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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die Offenbarungen der
japanischen Patentanmeldungen Nr. 2017-101216 , die am 22. Mai 2017 eingereicht worden ist, und 2017-177096, die am 14. September 2017 eingereicht worden ist, einschließlich der Beschreibungen, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassungen, sind hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen.
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Technisches Gebiet
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Diese Anmeldung offenbart eine Betriebsüberwachungsvorrichtung und ein Steuerprogramm für die Betriebsüberwachungsvorrichtung.
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Hintergrund
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Zur Verbesserung der Betriebsgeschwindigkeit verschiedener Maschinen in Fabriken oder dergleichen ist ein genaues Verständnis der aktuellen Situation und eine Einführung von Maßnahmen; d. h. die Nutzung des sogenannten Sehen-Denken-Planen-Handeln-Zyklus, wichtig. Zu diesem Zweck sind Fabrikbetriebsüberwachungsvorrichtungen von verschiedenen Firmen als eine Lösung für den „Sehen“-Schritt des Zyklus im Handel erhältlich.
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Leider können derzeit verfügbare Fabrikbetriebsüberwachungsvorrichtungen nur begrenzte Informationen bereitstellen, wie beispielsweise „Alarm gestoppt“, „Halt“, „Betrieb“ und so weiter.
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8 und 9 stellen Informationen dar, die von herkömmlichen Fabrikbetriebsüberwachungsvorrichtungen geliefert werden. Genauer gesagt zeigt 8 eine Tabelle, die die Prozentsätze einer Betriebsperiode, einer Alarmperiode und einer Halteperiode zeigt, und 9 zeigt, in welchem der Zustände, nämlich einem Betriebszustand, einem Haltezustand und einem Alarmzustand, eine Maschine zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt ist.
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Untersuchungen der Anmelder dieser Anmeldung bestätigen, dass eine Betriebsperiode, Das heißt, eine Zeitspanne, während der Maschinen arbeiten können, tatsächlich Verluste aufgrund von Wartezeiten, Verluste aufgrund von Haltezeiten und Verluste aufgrund von Einrichtungszeiten umfasst.
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Diese Verluste werden hauptsächlich durch Verluste aufgrund des Nichtbetriebs einer Maschine erklärt. Weitere Studien zeigen, dass die Verluste aufgrund von Wartezeiten Verluste aufgrund des Wartens auf ein Werkstück, Verluste aufgrund des Fehlens einer Bedienperson und Verluste aufgrund des Wartens auf eine Vorrichtung, ein Werkzeug oder ein Programm einschließen, Verluste aufgrund von Haltezeiten Verluste aufgrund eines Mangel an einer Maschine einschließen, und Verluste aufgrund von Einrichtungszeiten Verluste aufgrund der Vorbereitung einer Vorrichtung oder eines Werkzeugs, Verluste aufgrund der Vorbereitung eines Programms und Verluste aufgrund der Anbringung/Entfernung eines Werkstücks einschließen. Die Anmelder schlagen vor, dass Informationen über den Betriebszustand basierend auf der Zeit oder der Ein- oder Auszeit, zu der ein solcher Zustand beginnt oder endet, erhalten werden und dann von einem Anwender manipuliert werden, so dass genaue Informationen präsentiert werden können.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentdokumente
- Patentdokument 1: JP H06-110529 A
- Patentdokument 2: JP H06-138931 A
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Leider sind Informationen, die von den gegenwärtig verfügbaren Fabrikbetriebsüberwachungsvorrichtungen automatisch analysiert und präsentiert werden können, auf „Alarm gestoppt“, „Halt“, „Betrieb“ und dergleichen beschränkt. Obwohl diese eine Verbesserung auslösen können, sieht die aktuelle Situation so aus, dass für das genaue Verständnis der tatsächlichen Situation in dem „Sehen“-Schritt genaue Informationen erforderlich sind, was wichtig ist, um den oben erwähnten Zyklus einzusetzen.
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Das Patentdokument 2 offenbart eine Vorrichtung, die Betriebsinformationen numerischer Steuervorrichtungen gemanagt. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Bestromungsperiode, eine Betriebsperiode und eine Nichtbetriebsperiode einer numerischen Steuervorrichtung messen und das Messergebnis an einen Anwender liefern. In der Präsentation wird die Nichtbetriebsperiode für jeden Grund für Nichtbetrieb dargestellt. Insbesondere werden gemäß Patentdokument 2 einem Anwender eine Online-Einrichtungsperiode, eine Warteperiode, eine Periode ohne Bedienperson und andere Perioden separat präsentiert.
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Die in Patentdokument 2 offenbarte Vorrichtung umfasst eine Nichtbetriebsgrund-Bestimmungsregel-Speichereinheit, die Regeln zum Bestimmen eines Grundes, warum eine numerische Steuervorrichtung nicht arbeitet, speichert. Die Vorrichtung bestimmt basierend auf einem Signal, das den Zustand der numerischen Steuervorrichtung betrifft, einen bestimmten Nichtbetriebsgrund unter Bezugnahme auf die Regel und erkennt die jeweiligen Zeiten oder die Ein- und Aus-Zeiten, zu denen die numerische Steuerungsmaschine aufgrund des angegebenen Grundes in einen Nichtbetriebszustand eintritt und diesen verlässt. Regeln zum Bestimmen eines Nichtbetriebsgrunds können beispielsweise umfassen: (1) in dem Fall, in dem eine einem Nichtbetriebsgrund zugewiesene Funktionstaste gedrückt wird, wird der zugewiesene Nichtbetriebsgrund spezifiziert, (2) in dem Fall, in dem eine andere Taste als eine Aktivierungstaste und Funktionstasten gedrückt wird, wird „eine Online-Einrichtungsperiode“ spezifiziert, (3) in dem Fall, in dem eine Spannvorrichtung für 60 Sekunden in einem offenen Zustand verbleibt, wird „eine Warteperiode“ spezifiziert, (4) in dem Fall, in dem es eine Periode ohne Tasteneingabe gibt, der 60 Sekunden oder länger dauert, wird „eine Periode ohne Bedienperson“ spezifiziert, und (5) in einem anderen Fall als den vorstehenden wird eine „andere Periode“ spezifiziert.
