DE102021110536A1 - Method for monitoring a conveyor system with conveyor elements, computer program and electronically readable data carrier - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Förderanlage (10) mit Förderelementen (12), zur jeweiligen Aufnahme eines Bauteils (14), welches mittels des jeweiligen Förderelements (12) entlang einer Förderstrecke (16) an Montagepunkte (18) bewegt wird, mit den Schritten:- Erfassen zumindest eines jeweiligen Parameterwerts für jedes der Förderelemente (12) und eines jeweiligen Standorts zu definierten Zeitpunkten innerhalb eines Zeitintervalls; (S1)- Ablegen der Parameterwerte zur Bildung eines Datensatzes; (S2)- Bilden einer jeweiligen Datengruppe, welche die Parameterwerte und Standorte zum jeweiligen Förderelement (12) umfasst; (S3)- Filtern der Datengruppe, nach wenigstens einem bekannten Abweichungswert; (S4)- Zusammenfügen der Datengruppen zu dem Datensatz unter Berücksichtigung des wenigstens einen Abweichungswerts; (S5)- Trainieren eines Anomaliemodells abhängig von den erfassten Parameterwerten und Standorten; (S6)- Erkennen einer Anomalie eines der Parameterwerte anhand des Anomaliemodells; (S7) und- Berechnung einer Anomaliehäufigkeit. (S8)Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und einen Datenträger.The invention relates to a method for monitoring a conveyor system (10) with conveyor elements (12) for receiving a component (14) which is moved by means of the respective conveyor element (12) along a conveyor section (16) to assembly points (18). the steps:- detecting at least one respective parameter value for each of the conveying elements (12) and a respective location at defined points in time within a time interval; (S1)- filing of the parameter values to form a data record; (S2)- forming a respective data group which includes the parameter values and locations for the respective conveying element (12); (S3) - filtering the data group according to at least one known deviation value; (S4)- merging the data groups to form the data set, taking into account the at least one deviation value; (S5) - training an anomaly model depending on the detected parameter values and locations; (S6)- detecting an anomaly of one of the parameter values using the anomaly model; (S7) and calculation of an anomaly frequency. (S8) The invention also relates to a computer program and a data carrier.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Förderanlage mit Förderelementen gemäß dem Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm gemäß dem Patentanspruch 9 sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß dem Patentanspruch 10.The invention relates to a method for monitoring a conveyor system with conveyor elements according to patent claim 1. The invention also relates to a computer program according to patent claim 9 and an electronically readable data carrier according to
Förderanlagen werden häufig in der Montage beziehungsweise Produktion eingesetzt. So kommt eine Förderanlage mit mehreren Förderelementen, welche jeweils als Fahrzeugträger ausgebildet sein können, beispielsweise bei der Fahrzeugmontage, insbesondere bei der Kraftfahrzeugmontage, zum Einsatz. Somit ist die Förderanlage eine Fördertechnik, welche mehrere Fahrzeugträger umfassen kann, welche sich in der Regel auf einer feststehenden Bahn im Kreis bewegen. Für die Montage mit der Förderanlage werden somit sich wiederholende Aufgaben durchgeführt. Ein Ausfall eines der Fahrzeugträger führt in der Regel zu einem Stillstand der gesamten Anlage und ist daher mit hohen Kosten verbunden.Conveyor systems are often used in assembly or production. A conveyor system with a plurality of conveyor elements, which can each be designed as a vehicle carrier, is used, for example, in vehicle assembly, in particular in motor vehicle assembly. Thus, the conveyor system is a conveyor system that can include several vehicle carriers, which generally move in a circle on a fixed path. Thus, repetitive tasks are performed for assembly with the conveyor system. A failure of one of the vehicle carriers usually leads to a standstill of the entire system and is therefore associated with high costs.
So zeigt die
Nachteilig beim Stand der Technik ist, dass beispielsweise ein tatsächlicher, aktueller Zustand der Förderanlage unbekannt ist und somit kein Frühwarnsystem für Unregelmäßigkeiten vorhanden ist. Dadurch besteht die Möglichkeit des Auftretens von nicht vorhergesehenen Ausfällen aufgrund einer technischen Störung. Damit gehen hohe Kosten einher, beispielsweise durch Stillstand in der Montage.A disadvantage of the prior art is that, for example, an actual, current state of the conveyor system is unknown and therefore there is no early warning system for irregularities. As a result, there is a possibility of unforeseen failures due to a technical fault. This is associated with high costs, for example due to standstills in assembly.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein Computerprogramm sowie einen Datenträger bereitzustellen, durch welche einem Ausfallen eines Förderelements einer Förderanlage auf besonders vorteilhafte Weise vorgebeugt werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a method, a computer program and a data carrier by means of which failure of a conveyor element of a conveyor system can be prevented in a particularly advantageous manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous designs are the subject matter of the independent patent claims and the description.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Überwachung einer Förderanlage mit Förderelementen. Dabei ist das jeweilige Förderelement zur Aufnahme eines jeweiligen Bauteils, beispielsweise eines Karosseriebauteils in der Kraftfahrzeugfertigung, ausgebildet. Das Bauteil wird mittels des jeweiligen Förderelements entlang einer Förderstrecke der Förderanlage, beispielsweise einer Kreisbahn, für Montageschritte beziehungsweise Fertigungsschritte an Montagepunkte bewegt, welche entlang der Förderstrecke angeordnet sind.The method according to the invention serves to monitor a conveyor system with conveyor elements. In this case, the respective conveying element is designed to receive a respective component, for example a body part in motor vehicle production. The component is moved by means of the respective conveyor element along a conveyor section of the conveyor system, for example a circular path, for assembly steps or production steps to assembly points which are arranged along the conveyor section.
