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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten
Produktionsanlage, wobei bestimmte Betriebsergebnisse der Anlage
Meldungen auslösen,
die dem Anlagenbetreiber über
ein Bedien- und Beobachtungssystem angezeigt werden. Weiter betrifft
die Erfindung ein entsprechendes Computerprogramm-Produkt sowie
ein computerlesbares Medium.
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In
automatisierungstechnischen Anlagen werden üblicherweise besondere Ereignisse
oder Störungen
in Form von Meldungen eines Bedien- und Beobachtungssystems angezeigt.
Nicht immer ist für den
Anlagenfahrer die Ursache oder Tragweite einer einzelnen Meldung
erkennbar. In bestimmten Fällen sind
zur besseren Einschätzung
der Situation weiterführende
Informationen wünschenswert.
Der expliziten Hinterlegung solcher Zusatzinformationen sind jedoch
durch den Kostenaufwand für
die Analyse und Pflege einer großen Anzahl von Meldungen sowie durch
den nicht vollständig
bekannten Zusammenhang zwischen den einzelnen Meldungen Grenzen gesetzt.
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Zur
Steigerung der Aussagekraft einzelner Meldungen ist es bekannt,
explizit Zusatzinformationen in Form von Informationstexten, Handlungsanweisungen
und dergleichen explizit zu hinterlegen. Darüber hinaus wenden bekannte
Verfahren zur Analyse von Meldungen statistische Methoden auf die
Gesamtheit der Meldungen an, um Schwachstellen innerhalb der Anlage
aufzuzeigen. Ein typisches Beispiel sind so genannte "Hitlisten" mit den am häufigsten
auftretenden Störungen
pro Anlagenbereich bzw. pro Zeitbereich. Diese Verfahren können zur langfristigen
Optimierung einer produktionstechnischen Anlage beitragen, etwa
durch eine Offline-Untersuchung, die kurzfristige Aussagekraft für den Anlagenbetreiber
ist dagegen begrenzt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art bereitzustellen, mit dem ein Ergebnis der Untersuchung
schnell ermittelt und dem Anlagenbetreiber angezeigt werden kann,
um die Aussagekraft einer aktuell angezeigten Meldung zu erhöhen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
eine Untersuchung angezeigter Meldungen bei laufendem Anlagenbetrieb
in iterativer Weise zeitnah jeweils nach einer neu angezeigten Meldung
erfolgt. Es wird dabei über
eine Online-Analyse die aktuell neu angezeigte Meldung in Beziehung
zur bisher vorhandenen Meldehistorie gesetzt. Es findet also schrittweise
in wiederholten Rechenvorgängen eine
Optimierung statt, indem nach jeder neuen Meldung auf das jeweils
letzte Untersuchungsergebnis aufgesetzt wird. Da die Untersuchung
nicht als Gesamtanalyse durchgeführt
wird, sondern im Sinne einer Deltaanalyse, werden Verzögerungen
bei der Anzeige des Untersuchungsergebnisses vermieden. Durch den
inkrementellen Ansatz steht das Ergebnis der Untersuchung somit
zeitnah zur Verfügung
und kann zur schnellen Entscheidungsfindung für den Anlagenbetreiber in der
konkreten Situation beitragen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden bei einer Untersuchung einer zu einem Meldezeitpunkt neu
angezeigten Meldung von dieser abhängige Meldungen bestimmt, wobei
eine Meldung als von der untersuchten Meldung abhängig angesehen
wird, wenn sie innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne um den aktuellen
Meldezeitpunkt angezeigt wird. Es wird dabei angenommen, dass Meldungen
außerhalb
dieses Zeitbereichs, der je nach Anlagenbereich zwischen beispielsweise
30 sec. und 30 min. liegen kann, nicht stark voneinander abhängig sein
können
und daher nicht in die auswertende Untersuchung mit einbezogen werden.
