DE102021117634A1

DE102021117634A1 - Verfahren zur automatischen Überwachung mindestens eines Produktionsprozesses

Info

Publication number: DE102021117634A1
Application number: DE102021117634.4A
Authority: DE
Inventors: Josef Gießauf; Richard DENK; Johannes Lettner
Original assignee: Engel Austria GmbH
Current assignee: Engel Austria GmbH
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2022-01-13
Also published as: AT524002A1; AT524002B1; CN113910561A; US20220011751A1; CN113910561B

Abstract

Verfahren zur automatischen Überwachung eines Produktionsprozesses, wobei mindestens ein Wert von mindestens einer Bezugsgröße automatisch aus mindestens einem Wert von mindestens einer Prozessgröße ermittelt wird, aus dem mindestens einen ermittelten Wert von mindestens einer der mindestens einen Bezugsgröße mindestens ein vorläufiger Referenzwert ermittelt wird, wobei ein vorläufiger Referenzwert jeweils einer Referenzgröße zugeordnet ist,
überprüft wird, ob der vorläufige Referenzwert innerhalb eines der zugehörigen Referenzgröße erlaubten Referenzwertbereichs liegt, wobei, wenn dies nicht der Fall ist, der vorläufige Referenzwert in den erlaubten Referenzwertebereich transformiert wird und der transformierte Wert einem begrenzten Referenzwert entspricht, und sonst der begrenzte Referenzwert dem vorläufigen Referenzwert entspricht,
überprüft wird, ob mindestens ein Wert mindestens einer überwachten Prozessgröße des aktuellen Produktionsprozesses in Bezug auf mindestens einen begrenzten Referenzwert der mindestens einen Referenzgröße und/oder
mindestens einen zusammengesetzten Referenzwert einer zusammengesetzten Referenzgröße
eine Anomalie darstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Überwachung eines Produktionsprozesses mit den Merkmalen der Schritte (a), (b) und (d) des Anspruchs 1, sowie eine Produktionsanlage nach Anspruch 34 mit Mittel, das Verfahren aus Anspruch 1 auszuführen. Zudem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 35.
Zur Überwachung eines Produktionsprozesses müssen vorerst gewisse Prozessgrößen von einem Sensor gemessen oder aus gemessenen Daten abgeleitet werden. Die Werte dieser Prozessgrößen können im Allgemeinen im Laufe eines Prozesses zeitlich veränderlich sein. Bei zyklischen Produktionsprozessen, wie Formgebungsprozesse von Spritzgießmaschinen, können sie auch nur einen Wert pro Zyklus aufweisen und zum Beispiel aus Kennzahlen wie Minima, Maxima, Mittelwerte, Integrale oder Werte zu einem bestimmten Zeitpunkt des zeitlichen Verlaufs einer anderen Prozessgröße innerhalb eines gewissen Zeitfensters oder Zyklus bestehen.
Zudem müssen zur Überwachung der Werte der Prozessgrößen ein oder mehrere Referenzwert(e) bestimmt werden. Es wird überprüft, ob ein gewisser Wert einer Prozessgröße eine Anomalie bezüglich einem ihrer Referenzwerte darstellt. Typischerweise stellen die Referenzwerte eine obere und eine untere Überwachungsgrenze für eine Prozessgröße dar, und spannen somit einen Toleranzbereich für diese Prozessgröße auf. Eine Anomalie liegt demnach vor, wenn die Kennzahl außerhalb des Toleranzbereichs liegt.
Im Falle einer Anomalie wird zum Beispiel eine Warnung an den Bediener ausgegeben oder aber der gesamte Formgebungszyklus gestoppt. Demnach kommt neben der Auswahl geeigneter überwachter Prozessgrößen auch einer sinnvollen Festlegung der Überwachungsgrenzen, also Referenzwerte zur Überwachung, eine große Bedeutung zu.
Die Bestimmung der Referenzwerte erfolgt im einfachsten Fall manuell durch einen Bediener. In diesem Fall müssen die Referenzwerte sorgfältig von einem erfahrenen Experten gewählt werden. Bei manueller Eingabe werden daher typischerweise nur wenige Prozessgrößen überwacht.
In aktuellen Produktionsanlagen stehen jedoch eine Vielzahl von Sensoren und damit auch eine Vielzahl von vergangenen Werten von Prozessgrößen zur Verfügung. Computerprogrammprodukte bieten aktuell die Möglichkeit, auf Basis von Bezugsgrößen, wie Mittelwerten, Erwartungswerten oder Streuungen, welche aus vergangenen Werten von Prozessgrößen ermittelt werden, automatisch Referenzwerte zur Überwachung zu bilden. Die automatische Überwachung, inklusive Bestimmung und grafische Darstellung von Überwachungsgrenzen ist aus der statistischen Prozesslenkung als Qualitätsregelkarten bekannt. Hierbei ist es üblich, zweierlei Überwachungsgrenzen zu definieren, einerseits striktere Warngrenzen und andererseits weniger strikte Eingriffsgrenzen.
Ein Verfahren zum Beurteilen und/oder Visualisieren eines Prozesszustandes einer Produktionsanlage wird in DE 10 2019 105 230 A1 offenbart. Hier werden die Prozessgrößen in logische Gruppen eingeteilt und dann für mindestens eine logische Gruppe eine Beurteilung des Prozesszustands mittels Vergleichens von Referenzwerten und Werten von Prozessgrößen ausgeführt.
Ein weiteres Verfahren zur automatischen Referenzwertfindung aus vergangenen Werten von Prozessgrößen und zur Anomalieerkennung ist in DE 10 2018 107 233 A1 offenbart. Die Referenzwerte werden hier aus Bezugswerten, welche aus vergangenen Werten von Prozessgrößen errechnet werden, ermittelt. Die gefundenen Referenzwerte werden in diesem Verfahren auf ihre Qualität beurteilt. Diese Beurteilung erfolgt wie die Ermittlung der Referenzwerte unter Zunahme von weiteren Bezugswerten. Zudem wird nach einer Detektion eines anomalen Werts einer Prozessgröße eine Ursachenanalyse durch ein Expertensystem durchgeführt, welche multiple Grenzwertüberschreitungen sinnvoll interpretiert und an den Bediener in verständlicher Form und mit konkreten Anweisungen zur Behebung mitteilt.
Die Ermittlung von Referenzwerten als Überwachungsgrenzen aus vergangenen Prozesswerten liefert jedoch Überwachungsgrenzen, welche stark von der Qualität der Daten abhängig sind und dadurch einer gewissen Zufälligkeit unterworfen sind. Im Falle von einer sehr kleinen Streuung der Werte der Prozessgrößen kann die Überwachung damit sehr empfindlich gegenüber kleinen und möglicherweise für den Produktionsprozess irrelevanten Abweichungen sein. Umgekehrt werden im Falle von sehr großer Streuung die Überwachungsgrenzen sehr großzügig ausgelegt. Dann können möglicherweise relevante Abweichungen nicht mehr erkannt werden, was zu Ausschussware (oder einer Beschädigung der Produktionsanlage) führen kann.
Die große Anzahl an überwachten Prozessgrößen, die durch solch ein automatisches Verfahren errechnet werden kann, sollte demnach immer noch von einem Bediener kontrolliert werden. Diese Überwachung der Überwachungsgrenzen oder von Referenzwerten einer solch großen Anzahl ist jedoch aufwendig oder sogar unmöglich. Damit ist der Nutzen von solch einer Überwachung limitiert.
Aufgabe dieser Erfindung ist, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden. Insbesondere sollen ein verbessertes Verfahren, eine verbesserte Produktionsanlage und ein verbessertes Computerprogrammprodukt geschaffen werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Produktionsanlage nach Anspruch 34 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 35 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In Bezug auf die Offenbarung hat das Vergleichswort „größer“ zweierlei Bedeutungen: einerseits „echt größer“ und andererseits „größer gleich“.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur automatischen Überwachung eines Produktionsprozesses, welcher von einer Produktionsanlage, zur Herstellung wenigstens eines Produkts durchgeführt wird, mit

- mindestens einer Prozessgröße einer Anzahl an Prozessgrößen
- mindestens einer überwachten Prozessgröße einer Anzahl an überwachten Prozessgrößen, wobei jede überwachte Prozessgröße zudem zur Anzahl der Prozessgrößen gehört,

a. mindestens ein Wert von mindestens einer Bezugsgröße von einer Anzahl an Bezugsgrößen automatisch aus mindestens einem - vorzugsweise vergangenen - Wert von mindestens einer Prozessgröße der Anzahl der Prozessgrößen ermittelt wird,
b. für eine Anzahl an Referenzgrößen aus dem mindestens einen ermittelten Wert von mindestens einer Bezugsgröße der Anzahl der Bezugsgrößen mindestens ein vorläufiger Referenzwert ermittelt wird, wobei ein vorläufiger Referenzwert jeweils einer Referenzgröße der Anzahl an Referenzgrößen zugeordnet ist und wobei eine Referenzgröße jeweils mindestens einer überwachten Prozessgröße zugeordnet ist,
c. für die Ermittlung eines begrenzten Referenzwerts der mindestens einen Referenzgröße überprüft wird, ob der vorläufige Referenzwert der mindestens einen Referenzgröße innerhalb eines der Referenzgröße erlaubten Referenzwertbereichs liegt, wobei, wenn dies nicht der Fall ist, der vorläufige Referenzwert in den erlaubten Referenzwertebereich transformiert, vorzugsweise verschoben wird und sonst der begrenzte Referenzwert dem vorläufigen Referenzwert entspricht,
d. überprüft wird, ob mindestens ein Wert mindestens einer überwachten Prozessgröße des aktuellen Produktionsprozesses in Bezug auf
1. i. mindestens einen begrenzten Referenzwert der mindestens einen Referenzgröße und/oder
2. ii. mindestens einen zusammengesetzten Referenzwert einer zusammengesetzten Referenzgröße, wobei der mindestens eine zusammengesetzte Referenzwert aus mindestens einem begrenzten Referenzwert der mindestens einen Referenzgröße und mindestens einem Wert einer Bezugsgröße ermittelt wird
eine Anomalie darstellt.