Damit das Vorbeugen eines Ausfalls der Förderanlage besonders vorteilhaft ermöglicht wird, umfasst das Verfahren mehrere Schritte:
- In einem ersten Schritt erfolgt ein Erfassen zumindest eines jeweiligen Parameterwerts für jedes der Förderelemente. Der wenigstens eine jeweilige Parameterwert charakterisiert beziehungsweise beschreibt einen Zustand des jeweiligen Förderelements. Ferner wird ein jeweiliger Standort für das jeweilige Förderelement erfasst. Dabei erfolgt das Erfassen des Parameterwerts und des Standorts zu definierten Zeitpunkten innerhalb eines Zeitintervalls.
- In a first step, at least one respective parameter value is recorded for each of the conveying elements. The at least one respective parameter value characterizes or describes a state of the respective conveying element. Furthermore, a respective location for the respective conveying element is recorded. The parameter value and the location are recorded at defined points in time within a time interval.
In einem zweiten Schritt erfolgt das Ablegen der erfassten Parameterwerte, mit einem jeweiligen Identifikationswert, welcher beispielsweise eine Zuordnungs-ID und/oder Identifikationsnummer ist, und das Ablegen der Standorte in einer Speichereinrichtung, zur Bildung eines Datensatzes.In a second step, the recorded parameter values are stored with a respective identification value, which is, for example, an assignment ID and/or identification number, and the locations are stored in a memory device to form a data record.
In einem dritten Schritt erfolgt das Bilden einer jeweiligen Datengruppe, welche die Parameterwerte und Standorte zu jeweils einer der Identifikationsnummern und somit zum jeweiligen Förderelement umfasst.In a third step, a respective data group is formed, which includes the parameter values and locations for one of the identification numbers and thus for the respective conveying element.
In einem vierten Schritt erfolgt das Filtern der Datengruppe nach wenigstens einem bekannten Abweichungswert.In a fourth step, the data group is filtered according to at least one known deviation value.
In einem fünften Schritt erfolgt das Zusammenfügen der Datenpunkte zu dem Datensatz unter Berücksichtigung des wenigstens einen Abweichungswerts.In a fifth step, the data points are combined to form the data set, taking into account the at least one deviation value.
In einem sechsten Schritt erfolgt das Trainieren eines Anomaliemodells für die zu überwachenden Förderelemente anhand der erfassten Parameterwerte, insbesondere in Abhängigkeit vom jeweiligen Standort.In a sixth step, an anomaly model for the conveyor elements to be monitored is trained using the recorded parameter values, in particular as a function of the respective location.
In einem siebten Schritt erfolgt ein Erkennen einer Anomalie eines der Parameterwerte anhand des Anomaliemodells.In a seventh step, an anomaly of one of the parameter values is detected using the anomaly model.
Schließlich erfolgt in einem achten Schritt ein Berechnen der Anomaliehäufigkeit pro Förderelement und pro definiertem Zeitintervall.Finally, in an eighth step, the frequency of anomalies per conveying element and per defined time interval is calculated.
Bei den Förderelementen handelt es sich vorteilhafterweise um Fahrzeugträger bei der Kraftfahrzeugmontage. Mit anderen Worten ist durch das Verfahren mithilfe eines kontinuierlichen Vergleichs von neu erfassten Parameterwerten mit bereits abgelegten Parameterwerten, welche einen Zustand des jeweiligen Förderelements charakterisieren und somit beispielsweise verbaute Komponenten der als Fahrzeugträger ausgebildeten Förderelemente erfassen, möglich, Anomalien unter den Fahrzeugträgern frühzeitig zu erkennen. Dadurch kann beispielsweise eine Einleitung vorbeugender Maßnahmen, wie beispielsweise eine Reparatur, veranlasst werden.The conveying elements are advantageously vehicle carriers during motor vehicle assembly. In other words, the method uses a continuous comparison of newly recorded parameter values with parameter values that have already been stored, which characterize a state of the respective conveying element and thus, for example, detect built-in components of the conveying elements designed as vehicle carriers, possible to detect anomalies under the vehicle carriers at an early stage. As a result, for example, preventive measures such as repairs can be initiated.
Eine Detektion beziehungsweise das Erkennen der Anomalie erfolgt durch das Anomaliemodell, welches beispielsweise mithilfe von maschinellem Lernen in Bezug auf ausgewählte Parameterwerte, wie etwa beispielsweise einem Wirkstrom eines Motors eines Förderelements, erfasst wird. Im Anschluss erfolgen eine beispielsweise statische Auswertung des Auftretens von Anomalien sowie ein Vergleich der Anomaliehäufigkeit unter allen Förderelementen. Durch diesen Vergleich wird es ermöglicht, da die Förderanlage eine Vielzahl von technisch gleichen, insbesondere identischen, Förderelementen umfasst, eine große Anzahl an Parameterwerten in den Datensatz zu integrieren, wodurch eine große Anzahl an Vergleichsdaten zur Anomalieerkennung und zum Training zur Verfügung steht.The anomaly is detected or recognized by the anomaly model, which is recorded, for example, with the aid of machine learning in relation to selected parameter values, such as, for example, an active current of a motor of a conveying element. This is followed by, for example, a static evaluation of the occurrence of anomalies and a comparison of the frequency of anomalies among all conveyor elements. This comparison makes it possible, since the conveyor system includes a large number of technically identical, in particular identical, conveyor elements to integrate a large number of parameter values into the data record, as a result of which a large number of comparative data is available for anomaly detection and for training.