Hieraus ergibt sich eine Liste als Datenbasis aller von einer aktuellen
Meldung abhängigen Meldungen,
aus welchen entweder die aktuell untersuchte Meldung resultiert
oder die ein Resultat der aktuell untersuchten Meldung sind.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden in fortschreitender Weise die Häufigkeiten ermittelt, mit der
eine untersuchte Meldung zusammen mit einer von dieser abhängigen Meldung
auftritt. Dies kann in Form einer Häufigkeitsliste erfolgen, in
der Paare von abhängigen
Meldungen mit der Häufigkeit
ihres Auftretens aufgeführt
sind. Der zugrunde liegende Zeitbereich der jeweils abhängigen Meldung
kann in einer Spalte der Liste als Typ gekennzeichnet werden. Ein
erster Typ liegt vor, wenn die untersuchte Meldung das Resultat
der abhängigen
Meldung ist, letztere also zeitlich vor der untersuchten Meldung
aufgetreten ist; ein zweiter Typ liegt vor, wenn die abhängige Meldung das
Resultat der untersuchten Meldung ist, erstere also zeitlich der
untersuchten Meldung nachfolgend ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein mittlerer Zeitabstand zwischen einer untersuchten Meldung und
einer von dieser abhängigen
Meldung ermittelt. Bei Bedarf können
also weitere Informationen mitberechnet und zur späteren Anzeige
abgelegt werden, wie beispielsweise der mittlere Zeitabstand der
aktuell untersuchten Meldung zu einer abhängigen, entweder nachfolgenden
oder vorausgehenden Meldung.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird für
eine untersuchte Meldung eine relative Häufigkeit bezüglich einer
von dieser abhängigen
Meldung ermittelt, indem die Häufigkeit,
mit der die abhängige
Meldung vor bzw. nach der untersuchten Meldung auftritt, zu der Häufigkeit,
mit der die untersuchte Meldung insgesamt auftritt, ins Verhältnis gesetzt
wird. Ein Wert von 100 % bedeutet also, dass bei jedem Auftreten
der untersuchten Meldung auch die abhängige Meldung aufgetreten ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein Ergebnis der Untersuchung auf Anforderung des Anlagenbetreibers
grafisch oder tabellarisch angezeigt. Die Anzeige des Untersuchungsergebnisses
erfolgt also nicht automatisch bei jeder neu angezeigten Meldung,
sondern kann individuell vom Anlagenfahrer angefordert werden, wenn
dieser weitere Informationen zur Interpretation der angezeigten
Meldung für notwendig
hält. Besonders
geeignet ist hierfür
die Anzeige in Listenform.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine Meldung durch fest konfigurierte Meldeelemente, insbesondere
eine Meldeidentifikation zur Zuordnung der Meldung zu dem sie auslösenden Betriebsereignis,
definiert. Fest konfigurierte Meldeelemente können Texte wie beispielsweise "Temperaturkessel
002 überschritten", Attribute wie beispielsweise
der Name der betroffenen Teilanlage oder die Priorität einer Meldung,
oder zeitbezogene Informationen wie beispielsweise ein Zeitstempel
beim Auftreten des die Meldung auslösenden Betriebsereignisses
sein. Die Zuordnung einer Meldung zu dem sie auslösenden Betriebsereignis
des Produktionsprozesses erfolgt über eine Meldeidentifikation,
die einen eindeutigen Schlüssel
mit Bezug auf eine bestimmte Definition von Meldung ist. Man spricht
in diesem Zusammenhang von einer Meldedefinition.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine durch ein Betriebsereignis ausgelöste Meldung um eine Zeitinformation
sowie gegebenenfalls um dynamische Textelemente ergänzt und
in ein Meldearchiv abgelegt. Bei der Zeitinformation handelt es
sich in der Regel um den Zeitpunkt, zu dem das die Meldung auslösende Betriebsereignis
aufgetreten ist. Bei der Kombination von Meldedefinition mit der
Zeitinformation und ggf. dynamischen Texten spricht man von einer
Meldeinstanz.
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Vorzugsweise
wird die Meldeidentifikation erfindungsgemäß als Filter für die Untersuchung
verwendet. Die resultierenden Meldungen werden mit den Texten und
Attributen der Meldedefi nition ergänzt und in Listenform dargestellt.
Mit dem Filter können
im Meldearchiv alle Meldungen mit einer bestimmten Meldeidentifikation
gesucht werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden dabei für
jede Meldung mit einer vorgegebenen Meldeidentifikation aus dem
Meldearchiv die Meldungen mit ihrer Zeitinformation gefiltert. Das
Filter kann also für
jede Meldung auch die Liste der Meldeinstanzen inklusive Zeitstempel
aus dem Meldearchiv recherchieren, um bei Bedarf durch das Bedien-
und Beobachtungssystem dargestellt werden zu können.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm-Produkt, welches auf
einen computerlesbaren Medium speicherbar ist und einen Software-Code-Abschnitt
aufweist, welcher geeignet ist, eine Computervorrichtung zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zu veranlassen, wenn das Produkt auf der Computervorrichtung ausgeführt wird.