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Gemäß der in Patentdokument 2 offenbarten Vorrichtung wird eine Nichtbetriebsperiode für jeden Nichtbetriebsgrund angezeigt und der Grund für den Nichtbetrieb wird automatisch bestimmt. Dies ermöglicht ein Verständnis des Betriebszustands einer Maschine als Antwort auf eine einfache Bedienung. Leider wird gemäß der in Patentdokument 2 offenbarten Vorrichtung der Nichtbetriebsgrund in anderen Fällen als einem Fall, in dem eine Funktionstaste gedrückt wird, sehr grob ausgewählt und die Wahrscheinlichkeit ist nicht ausreichend hoch. Ferner kann gemäß der in Patentdokument 2 offenbarten Vorrichtung der von der Vorrichtung automatisch bestimmte Grund nicht später durch einen Anwender korrigiert werden. Dies führt zu einem Problem mit der geringen Genauigkeit der Betriebsinformationen, die von der Vorrichtung gemäß Patentdokument 2 ausgegeben werden.
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Die vorliegende Anmeldung offenbart eine Technik, die Betriebsinformationen untersuchen und diese in einer sichtbaren Weise präsentieren kann, um weitere Aktivitäten zum Erhöhen der Betriebsgeschwindigkeit von Maschinen zu fördern. Insbesondere offenbart die Beschreibung eine Technik zum Zerlegen von jeder der herkömmlicherweise verfügbaren einzelnen Informationen wie „Alarm gestoppt“, „Halt“ und „Betrieb“ in Details, die auf sichtbare Weise dargestellt werden, um diese ohne weiteres an den nachfolgenden Prozess Denken-Planen-Handeln zu übergeben. Insbesondere offenbart die Beschreibung eine Betriebsüberwachungsvorrichtung, die zu einem treffenden Management der Zustände von Maschinen in der Lage ist.
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Zusammenfassung
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Betriebsüberwachungsvorrichtung zum Managen des Zustands einer Maschine bereitgestellt, die umfasst: eine Analysedaten-Beschaffungseinheit zum Erhalten von Analysedaten, die Verlaufsinformationen der Maschine enthalten; eine Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit zum Analysieren des Zustands der Maschine durch Klassifizieren des Zustands der Maschine für jede vorbestimmte Zeit als entweder zu einem Betriebszustand oder zu mehreren Arten von Nichtbetriebszuständen gehörig basierend auf den Analysedaten, wobei der Betriebszustand ein Zustand ist, in dem die Maschine arbeitet, wobei die Nichtbetriebszustände basierend auf einem Grund für den Nichtbetrieb klassifiziert werden; eine Speichereinheit zum Speichern einer Analyseergebnis-Speicherdatenbank, die das Ergebnis der Analyse speichert, die von der Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit durchgeführt wurde; eine Ausgabeeinheit zum Präsentieren eines Ergebnisses der in der Analyseergebnis-Speicherdatenbank gespeicherten Analyse an einen Anwender; und eine Korrektureinheit zum Korrigieren des Ergebnisses der Analyse, das in der Analyseergebnis-Speicherdatenbank gespeichert ist, gemäß einem Befehl von dem Anwender.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Betriebsüberwachungsvorrichtung zum Managen des Zustands einer Maschine bereitgestellt, die umfasst: eine Speichereinheit; eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben von Informationen an einen Anwender; eine Eingabeeinheit zum Empfangen einer Operation von dem Anwender; und eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit Analysedaten erhält, die Verlaufsinformationen über die Maschine enthalten, und den Zustand der Maschine durch Klassifizieren des Zustands der Maschine für jede vorbestimmte Zeit als entweder zu einem Betriebszustand oder zu mehreren Arten von Nichtbetriebszuständen gehörig basierend auf den Analysedaten analysiert, wobei der Betriebszustand ein Zustand ist, in dem die Maschine arbeitet, wobei die Nichtbetriebszustände basierend auf einem Grund für den Nichtbetrieb klassifiziert werden, eine Analyseergebnis-Speicherdatenbank speichert, die das Ergebnis der Analyse in der Speichereinheit speichert, das Ergebnis der Analyse, das in der Speichereinheit gespeichert ist, dem Anwender über die Ausgabeeinheit präsentiert und das in der Speichereinheit gespeicherte Ergebnis der Analyse gemäß einem Befehl, der von dem Anwender über eine Eingabeeinheit eingegeben wird, korrigiert.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerprogramm einer Betriebsüberwachungsvorrichtung zum Managen des Zustands einer Maschine bereitgestellt, wobei das Steuerprogramm dazu dient, den Computer dazu zu veranlassen, Folgendes auszuführen: einen Schritt des Erhaltens von Analysedaten, die Verlaufsinformationen über die Maschine enthalten; einen Schritt des Analysierens des Zustands der Maschine durch Klassifizieren des Zustands der Maschine für jede vorbestimmte Zeit als entweder zu einem Betriebszustand oder zu mehreren Arten von Nichtbetriebszuständen gehörig basierend auf den Analysedaten, wobei der Betriebszustand ein Zustand ist, in dem die Maschine arbeitet, wobei die Nichtbetriebszustände basierend auf einem Grund für den Nichtbetrieb klassifiziert werden; einen Schritt des Speicherns des Ergebnisses der Analyse in einer Speichereinheit; einen Schritt des Präsentierens des Ergebnisses der Analyse, das in der Speichereinheit gespeichert ist, an einen Anwender über die Ausgabeeinheit; und einen Schritt des Korrigierens des in der Speichereinheit gespeicherten Ergebnisses der Analyse gemäß einem Befehl von dem Anwender.