Anders gesagt, soll durch das Verfahren auffällige Förderelemente innerhalb der Gesamtheit der Förderelemente gefunden werden. Identifizierbar sind die Förderelemente jeweils durch den eindeutigen Identifikationswert, somit ist jedes Förderelement einzigartig in der Menge der Förderelemente. Um ein auffälliges Förderelement zu erkennen, wird dessen wenigstens ein Parameterwert verglichen mit anderen erfassten Parametwerten verglichen.In other words, conspicuous conveying elements should be found within the totality of the conveying elements by the method. The conveying elements can be identified by the unique identification value, so each conveying element is unique in the set of conveying elements. In order to identify a conspicuous conveying element, its at least one parameter value is compared with other detected parameter values.
Für das Verfahren, beziehungsweise auch während das Verfahren angewandt wird, wird entschieden, welcher der wenigstens einen Parameterwerte oder welche Art von Parameterwert verwendet werden soll. Danach folgt die Aggregation beziehungsweise das Erfassen der Parameterwerte. Das Erfassen zu definierten Zeitpunkten innerhalb eines Zeitintervalls bedeutet, dass beispielsweise innerhalb einer Stunde alle zehn Sekunden ein Parameterwert erfasst. Dabei wird bei dem Erfassen der jeweilige Standort des Förderelements in der Förderanlage mit erfasst. Dabei kann das kurze Zeitintervall, also das, welches zwischen zwei definierten Zeitpunkten liegt, derart gewählt werden, dass somit auch immer an einem definierten Standort der Parameterwert erfasst wird.For the method, or also while the method is being used, it is decided which of the at least one parameter values or which type of parameter value is to be used. This is followed by the aggregation or recording of the parameter values. Recording at defined points in time within a time interval means that a parameter value is recorded every ten seconds within an hour, for example. The respective location of the conveyor element in the conveyor system is also recorded during the detection. The short time interval, ie that which lies between two defined points in time, can be selected in such a way that the parameter value is also always recorded at a defined location.
Beispielsweise sind die Parameterwerte auch abhängig vom Standort beziehungsweise der Position des jeweiligen Förderelements in der Förderanlage. Die Datengruppe umfasst somit alle Parameterwerte eines der Förderelemente an unterschiedlichen Standorten, je nachdem, zu welchem Zeitpunkt während der Parameterwerterfassung das Förderelement an welcher Position beziehungsweise welchem Standort verweilt. Somit kann eine mögliche Beispielsdatengruppe beziehungsweise ein möglicher Beispielsdatensatz als Eingabe zum Trainieren des Anomaliemodells n Proben mal m Parameterwerte umfassen. In dem Anomaliemodell können nun anhand beispielsweise einer n mal m Matrix Abweichungen von einem mittleren Parameterwert erfasst werden, wodurch eine Anomalie erkannt und eine Anomaliehäufigkeit berechnet werden kann. Dabei können beispielsweise Abweichungen von Gauß-Verteilungen in Standardabweichungen ermittelt werden, um eine Anomalie aufzudecken.For example, the parameter values are also dependent on the location or the position of the respective conveyor element in the conveyor system. The data group thus includes all parameter values of one of the conveying elements at different locations, depending on the point in time during the parameter value acquisition that the conveying element is in which position or which location. Thus, a possible example data group or a possible example data set as input for training the anomaly model can comprise n samples by m parameter values. Deviations from a mean parameter value can now be detected in the anomaly model using, for example, an n by m matrix, as a result of which an anomaly can be recognized and an anomaly frequency can be calculated. For example, deviations from Gaussian distributions in standard deviations can be determined in order to uncover an anomaly.
Der Standort kann als jeweilige Blockstelle fest vorgegeben sein, wobei die Förderstrecke der Förderanlage somit in diskrete Blockstellen unterteilt wird, an welchen beispielsweise ein Parameterwert erfasst wird. Dabei kann solch eine Blockstelle beispielsweise auch mit einem Montagepunkt zusammenfallen. Dies ist jedoch abhängig einer Position des Montagepunkts beziehungsweise der Blockstelle auf der Förderstrecke.The location can be permanently specified as a respective block point, with the conveying section of the conveyor system thus being divided into discrete block points at which, for example, a parameter value is recorded. Such a block point can also coincide with an assemblage point, for example. However, this depends on the position of the assembly point or the block point on the conveyor line.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich somit mehrere Vorteile. Zum einen ist ein gezieltes Vorbeugen von Systemausfällen möglich. Des Weiteren ist eine Generierung sehr aussagekräftiger Daten durch die große Anzahl der zur Verfügung stehenden Vergleichselemente in Form der Parameterwerte und/oder Förderelemente möglich. Des Weiteren kann das Verfahren auf unterschiedliche Anlagen angewandt werden, unabhängig beispielsweise von der Anzahl der Förderelemente und/oder von der Art der Förderanlage, so kann diese beispielsweise eine Gehängeanlage, eine Schubplattenanlage oder von anderer Art sein.The method according to the invention thus results in a number of advantages. On the one hand, targeted prevention of system failures is possible. Furthermore, it is possible to generate very meaningful data due to the large number of available comparison elements in the form of parameter values and/or conveying elements. Furthermore, the method can be applied to different systems, regardless of the number of conveyor elements and/or the type of conveyor system, for example, this can be a suspension system, a pusher plate system or some other type.
Weiterhin kann das Verfahren beispielsweise besonders günstig durchgeführt werden, da beispielsweise auf bereits vorhandene Sensoren zur Erfassung der Parameterwerte zurückgegriffen werden kann. Zusätzlich oder alternativ können Parameter aus quasi beliebigen, verbauten Komponenten verwendet werden, welche beispielsweise in der jeweiligen Komponente ausgelesen werden können. So können diese Parameterwerte auch für eine andere Aufgabe erfasst werden. Des Weiteren ist ein herstellungsunabhängiger Einsatz möglich, da Parameterdaten beziehungsweise Parameterwerte von unterschiedlichen Komponenten der Förderelemente genutzt werden können.Furthermore, the method can be carried out particularly favorably, for example, since existing sensors can be used to record the parameter values. In addition or as an alternative, parameters from virtually any built-in components can be used, which can be read out in the respective component, for example. In this way, these parameter values can also be recorded for another task. Furthermore, a production-independent use is possible since parameter data or parameter values of different components of the conveying elements can be used.