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Schließlich bezieht
sich die vorliegende Erfindung auch auf ein computerlesbares Medium,
auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm-Produkt
gespeichert ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
sowie weitere Vorteile der Erfindung werden im Nachfolgenden anhand der
Zeichnungen näher
erläutert,
in deren
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1 eine
produktionstechnische Anlage mit zentralem Bedien- und Beobachtungssystem,
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2 ein
Zeitstrahl,
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3 eine
Häufigkeitsliste,
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4 ein
Untersuchungsergebnis,
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5 ein
Untersuchungsergebnis, wie es dem Anlagenbetreiber dargestellt wird,
schematisch
veranschaulicht ist.
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Gemäß 1 weist
eine produktionstechnische Anlage 1 in Form von Produktionslinien
ausgebildete Teilanlagen 10, 20, 30 und 40 auf,
von welchen jede einen mehr oder weniger tiefen Automatisierungsgrad
aufweist. Innerhalb dieser automatisierten Teilanlagen sind oft
bereits Sichtgeräte
zur Fehler- und Störungsanzeige
vorhanden. Das Spektrum reicht dabei von einfachen Vor-Ort-Panels
bis zu zentralen Leitwarten. In den Teilanlagen können auch bereits
windowsbasierte Visualisierungssysteme mit einem integrierten System
zur Meldungserfassung, Anzeige und Verarbeitung vorhanden sein.
Die Teilanlagen können
allerdings auch lediglich einfache Meldedrucker zur zeilenweisen
Ausgabe ablaufender Ereignisse in Papierform oder auch überhaupt
kein Meldesystem umfassen, wobei Betriebsereignisse nur in binärer Form
vorliegenden können,
um beispielsweise im Störfall
ein Blinklicht anzusteuern. In irgendeiner Form werden die erfassten
Meldungen und Daten in einem lokalen Meldearchiv 11 der
Teilanlage 10 gespeichert, welches über eine entsprechende durch
Software gebildete Schnittstelle 12 ausgelesen werden kann.
Je nach Ausgestaltung der Teilanlage können die lokal vorhandenen
Informationen über
beispielsweise herstellerneutrale oder datenbankorientierte Standardschnittstellen
(OLE for Process Control/Alarms and Events bzw. Open Database Connectivity)
ausgelesen werden. Alternativ kann auch ein Druckerboard in Verbindung
mit einer Konverterbox und einer entsprechenden Software Meldedaten
weiterleiten. Liegen die Daten nur als binäre Prozesswerte vor, können diesen
entsprechende Meldetexte zugeordnet werden, die dann ebenfalls archivier-
und weiterleitbar sind.
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Weiter
weist die Produktionsanlage 1 gemäß 1 ein vom
Anlagenfahrer benutztes zentrales Bedien- und Beobachtungssys tem 2 auf,
welches über
eine Verarbeitungseinrichtung 3 zum Durchführen von
Untersuchungen bzw. Analysen eingehender Meldungen, ein zentrales
Meldearchiv 4 zum Abspeichern der gesamten Meldehistorie
sowie eine Anzeigeeinrichtung 5 zum Darstellen von neu
angezeigten Meldungen und Untersuchungsergebnissen verfügt.
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Zum
Weiterleiten ins zentrale Meldearchiv 4 sind die Meldedaten
auf bestimmte Strukturen normiert und um die Angabe des Störungsortes
in der Anlage 1 und eine Zeitangabe ergänzt. Nur so ist später eine übergreifende,
anlagenweite Auswertung der verschiedenen Teilanlagen 10 bis 40 möglich. Um Zusatzkosten
im laufenden Betrieb zu vermeiden, werden alle Meldetexte nur an
einer Stelle gepflegt. Das zentrale Bedien- und Beobachtungssystem 2 verwaltet
die Datenerfassung robust, damit möglichst keine Datenlücken entstehen,
wenn eines der beteiligten Teilsysteme kurz abgeschaltet wird oder
eine Störung
aufweist. Falls die Teilsysteme redundant aufgebaut sind, ist zur
Vermeidung von Datenlücken eine
ebenfalls redundant ausgelegte Datenweiterleitung erforderlich.