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Gemäß der Betriebsüberwachungsvorrichtung und dem Steuerprogramm, die in dieser Beschreibung offenbart sind, ist es möglich, den Zustand einer Maschine ohne eine Analyse des Anwenders nach Details zu untersuchen und die Informationen über den Zustand in einer sichtbaren Weise zu präsentieren.
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Figurenliste
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Ausführungsform(en) der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben; es zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm der physischen Struktur einer Betriebsüberwachungsvorrichtung;
- 2 ein Blockdiagramm der funktionellen Struktur einer Betriebsüberwachungsvorrichtung;
- 3 ein Beispiel einer Anzeige des Ergebnisses der Analyse, die von einer Betriebsüberwachungsvorrichtung durchgeführt wird;
- 4 ein Banddiagramm als ein weiteres Beispiel der Anzeige des Ergebnisses der Analyse, die von einer Betriebsüberwachungsvorrichtung durchgeführt wird;
- 5 eine Tabelle, die einen Teil einer Korrektur zeigt, die manuell von einem Anwender an dem in 4 dargestellten Ergebnis durchgeführt wird;
- 6 ein Banddiagramm, das Maschinenzustände nach einer manuellen Korrektur, die von einem Anwender an dem in 2 dargestellten Ergebnis durchgeführt wurde, zeigt;
- 7 ein Ablaufdiagramm zum Managen einer Verarbeitung für eine Maschine durch eine Betriebsüberwachungsvorrichtung;
- 8 eine Tabelle, die das Ergebnis der Analyse, die von einer herkömmlichen Fabrikbetriebsüberwachungsvorrichtung durchgeführt wird, zeigt; und
- 9 ein Banddiagramm, das zeitlich das Ergebnis einer Analyse, die von einer herkömmlichen Fabrikbetriebsüberwachungsvorrichtung durchgeführt wird, zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 ist ein Blockdiagramm der physischen Struktur einer Betriebsüberwachungsvorrichtung 1, die in dieser Beschreibung offenbart wird. 2 ist ein Blockdiagramm der funktionellen Struktur der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1. In der folgenden Beschreibung wird eine Bedienperson einer Maschine 100 als „eine Bedienperson“ bezeichnet, während eine Bedienperson der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 als „ein Anwender“ bezeichnet wird.
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Zunächst wird die physische Struktur der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 überwacht den Betriebszustand einer zu managenden Maschine 100 (oder einer Zielmaschine 100) und zeichnet den überwachten Zustand auf. Die Zielmaschine 100 kann ohne Einschränkung eine beliebige Maschine sein. Das heißt, die Maschine 100 kann eine industrielle Maschine sein, die in einer Produktionsstätte verwendet wird. In der folgenden Beschreibung ist ein Beispiel beschrieben, in dem die Maschine 100 ein Werkzeug zum Bearbeiten von Werkstücken ist.
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Eine einzelne Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 kann eine oder mehrere Maschinen 100 managen. Die Maschine 100 ist über Kabel oder Funk mit der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 verbunden und kann Daten mit der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 austauschen.
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Die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 umfasst eine Steuereinheit 20 für verschiedene Berechnungen, eine Speichereinheit 22 zum Speichern verschiedener Daten und eines Steuerprogramms, eine Kommunikationsschnittstelle 24 (nachfolgend als „Kommunikationsschnittstelle 24“ bezeichnet) zur Kommunikation mit einer externen Vorrichtung (z. B. der Maschine 100), eine Eingabeeinheit 28 zum Empfangen einer Operation durch einen Anwender, eine Ausgabeeinheit 26 zum Ausgeben von Informationen an einen Anwender und einen Datenbus 30, der diese Komponenten verbindet. Die Steuereinheit 20 enthält beispielsweise eine oder mehrere CPUs und führt verschiedene Berechnungen gemäß einem in der Speichereinheit 22 gespeicherten Steuerprogramm durch. Die Speichereinheit 22 speichert verschiedene Daten und ein Steuerprogramm. Die Speichereinheit 22 besteht beispielsweise aus einer magnetischen Speichereinheit (beispielsweise einem Festplattenlaufwerk) oder einer Halbleiterspeichervorrichtung (z. B. einem SSD oder einer SD-Karte). Die Speichereinheit 22 speichert zusätzlich ein dediziertes Steuerprogramm, damit ein Computer als die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 fungiert. Die Speichereinheit 22 speichert eine Betriebsergebnis-Datenbank 2, eine Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5, eine Umwandlungsparameterdatei 10 und eine Analyseparameterdatei 9 oder dergleichen, die alle später beschrieben sind.
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Die Ausgabeeinheit 26 gibt verschiedene Arten von Informationen an einen Anwender aus. Die Ausgabeeinheit 26 kann beispielsweise eine Anzeige, einen Lautsprecher, einen Drucker oder eine Leuchte umfassen. Die Eingabeeinheit 28 empfängt eine Operation durch einen Anwender. Die Eingabeeinheit 28 kann zusätzlich zu oder anstelle einer Vorrichtung zur Bedienung mit einer Hand wie etwa einer Tastatur, einer Maus oder einem Berührungsfeld eine Vorrichtung für eine berührungslose Bedienung wie etwa ein Mikrofon oder eine Kamera umfassen.
