DE102021102003A1

DE102021102003A1 - Verbesserte fahrzeugwartung

Info

Publication number: DE102021102003A1
Application number: DE102021102003.4A
Authority: DE
Inventors: Oleg Yurievitch Gusikhin; Yu-Ning Liu; Eduardo Andres Garcia Magraner; Jing Chen; William Finkenstaedt
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2021-08-05
Also published as: US20210241128A1; CN113263992A; US11868909B2

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt eine verbesserte Fahrzeugwartung bereit. Ein Computer beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausführbar sind, um eine Zeit bis zum Ausfall einer Fahrzeugkomponente gemäß einem Schadensmodell vorherzusagen, das aus Fahrzeugbetriebsdaten erzeugt wird, auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall ein Schema der Fahrzeugkomponente abzurufen und das Schema in einen additiven Drucker einzugeben, um eine Ersatzfahrzeugkomponente herzustellen, und die Fahrzeugkomponente durch die Ersatzfahrzeugkomponente gemäß Wartungsanweisungen zu ersetzen, die zumindest teilweise auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, vorgeben.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Reparatur und Wartung von Fahrzeugen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge weisen eine Vielzahl von Komponenten oder Teilen auf, die eine Funktionalität bereitstellen und/oder Vorgänge für das Fahrzeug durchführen. Fahrzeugkomponenten können verschleißen, kaputt gehen und/oder beschädigt werden. Es kann notwendig und/oder wünschenswert sein, verschiedene Komponenten zu verschiedenen Zeitpunkten zu ersetzen. Ein Teil oder eine Komponente können jedoch in einer Wartungseinrichtung nicht verfügbar sein. Ferner ist es ein Problem, dass in gegenwärtigen technischen Infrastrukturen und Architekturen Mechanismen fehlen, um es Wartungseinrichtungen zu ermöglichen, Teile oder Komponenten effizient, genau und zuverlässig zu erhalten, z. B. herzustellen oder zu fertigen.
KURZDARSTELLUNG
Ein System beinhaltet einen Computer, der einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausführbar sind, um eine Zeit bis zum Ausfall einer Fahrzeugkomponente gemäß einem Schadensmodell vorherzusagen, das aus Fahrzeugbetriebsdaten erzeugt wird, auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall ein Schema der Fahrzeugkomponente abzurufen und das Schema in einen additiven Drucker einzugeben, um eine Ersatzfahrzeugkomponente herzustellen und die Fahrzeugkomponente durch die Ersatzfahrzeugkomponente gemäß Wartungsanweisungen zu ersetzen, die zumindest teilweise auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, vorgeben.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Betätigen einer Reparaturmaschine an dem vorgegebenen Ort gemäß den Wartungsanweisungen beinhalten.
Das Schadensmodell kann zumindest eines von einer Massenreduktionsrate, einer temperaturbasierten Verschleißrate oder einem Massendurchfluss beinhalten.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von zumindest einem von einer Vibration oder einem Geräusch von der Fahrzeugkomponente beinhalten.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall beinhalten, wenn die Ausgangsleistung der Fahrzeugkomponente unter einen Schwellenwert fällt.
Die Wartungsanweisungen können eine Liste mit Werkzeugen beinhalten und die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Vorgeben des Orts, an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, als einen Ort, an dem alle Werkzeuge auf der Liste mit Werkzeugen vorhanden sind, beinhalten.
Die Wartungsanweisungen können eine Liste mit Werkzeugen beinhalten und die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Eingeben eines Werkzeugschemas von einem der Werkzeuge auf der Werkzeugliste in den additiven Drucker beinhalten, um das Werkzeug herzustellen.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Vorgeben der Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, auf Grundlage einer Lieferzeit von einem eines Werkzeugs oder einer zweiten Fahrzeugkomponente an den vorgegebenen Ort beinhalten.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um einen Antrieb zu betätigen, um ein Fahrzeug, in dem die Fahrzeugkomponente eingebaut ist, vor der vorgegebenen Zeit an den vorgegebenen Ort zu bewegen.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Vorgeben der Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, auf Grundlage einer vorhergesagten Zeitdauer, die zum Abschließen der Wartungsanweisungen erforderlich ist, beinhalten.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von einer vorherigen Wartungszeit der Fahrzeugkomponente beinhalten.
Die vorgegebene Zeit kann auf einer vorhergesagten Zeit basieren, zu der der additive Drucker die Herstellung der Ersatzfahrzeugkomponente abschließen wird.
Ein Verfahren beinhaltet das Vorhersagen einer Zeit bis zum Ausfall einer Fahrzeugkomponente gemäß einem Schadensmodell, das aus Fahrzeugbetriebsdaten erzeugt wird, das Abrufen eines Schemas der Fahrzeugkomponente auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall und das Eingeben des Schemas in einen additiven Drucker, um eine Ersatzfahrzeugkomponente herzustellen und das Ersetzen der Fahrzeugkomponente durch die Ersatzfahrzeugkomponente gemäß Wartungsanweisungen, die zumindest teilweise auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, vorgeben.
Das Verfahren kann ferner das Betätigen einer Reparaturmaschine an dem vorgegebenen Ort gemäß den Wartungsanweisungen beinhalten.
Das Verfahren kann das Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von zumindest einem von einer Vibration oder einem Geräusch von der Fahrzeugkomponente beinhalten.
Das Verfahren kann ferner das Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall beinhalten, wenn die Ausgangsleistung der Fahrzeugkomponente unter einen Schwellenwert fällt.
Die Wartungsanweisungen können eine Liste mit Werkzeugen beinhalten und das Verfahren kann ferner das Vorgeben des Orts zum Ersetzen der Fahrzeugkomponente als einen Ort, an dem alle Werkzeuge auf der Liste mit Werkzeugen vorhanden sind, beinhalten.
Die Wartungsanweisungen können eine Liste mit Werkzeugen beinhalten und das Verfahren kann ferner das Eingeben eines Werkzeugschemas von einem der Werkzeuge auf der Werkzeugliste in den additiven Drucker beinhalten, um das Werkzeug herzustellen.
Das Verfahren kann ferner das Vorgeben der Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, auf Grundlage einer Lieferzeit von einem eines Werkzeugs oder einer zweiten Fahrzeugkomponente an den vorgegebenen Ort beinhalten.
Das Verfahren kann ferner das Betätigen eines Antriebs beinhalten, um ein Fahrzeug, in dem die Fahrzeugkomponente eingebaut ist, vor der vorgegebenen Zeit an den vorgegebenen Ort zu bewegen.
Das Verfahren kann ferner das Vorgeben der Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, auf Grundlage einer vorhergesagten Zeitdauer, die zum Abschließen der Wartungsanweisungen erforderlich ist, beinhalten.
Das Verfahren kann ferner das Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von einer vorherigen Wartungszeit der Fahrzeugkomponente beinhalten.