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Die
Gesamtliste der weitergeleiteten Meldungen bildet nun die Basis
für die
erfindungsgemäße Untersuchung
zur Erhöhung
der Aussagekraft einer einzelnen, neu angezeigten Meldung. Um Verzögerungen
bei der Anzeige des Untersuchungsergebnisses zu vermeiden, wird
die Berechnung nicht als Gesamtanalyse, sondern als Deltaanalyse
bei jeder neu eintreffenden Meldung durchgeführt. Durch diesen inkrementellen
Ansatz steht das Ergebnis der Auswertung zeitnah zur Verfügung und
kann somit zur schnellen Entscheidungsfindung in der konkreten Situation
beitragen. Zur Berechnung wird nun das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet, welches von einer im zentralen Meldearchiv 4 vorrätigen Liste
erfasster Meldungen, genauer gesagt Meldeinstanzen, ausgeht. Unter
einer Meldeinstanz wird dabei die Kombination der Meldeidentifikation
MID, verschiedener Meldeattribute sowie einem Zeitstempel verstanden.
Die Meldeidentifikation MID ist dabei ein eindeutiger Schlüssel mit Bezug
auf eine Meldedefinition, d.h. auf eine eindeutige Zuordnung der
Meldung zu einem diese auslösenden
Betriebsereignis.
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Es
wird nun davon ausgegangen, dass nach 2 zu einem
Meldezeitpunkt t eine neue Meldung angezeigt wird, die eine erfindungsgemäße Untersuchung
auslöst.
Es werden zunächst
alle von dieser untersuchten Meldung möglicherweise abhängigen Meldungen
ermittelt. Unter der Annahme, dass Meldungen, die weiter als eine
vorgebbare Zeitspanne dt vor dem Meldezeitpunkt t zurückliegen,
nicht stark zur untersuchten Meldung abhängig sein können, werden diese nicht in
die Auswertung mit einbezogen. Nach Ablauf der Zeitspanne dt, die
je nach Anlagenteil zwischen 30 sec. und 30 min. liegen kann, erfolgt
eine zweite Untersuchung, so dass nacheinander die Zeitbereiche
von t – dt
bis t und dann von t bis t + dt betrachtet werden.
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Auf
Basis der so ermittelten abhängigen
Meldungen werden in fortschreibender Weise die Häufigkeiten HFK ermittelt, mit
der eine untersuchten Meldung X oder Y zusammen mit einer von dieser
abhängigen
Meldung A oder B auftritt. Der Eintrag bzw. das Aufaddieren der
Häufigkeit
HFK jeder dieser Meldungen wird in einer zentralen Häufigkeitsliste
gemäß 3 festgehalten.
Dabei können
für jede
untersuchte Meldung X mehrere abhängige Meldungen A oder B existieren.
Für jedes
Paar von untersuchter und abhängiger
Meldung ist somit die bisherige Häufigkeit HFK fortlaufend zeilenweise
hinterlegt. Bei dem in 3 dargestellten Stand ging beispielsweise
die Meldung A der Meldung X mit einer Häufigkeit von 25 und einem mittleren
Zeitabstand von 12,5 sec. voraus, während die Meldung B der Meldung
X nur 6 mal in einem Zeitabstand von gemittelt 52,1 sec. vorausging.
Einer Meldung Y folgte bisher im mittleren Zeitabstand von 33,8
sec. einmal die Meldung A. Der zugrunde liegende Zeitbereich ist
dabei in der Spalte "Typ" entsprechend gekennzeichnet.
Hierdurch wird vermerkt, welche Art von Abhängigkeit vorliegt: Typ 0 bedeutet,
dass die untersuchte Meldung das Resultat der abhängigen Meldung
ist, also dem Zeitbereich von t – dt bis t entstammt, während Typ
1 bedeutet, dass die abhängige
Meldung das Resultat der untersuchten Meldung ist, also dem Zeitbereich
von t bis t + dt entstammt. Bei Bedarf können weitere Informationen
mitberechnet und zur späteren
Anzeige abgelegt werden. Dies ist der in 3 dargestellten
Tabelle durch Berechnung des jeweiligen mittleren Zeitabstandes
der abhängigen
Meldung von der untersuchten Meldung erfolgt.
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Auf
Basis dieser Daten wird dann die abschließende Auswertung vorgenommen.
Die Gesamtanzahl einer untersuchten Meldung X wird in Beziehung
gesetzt zur Häufigkeit
der von der untersuchten Meldung X abhängigen Meldungen A oder B.