Weiterhin ist ein vorteilhafter Einsatz auch bei Inbetriebnahme neuer Anlagen möglich, da so eine schnellere Reduktion der auftretenden Fehler ermöglicht wird.Furthermore, advantageous use is also possible when commissioning new systems, since this enables a faster reduction in the errors that occur.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ablegen der Parameterwerte mit jeweils zugehörigem Identifikationswert und Standorten in die Speichereinrichtung über ein Netzwerk. Dadurch können die Förderanlage und die Speichereinrichtung getrennt voneinander ausgebildet sein. Mit anderen Worten sind die zum Erfassen der Parameterwerte ausgebildeten Sensoren an der Förderanlage beziehungsweise an den Förderelementen über ein Netzwerk, beispielsweise mittels eines IP-Protokoll, wie dem Internet, mit der Speichereinrichtung verbunden, womit die Speichereinrichtung somit beispielsweise als Cloud-Speicher beziehungsweise Cloud-Computer ausgebildet sein kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders flexibel angewandt werden kann. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise zur Überwachung mehrerer Förderanlagen nur eine Speichereinrichtung vorgehalten werden muss.In an advantageous embodiment of the invention, the parameter values are stored with each associated identification value and locations into the storage device over a network. As a result, the conveyor system and the storage device can be designed separately from one another. In other words, the sensors designed to record the parameter values on the conveyor system or on the conveyor elements are connected to the storage device via a network, for example by means of an IP protocol such as the Internet, with the storage device thus being used as a cloud storage device or cloud Computer can be designed. This results in the advantage that the method can be used particularly flexibly. In addition, there is the advantage that only one storage device has to be kept available, for example for monitoring several conveyor systems.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Trainieren des Anomaliemodells mittels maschinellen Lernens beziehungsweise wird mittels maschinellen Lernens durchgeführt. Dabei wird das maschinelle Lernen beispielsweise durch einen lernenden, insbesondere selbstlernenden, Algorithmus und/oder durch ein neuronales Netz ausgeführt. Dabei kann der Algorithmus durch das Netz ausgeführt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auf besonders vorteilhafte Weise ein Anomaliemodell erstellt werden kann, welches im Vergleich zu einem durch konventionelle Algorithmen erstellten Modell beispielsweise flexibler auf weitere Parameterwerte reagieren kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the anomaly model is trained using machine learning or is carried out using machine learning. In this case, the machine learning is carried out, for example, by a learning, in particular self-learning, algorithm and/or by a neural network. Thereby the algorithm can be executed by the network. This results in the advantage that an anomaly model can be created in a particularly advantageous manner, which can, for example, react more flexibly to further parameter values in comparison to a model created using conventional algorithms.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird als der wenigstens eine Parameterwert ein Wirkstrom, eine Lesegüte, eine Temperatur, eine Meldenummer, eine Geschwindigkeit und/oder eine Position erfasst. Dabei ist der Wirkstrom beispielsweise der Strom eines Fahrwerks, Hubwerks und/oder Drehwerks des Förderelements und dieser wird vorteilhafterweise beispielsweise in einem Zehn-Sekunden-Intervall aggregiert, wobei ein Mittelwertmaximum und eine Varianz erfasst beziehungsweise berechnet werden. Bei der Lesegüte handelt es sich vorteilhafterweise um eine Barcodescanner-Lesegüte, wodurch auf besonders einfache Weise beispielsweise Identifikationsnummern erfassbar sind. Des Weiteren können diverse Fahrzeugdaten des Fahrzeugträgers beziehungsweise des jeweiligen Förderelements erfasst werden. Ferner können Geberdifferenzen bestimmt beziehungsweise erfasst werden. Bei den Geschwindigkeiten handelt es sich beispielsweise um Drehgeschwindigkeiten. Als Position können Positionswerte wie beispielsweise eine Hubhöhe, Drehwinkel oder Ähnliches erfasst werden. Darüber hinaus ist denkbar, dass beispielsweise Softwareversionen von Steuergeräten des jeweiligen Förderelements erfasst werden. Darüber hinaus können Betriebsstunden erfasst werden, welche einen Hinweis auf Verschleiß entsprechender Teile liefern. Darüber hinaus können Generierdaten eines Sicherheitsprogramms erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ können beispielsweise eine Fahrstrecke beziehungsweise ein Wegzähler in Form beispielsweise eines Tachos erfasst werden. Darüber hinaus können durchschnittliche Zykluszeiten erfasst werden. Dabei sind die hier gegebenen Beispiele keineswegs abschließend. Vorteilhafterweise werden für ein jeweiliges der Förderelemente mehrere der genannten Parameterwerte erfasst, wodurch auf besonders vorteilhafte Weise einem Stillstand der Förderanlage vorgebeugt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, an active current, a reading quality, a temperature, a message number, a speed and/or a position are recorded as the at least one parameter value. The active current is, for example, the current of a chassis, hoist and/or slewing gear of the conveying element and this is advantageously aggregated, for example, at a ten-second interval, with a maximum mean value and a variance being recorded or calculated. The reading quality is advantageously a barcode scanner reading quality, as a result of which identification numbers, for example, can be detected in a particularly simple manner. Furthermore, various vehicle data of the vehicle carrier or the respective conveyor element can be recorded. Furthermore, encoder differences can be determined or recorded. The speeds are rotational speeds, for example. Position values such as a lifting height, angle of rotation or the like can be recorded as the position. In addition, it is conceivable that, for example, software versions of control units of the respective conveying element are recorded. In addition, operating hours can be recorded, which provide an indication of the wear and tear of the corresponding parts. In addition, generation data of a safety program can be recorded. Additionally or alternatively, for example, a route or a distance counter in the form of a speedometer, for example, can be recorded. In addition, average cycle times can be recorded. The examples given here are by no means exhaustive. Advantageously, a plurality of the parameter values mentioned are recorded for each of the conveyor elements, as a result of which a standstill of the conveyor system can be prevented in a particularly advantageous manner.