Es kann demnach mindestens ein Referenzwert errechnet werden, welcher auf den vergangenen Werten mindestens einer Prozessgröße basiert und sich diesen flexibel anpasst. Durch die Einpassung des mindestens einen Referenzwerts in einen ihm erlaubten Referenzwertebereich ist zudem garantiert, dass der mindestens eine Referenzwert gewisse sinnvoll vordefinierte Grenzwerte nicht über/unterschreitet.
In einem Ausführungsbeispiel kann der erlaubte Referenzwertebereich der mindestens einen Referenzgröße aus Schritt (b) automatisch ermittelt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der erlaubte Referenzwertebereich der mindestens einen Referenzgröße aus Schritt (b) mittels

- mindestens eines Werts mindestens einer Prozessgröße der Anzahl der Prozessgrößen, welche von wenigstens einer jener Prozessgrößen verschieden ist, aus welcher der mindestens eine Wert mindestens einer Bezugsgröße der Anzahl an Bezugsgrößen aus Schritt (a) ermittelt wurde, und/oder
- mindestens eines Systemkonfigurationswerts einer Anzahl an Systemkonfigurationsgrößen und/oder
- mindestens eines Einstellwerts einer Anzahl der Einstellgrößen des Produktionsprozesses und/oder
- mindestens einer Parameterklasse und/oder
- mindestens einer Systemkonfigurationsklasse und/oder
- mindestens einer Eingangsgröße von außerhalb des Produktionsprozesses und/oder
- mindestens eines Identifikators mindestens einer der oben genannten Größen und/oder Klassen und/oder eines hinterlegten Zusammenhangs in Form einer Tabelle oder einer Funktion

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Produktionsanlage mindestens eine Formgebungsmaschine umfasst, von welcher ein Formgebungsprozess durchgeführt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Anzahl der Systemkonfigurationsgrößen mindestens eine beschreibende Größe der den Produktionsprozess durchführenden Produktionsanlage, insbesondere eine Maschinengröße der Formgebungsmaschine, beispielweise ein Schneckendurchmesser oder eine Nennschließkraft der Formgebungsmaschine, und dass die Anzahl der Einstellgrößen mindestens eine Steuerungsgröße, beispielweise eine Temperatur mit einem Sollwert oder eine Sollschließkraft, umfasst.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der begrenzte Referenzwert der mindestens einen Referenzgröße und/oder der zusammengesetzte Referenzwert der mindestens einen zusammengesetzten Referenzgröße vor Schritt (d) von einem Bediener mittels mindestens einer Bedienerschnittstelle überprüft wird und/oder nach Wunsch des Bedieners geändert wird. Damit kann vom Bediener überprüft werden, ob der Referenzwert für ihn sinnvoll ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Parameterklassifizierungseinheit mindestens eine Prozessgröße der Anzahl der Prozessgrößen in mindestens eine Parameterklasse einteilt, wobei die mindestens eine Parameterklasse der mindestens einen Prozessgröße automatisch aus - vorzugsweise vergangenen - Werten der mindestens einen Prozessgröße erkannt wird und/oder vom Bediener zugeordnet ist und/oder werkseitig zugeordnet ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Konfigurationsklassifizierungseinheit eine Anzahl an Systemkonfigurationsgrößen, Einstellgrößen und/oder Prozessgrößen einer Systemkonfigurationsklasse zuordnet, welche Systemkonfigurationsklasse mindestens einer logischen Gruppe zugeordnet ist, wobei logische Gruppen beispielweise Maschinentyp, Anwendungsart, Material des Produkts oder Produktgruppe sind. Die Konfigurationsklassifizierungseinheit kann mittels eines maschinellen Lernverfahrens trainiert werden, welches seinerseits bevorzugt mit Trainingsdaten trainiert wurde, welche Trainingsdaten als Eingangsdaten mindestens einen Systemkonfigurationswert, mindestens einen Einstellwert und/oder mindestens einen vergangenen Wert von Prozessgrößen besonders bevorzugt einer Vielzahl von Maschinen, und als Ausgangsdaten von einem Experten zugeordnete Systemkonfigurationsklassen umfassen. Es kann ein überwachtes oder ein unüberwachtes maschinelles Lernverfahren verwendet werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die automatische Ermittlung des erlaubten Referenzwertebereichs einer Referenzgröße mit mindestens einer Tabelle erfolgt, wobei die Tabelle bevorzugt mindestens einer überwachten Prozessgröße mindestens einen erlaubten Referenzwertebereich zuordnet, wobei der erlaubte Referenzwertebereich besonders bevorzugt unter Angabe des Identifikators und/oder der Parameterklasse der mindestens einen überwachten Prozessgröße abgerufen werden kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die automatische Ermittlung des erlaubten Referenzwertebereichs einer Referenzgröße mit mindestens einem Regelwerk erfolgt, wobei die Eingangswerte des mindestens einen Regelwerks

- mindestens einen Wert mindestens einer Prozessgröße der Anzahl der Prozessgrößen, welche von wenigstens einer der Prozessgrößen verschieden ist, aus welcher der mindestens eine Wert mindestens einer Bezugsgröße der Anzahl an Bezugsgrößen aus Schritt (a) ermittelt wurde, und/oder
- mindestens einen Systemkonfigurationswert einer Anzahl an Systemkonfigurationsgrößen und/oder
- mindestens einen Einstellwert einer Anzahl der Einstellgrößen des Produktionsprozesses und/oder
- mindestens einer Parameterklasse und/oder
- mindestens einer Systemkonfigurationsklasse und/oder
- mindestens einer Eingangsgröße von außerhalb des Produktionsprozesses und/oder
- mindestens einen Identifikator von mindestens einer der oben genannten Größen und/oder Klassen

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass mindestens ein Regelwerk, beispielsweise durch die Erstellung einer Tabelle, von einem Experten manuell und/oder mittels eines maschinellen Lernverfahrens und/oder mittels bekannten funktionalen Zusammenhängen erstellbar ist.
Für die Erstellung eines Regelwerks kann eine Tabelle von einem Experten zusammengestellt werden. Das Abrufen des Regelwerks entspricht dann beispielsweise dem (automatischen) Nachschauen in der Tabelle („Lookup-Tabelle“) beispielsweise mittels eines Identifikators einer Größe und/oder Klasse.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das maschinelle Lernverfahren mindestens eines Regelwerks mit Trainingsdaten, bevorzugt stammend von einer Vielzahl von Produktionsanlagen, durchgeführt wird, wobei die Trainingsdaten bei Anwendung eines maschinellen Lernverfahrens als Eingangsdaten vorzugsweise

- mindestens eine Parameterklasse und/oder
- mindestens einen Einstellwert und/oder
- mindestens einen Systemkonfigurationswert und/oder
- mindestens eine Systemkonfigurationsklasse und/oder als Ausgangsdaten vorzugsweise
- mindestens eine Eingabe von mindestens einem gewünschten, begrenzten Referenzwert und/oder
- mindestens eine Korrektur von mindestens einem gewünschten, begrenzten Referenzwert

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein vorläufiger erlaubter Referenzwertebereich mindestens einer Referenzgröße aus mehreren Regelwerken berechnet wird und der in Schritt (c) verwendete erlaubte Referenzwertebereich aus der Schnittmenge aller vorläufigen erlaubten Referenzwertebereiche der Referenzgröße ermittelt wird. Damit kann ein besser angepasster erlaubter Referenzwertebereich ermittelt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Wert mindestens einer Referenzgröße und/oder mindestens einer zusammengesetzten Referenzgröße, welche einer ausgewählten Prozessgröße zugeordnet sind/ist, mittels Bezugswerten ermittelt wird, welche in Schritt (a) aus mindestens einem Wert von

- mindestens einer Prozessgröße der Anzahl der Prozessgrößen, welche der gleichen Parameterklasse wie mindestens eine gewählte Prozessgröße zugeordnet sind und/oder
- der mindestens einen gewählten Prozessgröße selbst berechnet werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass mindestens ein begrenzter Referenzwert einer Referenzgröße und/oder mindestens ein zusammengesetzter Referenzwert einer zusammengesetzten Referenzgröße als obere oder untere Überwachungsgrenze mindestens einer überwachten Prozessgröße verwendet werden/wird, und dass der mindestens eine Wert der mindestens einen überwachten Prozessgröße in Schritt (d) als Anomalie eingestuft wird, wenn der mindestens eine Wert der überwachten Prozessgröße größer als die obere Überwachungsgrenze oder kleiner als die untere Überwachungsgrenze ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die obere und/oder die untere Überwachungsgrenze mindestens einer überwachten Prozessgröße aus mindestens einem Wert der folgenden Bezugsgrößen berechnet werden:

- Mittelwert von vergangenen Werten von mindestens einer Prozessgröße und/oder
- skaliertes Streuungsmaß von vergangenen Werten von mindestens einer Prozessgröße, welches mindestens einen Wert, insbesondere einen einzigen Wert oder einen oberen und einen unteren Wert umfasst.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das skalierte Streuungsmaß vom Bediener und/oder automatisch skaliert wird, vorzugsweise abhängig von den vorliegenden Parameterklasse und/oder Systemkonfigurationsklassen. Damit kann die Empfindlichkeit der Überwachungsgrenzen eingestellt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Mittelwert aus einem arithmetischen Mittel, einem getrimmten Mittel und/oder dem Median der - vorzugsweise vergangenen - Werte der mindestens einen Prozessgröße gebildet wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der mindestens eine Wert des skalierten Streuungsmaßes mindestens einem vorläufigen Referenzwert entspricht und/oder der mindestens eine vorläufige Referenzwert aus dem mindestens einen Wert des skalierten Streumaßes errechnet wird. Insbesondere kann der erlaubte Referenzwertebereich eines aus dem oberen Wert des skalierten Streuungsmaßes ermittelten vorläufigen Referenzwerts von dem erlaubten Referenzwertebereich des aus dem unteren Wert des skalierten Streuungsmaßes ermittelten vorläufigen Referenzwerts verschieden sein. Damit können beispielsweise asymmetrische Werteverteilungen systematisch berücksichtigt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass nach Schritt (dii) die obere und/oder die untere Überwachungsgrenze mindestens einer überwachten Prozessgröße mindestens einer zusammengesetzten Referenzgröße entsprechen, bevorzugt der Summe oder der Differenz des Mittelwerts und des mindestens einen begrenzten Referenzwerts, welcher aus dem mindestens einen Wert des skalierten Streumaßes ermittelt wird und durch seinen erlaubten Referenzwertebereich begrenzt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die - vorzugsweise vergangenen - Werte von einer Prozessgröße der Anzahl der Prozessgrößen eine diskrete und vorzugsweise chronologisch geordnete Reihe bilden, wobei die Elemente der Reihe diskretisierten Zeitpunkten eines kontinuierlichen (Teils eines) Produktionsprozesses und/oder einem Zyklus eines stückweisen Produktionsprozesses zugeordnet sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass zur Ermittlung des Werts einer Bezugsgröße eine ausgewählte Anzahl an Elementen der Reihe verwendet werden, wobei diese Elemente nicht zwingend in einer Zeitreihe benachbart sind, und wobei insbesondere die ausgewählte Anzahl an Elementen vom Bediener gewählt wird und/oder in einer Tabelle abgespeichert ist, wobei die Tabelle bevorzugt einer Prozessgröße eine Anzahl an Elementen zuordnet, und/oder durch mindestens ein Auswahlregelwerk ermittelt wird, wobei die Eingangswerte des mindestens einen Auswahlregelwerks bevorzugt

- mindestens einen Wert von mindestens einer Prozessgröße der Anzahl der Prozessgrößen (1), welche von wenigstens einer der Prozessgrößen verschieden ist, aus welcher der mindestens eine Wert mindestens einer Bezugsgröße der Anzahl an Bezugsgrößen aus Schritt (a) ermittelt wurde, und/oder
- mindestens einen Systemkonfigurationswert einer Anzahl an Systemkonfigurationsgrößen und/oder
- mindestens einen Einstellwert einer Anzahl der Einstellgrößen des Produktionsprozesses und/oder
- mindestens eine Parameterklasse und/oder
- mindestens eine Systemkonfigurationsklasse und/oder
- mindestens eine Eingangsgröße von außerhalb des Produktionsprozesses und/oder
- mindestens einen Identifikator von mindestens einer der oben genannten Größen und/oder Klassen

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Transformieren mindestens eines vorläufigen Referenzwerts einer Referenzgröße in Schritt (c) in den der Referenzgröße erlaubten Referenzwertebereich zur Definition eines begrenzten Referenzwerts so erfolgt, dass der transformierte Referenzwert im erlaubten Referenzwertebereich liegt und sich - gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines Sicherheitsabstands - vom vorläufigen Referenzwert möglichst wenig unterscheidet. Bei der Berücksichtigung des Sicherheitsabstands wird der transformierte Referenzwert nicht genau in den erlaubte Referenzwertebereich eingepasst, sondern mit einem bestimmten Abstand zu den Rändern des erlaubten Referenzwertebereichs.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Mitteilung abgegeben wird, wenn mindestens ein vorläufiger Referenzwert einer Referenzgröße zur Bildung eines begrenzten Referenzwerts in den der Referenzgröße erlaubten Referenzwertebereich transformiert wird, wobei die Mitteilung insbesondere an einen Bediener gerichtet sein kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Parameterklassifizierungseinheit die mindestens eine Parameterklasse mindestens einer überwachten Prozessgröße automatisch aus der Lage mindestens eines vorläufigen Referenzwerts einer Referenzgröße in Bezug auf den der Referenzgröße erlaubten Referenzwertebereich erkennt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass mindestens ein Bezugswert mindestens einer Bezugsgröße von einer Beurteilungseinheit positiv oder negativ beurteilt wird. Damit können beispielsweise vorab Bezugswerte ausgesondert werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass im Falle einer negativen Beurteilung mindestens eines Bezugswerts mindestens einer Bezugsgröße durch die Beurteilungseinheit andere vorzugsweise vergangene Werte mindestens einer Prozessgröße, insbesondere andere Elemente der Reihe jener Prozessgrößen aus welchen der mindestens eine Bezugswert ermittelt wurde, ausgewählt werden und aus diesen neu gewählten vorzugsweise vergangenen Werten von Prozessgrößen neue Bezugswerte ermittelt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Beurteilungseinheit mindestens eine Beurteilungsbezugsgröße, wobei die Beurteilungsbezugsgröße eine Bezugsgröße ist, und festgelegte Regeln zur Beurteilung mindestens einer von der Beurteilungsbezugsgröße verschiedenen Bezugsgröße verwendet, wobei die mindestens eine Beurteilungsbezugsgröße beispielweise die durchschnittliche Steigung der vorzugsweise vergangenen Werte mindestens einer Prozessgröße ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass im Falle einer negativen Beurteilung eines Bezugswerts durch die Beurteilungseinheit die neue Wahl der vorzugsweise vergangenen Werte mindestens einer Prozessgröße manuell und/oder automatisch, insbesondere unter Verwendung von Beurteilungsbezugsgrößen, durchgeführt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Ermittlung des Werts der mindestens einen Bezugsgröße aus Werten von mindestens einer Prozessgröße in Schritt (a) manuell und/oder automatisch, insbesondere aufgrund festgelegter Kriterien, ausgelöst werden kann, in beiden Fällen insbesondere während dem Produktionsprozess.
Die manuelle Wahl neuer Werte und die Auslösung zur Ermittlung von Werten kann von einem Maschinenführer und/oder zentral für eine ganze Produktionsanlage ausgeführt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Wert mindestens einer Bezugsgröße laufend in festgelegten Zeitschritten und/oder nach einer festgelegten Anzahl von Zyklen eines zyklischen Produktionsprozesses aus Werten der Prozessgrößen neu ermittelt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Wert mindestens einer Bezugsgröße kumulativ aus den vorzugsweise vergangenen Werten der Prozessgrößen ermittelt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Werte von mindestens einer Prozessgröße und/oder mindestens einer Bezugsgröße von einer Datenaufzeichnungseinheit gespeichert werden.
Es ist auch eine Produktionsanlage mit Mittel vorgesehen, wobei die Mittel geeignet sind, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist auch ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, vorgesehen, wobei die Befehle bewirken, dass die genannte Produktionsanlage das oben beschriebene Verfahren ausführt.
Es sei angemerkt, dass sich das Verfahren für zyklusbasierte und kontinuierliche Produktionsprozesse eignet. Insbesondere eignet sich das Verfahren dadurch zur Ausführung in Produktionsanlagen, welche mindestens eine Spritzgießmaschine und/oder mindestens einen Kunststoffextruder enthalten.
Zudem kann auch die Bewegung und/oder andere Tätigkeiten von Robotern oder Robotergreifarmen überprüft werden. Die Prozessgrößen sind dann Bewegungsgrößen und/oder andere Größen.
Die Prozessgrößen können insbesondere auch mehrdimensional sein. Beispielsweise kann die Position eines Robotergreifarms in zwei- oder dreidimensionalen Raumkoordinaten angegeben sein. Der erlaubte Referenzwertebereich, insbesondere der erlaubte Wertebereich für Überwachungsgrenzen der Roboterbewegung, ist dann eine Fläche bzw. ein Volumen, beispielweise ein Kreis bzw. eine Kugel.
Das durch die Verwendung von Daten von einer Vielzahl von Produktionsmaschinen und/oder Produktionsanlagen nötige Versenden von Daten kann anonymisiert und/oder nicht anonymisiert vollzogen werden.
Einstellgrößen werden vom Bediener oder einem Computerprogramm, zum Beispiel vom erfindungsgemäßen Verfahren zur automatischen Überwachung eines Produktionsprozesses und/oder einem Regelungsalgorithmus, definiert.
Beispiele für Einstellgrößen des Produktionsprozesses sind insbesondere Steuerungsgrößen und/oder Referenzgrößen. Steuerungsgrößen können beispielsweise Führungsgrößen, wessen augenblickliche Werte Sollwerten entsprechen, oder Größen, welche die Art der Steuerung festlegen, sein. Auch können hier Einstellgrößen für Regelungsalgorithmen des Produktionsprozesses gemeint sein. Referenzgrößen können beispielsweise Überwachungsgrenzen einer Prozessgröße oder Größen, welche die Art der Überwachung festlegen, sein.
Beispiele für Einstellgrößen eines Verfahrens oder Computerprogramms sind Größen, welche festlegen, welches Regelwerk verwendet werden soll. Auch können hier Einstellgrößen eines Expertensystems oder eines Regelungsalgorithmus einer Produktionsmaschine gemeint sein.
Prozessgrößen sind physikalischen Messgrößen oder daraus abgeleitete Größen des Produktionsprozesses. Prozessgrößen beschreiben das Verhalten des Produktionsprozesses.
Bezugsgrößen oder Kennzahlen sind von einer oder mehreren Prozessgrößen abgeleitete Größen. Bezugsgrößen oder Kennzahlen können zum Beispiel Eigenschaften einer Messkurve einer Prozessgröße beschreiben oder Zeitpunkte, bei denen Prozessgrößen bestimmte Werte einnehmen, oder beispielsweise die Standardabweichung von mehreren vergangenen Werten von einer Prozessgröße sein. Bezugsgrößen und Kennzahlen sind ebenfalls Verhaltensgrößen.
Prozessgrößen und/oder Bezugsgrößen können Qualitätsgrößen, wie beispielsweise Gewicht, Maßhaltigkeit, Verzug und/oder Oberfläche, insbesondere von Bauteilen der Produktionsmaschine und/oder der Produktionsanlage, umfassen. Diese können direkt gemessen und/oder aus Prozessgrößen abgeleitet werden.
Systemkonfigurationsgrößen sind beschreibende Größen und unabhängig von Einstellgrößen und Verhaltensgrößen. Sie beschreiben beispielsweise Eigenschaften des Materials, der Produktionsmaschine, des Kunden, des Werkzeugs oder der geographischen Lage. Beispielsweise kann eine Eigenschaft der Produktionsmaschine der Maschinentyp und eine Eigenschaft des Kunden die Branche, in der er tätig ist, sein.
Die Werte von Systemkonfigurationsgrößen ändern sich demnach nur bei einer Änderung der Konfiguration, beispielsweise des Werkzeugs, des Kunden, der Produktionsmaschine oder dergleichen, insbesondere verändern sie sich nicht während und/oder durch die Schritte (a), (b), (c) und (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens oder durch einen Produktionsprozess.
Eine Parameterklasse kann beispielsweise Prozessgrößen mit der gleichen Einheit, aus demselben Abschnitt des Produktionsprozesses und/oder aus demselben Bereich oder Bauteil der Produktionsmaschine zusammenfassen.
Eine Systemkonfigurationsklasse kann beispielsweise die Typen von Produktionsmaschinen, die geographischen Regionen des Standorts einer Produktionsmaschine/-anlage oder auch die Branche der Kunden zusammenfassen.
Der Identifikator einer Größe und/oder einer Klasse ist eine Zahl und/oder ein String, welche/welcher der Größe bzw. der Klasse eindeutig zugeordnet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Dabei zeigen:

1a-c Blockdiagramme der Größen und Werte einfacher Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens
2a,b typisches Ausführungsbeispiel mit der Einpassung von absoluten Überwachungsgrenzen in einen erlaubten Referenzwertebereich a. Werteverlauf einer Prozessgröße mit Streuung um einen Mittelwert, erlaubter Wertebereich, Überwachungsgrenzen, b. Blockdiagramm
3a,b typisches Ausführungsbeispiel mit der Einpassung von relativen Überwachungsgrenzen in einen erlaubten Referenzwertebereich a. Werteverlauf einer Prozessgröße mit Streuung um einen Mittelwert, erlaubter Referenzwertebereich, Überwachungsgrenzen, b. Blockdiagramm
4a,b Überwachungsgrenzen der Prozessgröße „Restmassepolster“ in einem Spritzgießprozess a. Werteverlauf, erlaubter Referenzwertebereich, Überwachungsgrenzen, b. Blockdiagramm
5 Überwachungsgrenzen der Prozessgröße „Wasser-Durchflussmenge in einem Werkzeug-Kühlkreis“ in einem Spritzgießprozess a. Werteverlauf, erlaubter Referenzwertebereich, begrenzte Referenzwerte, Überwachungsgrenzen, b. Blockdiagramm
6a,b Mittelung von Überwachungsgrenzen mehrerer Maschinen
7 schematisch dargestellte Produktionsanlage mit einer Produktionsmaschine, welche Produktionsanlage das Verfahren zur Überwachung eines Produktionsprozesses ausführt
8a,b Lernverfahren des Regelwerks zur Bestimmung des erlaubten Wertebereichs für Referenzwerte