Ein System beinhaltet Folgendes: ein Fahrzeug, das eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten beinhaltet, Mittel zum Vorhersagen einer Zeit bis zum Ausfall einer der Fahrzeugkomponenten gemäß einem Schadensmodell, das aus Fahrzeugbetriebsdaten erzeugt wird, Mittel zum Abrufen eines Schemas der Fahrzeugkomponente auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall und das Eingeben des Schemas in einen additiven Drucker, um eine Ersatzfahrzeugkomponente herzustellen und Mittel zum Ersetzen der Fahrzeugkomponente durch die Ersatzfahrzeugkomponente gemäß Wartungsanweisungen, die zumindest teilweise auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, vorgeben.
Das System kann ferner Mittel zum Betätigen einer Reparaturmaschine an dem vorgegebenen Ort gemäß den Wartungsanweisungen beinhalten.
Das System kann ferner Mittel zum Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von zumindest einem von einer Vibration oder einem Geräusch von der Fahrzeugkomponente beinhalten.
Ferner wird eine Rechenvorrichtung offenbart, die dazu programmiert ist, beliebige der vorstehenden Verfahrensschritte auszuführen. Darüber hinaus wird ein Fahrzeug offenbart, das die Rechenvorrichtung umfasst. Darüber hinaus wird ein Computerprogrammprodukt offenbart, das ein computerlesbares Medium umfasst, das Anweisungen speichert, die durch einen Computerprozessor ausführbar sind, um beliebige der vorstehenden Verfahrensschritte auszuführen.
Ein Server kann Prognosemodelle beinhalten, um Zeiten bis zum Ausfall für eine oder mehrere Komponenten eines Fahrzeugs vorherzusagen. Nach dem Ermitteln einer Komponente, die Wartung benötigt, kann der Server Wartungsanweisungen abrufen, z. B. von einem anderen Server. Die Wartungsanweisungen können eine Liste mit Werkzeugen zum Durchführen der Wartungsanweisungen, eine Liste mit Ersatzkomponenten und dreidimensionale Schemata für die Ersatzkomponenten beinhalten. Ferner behebt der Server das Fehlen einer vorhandenen technischen Infrastruktur, indem er einen additiven Drucker an einem Reparaturort anweist, die Ersatzkomponenten gemäß den dynamisch (d. h. in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit) bereitgestellten dreidimensionalen Schemata herzustellen oder zu fertigen. Vorteilhafterweise kann die Reparaturmaschine ferner die Effizienz des Ersetzens der Komponente des Fahrzeugs erhöhen, indem sie eine Lücke in vorhandener technischer Infrastruktur schließt, um die Ersatzkomponente gemäß den Wartungsanweisungen in dem Fahrzeug einzubauen. Das Ermitteln einer Komponente in einem Fahrzeug, die Wartung erfordert, das additive Drucken einer Ersatzkomponente und das Ersetzen der Komponente an einem vorgegebenen Ort mit einer Reparaturmaschine stellt eine Wartung des Fahrzeugs mit erhöhter Effizienz, Genauigkeit und Zuverlässigkeit bereit.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems zum Herstellen und Bereitstellen von Komponenten für ein Fahrzeug.
2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Ersetzen einer Komponente des Fahrzeugs.
3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Warten des Fahrzeugs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht ein beispielhaftes System 100 zum Herstellen und Bereitstellen von Komponenten für ein Fahrzeug 101. Das System 100 beinhaltet einen Computer 105. Der Computer 105, der in der Regel in dem Fahrzeug 101 beinhaltet ist, ist dazu programmiert, gesammelte Daten 115 von einem oder mehreren Sensoren 110 zu empfangen. Beispielsweise können die Daten 115 des Fahrzeugs 101 einen Standort des Fahrzeugs 101, Daten über eine Umgebung um ein Fahrzeug 101, Daten über ein Objekt außerhalb des Fahrzeugs, wie etwa ein anderes Fahrzeug, usw. beinhalten. Ein Standort des Fahrzeugs 101 wird in der Regel in einer herkömmlichen Form bereitgestellt, z. B. in Geokoordinaten, wie etwa Breiten- und Längengradkoordinaten, die über ein Navigationssystem erhalten werden, welches das globale Positionsbestimmungssystem (GPS) verwendet. Weitere Beispiele für die Daten 115 können Messwerte von Systemen und Komponenten des Fahrzeugs 101 beinhalten, z. B. eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, eine Bewegungsbahn des Fahrzeugs 101 usw.
Der Computer 105 ist im Allgemeinen für die Kommunikation über ein Netzwerk des Fahrzeugs 101 programmiert, das z. B. einen herkömmlichen Kommunikationsbus für das Fahrzeug 101, wie etwa einen CAN-Bus, einen LIN-Bus usw., und/oder andere drahtgebundene und/oder drahtlose Technologien, z.B. Ethernet, WLAN usw, beinhaltet. Über das Netzwerk, den Bus und/oder die anderen drahtgebundenen oder drahtlosen Mechanismen (z. B. ein drahtgebundenes oder drahtloses lokales Netzwerk in dem Fahrzeug 101) kann der Computer 105 Nachrichten an verschiedene Vorrichtungen in einem Fahrzeug 101 übertragen und/oder Nachrichten von den verschiedenen Vorrichtungen, z. B. Steuerungen, Aktoren, Sensoren usw., einschließlich der Sensoren 110, empfangen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann in Fällen, in denen der Computer 105 tatsächlich mehrere Vorrichtungen umfasst, das Fahrzeugnetzwerk für die Kommunikation zwischen Vorrichtungen verwendet werden, die in dieser Offenbarung als der Computer 105 dargestellt sind. Darüber hinaus kann der Computer 105 dazu programmiert sein, mit dem Netzwerk 130 zu kommunizieren, das, wie nachstehend beschrieben, verschiedene drahtgebundene und/oder drahtlose Netzwerktechnologien beinhalten kann, z. B. Mobilfunk, Bluetooth^®, Bluetooth^® Low Energy (BLE), drahtgebundene und/oder drahtlose Paketnetzwerke usw.
Bei dem Datenspeicher 106 kann es sich um einen beliebigen Typ handeln, z. B. Festplattenlaufwerke, Festkörperlaufwerke, Server oder beliebige flüchtige oder nichtflüchtige Medien. Der Datenspeicher 106 kann die von den Sensoren 110 gesendeten gesammelten Daten 115 speichern.
Die Sensoren 110 können vielfältige Vorrichtungen beinhalten. Beispielsweise können verschiedene Steuerungen in einem Fahrzeug 101 als Sensoren 110 betrieben werden, um Daten 115 über das Netzwerk oder den Bus des Fahrzeugs 101 bereitzustellen, z. B. Daten 115 bezüglich der Geschwindigkeit, Beschleunigung, Position des Fahrzeugs, des Status von Teilsystemen und/oder Komponenten usw. Ferner könnten anderen Sensoren 110 Kameras, Bewegungsmelder usw. beinhalten, d. h. Sensoren 110 zum Bereitstellen von Daten 115 zur Bewertung einer Position einer Komponente, zur Bewertung einer Neigung einer Fahrbahn usw. Die Sensoren 110 könnten ohne Einschränkung zudem Kurzstreckenradar, Langstreckenradar, LIDAR und/oder Ultraschallwandler beinhalten.
