur weiteren Auswertung in die zukünftige Überwachungs- und Steuerungswarte online übermittelt.

In Fig. 4 ist beispielhaft die Ausrüstung für die Wartungs­ person P einerseits und den Service-Spezialisten andererseits dargestellt: An eine Spezialbrille 41 ist auf der einen Seite eine digital arbeitende Kamera 42 zur Aufnahme visueller Bil­ der und ist auf der anderen Seite ein Einblendprisma 43 zum Einblenden externer Informationen, insbesondere visueller Bilder einer anderen digital arbeitenden Kamera, vorhanden. Weiterhin sind über einen Bügel 44 ein Kopfhörer 45 und ein Mikrophon 46 in geeigneter Positionierung angekoppelt. Die Einheiten 41 bis 46 können eine komplette Einheit 40, bei­ spielsweise als Headset oder dgl., bilden. Die Einheit 40 wird auch als Kit bezeichnet und ist insbesondere über ein Verbindungskabel 48 mit einem in Fig. 4 nicht dargestellten Gürtelcomputer verbunden, ohne die Bewegungsfreiheit des je­ weiligen Trägers zu beeinträchtigen.

Eine Einrichtung gemäß Fig. 4 ist vom Stand der Technik bekannt, wozu beispielhaft auf "Spektrum der Wissenschaften", Februar 2000, Seite 87 - Abschnitt "Technogramm", Stichwort "COMPUTERGRAPHIK, Augmented Reality (AR) - Realität mit Zu­ satznutzen" verwiesen wird. Dort ist allerdings ein anderer Anwendungszweck angesprochen. Insbesondere sollen keine spe­ zifischen Instandhaltungs- und/oder Reperatur-Arbeiten unter schwierigen Randbedingungen, wofür ein externer Spezialist in Zusammenarbeit mit dem Wartungspersonal notwendig ist, vorge­ nommen werden.

Das anhand Fig. 4 beschriebene Kit 40 beinhaltet für den beabsichtigten Anwendungszweck alle Einheiten zur Informa­ tionsaufnahme bzw. -wiedergabe, so dass beide Nutzer, die Person vor Ort und der Spezialist in der Zentrale, mobil sind und jeweils frei arbeiten können. Dabei hat jeder der beiden Nutzer alle Informationen des jeweils anderen Nutzers.

Gemeinsam ist bei den anhand unterschiedlicher Szenarien beschriebenen Beispielen, dass die Person vor Ort, die ins­ besondere die handwerklichen Fähigkeiten besitzt, mit den Fachkenntnissen des Spezialisten unmittelbar in die Lage versetzt wird, die Arbeiten wirkungsvoll auszuführen. Durch die informationstechnische Interaktion hat nunmehr die Person vor Ort virtuell das Wissen des Spezialisten und der Spezia­ list im Support-Center umgekehrt alle diagnostischen Informa­ tionen der Anlage. Die Informationen können über Datennetze, Mobilfunk oder über das Internet ausgetauscht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde speziell für den Einsatz an unterschiedlichen Kraftwerken, also an energiewirtschaft­ lichen Anlagen, beschrieben. Das Verfahren und die dabei ver­ wendeten Einrichtungen eignen sich aber auch zur Anwendung bei anderen technischen Anlagen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Instandhaltung und/oder zur Reparatur einer technischen Anlage durch eine für die Anlage nichtspeziali­ sierte Person, der technische Maßnahmen zur Diagnose und/oder Reparatur an der Anlage durchführen soll, dadurch gekennzeichnet, dass die Person mit einer geeigneten informationstechnologischen(IT-)Infrastruktur versehen wird, welche die Person in den Wissensstand eines Spezialisten, der von der Anlage räumlich entfernt ist, versetzt, und dass alle von der vor Ort präsenten Person durchzuführenden technischen Maßnahmen vom externen Spezia­ listen übermittelt und überwacht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Person vor Ort der Anlage und der externe Spezialist in der Zentralstation visuell, sprach­ lich und datentechnisch miteinander verbunden sind und dass die technischen Maßnahmen an der Anlage interaktiv zwischen der Bedienperson vor Ort und dem externen Spezialisten er­ folgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Person vor Ort der Anlage ein virtuelles Service-Handbuch der Anlage übermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass dem externen Spezialisten von der Person eine Diagnose über die technische Anlage übermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Person Arbeitsanweisungen zur Ausführung von Serviceleistungen an der Anlage übermittelt werden.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeich­ net durch folgende Merkmale:

• - Es sind Einrichtungen (40; 41 bis 46) zur Erzeugung, Über­ tragung und Wiedergabe von Informationen, wie insbesondere visuellen Bildern und Sprache vorhanden, mit denen in einer technischen Anlage (10, 20, 30) visuelle, sprachliche und/oder andere Informationen von einer Zentralstation (1) empfangen werden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass vor Ort der Anlage (10, 20, 30) für wenigstens eine Person (P) des Wartungspersonals wenigstens ein Computer, eine Kamera (42), ein Wiedergabegerät (43), ein Kopfhörer (45) und ein Mikrophon (46) vorhanden sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in der Zentralstation (1) für wenig­ stens einen Spezialisten (S) wenigstens ein Computer, eine Kamera (42), ein Wiedergabegerät (43), ein Kopfhörer (45) und ein Mikrophon (46) vorhanden sind.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, dass der Computer ein am Körper des Trägers (P, S) tragbarer Computer, vorzugsweise ein sog. Gürtelcomputer, ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die die visuellen Infor­ mationen direkt in das Blickfeld der Person (P) und/oder Spezialisten (S) eingeblendet werden.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mit der Kamera (42), dem Wiedergabegerät (43), dem Kopfhörer (45) und dem Mikrophon (46) der Spezialist (S) alle von der Person (P) des Wartungspersonals an der Anlage (10, 20, 30) durchzuführenden technischen Maßnahmen unmittelbar kontrollieren und beeinflussen kann.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Kamera (41), das Wiedergabegerät (42), der Kopfhörer (45) und das Mikrophon (46) in eine am menschlichen Körper tragbare Einrichtung (40) integriert sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die tragbare Einrichtung (40) ein Headset, das die Bewegungsfreiheit der Träger, insbesondere der Wartungsperson (P) und/oder des Spezialisten (S) nicht beeinträchtigt, bildet.

14. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass Mittel zum bidirektionalen Austausch der Informationen vorhanden sind.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Daten über ein ISDN-Netz ausgetauscht werden.

16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Daten über das Internet ausgetauscht werden.

17. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Daten über ein terris­ tisches Mobilfunk- und/oder ein Satelliten-Mobilfunk-System ausgetauscht werden.