1a-c zeigt Blockdiagramme zur Veranschaulichung zweier einfacher Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur automatischen Überwachung genau einer Prozessgröße 1. In 1a wird ein vergangener Wert 11 einer Prozessgröße 1 zur Überprüfung eines aktuellen Werts 12 derselben Prozessgröße 1 verwendet.
Dafür wird zuerst in Schritt a aus dem vergangen Wert 11 ein Bezugswert 21 einer Bezugsgröße 2 ermittelt.
Im darauffolgenden Schritt b wird aus dem Bezugswert 21 der Bezugsgröße 2 ein vorläufiger Referenzwert 31 einer Referenzgröße 3 ermittelt.
In Schritt c wird überprüft, ob der vorläufige Referenzwert 31 innerhalb eines der Referenzgröße 3 erlaubten Referenzwertebereichs 33 liegt. Ist das der Fall, wird für den begrenzten Referenzwert 32 der vorläufige Referenzwert 31 übernommen. Ist dies nicht der Fall, wird der vorläufige Referenzwert 31 in den erlaubten Wertebereich 33 transformiert, insbesondere verschoben, und für den begrenzten Referenzwert 32 wird der transformierte Referenzwert übernommen.
Das Transformieren des vorläufigen Referenzwerts 31 in den erlaubten Referenzwertebereich 33 kann so erfolgen, dass der transformierte Referenzwert möglichst wenig von dem vorläufigen Referenzwert 31 verschieden ist. Als Maß für die Verschiedenheit zweier Referenzwerte kann im Allgemeinen eine beliebige Metrik zugezogen werden. Insbesondere kann mit „verschieden“ der Absolutwert der Differenz zweier Zahlenwerte gemeint sein.
Auch im allgemeinen Fall von mehrdimensionalen Prozessgrößen 1 kann die Metrik frei gewählt werden. Insbesondere kann die euklidische Metrik verwendet werden.
Der begrenzte Referenzwert 32 wird verwendet um zu überprüfen, ob bei einem aktuellen Wert 12 der Prozessgröße 1 eine Anomalie vorliegt, wobei die Prozessgröße 1 des vergangenen Werts 12 der überprüften Prozessgröße 1 entspricht. Die Überprüfung erfolgt durch einen Vergleich von dem aktuellen Wert 12 der überprüften Prozessgröße 1 und dem begrenzten Referenzwert 32.
1b zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie 1a. Hier wird im letzten Schritt d ein aktueller Wert 12 einer Prozessgröße 1 mithilfe des begrenzten Referenzwerts 32 auf eine Anomalie überprüft, wobei der vergangene Wert 11 von einer verschiedenen Prozessgröße 1 stammt.
1c zeigt ein alternatives, einfaches Ausführungsbeispiel, wobei hier überprüft wird, ob mindestens ein Wert 12 mindestens einer überwachten Prozessgröße 1 des aktuellen Produktionsprozesses 911 in Bezug auf ein mindestens einen zusammengesetzten Referenzwert 42 einer zusammengesetzten Referenzgröße 4 eine Anomalie darstellt. Der mindestens eine zusammengesetzte Referenzwert 42 wird aus mindestens einem begrenzten Referenzwert 32 der mindestens einen Referenzgröße 3 und mindestens einem Wert 21 einer Bezugsgröße 2 ermittelt. Wie in 1a wird hier ein aktueller Wert 12 einer Prozessgröße 1 auf eine Anomalie überprüft, wobei die überwachte Prozessgröße 1 jener Prozessgröße 1 entspricht, aus welcher die Bezugsgrößen 2 ermittelt werden.
Im Gegensatz zu 1a werden in 1c jeweils ein Bezugswert 21 von zwei Bezugsgrößen 2 aus dem Wert 11 der Prozessgröße 1 in Schritt a ermittelt.
Aus einem dieser Bezugswerte 21 wird in Schritt b ein vorläufiger Referenzwert 31 einer Referenzgröße 3 ermittelt. Es wird in Schritt c überprüft, ob dieser vorläufige Referenzwert 31 in einem erlaubten Referenzwertebereich 33 liegt. Sollte die nicht der Fall sein, wird der vorläufige Referenzwert 31 so transformiert, dass er im erlaubten Referenzwertebereich 33 liegt. Wie zu 1a und 1b ausgeführt, wird damit ein begrenzter Referenzwert 32 ermittelt.
Im Schritt b' wird aus dem anderen Bezugswert 21 und dem begrenzten Referenzwert 32 ein weiterer Referenzwert 42 einer weiteren Referenzgröße 4 ermittelt. Diese weitere Referenzgröße 4 wird dann zur Anomalieüberprüfung eines aktuellen Werts 12 einer Prozessgröße 1 verwendet. Dies ermöglicht, dass der zur Anomalieüberprüfung verwendeten Referenzwert auch von einer nicht begrenzten Bezugsgröße 2 abhängen kann. Ein Beispiel von einem solchen typischen Fall ist in 5 und 6 gezeigt.
2a,b zeigt ein typisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens für einen zyklischen Produktionsprozess 911 mithilfe von Diagrammen (2a) und eines Blockdiagramms (2b) wie in 1a-c. Hier liegen zwanzig Werte 11 einer Prozessgröße 1 vom Typ X vor, jeweils ein Wert pro Produktionszyklus Z.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass das erfindungsgemäße Verfahren sich nicht nur für zyklische Produktionsprozesse 911, wie Formgebungsprozesse einer Spritzgießmaschine, eignet, sondern auch für kontinuierliche Produktionsprozesse 911, wie sie beispielsweise Kunststoffextruder aufweisen.
Wie aus 2a im Bereich i ersichtlich, fluktuieren die Werte 11 der Prozessgröße 1 vom Typ X um einen Mittelwert XM. Dieser Mittelwert, hier ein arithmetisches Mittel, stellt einen Bezugswert 21 einer Bezugsgröße 2 der Prozessgröße 1 dar. Ein skaliertes Streuungsmaß der Werte 11 liefert eine zweite Bezugsgröße 2 mit ihrem Bezugswert 21, in diesem Beispiel die mit dem Faktor Drei multiplizierte Standardabweichung 3σ der Werte 11 der Prozessgröße 1 vom Typ X. Diese beiden Bezugswerte 21, werden in Schritt a (siehe 2b) berechnet.
Wie in 2a im Bereich ii gezeigt, definieren die Werte 21 des skalierten Streuungsmaßes 3σ und des Mittelwerts XM in Schritt b jeweils einen vorläufigen Referenzwert 31 zweier Referenzgrößen 3. Diese Werte 31 entsprechen XM + 3σ und XM- 3σ.
Die Referenzgrößen 3 können als obere Überwachungsgrenze und untere Überwachungsgrenze verwendet werden. Zuvor werden die Überwachungsgrenzen jedoch überprüft. Dazu ist beiden Referenzgrößen 3 einen erlaubter Referenzwertbereich 33 zugeordnet. In Schritt c (siehe 2b) werden die vorläufigen Referenzwerte 31 in den erlaubten Referenzwertbereich 33 verschoben, falls sie nicht ohnehin schon im erlaubten Referenzwertebereich 33 liegen. In diesem Ausführungsbeispiel werden also absolute Überwachungsgrenzen überprüft.
Im vorliegenden Beispiel liegt der vorläufige Referenzwert 31 der oberen Überwachungsgrenze in seinem erlaubten Referenzwertebereich 33 und wird demnach nicht verschoben. Der resultierende begrenzte Referenzwert 32 ist demnach der gleiche wie der vorläufige Referenzwert 32 (siehe 2a im Bereich iii).
Im vorliegenden Beispiel liegt der vorläufige Referenzwert 31 der unteren Überwachungsgrenze nicht in seinem erlaubten Referenzwertebereich 33. Um den begrenzten Referenzwert 32 zu erlangen, wird der vorläufige Referenzwert 31 in den erlaubten Referenzwertbereich 33 verschoben, und zwar so, dass er im erlaubten Referenzwertbereich 33 zu liegen kommt und möglichst wenig vom ursprünglichen Wert entfernt ist. Der resultierende begrenzte Referenzwert 32 ist im Bereich ii in 2a zu sehen.
Die 2b zeigt ein Blockdiagramm des beschriebenen Ausführungsbeispiels in 2a. Wie dort ersichtlich, werden in einem anschließenden Schritt d die begrenzten Referenzwerte 32 mit den aktuellen Werten 12 der Prozessgrößen verglichen. Ist ein Wert 12 einer Prozessgröße größer als die obere Überwachungsgrenze oder kleiner als die untere Überwachungsgrenze liegt ein Anomalie vor. Das Blockdiagramm ähnelt dem Beispiel in 1a.
Die 3a,b zeigen, wie 2a,b ein typisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens für einen zyklischen Produktionsprozess 911 mithilfe von Diagrammen (3a) und eines Blockdiagramms (3b) wie in 1a-c.
Hier liegen dieselben zwanzig Werte 11 der Prozessgröße 1 vom Typ XM wie in 2a vor. Im Gegensatz zu 2a sind diese jedoch im Bereich i auf einer um den Mittelwert XM verschobenen Achse gezeigt.
Der erlaubte Referenzwertebereich 33 gilt hier für die relativen Überwachungsgrenzen um den Mittelwert XM. Die relativen Überwachungsgrenzen sind gegeben durch 3σ und -3σ. Wie auch in 2b ersichtlich, werden diese relativen Überwachungsgrenzen in den ihnen erlaubten Referenzwertebereich eingepasst. Der Mittelwert XM spielt hierbei keine Rolle (es sei angemerkt, dass die Ordinatenachse um den Mittelwert XM verschoben ist). Daraus resultieren die eingepassten relativen Überwachungsgrenzen als begrenzte Referenzgrößen 32 (siehe 3a Bereich iii).
Um auf absolute Überwachungsgrenzen, welche zum Vergleich mit aktuellen Werten 12 einer Prozessgröße 1 geeignet sind, wird in einem zusätzlichen Schritt (b') der Mittelwert XM zu den eingepassten, relativen Überwachungsgrenzen addiert. In anderen Worten heißt das, dass ein Bezugswert 21 (der Mittelwert XM) in einem zusätzlichen Schritt zum begrenzten Referenzwert 32 dazugerechnet, hier addiert, werden kann.
Der daraus resultierende zusammengesetzte Referenzwert 42 ist damit ein Wert einer absoluten Überwachungsgrenze, welche mit einem aktuellen Wert 12 einer Prozessgröße 1 zugezogen werden kann (siehe 3a, Bereich iv und 3b, Schritt d). Hier werden aktuelle Werte 12 derselben Prozessgröße 1 wie jener, von welcher die Bezugswerte 21 von Mittelwert und Standardabweichung stammen. Zu beachten ist hier, dass die Ordinatenachse in Bereich iv in 3a absolute Werte von X angibt.
4a,b zeigt die Festlegung von Überwachungsgrenzen für den Restmassepolster in einem Spritzgießprozess, welcher auf einer Spritzgießmaschine durchgeführt wird. Dieses Ausführungsbeispiel ist qualitativ ähnlich wie 2a,b, da hier ebenfalls absolute Überwachungsgrenzen in einen erlaubten Referenzwertebereich 33 eingepasst werden.
Die Prozessgröße 1 „Restmassepolster“ kennzeichnet das vor der Schneckenspitze einer Spritzgießmaschine verbleibende Volumen am Ende des Einspritzvorgangs. Der Wert 11 kann nicht direkt eingestellt werden, sondern ergibt sich indirekt aus einer Reihe von Einstellwerten 51 von Einstellgrößen 5. Er ist also nicht von vorne herein bekannt, daher ist es für die Festlegung von Überwachungsgrenzen zweckmäßig, ihn im laufenden Produktionsprozess 911 zu ermitteln.
Damit die mittels Spritzgießen hergestellten Formteile trotz üblicher Schwankungen im Produktionsprozess 911 immer vollständig gefüllt werden können, muss sichergestellt werden, dass der Restmassepolster niemals den Wert Null annimmt. Daher ist der erlaubte Referenzwertebereich 33 der unteren Überwachungsgrenze von unten mit 1,5 cm³ begrenzt. Nach oben ist der erlaubte Referenzwertebereich 33 in diesem Ausführungsbeispiel unbegrenzt. Der Wert der oberen Überwachungsgrenze ist für den Produktionsprozess 911 unkritisch, daher wird der Wertebereich in diesem Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt. Es sei angemerkt, dass es sich hier, im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel in den 1c, 3 und 5, um absolute Überwachungsgrenzen handelt, welche insbesondere nicht relativ zu einem Mittelwert zu verstehen sind.
Der erlaubte Referenzwertebereich 33 kann von Systemkonfigurationsgrößen 6 wie beispielsweise dem Schneckendurchmesser abhängig sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann sich die Untergrenze des erlaubten Wertebereichs als 1,2% vom Schneckendurchmesser hoch drei errechnen, bei einem Schneckendurchmesser von 5 cm ergibt sich dann der oben genannte Wert von 1,5 cm³für die Untergrenze des erlaubten Wertebereichs 33.
In 4a im Bereich i sind zwanzig vergangene Werte des Restmassepolsters R in der Einheit Kubikzentimeter (cm³) aufgetragen. Aus diesen wird als erste Bezugsgröße 2 das arithmetische Mittel RM gebildet, der Bezugswert 21 liegt hier bei rund 2,04 cm³. Als zweite Bezugsgröße 2 wird die Standardabweichung σ berechnet. Dieser Bezugswert 21 beträgt rund 0,15 cm³. Die sechsfache Standardabweichung (6*0,15 = 0,9) wird nun vom Mittelwert RM subtrahiert. Daraus ergibt sich der vorläufige Referenzwert 31 der Referenzgröße 3 „untere Überwachungsgrenze“ mit 1,14 cm³. Um die obere Überwachungsgrenze mit 2,94 cm³ zu ermitteln wird die sechsfache Standardabweichung zum Mittelwert addiert.
Bereich ii der 4a zeigt den nicht erlaubten (grau) bzw. den erlaubten Wertebereich 33 für die untere Überwachungsgrenze. Der vorläufige Referenzwert 31 der unteren Überwachungsgrenze liegt mit 1,14 cm³ unterhalb des erlaubten Wertebereiches 33. Daher wird die untere Überwachungsgrenze auf den kleinsten erlaubten Wert von 1,5 cm³ verschoben.
Bereich iii der 4a zeigt die begrenzten Referenzwerte 32 der unteren Überwachungsgröße und der oberen Überwachungsgrenze sowie zur Orientierung den Bezugswert „arithmetisches Mittel“ RM. Diese begrenzten Referenzwerte 32 sind für die folgenden Zyklen gültig.
4b zeigt ein Blockdiagramm ähnlich wie in 2b zu dem Ausführungsbeispiel aus 4a. Hier ist lediglich die untere Überwachungsgrenze als Referenzgröße 3 gezeigt, da die obere Überwachungsgrenze nicht in einen erlaubten Referenzwertebereich 33 eingepasst wird.
5 zeigt in Bereich i beispielhaft zwanzig vergangene Werte der Prozessgröße 1 „Durchfluss“ D in der Einheit Liter pro Minute (l/min). Diese Prozessgröße 1 beschreibt die gemessene Wasser-Durchflussmenge in einem Werkzeug-Kühlkreis. Aus den zwanzig Messwerten wird das arithmetische Mittel DM als eine erste Bezugsgröße 2 mit einem Wert von 10 l/min und die Standardabweichung σ als eine zweite Bezugsgröße 2 mit einem Wert von 0,012 l/min ermittelt. Zu beachten ist, dass die Ordinatenachse in Bereich i um DM verschoben ist.
Die Standardabweichung wird mit dem Faktor sechs (oder minus sechs) multipliziert um die vorläufigen Referenzwerte 31 der Referenzgrößen 3 „untere, relative Überwachungsgrenze“ und „obere, relative Überwachungsgrenze“ zu erhalten.
Die zwanzig vergangenen Werte 11 weisen hier zufällig eine relativ geringe Streuung auf. Würde man die vorläufigen Überwachungsgrenzen als tatsächliche Überwachungsgrenzen verwenden, so wäre die Überwachung sehr empfindlich eingestellt und würde im laufenden Betrieb sehr oft Anomalien erkennen, die jedoch für den Prozess und für die Qualität der hergestellten Bauteile keine Relevanz haben.
Umgekehrt könnte es auch vorkommen, dass die zwanzig vergangenen Werte zufällig oder aus unbekannten Gründen eine sehr hohe Streuung aufweisen. Würde man die so erhaltenen vorläufigen Überwachungsgrenzen als tatsächliche Überwachungsgrenzen verwenden, so würde die Überwachung so unempfindlich eingestellt sein, dass sie im laufenden Betrieb selten oder nie eine Anomalie erkennen würde.
Um diese Fälle zu vermeiden, ist ein für die Referenzgröße 3 „sechsfache Standardabweichung“ zulässiger Wertebereich 33 von 0,25 - 1,5 l/min definiert und der um Null gespiegelte Bereich für die Referenzgröße 3 „negative sechsfache Standardabweichung“. Daraus ergeben sich die in Bereich ii in 5 dargestellten erlaubten Referenzwertebereiche 33 für die Referenzgrößen 3 „obere, relative Überwachungsgrenze“ und „untere, relative Überwachungsgrenze“. Sowohl die untere als auch die obere, relative Überwachungsgrenze müssen in die erlaubten Referenzwertebereiche 33 verschoben werden, sodass die Grenzen möglichst wenig geändert werden.
Addiert man den Mittelwert DM (mit einem Wert von 10 l/min) zu den in den erlaubten Referenzwertebereich 33 verschobenen vorläufigen Referenzwerten 3, den begrenzten Referenzwerten 32, ergibt sich eine „untere Überwachungsgrenze“ von 9,75l/min und eine „obere Überwachungsgrenze“ von 10,25l/min (siehe Bereich iii in 5). In der verwendete Terminologie stellen diese absoluten Überwachungsgrenzen zusammengesetzte Referenzwerte 42 dar. Zu beachten ist hier, dass die Ordinatenachse in Bereich iii (im Gegensatz zu Bereich i und ii) absolute Werte des Durchflusses angibt.
Um die im vorigen Beispiel beschriebene Zufallsbehaftung bei der Ermittlung von Bezugsgrößen 2 zu reduzieren, können in manchen Fällen Werte von Prozessgrößen 1 herangezogen werden, die an verschiedenen Maschinen, zu verschiedenen Zeitpunkten, an verschiedenen Heizungszonen, etc. ermittelt wurden. Dies ist in 6a,b gezeigt.
Die Prozessgrößen 1 sollten dabei ein ähnliches Verhalten aufweisen. Das ist in diesem Ausführungsbeispiel insofern der Fall, als hier die Drehmomente mit der Einheit Newtonmeter (Nm) beim Dosieren von drei baugleichen Maschinen, die mit demselben Material dasselbe Formteil produzieren, dargestellt sind (6a).
Die Werte der Bezugsgrößen 2 Mittelwert und Streuung sind hier bewusst sehr unterschiedlich gewählt. Aus den Streuungen werden bei allen drei Maschinen die Bezugswerte 31 der Bezugsgrößen 3 berechnet, welche der mit dem Faktor sechs multiplizierten Standardabweichung entsprechen. Für die Bezugsgröße 2 Streuung ergibt sich ungefähr 10Nm, 15Nm und 45Nm. Um statistische Ausreißer zu eliminieren wird der Median von den Streuungen (15Nm) gebildet.
Die Werte werden durch Subtraktion des jeweiligen Mittelwertes normiert (6b). Nun wird der Median der Bezugswerte 31 als vorläufiger Referenzwert 31 der weiteren Verwendung zugeführt. Für die drei Maschinen ergeben sich dadurch für die vorläufigen Referenzwerte 31 der Referenzgrößen 3 „untere, relative Überwachungsgrenze“ und „obere, relative Überwachungsgrenze“ die Werte -15Nm und 15Nm.
In einem Ausführungsbeispiel können nun die relativen Überwachungsgrenzen in den ihnen erlaubten Referenzwertebereich 33 wie in 3 und 5 eingepasst werden. Um absolute Überwachungsgrenzen zum Vergleich mit aktuellen Werten 12 einer Prozessgröße 1 zu erlangen kann der Mittelwert nach dem einpassen addiert werden, um zusammengesetzte Referenzwerte 42 zu ermitteln.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die absoluten oberen und unteren Überwachungsgrenzen vor der Einpassung in den erlaubten Referenzwertebereich 33 durch Addition mit dem Mittelwert ermittelt werden. Die Bezugsgröße 2 Mittelwert ergibt hier Werte von 150Nm, 200Nm und 150Nm für die drei Maschinen, wobei damit die untere und obere Überwachungsgrenzen die folgenden Werte einnehmen:

Maschine 1: 135 und 165 Nm
Maschine 2: 185 und 215 Nm
Maschine 3: 135 und 165 Nm

Diese absoluten Werte können nun wie beispielsweise in 2a,b oder 4a,b in einen (absoluten) erlaubten Referenzwertebereich 33 eingepasst werden. Die daraus resultierenden begrenzten Referenzwerte 32 stellen dann die verwendeten Überwachungsgrenzen dar.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind hier vergangene Werte 11 von Prozessgrößen 1 von nur drei Maschinen dargestellt. Besonders sinnvoll wird die Vorgangsweise bei einer größeren Anzahl an Maschinen.
7 zeigt wie eine schematisch dargestellte Produktionsanlage 9 mit einer Produktionsmaschine 91, welche Produktionsanlage 9 das Verfahren zur Überwachung eines Produktionsprozesses 911 ausführt. Über den Pfeilen sind jeweils die übertragenen Werte angegeben, wobei hier ein Bezugszeichen mindestens einen Wert bezeichnet, typischerweise sind hier mehrere Werte gemeint.
Zur Ermittlung mindestens eines vorläufigen Referenzwerts 31 werden an eine Datenaufzeichnungseinheit 92 - vorzugsweise vergangene - Werte 11 mindestens einer Prozessgröße 1 übermittelt. In der Datenaufzeichnungseinheit 92 werden die ihr übertragenen Werte als mindestens ein Bezugswert 21 zwischengespeichert. Die Datenaufzeichnungseinheit 92 führt gegebenenfalls mittels einer Beurteilungseinheit 921 eine Beurteilung des zwischengespeicherten mindestens einen Bezugswerts 21 aus. Der mindestens eine Bezugswert wird an die Referenzwertbestimmungseinheit 93 übertragen, welche mittels einer Einheit zur vorläufigen Bestimmung eines Referenzwerts 931 mindestens einen vorläufigen Referenzwert 31 errechnet. Dieser mindestens eine vorläufige Referenzwert 31 wird an die Begrenzungseinheit 932 übertragen.
Zur Ermittlung mindestens eines erlaubten Wertebereichs 33 wird ein Regelwerk 933 verwendet. Das Regelwerk 933 errechnet den mindestens einen erlaubten Referenzwertebereich 33 auf der Basis von Eingangsdaten, umfassend

- mindestens einen Wert 13 mindestens einer Prozessgröße 1, welche von wenigstens einer jener Prozessgrößen 1 verschieden ist, aus welcher der mindestens eine Wert 21 mindestens einer Bezugsgröße 2 ermittelt wurde, und welche vom Produktionsprozess 911 stammt und/oder
- mindestens eine Parameterklasse 7, welche gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einer Parameterklassifizierungseinheit 95 stammt, und/oder
- mindestens eine Systemkonfigurationsklasse 8, welche gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einer Konfigurationsklassifizierungseinheit 96 stammt, und/oder
- mindestens einen Einstellwert 51 einer Einstellgröße 5 und/oder
- mindestens einen Systemkonfigurationswert 61 einer Systemkonfigurationsgröße 6 und/oder
- mindestens einer Eingangsgröße 101 von außerhalb des Produktionsprozesses 911 und/oder
- mindestens einen Identifikator einer der oben genannten Größen und/oder Klassen (nicht dargestellt).

Die Parameterklassifizierungseinheit 95 bestimmt ihrerseits die mindestens eine Parameterklasse 7 aus vergangenen Werten 13 mindestens einer Prozessgröße 1.
Die Konfigurationsklassifizierungseinheit 96 bestimmt ihrerseits die mindestens eine Systemkonfigurationsklasse 8 aus mindestens einem vergangenen Wert 13 einer Prozessgröße 1, mindestens einem Wert 51 einer Einstellgröße 5 und/oder mindestens einem Wert einer Systemkonfigurationsgröße 61.
Unter Kenntnis des mindestens einen erlaubten Wertebereichs 33 und des mindestens einen vorläufigen Referenzwerts 31 bestimmt die Begrenzungseinheit 932 mindestens einen Referenzwert 32. Dieser mindestens eine Referenzwert 32 wird von der Überwachungseinheit 94 zur Überwachung mindestens eines aktuellen Werts 12 einer Prozessgröße 1 verwendet. Stellt der mindestens eine aktuelle Wert 12 eine Anomalie in Bezug auf den mindestens einen Referenzwert 32 dar, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Warnung auf einer Bedienerschnittstelle 99 in Form einer Textnachricht 100 angezeigt werden und/oder der Produktionsprozess 911 durch Übermittlung von mindestens einem Einstellwert 51 mindestens einer Einstellgröße 5 angehalten oder neu parametriert werden.
8a,b zeigt eine schematische Darstellung des Lernverfahrens des Regelwerks 933. In 8a wird das Regelwerk mittels eines maschinellen Lernverfahrens trainiert, wobei die Trainingsdaten hier von einer Vielzahl von Produktionsanlagen 9 stammen. Die Daten stammen jeweils von Parameterklassifizierungseinheit 95, Konfigurationsklassifizierungseinheit 96, Steuereinheit 97, Speicher 98 und/oder dem Produktionsprozess 911. Zudem kann ein überwachtes maschinelles Lernen angewandt werden, wozu zudem Eingaben oder Korrekturen der Referenzwerte eines Bedieners mittels der Bedienerschnittstelle 99 zu den Trainingsdaten gehören.
In 8b wird das Regelwerk 933 von einem Bediener mit Expertenwissen mittels der Bedienerschnittstelle 99 manuell erstellt. Außerdem kann das Regelwerk 933 auf funktionalen Zusammenhängen basieren.
Bezugszeichenliste