Die gesammelten Daten 115 können vielfältige Daten beinhalten, die in einem Fahrzeug 101 gesammelt werden. Beispiele für die gesammelten Daten 115 sind vorstehend bereitgestellt und darüber hinaus werden die Daten 115 im Allgemeinen unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 110 gesammelt und können zusätzlich Daten beinhalten, die anhand dieser in dem Computer 105 und/oder auf dem Server 130 berechnet werden. Im Allgemeinen können die gesammelten Daten 115 beliebige Daten beinhalten, die durch die Sensoren 110 erfasst und/oder anhand derartiger Daten berechnet werden können. Der Computer 105 kann „Betriebsdaten“ d. h. eine Teilmenge der Daten 115 des Betriebs des Fahrzeugs 101, die über den Betrieb eines oder mehrerer Teilsysteme und/oder Komponenten 120 des Fahrzeugs 101 gesammelt werden, wobei die Betriebsdaten 115 Betriebsparameter des Fahrzeugs 101 beinhalten. In diesem Zusammenhang ist ein „Betriebsparameter“ eine messbare Betriebsgröße einer Fahrzeugkomponente 125, d. h. eine Messung eines physikalischen Phänomens oder von physikalischen Phänomenen, die sich aus dem Betrieb der Komponente 125 ergeben, wie nachstehend erörtert. Beispielhafte Betriebsparameter beinhalten z. B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Lenkdrehmoment, ein Bremsdrehmoment, eine Kraftstoffdurchflussrate, eine Getriebedrehzahl, eine Temperatur, eine Viskosität eines Fluids (z. B. Motoröl), die eine Verschlechterung des Fluids angibt, usw.
Das Fahrzeug 101 kann eine Vielzahl von Fahrzeugteilsystemen 120 beinhalten. In diesem Zusammenhang beinhaltet jedes Fahrzeugteilsystem 120 eine oder mehrere Hardwarekomponenten 125, die dazu ausgelegt sind, eine mechanische Funktion oder einen mechanischen Vorgang durchzuführen - wie etwa das Bewegen des Fahrzeugs 101, Verlangsamen oder Stoppen des Fahrzeugs 101, Lenken des Fahrzeugs 101 usw. Das heißt, jede „Komponente“ 125 des Teilsystems 120 ist ein physischer Teil oder eine Sammlung von physischen Teilen, die für eine physische Handlung, eine physische Funktion oder einen physischen Vorgang bereitgestellt sind, die in dem Teilsystem 120 beinhaltet sind. Nicht einschränkende Beispiele für Teilsysteme 120 beinhalten ein Antriebsteilsystem 120 (das z. B. einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor usw. beinhaltet, dessen Komponenten 125 Kolben, Elektromotoren, Antriebswellen, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen usw. beinhalten), ein Getriebeteilsystem 120, ein Lenkteilsystem 120 (dessen Komponenten 125 eines oder mehrere von einem Lenkrad, einer Zahnstange, einem Lenkgetriebe usw. beinhalten können), ein Bremsteilsystem 120 (dessen Komponenten 125 einen Bremsbelag, ein Bremskabel, eine Bremspumpe, ein Bremspedal usw. beinhalten können), ein Parkassistenz-Teilsystem 120, ein Teilsystem 120 zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung, ein adaptives Lenkteilsystem 120, ein Teilsystem 120 für einen bewegbaren Sitz (dessen Komponenten 125 eine Führungsschiene, eine Sitzschiene, einen Motor usw. beinhalten können) und dergleichen.
Wenn der Computer 105 das Fahrzeug 101 teilweise oder vollständig betreibt, handelt es sich bei dem Fahrzeug 101 um ein „autonomes“ Fahrzeug 101. Für die Zwecke dieser Offenbarung wird der Ausdruck „autonomes Fahrzeug“ zum Verweis auf ein Fahrzeug 101 verwendet, das in einem vollautonomen Modus betrieben wird. Ein vollautonomer Modus ist als ein Modus definiert, in dem jedes von Antrieb, Bremsen und Lenken des Fahrzeugs durch den Computer 105 gesteuert wird. Ein halbautonomer Modus ist ein Modus, in dem zumindest eines von Antrieb, Bremsen und Lenken des Fahrzeugs anstatt durch einen menschlichen Bediener zumindest teilweise durch den Computer 105 gesteuert wird. In einem nicht autonomen Modus, d. h. einem manuellen Modus, werden Antrieb, Bremsen und Lenken des Fahrzeugs durch den menschlichen Bediener gesteuert.
Das System 100 kann ferner ein Netzwerk 130 beinhalten, das mit einem Server 135 und einem Datenspeicher 140 verbunden ist. Der Computer 105 kann ferner dazu programmiert sein, mit einem oder mehreren entfernten Standorten, wie etwa dem Server 135, über das Netzwerk 130 zu kommunizieren, wobei ein derartiger entfernter Standort möglicherweise einen Datenspeicher 140 beinhaltet. Das Netzwerk 130 repräsentiert einen oder mehrere Mechanismen, über die ein Fahrzeugcomputer 105 mit einem entfernten Server 135 kommunizieren kann. Dementsprechend kann es sich bei dem Netzwerk 130 um einen oder mehrere verschiedener drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationsmechanismen handeln, einschließlich einer beliebigen gewünschten Kombination aus drahtgebundenen (z. B. Kabel und Glasfaser) und/oder drahtlosen (z. B. Mobilfunk, drahtlos, Satellit, Mikrowellen und Funkfrequenz) Kommunikationsmechanismen und einer beliebigen gewünschten Netzwerktopologie (oder Netzwerktopologien, wenn mehrere Kommunikationsmechanismen verwendet werden). Beispielhafte Kommunikationsnetzwerke beinhalten drahtlose Kommunikationsnetzwerke (z. B. unter Verwendung von Bluetooth®, Bluetooth® Low Energy (BLE), IEEE 802.11, Fahrzeug-zu-Fahrzeug (Car2Car), wie etwa dedizierte Nahbereichskommunikation (Dedicated Short Range Communications - DSRC) usw.), lokale Netzwerke (local area network - LAN) und/oder Weitverkehrsnetzwerke (wide area network - WAN), einschließlich des Internet, die Datenkommunikationsdienste bereitstellen.