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Eine solche Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 kann physisch von der Maschine 100 beabstandet angeordnet sein. Die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 kann ein Personalcomputer mit einem dafür installierten Steuerprogramm oder eine tragbare Informationsendgerätvorrichtung (ein sogenanntes tragbares Telefon, ein Smartphone, ein Tablet-Endgerät oder dergleichen) sein. Alternativ kann die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 in die Zielmaschine 100 integriert sein. In diesem Fall kann die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 vielleicht keine Kommunikationsschnittstelle 24 zur Kommunikation mit der Maschine 100 haben.
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Die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 ist nicht notwendigerweise eine physisch einzelne Vorrichtung, sondern kann mehrere Vorrichtungen umfassen, die physisch getrennt voneinander angeordnet sind. Zum Beispiel bilden die Maschine 100 und eine Informationsendgerätvorrichtung, die mit der Maschine 100 kommunizieren kann, zusammen eine einzelne Betriebsüberwachungsvorrichtung 1. Somit kann beispielsweise ein Befehl von einem Anwender von einer tragbaren Informationsendgerätvorrichtung empfangen werden, die Maschine 100 kann eine Verarbeitung gemäß dem Befehl ausführen und das Ergebnis der Verarbeitung kann auf der Anzeigeeinheit der Informationsendgerätvorrichtung angezeigt werden.
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Das Folgende beschreibt die funktionelle Struktur der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf 2. Die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 umfasst die Betriebsergebnis-Datenbank 2, eine Analysedaten-Umwandlungseinheit 3, eine Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4, die Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5, eine Anzeigeeinheit 6, eine Korrektureinheit 7, eine Analyseparameter-Aktualisierungseinheit 8, eine Analyseparameterdatei 9 und die Umwandlungsparameterdatei 10.
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Die Betriebsergebnis-Datenbank 2 speichert Maschineninformationen, die die Struktur, die Abmessungen und die Identifikationsinformationen (beispielsweise die Seriennummer oder die Fertigungsnummer einer Maschine) jeder Maschine und die Verlaufsinformationen (d. h. Protokolldaten) der Maschine 100 betreffen. Die Verlaufsinformationen umfassen beispielsweise den Bedienpersonenbedienungsverlauf, den Alarmverlauf und den Betriebsverlauf. Der Bedienpersonenbedienungsverlauf ist der Verlauf von Operationen, die von einer Bedienperson auf die Maschine 100 angewendet werden. Der Betriebsverlauf enthält beispielsweise einen Verlauf von Änderungen des Laufmodus, des Bedienpersonenbedienungsmodus oder des Verarbeitungsprogramms. Der Laufmodus gibt einen Modus an, in dem die Maschine 10 läuft. Wenn die Maschine 100 beispielsweise eine Werkzeugmaschine ist, umfasst der Laufmodus „einen automatischen Laufmodus“ und „einen manuellen Laufmodus“. In dem „automatischen Laufmodus“ wird ein Verarbeitungsprogramm ausgeführt, das eine Reihe von Maschinenoperationen zum Bearbeiten von Werkstücken beschreibt, so dass die Maschine 100 automatisch und fortlaufend arbeitet. In dem „manuellen Laufmodus“ wird die Maschine 100 dazu veranlasst, durch eine manuelle Operation unter Verwendung einer Taste oder dergleichen Schritt für Schritt zu arbeiten. Der Bedienpersonenbedienungsmodus gibt an, welche Operation auf die Maschine 100 angewendet wird. Insbesondere der Bedienpersonenbedienungsmodus umfasst in dem Fall, in dem die Maschine 100 eine Werkzeugmaschine ist, beispielsweise „einen Werkzeugeinstellungsmodus“ und einen „Parametereinstellungsmodus“. In dem „Werkzeugeinstellungsmodus“ wird ein Werkzeug zur Verwendung mit der Maschine 100 eingestellt und gemanagt. Unterdessen wird in dem „Parametereinstellmodus“ ein Verarbeitungsprogramm zur Verwendung durch die Maschine 100 eingestellt und gemanagt. Der Bedienpersonenbedienungsverlauf, der Alarmverlauf und der Betriebsverlauf umfassen Informationen, die von einer Steuereinheit oder dergleichen der Maschine 100 ausgegeben werden, und die relevante Zeit der Ausgabe. Anstelle des Bedienpersonenbedienungsverlaufs, Alarmverlaufs und Betriebsverlaufs, die oben erwähnt sind, oder zusätzlich dazu können die Verlaufsinformationen andere Informationen umfassen. Zum Beispiel können die Verlaufsinformationen Aufzeichnungen von Detektionen, die von verschiedenen Sensoren gemacht werden, die in der Maschine 100 angebracht sind, oder Informationen über Werkzeuge, Vorrichtungen und Verarbeitungsprogramme oder dergleichen, die bei der Verarbeitung verwendet werden, umfassen. Abhängig von den Typen der Zielmaschinen 100, die zu überwachen sind, können vollkommen andere Arten von Informationen als die oben erwähnten in den Verlaufsinformationen enthalten sein.
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Die Analysedaten-Umwandlungseinheit 3 wandelt die Maschineninformationen und die Verlaufsinformationen (beispielsweise den Bedienpersonenbedienungsverlauf, den Alarmverlauf und den Betriebsverlauf), die von der Betriebsergebnis-Datenbank 2 ausgegeben werden, in Analysedaten zur Verwendung bei der Analyse des Zustands einer Maschine (oder eines Maschinenzustands), der später beschrieben wird, um und gibt diese an die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 aus. Das heißt, die Analysedaten-Umwandlungseinheit 3 fungiert als eine „Analysedaten-Beschaffungseinheit“, die Analysedaten erhält. Die Umwandlung in Analysedaten (das Erhalten davon) wird ausgeführt, wenn ein Befehl zum Analysieren eines Maschinenzustands ausgegeben wird. Ein Befehl zum Analysieren eines Maschinenzustands kann als Antwort auf eine Anwenderoperation ausgegeben werden oder kann automatisch von der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 basierend auf der Zeit und dem Datum oder der verstrichenen Zeitspanne zusätzlich zu oder anstelle von einer Anwenderoperation ausgegeben werden. Das heißt, ein Befehl zum Analysieren eines Maschinenzustands kann regelmäßig in einem vorbestimmten Intervall, zu einer vorbestimmten Zeit und zu einem vorbestimmten Datum oder nach Ablauf einer vorbestimmten oder längeren Zeitspanne nach einem Referenzereignis ausgegeben werden. Referenzereignisse können beispielsweise eine Ausführung einer vorherigen Analyseverarbeitung oder ein Einschalten der Maschine 100 umfassen.