Vorteilhafterweise wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als das jeweilige Förderelement ein Fördergehänge, ein Palettenwagen und/oder eine Schubplatte überwacht. Darüber hinaus kann es sich um Elemente eines Förderbandes oder dergleichen handeln. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren für eine Vielzahl unterschiedlicher Förderelemente und somit besonders flexibel eingesetzt werden kann.Advantageously, with the method according to the invention, a conveyor hanger, a pallet truck and/or a pusher plate is monitored as the respective conveying element. In addition, they can be elements of a conveyor belt or the like. This results in the advantage that the method can be used for a large number of different conveying elements and is therefore particularly flexible.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt in einem weiteren Schritt des Verfahrens eine Visualisierung der jeweiligen Anomaliehäufigkeit für einen jeweiligen Parameterwert des jeweiligen Förderelements, beispielsweise als Wärmebildkarte beziehungsweise Heatmap, auf einem Ausgabegerät, wie beispielsweise einem Bildschirm. Durch die Ausgabe der Anomaliehäufigkeit auf dem Ausgabegerät kann auf besonders vorteilhafte Weise eine möglicherweise notwendige Instandhaltung beziehungsweise Überwachung der Anlage erfolgen.In a further advantageous embodiment of the invention, in a further step of the method, the respective anomaly frequency for a respective parameter value of the respective conveying element is visualized, for example as a thermal image card or heat map, on an output device such as a screen. By outputting the frequency of anomalies on the output device, maintenance or monitoring of the system that may be necessary can be carried out in a particularly advantageous manner.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als der wenigstens eine bekannte Abweichungswert ein Reparaturwert, ein Anfahrtswert und/oder ein Ortswert erfasst. Mit anderen Worten werden aus der jeweiligen Datengruppe für bestimmte Identifikationswerte, das heißt also für bestimmte Förderelemente, Daten entfernt, welche die Modellierung des Anomaliemodells stören oder verschlechtern würden.In a further advantageous embodiment of the invention, a repair value, a travel value and/or a location value is recorded as the at least one known deviation value. In other words, data that would disrupt or worsen the modeling of the anomaly model is removed from the respective data group for specific identification values, ie for specific conveying elements.
Dies können Daten sein, welche an einem bestimmten Ort auf der Förderstrecke erhoben wurden. Dies kann zum Beispiel der Ort sein, an dem ein Bauteil durch das Förderelement aufgenommen wird, wodurch es zu prozessbedingten Anomalien kommen kann, welche somit nicht als Anomalien im Sinne der Ausfallsicherheit gewertet werden sollten. Darüber hinaus kann dies Daten betreffen, die kurz nach einer Prozessstörung erhoben wurden, während der Anfahrtsphase entstehen ebenfalls prozessbedingte Anomalien. Des Weiteren können die Daten verworfen werden für Zeiträume, in denen Versuche und/oder Reparaturen stattfinden. Durch das Aussortieren der genannten Abweichungswerte, also der Reparaturwerte für stattfindende Reparaturen oder Versuche, der Anfahrwerte für Anfahrtsphasen und der Ortswerte und/oder Zeitwerte kann das Anomaliemodell besonders präzise bestimmt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Vermeidung von Ausfällen der Förderanlage besonders vorteilhaft gegeben ist.This can be data that was collected at a specific location on the conveyor line. This can be, for example, the location at which a component is picked up by the conveying element, which can lead to process-related anomalies that should therefore not be evaluated as anomalies in terms of failsafety. In addition, this can affect data that was collected shortly after a process disruption, during the start-up phase process-related anomalies also arise. Furthermore, the data can be discarded for periods in which Ver search and/or repairs take place. The anomaly model can be determined particularly precisely by sorting out the deviation values mentioned, ie the repair values for repairs or tests taking place, the start-up values for start-up phases and the location values and/or time values. This results in the advantage that failures of the conveyor system can be avoided in a particularly advantageous manner.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Schwellenwert der berechneten Anomaliehäufigkeit eine Reparaturanweisung ausgegeben. Mit anderen Worten wird aufgrund der Anomaliehäufigkeit, aus welcher beispielsweise noch ein zusätzlicher Anomaliescore gebildet werden kann beziehungsweise die Anomaliehäufigkeit einen Anomaliescore repräsentiert, eine Anweisung für eine Reparatur ausgegeben beziehungsweise eine Reparatur veranlasst, wenn aus dem berechneten Anomaliemodell ersichtlich wird, dass ein Ausfall einer Komponente des Förderelements und somit des Förderelements beispielsweise unmittelbar bevorsteht. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders vorteilhaft dazu beiträgt, Ausfälle der Förderanlage zu vermeiden.In a further advantageous embodiment of the invention, a repair instruction is issued when the calculated anomaly frequency reaches a threshold value. In other words, based on the anomaly frequency, from which, for example, an additional anomaly score can be formed or the anomaly frequency represents an anomaly score, an instruction for a repair is issued or a repair is initiated if it becomes apparent from the calculated anomaly model that a failure of a component of the Conveying element and thus the conveying element, for example, is imminent. This results in the advantage that the method contributes particularly advantageously to avoiding failures of the conveyor system.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm. Das Computerprogramm kann beispielsweise in einen Speicher einer Steuereinrichtung einer Förderanlage geladen werden und umfasst Programmmittel, um die Schritte des Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung der Förderanlage ausgeführt wird.Another aspect of the invention includes a computer program. The computer program can be loaded into a memory of a control device of a conveyor system, for example, and includes program means to carry out the steps of the method when the program is executed in the control device of the conveyor system.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektronisch lesbaren Datenträger. Der elektronisch lesbare Datenträger umfasst darauf gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen, die zumindest ein Computerprogramm wie soeben vorgestellt umfassen oder derart ausgestaltet sind, dass sie bei der Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung einer Förderanlage ein hier vorgestelltes Verfahren ausführen kann.Another aspect of the invention relates to an electronically readable data carrier. The electronically readable data carrier includes electronically readable control information stored thereon, which includes at least one computer program as just presented or is designed such that it can execute a method presented here when using the data carrier in a control device of a conveyor system.