2 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Ersetzen einer Komponente 125 eines Teilsystems 120 eines Fahrzeugs 101. Der Server 135 kann eine Komponente 125 ermitteln, die Wartung erfordert. Der Server 135 kann Betriebsdaten 115 von den Teilsystemen 120 verwenden, die von dem Computer 105 über das Netzwerk 130 an den Server 135 gesendet werden, um eine Ausfallzeit für eine der Komponenten 125 der Teilsysteme 120 vorherzusagen. Der Server 135 kann die Betriebsdaten 115 in ein Schadensmodell eingeben. Wie vorstehend beschrieben, beinhalten die Betriebsdaten 115 Daten 115 über einen oder mehrere Betriebsparameter, d. h. eine messbare Betriebsgröße einer Komponente 125 eines Teilsystems 120. In diesem Zusammenhang ist ein „Schadensmodell“ eine Simulation, die Betriebsdaten 115 als Eingabe empfängt und einen prognostizierten Schaden an einer Komponente 125 auf Grundlage der Betriebsdaten 115 des Teilsystems 120 ausgibt. Das Schadensmodell kann ein herkömmliches Prognosemodell für ein Teilsystem 120 sein, das Betriebsdaten 115 als Eingabe empfängt und eine prognostizierte Zeit bis zum Ausfall für Komponenten 125 des Teilsystems 120 ausgibt. Beispielhafte Prognosemodelle, wie sie auf dem Fachgebiet bekannt sind, können diejenigen beinhalten, die z. B. beschrieben sind in Makke O., Gusikhin O. (2019) Connected Vehicle Prognostics Framework for Dynamic Systems In: Abraham A., Kovalev S., Tarassov V., Snasel V., Sukhanov A. (Herausg.) Proceedings of the Third International Scientific Conference „Intelligent Information Technologies for Industry" (IITI'18). IITI' 18 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, Bd. 874 (im Folgenden „Makke“), die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit vollständig hierin aufgenommen sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Computer 105 das Schadensmodell verwenden, um die Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von Betriebsdaten 115 vorherzusagen. In diesem Zusammenhang ist eine „Zeit bis zum Ausfall“ ein vorhergesagter Zeitpunkt, bei dem das Schadensmodell vorhersagt, dass der Schaden an der Komponente 125 verhindern würde, dass das Teilsystem 120 über einem vorbestimmten Schwellenwert betrieben wird. Der Schwellenwert kann für jedes Teilsystem 120 gemäß jedem spezifischen Schadensmodell bestimmt werden und kann z. B. auf Herstellerempfehlungen, empirischen Tests von Komponenten 125 des Teilsystems 120 in Testfahrzeugen 101, einem Vergleich von Leistungsmetriken von beschädigten Komponenten 125 mit erforderlichen Leistungsmetriken zum Betreiben des Fahrzeugs 101 usw. basieren.
Das Schadensmodell kann ein Prognosemodell sein, wie vorstehend beschrieben. Ein „Prognosemodell“ ist ein Modell, das vorhersagt, wann ein Teilsystem 120 oder eine Komponente 125 seine beabsichtigte Funktion nicht mehr ausführen wird. Die Prognosemodelle können eine oder mehrere herkömmliche Techniken verwenden, um Schäden an der Komponente 125 vorherzusagen, z. B. Algorithmen zur Mustererkennung und zum maschinellen Lernen, stochastische Modelle, kumulative Schadensextrapolation, Defektausbreitungstechniken, Vorausschätzungsfusion, Nachschätzungsfusion usw. Das Prognosemodell empfängt Betriebsdaten 115 als Eingabe, verarbeitet die Betriebsdaten 115 gemäß den Techniken und gibt eine vorhergesagte Zeit bis zum Ausfall der Komponente 125 aus.
Das Prognosemodell kann ein herkömmliches Prognosemodell sein, das einen Schaden an der Komponente 125 in Abhängigkeit von Betriebseigenschaften und messbaren Werten der Komponente 125 vorhersagt. Das Prognosemodell kann zum Beispiel zumindest eines von einer Massenreduktionsrate, einer temperaturbasierten Verschleißrate oder einem Massendurchfluss beinhalten. Ein Prognosemodell für eine Kraftstoffpumpe ist im Stand der Technik bekannt und wird beschrieben in Taheri, Ehsan, Gusikhin, Oleg und Kolmanovsky, Ilya, „Failure Prognostics for In-Tank Fuel Pumps of the Retumless Fuel Systems", Proceedings of the ASME 2016 Dynamic Systems and Control Conference. Volume 1: Advances in Control Design Methods, Nonlinear and Optimal Control, Robotics, and Wind Energy Systems; Aerospace Applications; Assistive and Rehabilitation Robotics; Assistive Robotics; Battery and Oil and Gas Systems; Bioengineering Applications; Biomedical and Neural Systems Modeling, Diagnostics and Healthcare; Control and Monitoring of Vibratory Systems; Diagnostics and Detection; Energy Harvesting; Estimation and Identification; Fuel Cells/Energy Storage; Intelligent Transportation. Minneapolis, Minnesota, USA. 12.-14. Oktober 2016. V001T12A002. ASME, verfügbar unter https://doi.org/10.1115/DSCC2016-9725 (nachstehend „Taheri“).
Das Prognosemodell für eine Kraftstoffpumpe, wie es in der vorstehend zitierten Schrift in Taheri beschrieben wird, kann als Eingaben einen Massendurchfluss ṁ_f(t)von Kraftstoff, der durch die Kraftstoffpumpe strömt, der auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, einen empirisch bestimmten Faktor, der Kraftstofflecks in den Kraftstofftank berücksichtigt ε(t), und einen empirisch bestimmten Faktor, der Schäden berücksichtigt, die durch die Motorlast verursacht werdenη (FLI (t)), empfangen, um die Belastungsrate $\frac{d w}{d t}$
zu bestimmen: $\frac{d w}{d t} = (1 + ε (t)) {\dot{m}}_{f} (t) η (F L I (t))$
Das Prognosemodell für die Kraftstoffpumpe kann einen vorhergesagten Schaden für die Kraftstoffpumpe und eine vorhergesagte Zeit bis zum Ausfall der Kraftstoffpumpe auf Grundlage der Belastungsrate $\frac{d w}{d t}$
ausgeben, d. h. eine Zeit, zu der der Schaden an der Kraftstoffpumpe einen vorbestimmten Schadenschwellenwert übersteigt. Das Prognosemodell kann eine statistische Funktion, wie etwa eine Weibull-Funktion, verwenden, um einen oder mehrere der Parameter des Prognosemodells vorherzusagen, um den Schaden an der Komponente 125 vorherzusagen. Das Prognosemodell kann als Eingaben Daten 115 empfangen, die ein Geräusch oder eine Vibration von der Komponente 125 angeben, und kann die Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage des Geräuschs oder der Vibration vorhersagen. Das heißt, das Prognosemodell kann eine Schadensberechnung auf Grundlage einer Amplitude des Geräuschs oder der Vibration beinhalten.