1: Prozessgröße
11: vergangener Wert einer Prozessgröße
12: aktueller Wert einer Prozessgröße
13: weiterer vergangener Wert einer Prozessgröße
2: Bezugsgröße
21: Wert einer Bezugsgröße
3: Referenzgröße
31: vorläufiger Referenzwert
32: begrenzter Referenzwert
33: erlaubter Wertebereich für einen Referenzwert einer Referenzgröße
4: zusammengesetzte Referenzgröße
42: zusammengesetzter Referenzwert
5: Einstellgröße
51: Wert einer Einstellgröße
6: Systemkonfigurationsgröße
61: Wert einer Systemkonfigurationsgröße
7: Parameterklasse
8: Systemkonfigurationsklasse
9: Produktionsanlage
91: Produktionsmaschine
911: Produktionsprozess
92: Datenaufzeichnungseinheit
921: Beurteilungseinheit
93: Referenzwertbestimmungseinheit
931: Einheit zur Bestimmung eines vorläufigen Referenzwerts
932: Begrenzungseinheit
933: Regelwerk
94: Überwachungseinheit
95: Parameterklassifizierungseinheit
96: Konfigurationsklassifizierungseinheit
97: Steuereinheit
98: Speicher
99: Bedienerschnittstelle
100: Textnachricht
101: Eingangsgröße von außerhalb des Produktionsprozesses