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Die Speichereinheit 22 speichert die Analyseparameterdatei 9, die eine Bedingung für die Umwandlung in Analysedaten angibt. Eine Umwandlungsbedingung umfasst beispielsweise die Zeiten und Daten des Beginns und des Endes einer Periode zur Analyse (oder eines Analysezielperiode) und Datenelemente, die in der Betriebsergebnis-Datenbank 2 gespeichert sind und bei der Analyse verwendet werden. Die Analysedaten-Umwandlungseinheit 3 gibt als Analysedaten nur Daten gemäß der in der analytischen Parameterdatei 9 aufgezeichneten Umwandlungsbedingung aus. Aus dem Inhalt der Analyseparameterdatei 9 kann die Analysezielperiode als Antwort auf einen Anwenderbefehl wie gewünscht geändert werden oder kann automatisch gemäß dem Zeitpunkt der Analyse festgelegt werden. Zur automatischen Einstellung einer Analysezielperiode kann die Analysezielperiode basierend auf der Zeit wie beispielsweise „von vor zwölf Stunden bis zur Gegenwart“ oder einem vorbestimmten Ereignis wie etwa „vom letzten Einschalten der Maschine 100 an“ eingestellt werden. In Bezug auf Datenelemente zur Verwendung in der Analyse wird in dem Fall, in dem die später zu beschreibende Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 immer den gleichen Analysealgorithmus verwendet, im Prinzip das gleiche Datenelement für die Analyse verwendet. In dem Fall, in dem ein zu verwendender Analysealgorithmus geändert wird, wird das als Analysedaten zu extrahierende Datenelement dementsprechend in gewünschter Weise geändert.
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Basierend auf den Analysedaten von der Analysedaten-Umwandlungseinheit 3 und unter Bezugnahme auf die Analyseparameterdatei 9 analysiert die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 den Maschinenzustand für jede vorbestimmte Zeit. Der Maschinenzustand umfasst einen Betriebszustand, in dem eine Maschine arbeitet, und einen Nichtbetriebszustand, in dem eine Maschine nicht arbeitet. Der Nichtbetriebszustand wird basierend auf dem Grund für Nichtbetrieb in mehrere Arten von Nichtbetriebszuständen klassifiziert. Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem die Maschine 100 eine Werkzeugmaschine ist, der Nichtbetriebszustand in sieben Arten von Maschinenzuständen klassifiziert werden; nämlich „Werkstückeinrichtung“, „Werkzeugeinrichtung“, „Vorrichtungseinrichtung“, „Programmvorbereitung“, „Bearbeitungshalt“, „Abwesenheit der Bedienperson“ und „andere“. Somit kann die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 als eine Einheit ausgedrückt werden, die einen Grund bestimmt, warum die Maschine 100 nicht in Betrieb ist, wenn sich die Maschine 100 in einem Nichtbetriebszustand befindet. Die oben erwähnten sieben Arten von Gründen für den Nichtbetrieb sind nur Beispiele und können in gewünschter Weise geändert werden. Die Anzahl der Arten von Gründen kann größer oder kleiner als sieben sein. In der Speichereinheit 22 ist die Analyseparameterdatei 9 gespeichert, auf die durch die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 bei der Analyse Bezug genommen wird. Die Analyseparameterdatei 9 ist eine Datei, die Informationen aufzeichnet, auf die bei der Analyse Bezug genommen wird.
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Der Analysealgorithmus zur Verwendung bei der Analyse eines Maschinenzustands kann ohne Einschränkung ein beliebiger Algorithmus sein. Dies ermöglicht beispielsweise die Verwendung von künstlicher Intelligenz oder KI bei der Analyse eines Maschinenzustands. In diesem Fall enthält die Analyseparameterdatei 9 eine Funktion und einen Parameter, die für die KI erforderlich sind, um einen Maschinenzustand basierend auf Analysedaten zu analysieren. Die Funktion und der Parameter werden in gewünschter Weise modifiziert, wenn die KI lernt.
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Alternativ kann eine Bestimmungsregel für jeden Maschinenzustand im Voraus bestimmt werden und die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 kann basierend auf der Bestimmungsregel einen Maschinenzustand bestimmen. Die Bestimmungsregeln können beispielsweise „wenn eine Periode ohne Betrieb länger als eine vorbestimmte Zeitspanne andauert, wird bestimmt, dass eine Bedienperson abwesend ist“, „in dem Fall, in dem eine Bedienperson nach einer Alarmierung arbeitet, wird bestimmt, dass die Maschine aufgrund einer Alarmierung angehalten hat“, oder dergleichen umfassen. In jedem Fall wird das Ergebnis der Analyse (oder ein Analyseergebnis) durch die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 an die Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 ausgegeben.
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Ein Maschinenzustand, der in Bezug auf eine einzelne Zeit oder ein einzelnes Zeitband bestimmt wird, ist nicht auf eine Art beschränkt. Das heißt, die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 kann einen oder mehrere Kandidaten für den Maschinenzustand und die Wahrscheinlichkeit des Kandidaten für jede vorbestimmte Zeit bestimmen. Zum Beispiel können mehrere Kandidaten für den Maschinenzustand wie beispielsweise „Werkzeugeinrichtung“ (Wahrscheinlichkeit von 55 %), „Programmvorbereitung“ (Wahrscheinlichkeit von 25 %) und „Halt in der Verarbeitung“ (Wahrscheinlichkeit von 12 %) als mehrere Kandidaten für den Maschinenzustand zu einer bestimmten Zeit bestimmt werden.