Als ein anderes Beispiel kann das Prognosemodell für einen Luftfilter als Eingabe eine Luftgeschwindigkeit, eine Partikelkonzentration und eine Filterpenetration empfangen, um eine Änderungsgeschwindigkeit der Partikelansammlung zu bestimmen, und eine vorhergesagte Partikelansammlung ausgeben. Das Prognosemodell für den Luftfilter ist in der vorstehend zitierten Referenz Makke beschrieben. Die vorhergesagte „Partikelansammlung“, d. h. die Anzahl der in dem Luftfilter angesammelten Partikel, stellt den Schaden an dem Luftfilter dar. Der Server 135 kann bestimmen, dass die vorhergesagte Zeit, zu der die vorhergesagte Partikelansammlung einen Ansammlungsschwellenwert überschreitet, die vorhergesagte Zeit bis zum Ausfall für den Luftfilter ist. Der Akkumulationsschwellenwert kann ein vorbestimmter Wert sein, der z. B. auf Herstellerempfehlungen zur Partikelansammlung eines Luftfilters, empirischen Tests von Luftfiltern mit vorbestimmten Mengen an Partikeln usw. beruht. Zusätzliche Prognosemodelle, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, sind beschrieben in „Mini-term, a novel paradigm for fault detection,“ E. Garcia, N. Montes, verfügbar unter https://events.infovava.com/presentation?id=53286, und „Survey of prognostics methods for condition-based maintenance in engineering systems,“ E. Taheri, I. Kolmanovsky, O. Gusikhin, verfügbar unter https://arxiv.org/abs/1912.02708, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.
Nach dem Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall für die Komponente 125 kann der Server 135 Wartungsanweisungen zum Ersetzen der Komponente 125 bestimmen. Der Server 135 kann vorbestimmte Wartungsanweisungen für jede Komponente 125 jedes Teilsystems 120 in dem Datenspeicher 135 beinhalten und kann die spezifischen Wartungsanweisungen auf Grundlage der ermittelten Komponente 125 ermitteln. Die Wartungsanweisungen beinhalten Schritte oder Vorgänge, denen eine Reparaturmaschine folgen kann, um die Komponente 125 durch eine Ersatzkomponente 125 zu ersetzen. Der Server 135 kann mit einem externen Server 200 kommunizieren, um Informationen zu empfangen, die erforderlich sind, um die Komponente 125 zu ersetzen. Zum Beispiel kann der Server 135 ein Schema der Komponente 125 von dem externen Server 200 empfangen, d. h. eine dreidimensionale Computerzeichnung, wie etwa eine CAD-Datei (Computer Aided Design), die in einen additiven Drucker eingegeben werden kann, um eine Ersatzkomponente 125 herzustellen. In einem anderen Beispiel kann der Server 135 von dem externen Server 200 eine Liste mit Werkzeugen empfangen, die zum Durchführen der Wartungsanweisungen erforderlich sind.
Nach dem Empfangen der Wartungsanweisungen kann der Server 135 eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Komponente 125 ersetzt werden soll, vorgeben. Die vorgegebene Zeit kann eine Zeit vor der prognostizierten Zeit bis zum Ausfall sein. Das heißt, der Server 135 kann eine Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente 125 ersetzt werden soll, vor dem Ausfall der Komponente 125 vorgeben. Zum Beispiel kann der Server 135 die Zeit auf Grundlage einer vorhergesagten Zeit zum Erreichen des vorgegebenen Orts, wie nachstehend beschrieben, vorgeben, um eine Wartung an der Komponente 125 durchzuführen, z. B. eine Woche vor der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall. In einem anderen Beispiel kann die vorgegebene Zeit eine Zeit sein, von der vorhergesagt wird, dass der additive Drucker 210 die Herstellung der Ersatzkomponente 125 abschließen wird. Die vorgegebene Zeit kann auf der Lieferzeit von einem eines Werkzeugs in der Liste mit Werkzeugen oder einer zweiten Fahrzeugkomponente 125 zu dem vorgegebenen Ort basieren. Das heißt, zusätzlich zum Herstellen der Ersatzfahrzeugkomponente 125 mit dem additiven Drucker 210 kann der Server 135 die Lieferung zusätzlicher Komponenten 125 und/oder Werkzeuge an den Reparaturort 205 betätigen, die zum Durchführen der Wartungsanweisungen erforderlich sind. Der Server 135 kann die Zeit auf Grundlage einer vorherigen Wartungszeit der Komponente 125 vorgeben. Zum Beispiel können die Wartungsanweisungen angeben, dass die Komponente 125 in bestimmten Zeitintervallen ersetzt werden sollte, z. B. drei Monate, sechs Monate usw. Der Server 135 kann eine vorhergehende Wartungszeit, d. h. eine Zeit, zu der die Komponente 125 zuletzt ersetzt und/oder gewartet wurde, mit dem durch die Wartungsanweisungen vorgegebenen Zeitintervall vergleichen. Der Server 135 kann eine Zeit vorgeben, die vor der Dauer des Zeitintervalls ab der vorhergehenden Wartungszeit liegt.
Der Server 135 kann den Ort, an dem die Komponente 125 ersetzt werden soll, als einen Reparaturort 205 vorgeben, der über die erforderlichen Einrichtungen verfügt, um die Komponente 125 zu ersetzen. Das heißt, der Server 135 kann einen Reparaturort 205 ermitteln, der einen additiven Drucker 210 beinhaltet, um die Ersatzkomponente 125 und alle Werkzeuge auf der durch die Wartungsanweisungen bereitgestellten Werkzeugliste herzustellen. Der „additive Drucker“ 210 ist eine Maschine, die Objekte herstellt, indem sie Schichten eines Materials aufträgt, die Schichten aushärten lässt, und dann weitere Materialschichten gemäß einem Schema aufträgt, bis eine Ersatzkomponente 125 hergestellt ist. Das heißt, der additive Drucker 210 ist ein dreidimensionaler Drucker und/oder eine Maschine zur additiven Fertigung. Der additive Drucker 210 kann z. B. ein Stratays 900 MC sein, der Polymerteile herstellt, oder ein Desktop Metal, der Metallteile herstellt. Alternativ kann der Server 135 den additiven Drucker 210 anweisen, eines oder mehrere der Werkzeuge auf einer Werkzeugliste in den Wartungsanweisungen herzustellen.
