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Die Erfindung bezieht sich auf ein Wartungssystem für eine Temperierungsvorrichtung. Die Temperierungsvorrichtung ist beispielweise eine Klimaanlage oder eine Heizung.
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Im Bereich der Industrie ist das Prinzip des „Predictive Maintenance“ oder der „Prädiktiven Instandhaltung“ bekannt. Dabei werden historische und - vorzugsweise in Echtzeit verfügbare - aktuelle Daten für das Betreiben und die Instandhaltung von Maschinen verwendet.
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In vielen Räumen - z. B. in Wohnwagen oder Wohnmobilen oder Booten oder auch in Häusern - wird üblicherweise die Raum-Temperatur über entsprechende Vorrichtungen wie z. B. Heizungen oder Klimaanlagen eingestellt. Bei Klimaanlagen ist es auch bekannt, dass diese in gewissen zeitlichen Intervallen wegen eines möglichen Befalls mit Pilzen oder Bakterien gereinigt oder desinfiziert werden. Bei Heizungen, die z. B. Gas oder Diesel verbrennen, ist es auch vorteilhaft, wenn sie regelmäßig einer Wartung unterzogen werden. Dies geschieht meist jedoch erst, wenn ein Fehler aufgetreten ist oder wenn deutliche Leistungseinbußen vorliegen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Art von Predictive Maintenance für Temperierungsvorrichtungen zu realisieren.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Wartungssystem für eine Temperierungsvorrichtung. Das Wartungssystem weist mindestens einen Sensor und eine Wartungsinstanz auf. Dabei erfasst der Sensor mindestens einen Messwert. Dabei ist in der Wartungsinstanz ein Modell der Temperierungsvorrichtung hinterlegt. Dabei beschreibt das Modell eine zeitliche Entwicklung von Eigenschaften der Temperierungsvorrichtung. Dabei ermittelt die Wartungsinstanz ausgehend von dem Messwert und dem Modell eine Wartungsinformation für die Temperierungsvorrichtung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Wartungssystem erfolgt somit die Wartung der Temperierungsvorrichtung ausgehend von einem - vorzugsweise mathematischen - Modell der Temperierungsvorrichtung, das die zeitliche Entwicklung von Eigenschaften der Temperierungsvorrichtung beschreibt. Die Eigenschaften beziehen sich beispielsweise auf einen Grad der Abnutzung von Teilkomponenten, auf den Grad einer Verschmutzung oder auf ein Maß der Leistungsfähigkeit usw. Das Modell ist dabei z. B. über Formeln und/oder Datensätze usw. in der Wartungsinstanz hinterlegt. Die Hinterlegung kann beispielsweise in einer Cloud erfolgen. Das Modell hängt von einem Messwert, der von einem Sensor stammt, ab. Der Messwert stammt je nach Ausgestaltung aus dem Umfeld der Temperierungsvorrichtung oder von der Temperierungsvorrichtung selbst. Das Umfeld ist dabei vorzugsweise der Bereich oder der Raum, dessen Temperatur von der Temperierungsvorrichtung beeinflusst wird. So ist der Sensor beispielsweise ein Temperatursensor oder auch ein Feuchtigkeitssensor. Alternativ oder ergänzend wird z. B. eine Temperatur eines Teils der Temperierungsvorrichtung selbst von einem entsprechenden Sensor oder z. B. die Stromaufnahme der Temperierungsvorrichtung gemessen. Alternativ oder ergänzend ist der Sensor ein Zeitmesser, der die Zeit misst, welche die Temperierungsvorrichtung aktiv ist. In einer Ausgestaltung sind mehrere Sensoren vorhanden, sodass das Modell der Temperierungsvorrichtung eine entsprechende mehrdimensionale Abhängigkeit von den Messwerten aufweist. So kann beispielsweise ein höherer Temperaturbereich für eine Temperierungsvorrichtung kritischer nach einer längeren Betriebszeit sein in Relation zu einer erst kürzlich in Betrieb genommenen Temperierungsvorrichtung. Ausgehend von dem mindestens einen Messwert ermittelt die Wartungsinstanz eine Wartungsinformation für die Temperierungsvorrichtung. Die Wartungsinformation bezieht sich beispielweise auf einen Zeitpunkt einer erforderlichen Wartung und/oder eine Art einer erforderlichen Wartung. Die Art der Wartung ist z. B. eine Reinigung oder ein Austausch von bestimmten Komponenten oder die Kontrolle von bestimmten Komponenten oder das Ausführen einer besonderen Ablaufroutine der Temperierungsvorrichtung oder auch eine Reparatur der Temperierungsvorrichtung.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Ausgabeeinheit vorhanden ist, dass die Ausgabeeinheit von der Wartungsinstanz ansteuerbar ist, und dass die Wartungsinstanz über die Ausgabeeinheit eine Information - insbesondere einen Zeitpunkt für einen erforderlichen Wartungszugriff und/oder eine Art eines erforderlichen Wartungszugriffs auf die Temperierungsvorrichtung - betreffend der Wartungsinformation ausgibt. Die Ausgabeeinheit ist beispielweise eine Anzeigeeinheit und/oder ein Lautsprecher und/oder eine elektronische Kommunikationsvorrichtung z. B. für E-Mails, SMS- oder Fax-Nachrichten.