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Bei einer Analyse kann das Folgende in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann hinsichtlich „Nichtbetrieb aufgrund von Warten“ eine Maschine wegen Abwesenheit einer Bedienperson warten. Eine Bedienperson kann abwesend sein, weil die Verarbeitung beendet worden ist, ohne dass weiterer Betrieb möglich ist, oder weil ein Alarm geklingelt hat und kein weiterer Betrieb erwartet ist. In Bezug auf „Verluste aufgrund von Halt“ kann die Maschine den Betrieb trotz der Operation einer Bedienperson nach einer Alarmierung anhalten. In Bezug auf „Verluste aufgrund von Einrichtung“ kann eine Vorrichtungs- oder Werkzeugvorbereitung, ein Bedienpersonenbedienungsmodus zur Programmvorbereitung, der Inhalt einer Bedienpersonenoperation, ein Laufmodus zum Anbringen oder Entfernen eines Werkstücks, ein Bedienpersonenbedienungsmodus oder dergleichen in Betracht gezogen werden.
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In der Speichereinheit 22 ist auch die Betriebsergebnis-Speicherdatenbank 5 gespeichert. In der Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 ist der Maschinenzustand zu jeder vorbestimmten Zeit als ein Analyseergebnis gespeichert. Die Anzeigeeinheit 6 (die Ausgabeeinheit 26) zeigt das Analyseergebnis an, das einer Bedienperson präsentiert wird. In dem Fall, in dem eine Wahrscheinlichkeit für jeden Maschinenzustand zu jeder vorbestimmten Zeit berechnet wird, beispielsweise wenn KI zur Analyse verwendet wird, wird auch die Wahrscheinlichkeit als das Analyseergebnis gespeichert. 3 und 4 zeigen ein Beispiel der Anzeige des Analyseergebnisses. Genauer zeigt 3 eine Tabelle, die die akkumulierte Zeitspanne für jede Art von Maschinenzustand und deren Prozentsatz zeigt. 4 zeigt ein Banddiagramm mit der Abszisse Zeit, wobei das Diagramm zeigt, in welchem der Zustände „Betrieb“, „Werkstückeinrichtung“, „Werkzeugeinrichtung“, „Vorrichtungseinrichtung“, „Programmvorbereitung“, „Halt in Verarbeitung“, „Abwesenheit einer Bedienperson“ und „andere“ sich die Maschine 100 zu jeder vorbestimmten Zeit befindet. Eine solche Anzeige ermöglicht es einem Anwender, die detaillierten Analyseinformationen leicht zu erkennen. Die Anzeigeformate in 3 und 4 sind nur Beispiele und können in gewünschter Weise geändert werden. Zum Beispiel kann anstelle des Anzeigeformats (einer Tabelle) in 3 ein Kreisdiagramm angezeigt werden, das die zeitlichen Prozentsätze der jeweiligen Maschinenzustände zeigt. Beim Anzeigen eines Maschinenzustands für jede vorbestimmte Zeit kann wie in 4 dargestellt zusätzlich die Wahrscheinlichkeit des Maschinenzustands angezeigt werden. Eine zusätzliche Anzeige der Wahrscheinlichkeit ermöglicht es einem Anwender, leicht ein Zeitband, bei dem ein Maschinenzustand mit geringer Genauigkeit geschätzt wird, und somit ein Zeitband, das sehr wahrscheinlich eine Korrektur des Analyseergebnisses erfordert, zu identifizieren.
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Leider kann der von der Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 bestimmte Maschinenzustand trotz der oben erwähnten Analyse vielleicht nicht mit dem tatsächlichen Zustand der Maschine übereinstimmen. In einem solchen Fall kann ein Anwender das Analyseergebnis, das in der Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 aufgezeichnet ist, durch Betätigen der Eingabeeinheit 28 korrigieren. Insbesondere korrigiert die Korrektureinheit 7 nach Empfang eines Anwenderkorrekturbefehls das Analyseergebnis. Das Analyseergebnis vor der Korrektur und das Analyseergebnis nach der Korrektur werden unterscheidbar in der Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 als „der Maschinenzustand nach der Analyse“ bzw. „der Maschinenzustand nach der Korrektur“ gespeichert. Sowohl „der Maschinenzustand nach der Analyse“ (das Analyseergebnis vor der Korrektur) als auch „der Maschinenzustand nach der Korrektur“ (das Analyseergebnis nach der Korrektur) werden angezeigt, um einem Anwender präsentiert zu werden.
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Die Korrektur kann ohne Einschränkung in beliebiger Weise befohlen werden. Insbesondere kann beispielsweise ein Anwender zur Befehlskorrektur „die Startzeit“ und die „Endzeit“ einer Periode, die der Anwender korrigieren möchte, und die „Art eines Zustands“, der der Maschinenzustand nach der Korrektur ist, festlegen. Ein Anwender kann bei Bedarf zusätzlich zu dem Korrekturinhalt einen Korrekturgrund eingeben. 5 zeigt ein Beispiel von Korrekturdaten, die von einem Anwender eingegeben werden. Die „Art eines Zustands“ nach der Korrektur kann durch einen Anwender durch Eingeben von Buchstaben eingegeben werden oder in einer auf einem Bildschirm angezeigten Liste unter Alternativen ausgewählt werden. Im letzteren Fall werden Alternativen bestimmt, die den gleichen Arten von durch die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 bestimmten Gründen entsprechen. Wenn KI zur Analyse verwendet wird, können Maschinenzustände beginnend mit einem mit der höchsten Wahrscheinlichkeit als Maschinenzustand zu jeder vorbestimmten Zeit aufgelistet werden. Diese Anordnung kann eine Referenz für einen Anwender bieten, auf die bei der Auswahl der Art des Zielzustands Bezug genommen wird.