Der Reparaturort 205 kann eine Reparaturmaschine 215 beinhalten. Die Reparaturmaschine 215 kann eine Maschine sein, die die Komponente 125 des Fahrzeugs 101 entfernen und durch die von dem additiven Drucker 210 hergestellte Ersatzkomponente 125 ersetzen kann. Das heißt, die Reparaturmaschine 215 kann die Wartungsanweisungen von dem Server 135 empfangen und kann den Wartungsanweisungen folgen, um die Komponente 125 zu ersetzen. Zum Beispiel kann die Reparaturmaschine 215 einen Arm beinhalten, der die aktuelle Komponente 125 des Fahrzeugs 101 entfernt, die von dem additiven Drucker 210 hergestellte Ersatzkomponente 125 an dem durch die Wartungsanweisungen vorgegebenen Ort der Komponente 125 platziert und die Werkzeuge anwendet die Komponente 125 an dem Fahrzeug 101 zu sichern. In einem weiteren Beispiel kann die Reparaturmaschine 215 ein drehbares Werkzeug (z. B. einen Steckschlüssel, einen Schraubendreher usw.) beinhalten, um Befestigungselemente von der Komponente 125 zu entfernen, um die Ersatzkomponente 125 einzubauen. Der Reparaturort 205 kann eine Vielzahl von Reparaturmaschinen 215 beinhalten, um die Wartungsanweisungen anzuwenden, um die Komponente 125 zu ersetzen. In einem weiteren Beispiel kann die Reparaturmaschine 215 eine Vielzahl von Maschinen beinhalten, z. B. einen Roboter Fanuc 2000iB 210F, der Folgendes beinhaltet: ein System zum maschinellen Sehen, um eine Komponente 125 (z. B. eine Windschutzscheibe) zu lokalisieren, und einen Klebstoffapplikator, um eine Klebstoffraupe um einen Innenumfang der Komponente 125 aufzutragen, einen zweiten Roboter, der ein System zum maschinellen Sehen und eine Vielzahl von Saugnäpfen beinhaltet, um die Komponente 125 anzuheben, einen Einbauort an dem Fahrzeug 101 (z. B. eine Fensteröffnung) zu lokalisieren und die Komponente 125 in dem Einbauort zu platzieren. Andere beispielhafte Reparaturmaschinen 215 beinhalten z. B. Rolls Royce Nano Robots, Dextre-Roboter, Audi-Robotic-Vorrichtungen usw.
Der Server 135 kann den Computer 105 anweisen, das Fahrzeug 101 zu der vorgegebenen Reparaturzeit zu dem vorgegebenen Reparaturort 205 zu bewegen. Der Server 135 kann die Anweisungen zu einer Zeit vor der vorgegebenen Reparaturzeit, z. B. einen Tag vor der vorgegebenen Reparaturzeit, über das Netzwerk 130 übertragen. Das heißt, der Computer 105 kann das Fahrzeug 101 in einem autonomen Modus betreiben, um einen Antrieb, eine Lenkung und eine Bremse zu betätigen, um das Fahrzeug 101 zu bewegen, damit es vor der vorgegebenen Reparaturzeit an dem Reparaturort 205 ankommt. Der Computer 105 kann auf Grundlage eines aktuellen Standorts des Fahrzeugs 101, des Reparaturorts 205 und der vorgegebenen Reparaturzeit die Betätigung des Antriebs, der Lenkung und der Bremse mit einem herkömmlichen Navigationsalgorithmus planen, um das Fahrzeug 101 zu der vorgegebenen Reparaturzeit zu dem Reparaturort 205 zu bewegen. Somit befindet sich das Fahrzeug 101 zu der vorgegebenen Reparaturzeit an dem Reparaturort 205, damit die Reparaturmaschine die Komponente 125 ersetzen kann.
3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Prozesses 300 zum Warten eines Fahrzeugs 101. Der Prozess 300 beginnt in einem Block 305, in dem ein Server 135 eine Zeit bis zum Ausfall für eine Komponente 125 eines Teilsystems 120 eines Fahrzeugs 101 mit einem Schadensmodell vorhersagt. Ein Computer 105 des Fahrzeugs 101 kann Diagnosedaten von Teilsystemen 120 des Fahrzeugs 101 über das Netzwerk 130 an den Server 135 übertragen. Das Schadensmodell empfängt die Diagnosedaten 115 des Fahrzeugs 101 für die Teilsysteme 120 als Eingabe und gibt eine vorhergesagte Zeit aus, zu der eine der Komponenten 125 der Teilsysteme 120 ausfallen wird. Das Schadensmodell kann z. B. ein herkömmliches Prognosemodell sein, wie vorstehend beschrieben.
Als Nächstes ruft der Server 135 in einem Block 310 eine Menge von Wartungsanweisungen und ein Schema der Komponente 125 ab. Wie vorstehend beschrieben, kann der Server 135 mit einem externen Server 200 über das Netzwerk 130 kommunizieren, um eine Menge von Wartungsanweisungen zum Ersetzen der Komponente 125 und ein dreidimensionales Schema der Komponente 125 abzurufen. Die Wartungsanweisungen können eine Liste mit Werkzeugen beinhalten, die zum Ersetzen der Komponente 125 erforderlich sind. Das dreidimensionale Schema kann eine CAD-Datei sein, die ein additiver Drucker 210 verwenden kann, um eine Ersatzkomponente 125 herzustellen.
Als Nächstes gibt der Server 135 in einem Block 315 eine Zeit und einen Ort an, zu der bzw. an dem die Komponente 125 ersetzt werden soll. Wie vorstehend beschrieben, kann der Server 135 die Zeit auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall vorgeben, d. h. der Server 135 kann die Zeit als eine Zeit vor der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall angeben. Der Server 135 kann den Ort als einen Ort angeben, an dem die Komponente 125 ersetzt werden kann. Der Server 135 kann zum Beispiel den Ort als Reparaturort 205 vorgeben, der einen additiven Drucker 210, um eine Ersatzkomponente 125 herzustellen, eine Reparaturmaschine 215, um die Komponente 125 zu ersetzen und alle Werkzeuge auf der durch die Wartungsanweisungen bereitgestellten Liste mit Werkzeugen beinhaltet. Der Server 135 kann die Zeit auf Grundlage einer Verfügbarkeit des Reparaturorts 205 vorgeben.
Als Nächstes weist der Server 135 in einem Block 320 den additiven Drucker 210 an dem Reparaturort 205 an, eine Ersatzkomponente 125 gemäß dem Schema herzustellen. Der Server 135 kann die CAD-Datei über das Netzwerk 130 an den additiven Drucker 210 senden, und der additive Drucker 210 kann Materialschichten gemäß der CAD-Datei auftragen, um die Ersatzkomponente 125 herzustellen.
Als Nächstes weist der Server 135 in einem Block 325 den Computer 105 an, das Fahrzeug 101 zu der vorgegebenen Zeit zu dem vorgegebenen Ort zu bewegen. Der Server 135 kann den Computer 105 anweisen, eine Lenkung, einen Antrieb und eine Bremse des Fahrzeugs 101 zu betätigen, um das Fahrzeug 101 zu dem vorgegebenen Ort zu bewegen. Das heißt, der Server 135 kann den Computer 105 anweisen, in einem autonomen Modus zu funktionieren, um das Fahrzeug 101 zu dem Reparaturort 205 zu bewegen. Der Computer 105 kann die Betätigung der Lenkung, des Antriebs und der Bremse zum Bewegen von einem aktuellen Standort des Fahrzeugs 101 zu dem Reparaturort 205 auf Grundlage eines herkömmlichen Navigationsalgorithmus bestimmen.