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass eine Rückkoppelvorrichtung vorhanden ist, dass die Rückkoppelvorrichtung ein Rückkoppelsignal ausgibt, dass die Wartungsinstanz eine Modellierungskomponente aufweist, dass die Modellierungskomponente ausgehend von dem Rückkoppelsignal das Modell bewertet und ein Bewertungsergebnis erzeugt, dass die Modellierungskomponente das Modell dann verändert, wenn das Bewertungsergebnis einen Abweichungsfall beinhaltet, und dass der Abweichungsfall darin besteht, dass eine solche Abweichung zwischen der von dem Modell beschriebenen zeitlichen Entwicklung von Eigenschaften der Temperierungsvorrichtung und einem aus dem Rückkoppelsignal ableitbaren Zustand von Eigenschaften der Temperierungsvorrichtung besteht, die über einen vorgegebenen Toleranzbereich hinausgeht. In dieser Ausgestaltung findet eine Anpassung des Modells an die realen Gegebenheiten statt. Dafür erhält eine Modellierungskomponente der Wartungsinstanz ein Rückkoppelsignal. Das Rückkoppelsignal stammt beispielsweise von einem weiteren Sensor, der als Rückkoppelvorrichtung dient und der einen Messwert der Temperierungsvorrichtung oder in dessen Umfeld ermittelt. Alternativ oder ergänzend ist die Rückkoppelvorrichtung eine Art von Eingabemöglichkeit, über welche ein Benutzer oder z. B. eine Wartungsperson Daten bezüglich der Temperierungsvorrichtung eingeben kann. Das Rückkoppelsignal gibt dabei Auskunft über einen Zustand oder über wenigstens eine Eigenschaft der Temperierungsvorrichtung. Insbesondere wird diese Eigenschaft von dem Modell beschrieben. Dies erlaubt z. B. einen Vergleich zwischen dem durch das Modell gegebenen Wert, der quasi ein Soll- oder Erwartungswert ist, und dem durch das Rückkoppelsignal gegebenen oder daraus ableitbaren Istwert. Ist zwischen den Werten bzw. den Eigenschaften eine Abweichung als Bewertungsergebnis vorhanden und überschreitet die Abweichung einen vorgebbaren Toleranzwert (der in einer Ausgestaltung auf Null gesetzt ist), so handelt es sich um einen Abweichungsfall, der zu einer Anpassung des Modells führt.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Modellierungskomponente das Modell verändert, wenn der Abweichungsfall mindestens mit einer vorgegebenen Häufigkeit bei der Temperierungsvorrichtung aufgetreten ist. In dieser Ausgestaltung passt die Modellierungskomponente das Modell dann an, wenn der Abweichungsfall ausreichend oft bei der Temperierungsvorrichtung aufgetreten ist. Somit kann vermieden werden, dass einzelne Ausreißer das Modell beeinflussen.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Modellierungskomponente das Modell verändert, wenn der Abweichungsfall bei einer vorgegebenen Anzahl von weiteren Temperierungsvorrichtungen mit mindestens einer vorgegebenen Häufigkeit aufgetreten ist. In dieser Ausgestaltung wird das Modell der Temperierungsvorrichtungen verändert, wenn der Abweichungsfall bei anderen Temperierungsvorrichtung ausreichend oft aufgetreten ist.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Wartungsinstanz eine Edge-Komponente aufweist und dass die Edge-Komponente die Messwerte empfängt und ausgehend von dem Modell die Wartungsinformationen ermittelt. In dieser Ausgestaltung findet die Ermittlung der Wartungsinformation in der Nähe der Temperierungsvorrichtung und damit nahe am „Ort des Geschehens“ statt. Edge-Komponente soll dabei eine Komponente bezeichnen, die sich im Sinne des „Edge Computing“ im Gegensatz zum „Cloud Computing“ dezentral am Rand eines Netzwerks befindet. Dies insbesondere in Verbindung mit einer Ausgestaltung, in welcher die Modellierungskomponente in der Cloud realisiert ist, um leichter auf mehrere Temperierungsvorrichtungen zugreifen zu können.
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In einer Ausgestaltung handelt es sich bei der Temperierungsvorrichtung um eine Heizung. In einer alternativen Ausgestaltung ist die Temperierungsvorrichtung eine Klimaanlage.
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Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Wartungssystem auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem unabhängigen Patentanspruch nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt die:
- 1: eine schematische Darstellung einer Temperierungsvorrichtung für einen Wohnwagen mit einem erfindungsgemäßen Wartungssystem.
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Die 1 zeigt schematisch einen Wohnwagen, auf dessen Dach sich eine Klimaanlage als Temperierungsvorrichtung 1 befindet. Die Klimaanlage 1 wirkt sich dabei auf die Temperatur in dem Wohnwagen aus, der somit das Umfeld 10 der Temperierungsvorrichtung 1 darstellt.