Dabei ist die relative Häufigkeit
als Verhältnis
der Häufigkeit,
mit der die abhängige
Meldung A oder B auftritt, und der Häufigkeit, mit der die untersuchte
Meldung X insgesamt auftritt, definiert. Ein Wert von 100 % bedeutet
also, dass bei jedem Auftreten der untersuchten Meldung X zuvor
auch die abhängige
Meldung A aufgetreten war. Das Ergebnis der Untersuchung sieht dann,
wie in 4 dargestellt, beispielsweise folgendermaßen aus:
Während
in 85 % des Auftretens der untersuchten Meldung X vorher die abhängige Meldung
A aufgetreten ist – und
zwar in einem mittleren Zeitabstand von 322,5 sec., ging nur in
21 % der Fälle
die abhängige
Meldung B voraus – und
zwar in einem mittleren Zeitabstand von 52,1 sec.
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Diese
Analyseergebnisse werden zur Laufzeit für den Anlagenbetreiber auf
Anforderung tabellarisch oder grafisch aufbereitet mittels der Anzeigeeinrichtung 5 dargestellt.
Eine solche typische Darstellung kann, wie in 5 veranschaulicht,
aussehen. Eine neue Meldung X trifft ein und wird für den Anlagenfahrer
angezeigt. Auf Anforderung werden die Untersuchungsergebnisse zu
dieser Meldung X angezeigt, wobei die Meldeidentifikation MID der
aktuellen untersuchten Meldung X als Filter für die Untersuchung verwendet
wird. Die resultierenden Meldungen, z.B. A, B,...., werden mit Meldetexten
MTX und Attributen der Meldedefinition ergänzt in Lis tenform angezeigt.
Die Liste enthält
hier die Spalten Meldeidentifikation MID, relative Häufigkeit
HFK rel, Meldetext MTX und mittlerer Zeitabstand Δt. Die einzelnen
Meldungen sind zeilenweise nach ihrem mittleren zeitlichen Abstand
zu der untersuchten Meldung X aufgelistet. Nach 5 wurde
dem Anlagenbetreiber also beispielsweise gemeldet, dass die Pumpe 034
ausgefallen ist. Der Anlagenfahrer entnimmt dem Untersuchungsergebnis,
dass bisher in 12 % der Fälle
dieses Betriebsereignisses die Meldung A und in 21 % der Fällen die
Meldung B vorausging. Jedoch ist in 85 % aller Fälle des Auftretens von Meldung
X im Mittel 322,5 sec. zuvor die Temperatur im Kessel 002 überschritten
worden. Daraus kann der Anlagenbetreiber schließen, dass auch im vorliegenden
Betriebsereignis möglicherweise
die Temperatur in diesem Kessel einen gewissen kritischen Wert überstiegen
hat. Jedenfalls ist bei Auftreten des Betriebsereignisses, welches
die Meldung X ausgelöst hat,
bisher in 100 % der Fällen
nach im Mittel 136,4 sec. der Reaktor 002 abgeschaltet worden. Bei
Bedarf kann von dieser Übersicht
für eine
einzelne Meldung anhand der Meldeidentifikation MID auch die Liste
der Meldeinstanzen inklusive Zeitstempel aus dem Meldearchiv 4 dargestellt
werden.
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Die
erfindungsgemäße Online-Analyse
hat im Wesentlichen die Unterstützung
des Anlagenfahrers und damit eine Begrenzung der Auswirkungen aktuell
auftretender Störungen
zum Ziel. Denn nicht selten stellt sich dem Anlagenbetreiber die
Frage, was die angezeigte Meldung wirklich bedeutet – insbesondere
bei Betriebsereignissen oder -zuständen, die nur selten auftreten.
Die erfindungsgemäß zur Verfügung gestellten
Informationen bieten hier eine zusätzliche Entscheidungshilfe
oder Anleitung zu rechtzeitigen Gegenmaßnahmen.
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Besonders
vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Online-Untersuchungsverfahren bereits bekannte
Offline-Analysen ergänzen,
bei welchen bereits eingetretene Störereignisse ausgewertet werden,
um die Anlage langfristig zu optimieren. Eine weitere vorteilhafte
Ergänzung
stellt die Nutzung explizit abgelegter Betriebserfahrungen dar.
Hierbei wird dem Betriebspersonal der Anlage die Möglichkeit
zur Kommentierung auftretender Meldungen angeboten. Insgesamt wird
auf diese Weise aus der einfachen Meldeanalyse ein lernendes System,
welches bei Bedarf durch die Verknüpfung vorhandener Betriebs-
und Wartungshandbücher
mit bestimmten Meldungsgruppen verknüpft werden kann.