Als Nächstes weist der Server 135 in einem Block 330 die Reparaturmaschine 215 an, die Komponente 125 des Fahrzeugs 101 zu ersetzen. Die Reparaturmaschine 215 kann wie vorstehend beschrieben die Wartungsanweisungen befolgen, um die Komponente 125 durch die von dem additiven Drucker 210 hergestellte Ersatzkomponente 125 zu ersetzen. Zum Beispiel kann die Reparaturmaschine 215 einen Arm beinhalten, der die Komponente 125 aus dem Fahrzeug 101 entfernt und die Ersatzkomponente 125 in das Fahrzeug 101 einbaut. Der Arm kann ein Werkzeug beinhalten (z. B. einen Steckschlüssel, einen Schraubendreher usw.), der ein Befestigungselement von der Komponente 125 entfernt, um ein Entfernen der Komponente 125 zu ermöglichen. Der Reparaturort 205 kann eine Vielzahl von Reparaturmaschinen 215 beinhalten, um die Wartungsanweisungen anzuwenden, um die Komponente 125 zu ersetzen.
Als Nächstes bestimmt der Server 135 in einem Block 335, ob der Prozess 300 fortgesetzt werden soll. Der Server 135 kann bestimmen, den Prozess 300 fortzusetzen, wenn zusätzliche Daten 115 von einem oder mehreren Fahrzeugen 101 empfangen werden. Wenn der Server 135 die Fortsetzung bestimmt, kehrt der Prozess 300 zu dem Block 305 zurück. Andernfalls endet der Prozess 300.
In dem in dieser Schrift verwendeten Sinne bedeutet das ein Adjektiv modifizierende Adverb „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, ein Messwert, ein Wert, eine Berechnung usw. von einer genau beschriebenen Geometrie, einer genau beschriebenen Entfernung, einem genau beschriebenen Messwert, einem genau beschriebenen Wert, einer genau beschriebenen Berechnung usw. aufgrund von Mängeln hinsichtlich der Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datensammlermessungen, Berechnungen, Verarbeitungszeit, Kommunikationszeit usw. abweichen kann.
Rechenvorrichtungen, wie in dieser Schrift erörtert, einschließlich des Computers 105 und des Servers 135, beinhalten Prozessoren und Speicher, wobei die Speicher im Allgemeinen jeweils Anweisungen beinhalten, die durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend identifizierten, sowie zum Ausführen vorstehend beschriebener Blöcke oder Schritte von Prozessen ausgeführt werden können. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung einer Vielfalt an Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt wurden, darunter unter anderem, entweder allein oder in Kombination, Java™, C, C++, Visual Basic, Java Script, Python, Perl, HTML usw. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Prozesse durchführt, darunter einen oder mehrere der in dieser Schrift beschriebenen Prozesse. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielfalt computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in dem Computer 105 ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw.
Ein computerlesbares Medium schließt jedes beliebige Medium ein, das am Bereitstellen von Daten (z. B. Anweisungen), die durch einen Computer ausgelesen werden können, beteiligt ist. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtige Medien, flüchtige Medien usw. Nichtflüchtige Medien beinhalten beispielsweise optische oder magnetische Platten und sonstige Dauerspeicher. Flüchtige Medien beinhalten einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (dynamic random access memory - DRAM), der in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Gängige Formen computerlesbarer Medien beinhalten zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen beliebigen anderen Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das durch einen Computer ausgelesen werden kann.
Hinsichtlich der in dieser Schrift beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren usw. sollte es sich verstehen, dass, obwohl die Schritte derartiger Prozesse usw. als in einer bestimmten geordneten Sequenz erfolgend beschrieben worden sind, die beschriebenen Schritte bei der Ausführung derartiger Prozesse in einer Reihenfolge durchgeführt werden könnten, bei der es sich nicht um die in dieser Schrift beschriebene Reihenfolge handelt. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte, in dieser Schrift beschriebene Schritte ausgelassen werden können. Zum Beispiel könnten in dem Prozess 300 einer oder mehrere der Schritte weggelassen werden oder die Schritte könnten in einer anderen Reihenfolge als in 3 gezeigt ausgeführt werden. Mit anderen Worten werden die Beschreibungen von Systemen und/oder Prozessen in dieser Schrift zum Zweck des Veranschaulichens bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt und sollten in keiner Weise als den offenbarten Gegenstand einschränkend ausgelegt werden.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung, einschließlich der vorangehenden Beschreibung und der beigefügten Figuren und nachfolgenden Patentansprüche, veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, bei denen es sich nicht um die bereitgestellten Beispiele handelt, sollten dem Fachmann nach der Lektüre der vorstehenden Beschreibung offensichtlich sein. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorangehende Beschreibung bestimmt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf Ansprüche, die hier beigefügt sind und/oder in einer hierauf basierenden, nicht vorläufigen Patentanmeldung enthalten sind, gemeinsam mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu welchen derartige Ansprüche berechtigen. Es wird vorweggenommen und ist beabsichtigt, dass es zukünftige Entwicklungen im in dieser Schrift erörterten Stand der Technik geben wird und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige zukünftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass der offenbarte Gegenstand modifiziert und variiert werden kann.
Der ein Nomen modifizierende Artikel „ein(e)“ sollte dahingehend verstanden werden, dass er eine(n) oder mehrere bezeichnet, es sei denn es ist etwas anderes angegeben oder der Kontext erfordert etwas anderes. Der Ausdruck „auf Grundlage von“ schließt teilweise oder vollständig auf Grundlage von ein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das einen Computer aufweist, der einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausführbar sind, um: eine Zeit bis zum Ausfall einer Fahrzeugkomponente gemäß einem Schadensmodell vorherzusagen, das aus Fahrzeugbetriebsdaten erzeugt wird; auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall ein Schema der Fahrzeugkomponente abzurufen und das Schema in einen additiven Drucker einzugeben, um eine Ersatzfahrzeugkomponente herzustellen; und die Fahrzeugkomponente durch die Ersatzfahrzeugkomponente gemäß Wartungsanweisungen zu ersetzen, die zumindest teilweise auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, vorgeben.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Betätigen einer Reparaturmaschine an dem vorgegebenen Ort gemäß den Wartungsanweisungen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Schadensmodell zumindest eines von einer Massenreduktionsrate, einer temperaturbasierten Verschleißrate oder einem Massendurchfluss.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von zumindest einem von einer Vibration oder einem Geräusch von der Fahrzeugkomponente.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall, wenn die Ausgangsleistung der Fahrzeugkomponente unter einen Schwellenwert fällt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Wartungsanweisungen eine Liste mit Werkzeugen und beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Vorgeben des Orts, an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, als einen Ort, an dem alle Werkzeuge auf der Liste mit Werkzeugen vorhanden sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Wartungsanweisungen eine Liste mit Werkzeugen und beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Eingeben eines Werkzeugschemas von einem der Werkzeuge auf der Werkzeugliste in den additiven Drucker, um das Werkzeug herzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Vorgeben der Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, auf Grundlage einer Lieferzeit von einem eines Werkzeugs oder einer zweiten Fahrzeugkomponente an den vorgegebenen Ort.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um einen Antrieb zu betätigen, um ein Fahrzeug, in dem die Fahrzeugkomponente eingebaut ist, vor der vorgegebenen Zeit an den vorgegebenen Ort zu bewegen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Vorgeben der Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, auf Grundlage einer vorhergesagten Zeitdauer, die zum Abschließen der Wartungsanweisungen erforderlich ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von einer vorherigen Wartungszeit der Fahrzeugkomponente.