Dabei sind Vorteile des Verfahrens als Vorteile des Computerprogramms und des elektronisch lesbaren Datenträgers anzusehen und jeweils umgekehrt.The advantages of the method are to be regarded as advantages of the computer program and the electronically readable data carrier and vice versa.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 in einer schematischen Draufsicht eine Förderanlage mit Förderelementen zur jeweiligen Aufnahme eines Bauteils und mit einer Förderstrecke; -
2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung der Förderanlage gemäß1 ; -
3 in einer schematischen Perspektivansicht ein Förderelement der Förderanlage gemäß1 ; -
4 in einem Diagramm durch das Verfahren erfasste Parameterwerte in Abhängigkeit der Zeit; -
5 in einem Diagramm eine durch das Verfahren ermittelte Anomaliehäufigkeit; und -
6 ein weiteres schematisches Ablaufdiagramm einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens.
-
1 in a schematic plan view, a conveyor system with conveyor elements for receiving a component and with a conveyor section; -
2 a schematic flow chart of a method for monitoring the conveyor system according to FIG1 ; -
3 in a schematic perspective view a conveying element of the conveyor system according to1 ; -
4 parameter values recorded by the method in a diagram as a function of time; -
5 in a diagram, an anomaly frequency determined by the method; and -
6 another schematic flow chart of an alternative embodiment of the method.
Wünschenswert ist, dass die Förderanlage 10, um insbesondere besonders hohe Kosten bei der Montage beziehungsweise bei der Produktion beispielsweise von Kraftfahrzeugen, einzusparen, möglichst ausfallsicher betrieben werden kann. Dazu wird im Folgenden ein Verfahren vorgestellt.It is desirable for the
So zeigt
- In Schritt S1 erfolgt ein Erfassen zumindest eines jeweiligen Parameterwerts für jedes der Förderelemente 12, welcher einen Zustand des jeweiligen Förderelements 12 charakterisiert beziehungsweise beschreibt. Ferner erfolgt das Erfassen eines jeweiligen Standorts für das jeweilige Förderelement 12 zum Zeitpunkt des Erfassens. Das Erfassen erfolgt dabei zu definierten Zeitpunkten innerhalb eines Zeitintervalls. Dabei ist der Abstand zwischen zwei Zeitpunkten innerhalb des Zeitintervalls ein weiteres und kürzeres Zeitintervall.
- In step S1, at least one respective parameter value is detected for each of the conveying
elements 12, which characterizes or describes a state of the respective conveyingelement 12. Furthermore, a respective location for the respective conveyingelement 12 is detected at the time of detection. The recording takes place at defined points in time within a time interval. The distance between two points in time within the time interval is a further and shorter time interval.
Im Schritt S2 erfolgt das Ablegen der Parameterwerte mit einer jeweiligen Identifikationsnummer beziehungsweise einem Identifikationswert, welcher das jeweilige Förderelement 12 identifizierbar macht, sowie der Standorte zur Bildung eines Datensatzes in einer Speichereinrichtung.In step S2, the parameter values are stored with a respective identification number or an identification value, which makes the respective conveying
Im Schritt S3 erfolgt das Bilden einer jeweiligen Datengruppe, welche die Parameterwerte und Standorte zu jeweils einer der Identifikationsnummern und somit zum jeweiligen Förderelement 12 umfasst.In step S3, a respective data group is formed, which includes the parameter values and locations for one of the identification numbers and thus for the respective conveying
In einem Schritt S4 erfolgt das Filtern der jeweiligen Datengruppe nach wenigstens einem bekannten Abweichungswert.In a step S4, the respective data group is filtered according to at least one known deviation value.
Im Schritt S5 erfolgt das Zusammenfügen der jeweiligen Datengruppe zu dem Datensatz unter Berücksichtigung des wenigstens einen, jeweiligen Abweichungswerts.In step S5, the respective data group is combined to form the data set, taking into account the at least one respective deviation value.
Im Schritt S6 erfolgt das Trainieren eines Anomaliemodells für das zu überwachende Förderelement 12 in Abhängigkeit der erfassten Parameterwerte und/oder in Abhängigkeit vom Standort.In step S6, an anomaly model for the conveying
Im Schritt S7 erfolgt das Erkennen einer Anomalie eines der Parameterwerte anhand des Anomaliemodells.In step S7, an anomaly of one of the parameter values is detected using the anomaly model.