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In dem Umfeld 10 befindet sich ein Feuchtigkeitssensor 2 und in Verbindung mit der Klimaanlage 1 ein Stromaufnahmesensor 2'. Beide Sensoren 2, 2' übermitteln - hier kabellos - ihre Messwerte an die Edge-Komponente 102 der Wartungsinstanz 100. Die Edge-Komponente 102 ist dabei eine Vorrichtung, in der ein Modell für das zeitliche Verhalten von Eigenschaften der Temperierungsvorrichtung 1 hinterlegt ist. Das Modell beschreibt somit quasi die Alterung der Temperierungsvorrichtung 1. Ausgehend von den Messwerten ermittelt die Edge-Komponente 102 eine Wartungsinformation für die Temperierungsvorrichtung 1. Die Information bezieht sich beispielsweise darauf, wann eine nächste Wartung der Temperierungsvorrichtung 1 stattfinden bzw. um was für eine Art von Wartung es sich handeln sollte. Eine Information über die Wartungsinformation wird hier über einen Bildschirm als Ausgabeeinheit 3 ausgegeben. Die Information ist hier beispielsweise ein Klartext und eine passende Anleitung für das Ausführen der erforderlichen Wartung.
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Aus der Anwendung bzw. dem Umfeld 10 der Temperierungsvorrichtung 1 heraus kommen somit die Messwerte zu der Wartungsinstanz 100, die ausgehend von dem Modell eine Wartungsinformation ermittelt und entsprechend kommuniziert. Das vorzugsweise mathematische oder beispielweise unter Anwendung einer künstlichen Intelligenz oder beispielsweise von Fuzzy-Logik realisierte Modell, das die Alterung der Temperierungsvorrichtung 1 beschreibt, dient somit zur Ausführung der entsprechend angepassten Wartung, bei welcher zu passenden Zeiten die passenden Schritte ausgeführt werden.
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Ergänzend sind hier noch zwei Rückkoppelvorrichtungen 4 vorhanden. Dies ist einmal eine Eingabeeinheit 4, über welche beispielsweise ein Nutzer oder ein Wartungstechniker Informationen über den Zustand der Temperierungsvorrichtung 1 eingeben kann. Zum anderen ist dies hier der Sensor 2' zur Ermittlung der Stromaufnahme der Temperierungsvorrichtung 1, sodass auch ein Messwert der Temperierungsvorrichtung 1 als Rückkoppelsignal vorliegt. Die Rückkoppelsignale werden der Modellierungskomponente 101 (hier über eine Realisierung in der Cloud) der Wartungsinstanz 100 zugeführt, die daraus eine Aussage über einen aktuellen Zustand der Temperierungsvorrichtung 1 ermittelt und diesen mit einem Zustand vergleicht, der sich aus dem Modell ergibt. Davon ausgehend wird ein Bewertungsergebnis erzeugt. Bedeutet das Bewertungsergebnis eine zu große Abweichung oder überhaupt eine Abweichung zwischen dem aus dem Modell berechneten Zustand und dem aus den Rückkoppelsignalen abgeleiteten Zustand, so kann das Modell an die Realität angepasst und damit optimiert werden.
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Die Anpassung des Modells erfolgt je nach Ausgestaltung bei jedem Abweichungsfall oder wenn ein Abweichungsfall häufiger bei der betrachteten Temperierungsvorrichtung 1 auftritt. Alternativ oder ergänzend findet - wie hier dargestellt - auch der Rückgriff auf eine weitere Temperierungsvorrichtung 1' bzw. deren Rückkoppelsignale statt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um gleiche oder vergleichbare Temperierungsvorrichtungen 1, 1'. Damit wird also auch von anderen Temperierungsvorrichtungen 1' stammende Information für die Anpassung des Modells herangezogen.
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Das Modell wird in der dargestellten Ausführung somit aktualisiert, indem aus dem Umfeld 10 oder von der Temperierungsvorrichtung 1 selbst Rückkoppelsignale empfangen und daraus Aussagen über den Istzustand der Temperierungsvorrichtung 1 bzw. über Eigenschaften der Temperierungsvorrichtung 1 abgeleitet werden. Zudem findet ein Vergleich mit dem Modell bzw. mit den daraus sich ergebenden Aussagen über die Temperierungsvorrichtung 1 statt. Das sich daraus ergebende Bewertungsergebnis wird darauf betrachtet, ob eine Abweichung zwischen dem Modell und der Realität besteht. In einem solchen Abweichungsfall kann dann - ggf. in Abhängigkeit von der Anzahl des Auftretens einer solchen Abweichung bzw. von der Größe der Abweichung - die Anpassung des Modells erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Temperierungsvorrichtung
- 1'
- Weitere Temperierungsvorrichtung
- 2
- Sensor
- 2'
- Sensor
- 3
- Ausgabeeinheit
- 4
- Rückkoppelvorrichtung
- 10
- Umfeld der Temperierungsvorrichtung
- 100
- Wartungsinstanz
- 101
- Modellierungskomponente
- 102
- Edge-Komponente