Gemäß einer Ausführungsform basiert die vorgegebene Zeit auf einer vorhergesagten Zeit, zu der der additive Drucker die Herstellung der Ersatzfahrzeugkomponente abschließen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: Vorhersagen einer Zeit bis zum Ausfall einer Fahrzeugkomponente gemäß einem Schadensmodell, das aus Fahrzeugbetriebsdaten erzeugt wird; Abrufen eines Schemas der Fahrzeugkomponente auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall und Eingeben des Schemas in einen additiven Drucker, um eine Ersatzfahrzeugkomponente herzustellen; und Ersetzen der Fahrzeugkomponente durch die Ersatzfahrzeugkomponente gemäß Wartungsanweisungen, die zumindest teilweise auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, vorgeben.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Betätigen einer Reparaturmaschine an dem vorgegebenen Ort gemäß den Wartungsanweisungen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von zumindest einem von einer Vibration oder einem Geräusch von der Fahrzeugkomponente.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Schadensmodell zumindest eines von einer Massenreduktionsrate, einer temperaturbasierten Verschleißrate oder einem Massendurchfluss.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Fahrzeug, das eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten beinhaltet; Mittel zum Vorhersagen einer Zeit bis zum Ausfall einer der Fahrzeugkomponenten gemäß einem Schadensmodell, das aus Fahrzeugbetriebsdaten erzeugt wird; Mittel zum Abrufen eines Schemas der Fahrzeugkomponente auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall und Eingeben des Schemas in einen additiven Drucker, um eine Ersatzfahrzeugkomponente herzustellen; und Mittel zum Ersetzen der Fahrzeugkomponente durch die Ersatzfahrzeugkomponente gemäß Wartungsanweisungen, die zumindest teilweise auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, vorgeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Mittel zum Betätigen einer Reparaturmaschine an dem vorgegebenen Ort gemäß den Wartungsanweisungen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Mittel zum Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von zumindest einem von einer Vibration oder einem Geräusch von der Fahrzeugkomponente.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Schadensmodell zumindest eines von einer Massenreduktionsrate, einer temperaturbasierten Verschleißrate oder einem Massendurchfluss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Makke O., Gusikhin O. (2019) Connected Vehicle Prognostics Framework for Dynamic Systems In: Abraham A., Kovalev S., Tarassov V., Snasel V., Sukhanov A. (Herausg.) Proceedings of the Third International Scientific Conference „Intelligent Information Technologies for Industry“ (IITI'18). IITI' 18 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, Bd. 874 [0038]
Taheri, Ehsan, Gusikhin, Oleg und Kolmanovsky, Ilya, „Failure Prognostics for In-Tank Fuel Pumps of the Retumless Fuel Systems“, Proceedings of the ASME 2016 Dynamic Systems and Control Conference. Volume 1: Advances in Control Design Methods, Nonlinear and Optimal Control, Robotics, and Wind Energy Systems; Aerospace Applications; Assistive and Rehabilitation Robotics; Assistive Robotics; Battery and Oil and Gas Systems; Bioengineering Applications; Biomedical and Neural Systems Modeling, Diagnostics and Healthcare; Control and Monitoring of Vibratory Systems; Diagnostics and Detection; Energy Harvesting; Estimation and Identification; Fuel Cells/Energy Storage; Intelligent Transportation. Minneapolis, Minnesota, USA. 12.-14. Oktober 2016 [0040]

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Vorhersagen einer Zeit bis zum Ausfall einer Fahrzeugkomponente gemäß einem Schadensmodell, das aus Fahrzeugbetriebsdaten erzeugt wird; auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall, Abrufen eines Schemas der Fahrzeugkomponente und Eingeben des Schemas in einen additiven Drucker, um eine Ersatzfahrzeugkomponente herzustellen; und Ersetzen der Fahrzeugkomponente durch die Ersatzfahrzeugkomponente gemäß Wartungsanweisungen, die zumindest teilweise auf Grundlage der vorhergesagten Zeit bis zum Ausfall eine Zeit und einen Ort, zu der bzw. an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, vorgeben.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Betätigen einer Reparaturmaschine an dem vorgegebenen Ort gemäß den Wartungsanweisungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schadensmodell zumindest eines von einer Massenreduktionsrate, einer temperaturbasierten Verschleißrate oder eine Massendurchflussrate beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage von zumindest einem von einer Vibration oder einem Geräusch von der Fahrzeugkomponente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall, wenn die Ausgangsleistung der Fahrzeugkomponente unter einen Schwellenwert fällt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wartungsanweisungen eine Liste mit Werkzeugen beinhalten und das Verfahren ferner Vorgeben des Orts, an dem die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, als einen Ort, an dem alle Werkzeuge auf der Liste mit Werkzeugen vorhanden sind, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wartungsanweisungen eine Liste mit Werkzeugen beinhalten und das Verfahren ferner Eingeben eines Werkzeugschemas von einem der Werkzeuge auf der Werkzeugliste in den additiven Drucker beinhaltet, um das Werkzeug herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Vorgeben der Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, auf Grundlage einer Lieferzeit von einem eines Werkzeugs oder einer zweiten Fahrzeugkomponente an den vorgegebenen Ort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Betätigen eines Antriebs umfasst, um ein Fahrzeug, in dem die Fahrzeugkomponente eingebaut ist, vor der vorgegebenen Zeit an den vorgegebenen Ort zu bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, das ferner das Vorgeben der Zeit, zu der die Fahrzeugkomponente ersetzt werden soll, auf Grundlage einer vorhergesagten Zeitdauer, die zum Abschließen der Wartungsanweisungen erforderlich ist, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, das ferner das Vorhersagen der Zeit bis zum Ausfall auf Grundlage einer vorherigen Wartungszeit der Fahrzeugkomponente umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die vorgegebene Zeit auf einer vorhergesagten Zeit basiert, zu der der additive Drucker die Herstellung der Ersatzfahrzeugkomponente abschließen wird.
Computer, der dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9 durchzuführen.
Fahrzeug, das den Computer nach Anspruch 13 umfasst.
Computerprogrammprodukt, das ein computerlesbares Medium umfasst, das Anweisungen speichert, die durch einen Computerprozessor ausgeführt werden können, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9 auszuführen.