Im Schritt S8 erfolgt das Berechnen der Anomaliehäufigkeit pro Förderelement 12 und pro definiertem Zeitintervall.In step S8, the anomaly frequency is calculated per
Im Schritt S1, in welchem ein Bezug der die jeweiligen Förderelemente 12 charakterisierenden Parameterwerte geschieht, kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden: Beispielsweise kann alle zehn Sekunden über einen Zeitraum von einer Stunde für jedes der Förderelemente 12 der wenigstens eine definierten Parameterwerte wiederholt erhalten werden und jeweils gleich für den Schritt S2 in der Speichereinrichtung gespeichert beziehungsweise abgelegt werden. Die Speichereinrichtung ist vorteilhafterweise über ein Netzwerk mit der Förderanlage 10 verbunden und kann somit beispielsweise als Speicher in einer Cloudumgebung ausgelegt sein.In step S1, in which the parameter values characterizing the respective conveying
Nach dem Ablegen in der Speichereinrichtung stehen die Daten für eine weitere Analyse in den weiteren Schritten des Verfahrens zur Verfügung. Des Weiteren erfolgt das Erfassen beispielsweise dergestalt, dass für einen der Standorte, welcher jeweils als Blockstelle einen Teilbereich der Förderstrecke 16 beschreiben kann, alle Parameterwerte von den Förderelementen 12 in einem Zeitfenster erfasst werden, wobei sich beispielsweise durch alle zehn Sekunden in einer Stunde zu erfassenden Zeitintervallen eine Menge an Parameterwerten für den Datensatz ergibt. So kann die Menge an Parameterwerten, welche aus der Summe der für das jeweilige Förderelement 12 zum jeweiligen Zeitpunkt erfassten parameterwerte gebildet ist, ausreichend groß werden (beispielsweise für gute Statistik), um im Schritt S6 ein besonders vorteilhaftes Anomaliemodell zu bestimmen.After being stored in the storage device, the data are available for further analysis in the further steps of the method. Furthermore, the recording is carried out, for example, in such a way that for one of the locations, which can describe a partial area of the
Der Datensatz aus den in der Speichereinrichtung abgelegten Parameterwerten, Identifikationswerten beziehungsweise -nummern und Standorten erhält somit die Informationen, welche analysiert beziehungsweise überwacht werden sollen, um eine Ausfallsicherheit der Förderanlage 10 zu erhöhen. So ist beispielsweise Strom, Temperatur oder Barcodelesegüte, ferner die eindeutige ID der einzelnen Förderelemente 12 darin enthalten. Des Weiteren enthält der Datensatz den jeweiligen Standortparameter und somit den Standort, damit ein ortsabhängiges Anomaliemodell gebildet werden kann, welches besonders vorteilhaft zum Überwachen der Förderanlage 10 verwendet werden kann, wodurch die Ausfallsicherheit besonders hoch sein kann.The data record from the parameter values, identification values or numbers and locations stored in the storage device thus contains the information which is to be analyzed or monitored in order to increase the failsafety of the
Im Schritt S3 erfolgt das Bilden der Datengruppe durch eine Aufteilung der abgelegten Daten, welche Parameterwerte und Standorte beinhalten, nach Förderelementen 12 mithilfe der Identifikationswerte. So wird in diesem Schritt S3 der Datensatz nach den einzelnen Identifikationswerten der Förderelemente 12 gruppiert. Anschließend werden für jeden Identifikationswert bestimmte Datensätze, sofern auffällig, entfernt, die die Modellierung stören oder verschlechtern würden.In step S3, the data group is formed by dividing the stored data, which contains parameter values and locations, according to conveying
Das Bestimmen dieser Auffälligkeit geschieht in Schritt S4 durch das Filtern der jeweiligen Datengruppen. Dabei sind die Datensätze, die entfernt werden, Daten, die an bestimmten Orten am Bandbereich erhoben wurden, dies kann zum Beispiel der Ort sein, an dem als Bauteil 14 ein(e) Fahrzeug(-karosserie) aufgenommen wird und es zu einer prozessbedingten Anomalie kommt. Hierbei kann man davon sprechen, dass der wenigstens eine Abweichungswert ein Ortswert ist.This abnormality is determined in step S4 by filtering the respective data groups. The data sets that are removed are data that were collected at certain locations on the belt area, this can be, for example, the location at which a (e) vehicle (body) is recorded as
Des Weiteren können die Daten, die kurz nach einer Prozessstörung erhoben wurden und während einer Anfahrtsphase entstehen, ebenfalls prozessbedingte Anomalien sein. Hierbei kann der Abweichungswert somit einen Anfahrtswert umfassen. Des Weiteren werden Zeiträume, in denen Versuche oder Reparaturen stattfinden, ebenfalls aus den Daten entfernt, wodurch der Abweichungswert ein sogenannter Reparaturwert sein kann. Furthermore, the data collected shortly after a process disruption and generated during a start-up phase can also be process-related anomalies. In this case, the deviation value can thus include an approach value. Furthermore, time periods in which tests or repairs take place are also removed from the data, as a result of which the deviation value can be a so-called repair value.
Im Schritt S5 wird ein Datensatz gebildet, der sämtliche Datengruppen mit ihren durch das filtern korrigierten Werten umfasst, wobei mit Werte die Parameterwerte und/oder Standortwerte, welche insbesondere miteinander korreliert sein können, gemeint sind.In step S5, a data set is formed that filters all data groups with their corrected values, values meaning the parameter values and/or location values, which in particular can be correlated with one another.
Anschließend wird ein, insbesondere standardabhängiges, Anomaliemodell trainiert. Das Training des Anomaliemodells geschieht im Prinzip nach folgender Logik: In dem gewählten Zeitraum beziehungsweise Zeitintervall wird für jeden Standortbereich ein eigenes Anomaliemodell trainiert. Dadurch berücksichtigt man die Tatsache, dass die Förderelemente 12 je nach Standort andere Bewegungsabläufe ausführen. Die einzelnen Anomaliemodelle werden mit einem oder auch mehreren Parametern als Input trainiert und modellieren den Normalzustand am jeweiligen Standortbereich. Die einzelnen Anomaliemodelle der jeweiligen Standorte (Blockstellen) können zu einem gemeinsamen, globalen Anomaliemodell zusammengefasst werden.An anomaly model, in particular a standard-dependent one, is then trained. In principle, the anomaly model is trained according to the following logic: In the selected time period or time interval, a separate anomaly model is trained for each location area. This takes into account the fact that the conveying
Für das Trainieren des (jeweiligen und/oder globalen) Anomaliemodells kann auf bereits existierende Methoden und Algorithmen zurückgegriffen werden. Dabei ist vorteilhafterweise die Analysemethode speziell auf den jeweiligen Parameterwert zugeschnitten und hängt ab von dessen Erfassung und beispielsweise der dabei möglichen Fehler(-werte).Existing methods and algorithms can be used to train the (respective and/or global) anomaly model. In this case, the analysis method is advantageously specially tailored to the respective parameter value and depends on its detection and, for example, the possible error (values).