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6 zeigt ein Beispiel für „den Maschinenzustand nach der Korrektur“ (das Analyseergebnis nach der Korrektur), wenn die in 5 dargestellte Korrektur vorgenommen wird. Wie aus dem Vergleich zwischen den Ergebnissen in 4 bzw. 6 ersichtlich wird mit der Ausführung der Korrektur, die in 5 dargestellt ist, der Maschinenzustand für die Periode von 11:15 bis 11:30 von einer Wiederholung des „Werkstückeinrichtungs“-Zustands und des „Betriebs“-Zustands vor der Korrektur (4) zu nur „Betriebs“-Zustand nach der Korrektur (6) korrigiert. Die Korrektur korrigiert ferner den Maschinenzustand für die Periode 13:50 bis 14:15 von einer Wiederholung des „Werkstückeinrichtungs“-Zustands und des „Betriebs“-Zustands vor der Korrektur (4) in nur „Programmvorbereitung“ nach der Korrektur (6). In 3 gibt die Spalte „Aktualisierungsergebnis“ die akkumulierte Zeitspanne jeder Art von Maschinenzustand nach der Korrektur und ihren Prozentsatz an. Wie aus 3 ersichtlich erhöht die Ausführung der Korrektur, die in 5 dargestellt ist, die akkumulierte Zeitspanne des „Programmvorbereitungs“-Zustands und verringert jene des „Betriebs“-Zustands und des „Werkstückeinrichtungs“-Zustands.
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Die in 4 und 6 dargestellten Analyseergebnisse werden gleichzeitig auf einem einzelnen Bildschirm angezeigt. Dies ermöglicht ein genaueres Verständnis des Betriebszustands. In diesem Fall kann ein herkömmlicher einfacher Graph, wie er beispielsweise in 9 dargestellt ist, gleichzeitig angezeigt werden. In dem Fall, in dem das Analyseergebnis korrigiert wird, kann natürlich der Fall auftreten, dass nur das Analyseergebnis nach der Korrektur angezeigt wird und das Analyseergebnis vor der Korrektur nicht angezeigt wird.
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Als Antwort auf einen Befehl zum Aktualisieren der Analyseparameterdatei 9 korrigiert die Analyseparameter-Aktualisierungseinheit 8 die Analyseparameterdatei 9 und aktualisiert diese dadurch. Insbesondere berechnet die Analyseparameter-Aktualisierungseinheit 8 basierend auf „dem Maschinenzustand nach der Korrektur“, der von der Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 ausgegeben wird, und den Maschineninformationen und den Verlaufsinformationen (beispielsweise dem Bedienpersonenbedienungsverlauf, dem Alarmverlauf und dem Betriebsverlauf), die von der Betriebsergebnis-Datenbank 2 ausgegeben und in der Analyse verwendet werden, neu einen Parameter, der für die Analyse notwendig ist, derart, dass die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 „den Maschinenzustand nach der Analyse“ gleich dem „Maschinenzustand nach der Korrektur“ ausgibt. Dann gibt die Analyseparameter-Aktualisierungseinheit 8 basierend auf dem neu berechneten Parameter eine Analyseparameterdatei 9 zum Ersetzen der vorhandenen Analyseparameterdatei 9 aus. Bei Verwendung von KI für die Analyse können „der Maschinenzustand nach der Korrektur“ oder das Analyseergebnis nach der Korrektur und die Analysedaten, die bei der Analyse verwendet werden, Lehrdaten zum Lernen für die KI liefern. Wie oben beschrieben kann die Korrektur der Analyseparameterdatei 9 gemäß dem Korrekturinhalt die Genauigkeit der Analyse weiter verbessern.
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Ein Befehl zum Aktualisieren der Analyseparameterdatei 9 kann jedes Mal, wenn eine Korrektur an dem Analyseergebnis vorgenommen wird oder als Antwort auf eine Anwenderoperation ausgegeben werden. Alternativ kann der Aktualisierungsbefehl automatisch von der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 ausgegeben werden. In diesem Fall kann die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 einen Aktualisierungsbefehl basierend auf der Zeit, wie z. B. Zeit und Datum oder einer verstrichenen Zeitspanne, oder bei Auftreten eines bestimmten Ereignisses (z. B. wenn die Aktivierungstaste einer Maschine eingeschaltet wird) ausgeben.
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Das Folgende beschreibt den Ablauf der Verarbeitung zum Managen der Maschine 100 durch die Umwandlungsparameterdatei 10 unter Bezugnahme auf 7. 7 ist ein Ablaufdiagramm der Managementverarbeitung. Die Steuereinheit 20 der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 führt eine Verlaufssammelverarbeitung aus, indem sie Verlaufsinformationen (beispielsweise den Bedienpersonenbedienungsverlauf, den Alarmverlauf und den Betriebsverlauf) zufällig sammelt und in der Betriebsergebnis-Datenbank 2 (der Speichereinheit 22) speichert. Parallel zu der Verlaufssammelverarbeitung führt die Steuereinheit 20 die Managementverarbeitung durch, die in 7 dargestellt ist. Bei der Managementverarbeitung wird zunächst eine Bestimmung vorgenommen, ob ein Befehl zum Aktualisieren der Analyseparameterdatei 9 vorliegt (S10). Der Aktualisierungsbefehl kann als Antwort auf eine Anwenderoperation ausgegeben werden oder kann von der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 basierend auf Zeitinformationen oder dergleichen wie oben beschrieben automatisch ausgegeben werden. Ein Aktualisierungsbefehl kann in Verknüpfung mit einem Korrekturbefehl (S20) ausgegeben werden, der später beschrieben ist. In Abwesenheit eines Aktualisierungsbefehls schreitet der Betriebsablauf zu Schritt S12 fort. Unterdessen korrigiert die Analyseparameter-Aktualisierungseinheit 8 (die Steuereinheit 20) in Anwesenheit eines Aktualisierungsbefehls die Analyseparameterdatei 9 basierend auf „dem Maschinenzustand nach der Korrektur“, der in der Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 gespeichert ist, und den Maschineninformationen und den Verlaufsinformation, die jeweils in der Analyse verwendet werden, und speichert dann die korrigierte Datei als eine neue Analyseparameterdatei 9.