Im Schritt S7 erfolgt die Anwendung der Anomalieerkennung, und die Berechnung der Anomaliehäufigkeit pro Gehänge beziehungsweise Förderelement 12 erfolgt daraufhin in Schritt 8. Dabei wird das trainierte Anomaliemodell auf den Datensatz angewandt und es wird ein sogenannter Anomaliescore, welcher im Prinzip von 0 bis 1 beziehungsweise von 0 bis 100 Prozent geht, berechnet. Der Anomaliescore drückt das Verhältnis Anzahl der Anomalien der Parameterwerte pro Förderelement 12 zu der Gesamtanzahl der Bestimmten Parameterwerte für einen Zeitraum für jedes der Förderelemente 12 aus. Ein höherer Anomaliescore kann somit eine stärkere Abweichung vom Normalzustand eines jeweiligen Förderelements 12 signalisieren.In step S7, the anomaly detection is used, and the anomaly frequency per hanger or
Des Weiteren kann in einem zusätzlichen, in der
Wie
Allgemein liefert eine hier vorgestellte Förderanlage 10 eine Vielzahl an Daten für mehrere Arten von Parameterwerten, welche in der Speichereinrichtung, welche beispielsweise als Cloudspeicher ausgelegt ist, hinterlegt werden (können). So können die zur Verfügung stehenden Parameterwerte beispielsweise Werkströme für Fahrwerk, Hubwerk oder Drehwerk des jeweiligen Förderelements umfassen. Ferner können Parameterwerte umfassen: Barcodelesescanner-Lesegüten, Temperaturen, Meldenummern, diverse Fahrzeugdaten, Geberdifferenzen, Geschwindigkeiten/Drehgeschwindigkeiten, Positionswerte, Hubhöhen, Drehwinkel, Softwareversion einer Steuereinheit des Förderelements 12, VU-Fehlercodes, Betriebsstunden, generierte Sicherheitsprogramme, Wegzähler und/oder durchschnittliche Zykluszeiten.In general, a
Dabei ist zusammengefasst das Verfahren derart mit den hier vorgestellten Parameterwerten durchführbar, dass zum Beispiel ein Bezug aller Fördergehängedaten, das heißt Förderelementdaten, aus dem Cloudspeicher abgerufen wird, dann erfolgt eine Aufteilung der Daten nach Fahrzeugträger, also den jeweiligen Förderelementen 12. Ferner erfolgt eine Filterung nach Ort, Zeit und gegebenenfalls Prozessstörungen und weiteren Parametern. Anschließend erfolgt das Zusammenfügen der Daten sowie das Trainieren eines Anomaliemodells für die zu überwachenden Parameter abhängig vom Standort. Im Anschluss erfolgen das Anwenden der Anomalieerkennung sowie eine Berechnung der Anomaliehäufigkeit pro Gehänge und pro definiertem Zeitintervall.In summary, the method can be carried out with the parameter values presented here in such a way that, for example, all conveyor hanger data, i.e. conveyor element data, is retrieved from the cloud memory, then the data is divided according to vehicle carrier, i.e. the
So können beispielsweise in einer nicht gezeigten Heatmap auffällige Abweichungen von den Normalwerten für einen der Fahrzeugträger 12 erkannt werden. Bei der darauffolgenden Analyse des Fahrzeugträgers kann beispielsweise somit eine verschlissene Bremse als Ursache festgestellt werden. Ohne das Verfahren der Überwachung würde die verschlissene Bremse nicht vorbeugend ersetzt werden können, sondern hätte einen unvorhersehbaren Ausfall der gesamten Förderanlage 10 zur Folge gehabt.For example, conspicuous deviations from the normal values for one of the
Das jeweilige Förderelement 12, welche im linken Bereich der
Durch das vorgestellte Verfahren ist somit auf besonders vorteilhafte Weise eine Überwachung der Fördertechnik in der Montage möglich.The method presented makes it possible to monitor the conveyor system during assembly in a particularly advantageous manner.
Bezugszeichenlistereference list
- 1010
- Förderanlageconveyor system
- 1212
- Förderelementconveying element
- 1414
- Bauteilcomponent
- 1616
- Förderstreckeconveyor line
- 1818
- Montagepunktassemblage point
- 2020
- Motorengine
- 2222
- Motorengine
- 2424
- IT-ArchitekturIT architecture
- 2626
- Cloudrechnercloud calculator
- 2828
- Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)Programmable logic controller (PLC)
- 3030
- Kopf-SPShead PLC
- 3232
- GatewayGateway
- 3434
- Alarmsystemalarm system
- S1S1
- Erster SchrittFirst step
- S2S2
- Zweiter SchrittSecond step
- S3S3
- Dritter SchrittThird step
- S4S4
- Vierter Schrittfourth step
- S5S5
- Fünfter SchrittFifth step
- S6S6
- Sechster SchrittSixth step
- S7S7
- Siebter SchrittSeventh step
- S8S8
- Achter SchrittEighth step
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- EP 1800196 B1 [0003]EP 1800196 B1 [0003]
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---|---|
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-
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