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In Schritt S12 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob ein Analysebefehl zum Analysieren eines Maschinenzustands vorliegt. Der Analysebefehl kann als Antwort auf eine Anwenderoperation ausgegeben werden oder kann von der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 basierend auf Zeitinformationen oder dergleichen wie oben beschrieben automatisch ausgegeben werden. In Abwesenheit eines Analysebefehls fährt die Steuereinheit 20 mit Schritt S20 fort. Unterdessen erhält die Analysedaten-Umwandlungseinheit 3 (die Steuereinheit 20) in Anwesenheit einer Analysebefehls Analysedaten (S13). Insbesondere extrahiert die Analysedaten-Umwandlungseinheit 3 Daten gemäß der Bedingung, die in der Umwandlungsparameterdatei 10 von der Betriebsergebnis-Datenbank 2 aufgezeichnet ist, als Analysedaten.
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Die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 (die Steuereinheit 20) analysiert den Maschinenzustand für jede vorbestimmte Zeit basierend auf den erhaltenen Analysedaten und mit Bezug auf die Analyseparameterdatei 9 (S14). Die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 (die Steuereinheit 20) speichert das erhaltene Analyseergebnis als „den Maschinenzustand nach der Analyse“ in der Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 (der Speichereinheit 22) (S16).
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Die Steuereinheit 20 zeigt „den Maschinenzustand nach der Analyse“ in einem geeigneten Anzeigeformat wie beispielsweise dem in 3 oder 4 dargestellten auf der Anzeigeeinheit 6 (der Ausgabeeinheit 26) an (S18).
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Danach bestimmt die Korrektureinheit 7 (die Steuereinheit 20), ob ein Befehl zum Korrigieren des Analyseergebnisses vorliegt (S20). Bei Anwesenheit eines Korrekturbefehls korrigiert die Korrektureinheit 7 (die Steuereinheit 20) das Analyseergebnis gemäß dem Korrekturbefehl und speichert das Analyseergebnis nach der Korrektur als „den Maschinenzustand nach der Korrektur“ in der Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 (der Speichereinheit 22) (S22). Mit anderen Worten wird „der Maschinenzustand nach der Analyse“ intakt, das heißt ohne Korrektur, in der Analyseergebnis-Speicherdatenbank 5 (der Speichereinheit 22) gespeichert.
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Nach der Speicherung „des Maschinenzustands nach der Korrektur“ kehrt die Steuereinheit 20 zu Schritt S18 zurück, in dem das Analyseergebnis auf der Anzeigeeinheit 6 (der Ausgabeeinheit 26) angezeigt wird. In dem Obigen werden die jeweiligen Analyseergebnisse vor und nach der Korrektur, d. h. „der Maschinenzustand nach der Analyse“ und „der Maschinenzustand nach der Korrektur“, beide angezeigt. Dann wird erneut eine Bestimmung vorgenommen, ob ein Korrekturbefehl vorliegt (S20).
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Wenn in Schritt S20 kein Korrekturbefehl vorliegt, wird eine Bestimmung vorgenommen, ob ein Befehl zum Beenden der laufenden Managementverarbeitung vorliegt (S26). Bei Vorliegen eines Beendigungsbefehls eines Anwenders zum Beenden des Managementprozesses endet die laufende Verarbeitung. In Abwesenheit eines Beendigungsbefehls kehrt der Betriebsablauf zu Schritt S10 zurück, um die oben erwähnte Verarbeitung zu wiederholen.
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Die Betriebsüberwachungsvorrichtung 1, die in dieser Beschreibung offenbart ist, kann beispielsweise unter Verwendung eines typischen Personalcomputers implementiert werden. In diesem Fall wird die Anzeigeeinheit 6 unter Verwendung einer Anzeigeeinheit des typischen Personalcomputers implementiert. Die Struktur der Betriebsüberwachungsvorrichtung 1 kann in gewünschter Weise geändert werden, beispielsweise durch Ändern des Informationsformats oder der Softwarestruktur, so dass Informationen in einem Format, das zur Analyse geeignet ist, in der Betriebsergebnis-Datenbank 2 gespeichert werden können, bevor der Analyseparameter in die Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit 4 eingegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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1 Betriebsüberwachungsvorrichtung, 2 Betriebsergebnis-Datenbank, 3 Analysedaten-Umwandlungseinheit (Analysedaten-Beschaffungseinheit), 4 Nichtbetriebsgrund-Analyseeinheit, 5 Analyseergebnis-Speicherdatenbank, 6 Anzeigeeinheit, 7 Korrektureinheit, 8 Analyseparameter-Aktualisierungseinheit, 9 Analyseparameterdatei, 20 Steuereinheit, 22 Speichereinheit, 24 Kommunikationsschnittstelle, 26 Ausgabeeinheit, 28 Eingabeeinheit, 30 Datenbus, 100 Maschine.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017101216 [0001]
- JP H06110529 A [0008]
- JP H06138931 A [0008]