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 Patentliteratur

DE 102019105230 A1 [0007]
DE 102018107233 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur automatischen Überwachung eines Produktionsprozesses (911), welcher von einer Produktionsanlage (9), zur Herstellung wenigstens eines Produkts durchgeführt wird, mit - mindestens einer Prozessgröße (1) einer Anzahl an Prozessgrößen (1) - mindestens einer überwachten Prozessgröße (1) einer Anzahl an überwachten Prozessgrößen, wobei jede überwachte Prozessgröße (1) zudem zur Anzahl der Prozessgrößen (1) gehört, und wobei a. mindestens ein Wert (21) von mindestens einer Bezugsgröße (2) von einer Anzahl an Bezugsgrößen (2) automatisch aus mindestens einem - vorzugsweise vergangenen - Wert (11) von mindestens einer Prozessgröße (1) der Anzahl der Prozessgrößen (1) ermittelt wird, b. für eine Anzahl an Referenzgrößen (3) aus dem mindestens einen ermittelten Wert (21) von mindestens einer Bezugsgröße (2) der Anzahl der Bezugsgrößen (2) mindestens ein vorläufiger Referenzwert (31) ermittelt wird, wobei ein vorläufiger Referenzwert (31) jeweils einer Referenzgröße (3) der Anzahl an Referenzgrößen (3) zugeordnet ist und wobei eine Referenzgröße (3) jeweils mindestens einer überwachten Prozessgröße (1) zugeordnet ist, c. für die Ermittlung eines begrenzten Referenzwerts (32) der mindestens einen Referenzgröße (3) überprüft wird, ob der vorläufige Referenzwert (31) der mindestens einen Referenzgröße (3) innerhalb eines der Referenzgröße (3) erlaubten Referenzwertbereichs (33) liegt, wobei, wenn dies nicht der Fall ist, der vorläufige Referenzwert (31) in den erlaubten Referenzwertebereich (33) transformiert, vorzugsweise verschoben wird und sonst der begrenzte Referenzwert (32) dem vorläufigen Referenzwert (31) entspricht, d. überprüft wird, ob mindestens ein Wert (12) mindestens einer überwachten Prozessgröße (1) des aktuellen Produktionsprozesses (911) in Bezug auf i. mindestens einen begrenzten Referenzwert (32) der mindestens einen Referenzgröße (3) und/oder ii. mindestens einen zusammengesetzten Referenzwert (42) einer zusammengesetzten Referenzgröße (4), wobei der mindestens eine zusammengesetzte Referenzwert (42) aus mindestens einem begrenzten Referenzwert (32) der mindestens einen Referenzgröße (3) und mindestens einem Wert (21) einer Bezugsgröße (2) ermittelt wird eine Anomalie darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erlaubte Referenzwertebereich (33) der mindestens einen Referenzgröße (3) automatisch ermittelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erlaubte Referenzwertebereich (33) der mindestens einen Referenzgröße (3) mittels - mindestens eines Werts (13) von mindestens einer Prozessgröße (1) der Anzahl der Prozessgrößen (1), welche von wenigstens einer jener Prozessgrößen (1) verschieden ist, aus welcher der mindestens eine Wert (21) mindestens einer Bezugsgröße (2) der Anzahl an Bezugsgrößen (2) aus Schritt (a) ermittelt wurde, und/oder - mindestens eines Systemkonfigurationswerts (61) einer Anzahl an Systemkonfigurationsgrößen (6) und/oder - mindestens eines Einstellwerts (51) einer Anzahl der Einstellgrößen (5) des Produktionsprozesses (911) und/oder - mindestens einer Parameterklasse (7) und/oder - mindestens einer Systemkonfigurationsklasse (8) und/oder - mindestens einer Eingangsgröße (101) von außerhalb des Produktionsprozesses (911) und/oder - mi7ndestens eines Identifikators mindestens einer der oben genannten Größen und/oder Klassen und/oder eines hinterlegten Zusammenhangs in Form einer Tabelle oder einer Funktion ermittelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsanlage (9) mindestens eine Formgebungsmaschine umfasst, von welcher ein Formgebungsprozess durchgeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Systemkonfigurationsgrößen (6) mindestens eine beschreibende Größe der den Produktionsprozess (911) durchführenden Produktionsanlage (9), insbesondere eine Maschinengröße der Formgebungsmaschine, beispielweise ein Schneckendurchmesser oder eine Nennschließkraft der Formgebungsmaschine, und dass die Anzahl der Einstellgrößen (5) mindestens eine Steuerungsgröße, beispielweise eine Temperatur mit einem Sollwert oder eine Sollschließkraft, umfasst.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der begrenzte Referenzwert (32) der mindestens einen Referenzgröße (3) und/oder der zusammengesetzte Referenzwert (42) der mindestens einen zusammengesetzten Referenzgröße (4) vor Schritt (d) von einem Bediener mittels mindestens einer Bedienerschnittstelle (99) überprüft wird und/oder nach Wunsch des Bedieners geändert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parameterklassifizierungseinheit (95) mindestens eine Prozessgröße (1) der Anzahl der Prozessgrößen (1) in mindestens eine Parameterklasse (7) einteilt, wobei die mindestens eine Parameterklasse (7) der mindestens einen Prozessgröße (1) automatisch aus - vorzugsweise vergangenen - Werten (11) der mindestens einen Prozessgröße (1) erkannt wird und/oder vom Bediener zugeordnet ist und/oder werkseitig zugeordnet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konfigurationsklassifizierungseinheit (96) eine Anzahl an Systemkonfigurationsgrößen (6), Einstellgrößen (5) und/oder Prozessgrößen (1) einer Systemkonfigurationsklasse (8) zuordnet, welche Systemkonfigurationsklasse (8) mindestens einer logischen Gruppe zugeordnet ist, wobei logische Gruppen beispielweise Maschinentyp, Anwendungsart, Material des Produkts oder Produktgruppe sind.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Ermittlung des erlaubten Referenzwertebereichs (33) einer Referenzgröße (3) mit mindestens einer Tabelle erfolgt, wobei die Tabelle bevorzugt mindestens einer überwachten Prozessgröße (1) mindestens einen erlaubten Referenzwertebereich (33) zuordnet, wobei der erlaubte Referenzwertebereich (33) besonders bevorzugt unter Angabe des Identifikators und/oder der Parameterklasse (7) der mindestens einen überwachten Prozessgröße (1) abgerufen werden kann.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Ermittlung des erlaubten Referenzwertebereichs (33) einer Referenzgröße (3) mit mindestens einem Regelwerk (933) erfolgt, wobei die Eingangswerte des mindestens einen Regelwerks (933) bevorzugt - mindestens einen Wert (13) von mindestens einer Prozessgröße (1) der Anzahl der Prozessgrößen (1), welche von wenigstens einer der Prozessgrößen (1) verschieden ist, aus welcher der mindestens eine Wert (21) mindestens einer Bezugsgröße (2) der Anzahl an Bezugsgrößen (2) aus Schritt (a) ermittelt wurde, und/oder - mindestens einen Systemkonfigurationswert (61) einer Anzahl an Systemkonfigurationsgrößen (6) und/oder - mindestens einen Einstellwert (51) einer Anzahl der Einstellgrößen (5) des Produktionsprozesses (911) und/oder - mindestens eine Parameterklasse (7) und/oder - mindestens eine Systemkonfigurationsklasse (8) und/oder - mindestens eine Eingangsgröße von außerhalb des Produktionsprozesses (911) und/oder - mindestens einen Identifikator von mindestens einer der oben genannten Größen und/oder Klassen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Regelwerk (933), beispielsweise durch die Erstellung einer Tabelle, von einem Experten manuell und/oder mittels eines maschinellen Lernverfahrens und/oder mittels bekannten funktionalen Zusammenhängen erstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das maschinelle Lernverfahren mindestens eines Regelwerks (933) mit Trainingsdaten, bevorzugt stammend von einer Vielzahl von Produktionsanlagen (9), durchgeführt wird, wobei die Trainingsdaten bei Anwendung eines maschinellen Lernverfahrens als Eingangsdaten vorzugsweise - mindestens eine Parameterklasse (7) und/oder - mindestens einen Einstellwert (51) und/oder - mindestens einen Systemkonfigurationswert (61) und/oder - mindestens eine Systemkonfigurationsklasse (8) und/oder als Ausgangsdaten vorzugsweise - mindestens eine Eingabe von mindestens einem gewünschten, begrenzten Referenzwert (32) und/oder - mindestens eine Korrektur von mindestens einem gewünschten, begrenzten Referenzwert (32) durch den Bediener umfassen.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorläufiger erlaubter Referenzwertebereich (33) mindestens einer Referenzgröße (3) aus mehreren Regelwerken (933) berechnet wird und der in Schritt (c) verwendete erlaubte Referenzwertebereich (33) aus der Schnittmenge aller vorläufigen erlaubten Referenzwertebereiche (33) der Referenzgröße (3) ermittelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert mindestens einer Referenzgröße (3) und/oder mindestens einer zusammengesetzten Referenzgröße (4), welche einer ausgewählten Prozessgröße (1) zugeordnet sind/ist, mittels Bezugswerten (21) ermittelt werden/wird, welche in Schritt (a) aus mindestens einem Wert von - mindestens einer Prozessgröße (1) der Anzahl der Prozessgrößen (1), welche der gleichen Parameterklasse (7) wie mindestens eine gewählte Prozessgröße (1) zugeordnet ist und/oder - der mindestens einen gewählten Prozessgröße (1) selbst berechnet werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein begrenzter Referenzwert (32) einer Referenzgröße (3) und/oder mindestens ein zusammengesetzter Referenzwert (42) einer zusammengesetzten Referenzgröße (4) als obere oder untere Überwachungsgrenze mindestens einer überwachten Prozessgröße (1) verwendet werden/wird, und dass der mindestens eine Wert (12) der mindestens einen überwachten Prozessgröße (1) in Schritt (d) als Anomalie eingestuft wird, wenn der mindestens eine Wert (12) der überwachten Prozessgröße (1) größer als die obere Überwachungsgrenze oder kleiner als die untere Überwachungsgrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und/oder die untere Überwachungsgrenze mindestens einer überwachten Prozessgröße (1) aus mindestens einem Wert der folgenden Bezugsgrößen (2) berechnet wird: - Mittelwert von vergangenen Werten (11) von mindestens einer Prozessgröße (1) und/oder - skaliertes Streuungsmaß von vergangenen Werten (11) von mindestens einer Prozessgröße (1), welches mindestens einen Wert, insbesondere einen einzigen Wert oder einen oberen und einen unteren Wert, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das skalierte Streuungsmaß vom Bediener und/oder automatisch skaliert wird, vorzugsweise abhängig von der vorliegenden Parameterklasse (7) und/oder den Systemkonfigurationsklassen (8).
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert aus einem arithmetischen Mittel, einem getrimmten Mittel und/oder dem Median der - vorzugsweise vergangenen - Werte (11) der mindestens einen Prozessgröße (1) gebildet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wert des skalierten Streuungsmaßes mindestens einem vorläufigen Referenzwert (31) entspricht und/oder der mindestens eine vorläufige Referenzwert (31) aus dem mindestens einen Wert des skalierten Streumaßes errechnet wird, wobei insbesondere der erlaubte Referenzwertebereich (33) eines aus dem oberen Wert des skalierten Streuungsmaßes ermittelten vorläufigen Referenzwerts (31) von dem erlaubten Referenzwertebereich (33) des aus dem unteren Wert des skalierten Streuungsmaßes ermittelten vorläufigen Referenzwerts (31) verschieden ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt (dii) die obere und/oder die untere Überwachungsgrenze von mindestens einer überwachten Prozessgröße (1) mindestens einer zusammengesetzten Referenzgröße (4) entsprechen, bevorzugt der Summe oder der Differenz des Mittelwerts und des mindestens einen begrenzten Referenzwerts (32), welcher aus dem mindestens einen Wert des skalierten Streumaßes ermittelt wird und durch seinen erlaubten Referenzwertebereich (33) begrenzt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die - vorzugsweise vergangenen - Werte (11) von einer Prozessgröße (1) der Anzahl der Prozessgrößen (1) eine diskrete und vorzugsweise chronologisch geordnete Reihe bilden, wobei die Elemente der Reihe diskretisierten Zeitpunkten eines kontinuierlichen (Teils eines) Produktionsprozesses (911) und/oder einem Zyklus eines stückweisen Produktionsprozesses (911) zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Werts (21) einer Bezugsgröße (2) eine ausgewählte Anzahl an Elementen der Reihe verwendet werden, wobei diese Elemente nicht zwingend in einer Zeitreihe benachbart sind, und wobei insbesondere die ausgewählte Anzahl an Elementen vom Bediener gewählt wird und/oder in einer Tabelle abgespeichert ist, wobei die Tabelle bevorzugt einer Prozessgröße (1), eine Anzahl an Elementen zuordnet, und/oder durch mindestens ein Auswahlregelwerk ermittelt wird, wobei die Eingangswerte des mindestens einen Auswahlregelwerks bevorzugt - mindestens einen Wert (13) von mindestens einer Prozessgröße (1) der Anzahl der Prozessgrößen (1), welche von wenigstens einer der Prozessgrößen (1) verschieden ist, aus welcher der mindestens eine Wert (21) mindestens einer Bezugsgröße (2) der Anzahl an Bezugsgrößen (2) aus Schritt (a) ermittelt wurde, und/oder - mindestens einen Systemkonfigurationswert (61) einer Anzahl an Systemkonfigurationsgrößen (6) und/oder - mindestens einen Einstellwert (51) einer Anzahl der Einstellgrößen (5) des Produktionsprozesses (911) und/oder - mindestens eine Parameterklasse (7) und/oder - mindestens eine Systemkonfigurationsklasse (8) und/oder - mindestens eine Eingangsgröße von außerhalb des Produktionsprozesses (911) und/oder - mindestens einen Identifikator von mindestens einer der oben genannten Größen und/oder Klassen umfassen.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Transformieren mindestens eines vorläufigen Referenzwerts (31) einer Referenzgröße (3) in Schritt (c) in den der Referenzgröße (3) erlaubten Referenzwertebereich (33) zur Definition eines begrenzten Referenzwerts (32) so erfolgt, dass der transformierte Referenzwert im erlaubten Referenzwertebereich (33) liegt und sich - gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines Sicherheitsabstands - vom vorläufigen Referenzwert (31) möglichst wenig unterscheidet.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mitteilung abgegeben wird, wenn mindestens ein vorläufiger Referenzwert (31) einer Referenzgröße (3) zur Bildung eines begrenzten Referenzwerts (32) in den der Referenzgröße (3) erlaubten Referenzwertebereich (33) transformiert wird, wobei die Mitteilung insbesondere an einen Bediener gerichtet sein kann.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterklassifizierungseinheit (95) die mindestens eine Parameterklasse (7) mindestens einer überwachten Prozessgröße (1) automatisch aus der Lage mindestens eines vorläufigen Referenzwerts (31) einer Referenzgröße (3) in Bezug auf den der Referenzgröße (3) erlaubten Referenzwertebereich (33) erkennt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bezugswert (21) mindestens einer Bezugsgröße (2) von einer Beurteilungseinheit (921) positiv oder negativ beurteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer negativen Beurteilung mindestens eines Bezugswerts (21) mindestens einer Bezugsgröße (2) durch die Beurteilungseinheit (921) andere vorzugsweise vergangene Werte (11) mindestens einer Prozessgröße (1), insbesondere andere Elemente der Reihe jener Prozessgrößen (1) aus welchen der mindestens eine Bezugswert (2) ermittelt wurde, ausgewählt werden und aus diesen neu gewählten vorzugsweise vergangenen Werten (11) von Prozessgrößen (1) neue Bezugswerte (21) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinheit (921) mindestens eine Beurteilungsbezugsgröße, wobei die Beurteilungsbezugsgröße eine Bezugsgröße (2) ist, und festgelegte Regeln zur Beurteilung mindestens einer von der Beurteilungsbezugsgröße verschiedenen Bezugsgröße (2) verwendet, wobei die mindestens eine Beurteilungsbezugsgröße beispielweise die durchschnittliche Steigung der vorzugsweise vergangenen Werte mindestens einer Prozessgröße (1) ist.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer negativen Beurteilung eines Bezugswerts (21) durch die Beurteilungseinheit (921) die neue Wahl der vorzugsweise vergangenen Werte (11) mindestens einer Prozessgröße (1) manuell und/oder automatisch, insbesondere unter Verwendung von Beurteilungsbezugsgrößen, durchgeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Werts (21) der mindestens einen Bezugsgröße (2) aus Werten (11) von mindestens einer Prozessgröße (1) in Schritt (a) manuell und/oder automatisch, insbesondere aufgrund festgelegter Kriterien, ausgelöst werden kann, in beiden Fällen insbesondere während dem Produktionsprozess (911).
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert (21) mindestens einer Bezugsgröße (2) laufend in festgelegten Zeitschritten und/oder nach einer festgelegten Anzahl von Zyklen eines zyklischen Produktionsprozesses (911) aus Werten (11) der Prozessgrößen (1) neu ermittelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert (21) mindestens einer Bezugsgröße (2) kumulativ aus den vorzugsweise vergangenen Werten (11) der Prozessgrößen (1) ermittelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte (11) von mindestens einer Prozessgröße (1) und/oder mindestens einer Bezugsgröße (2) von einer Datenaufzeichnungseinheit (92) gespeichert werden.
Produktionsanlage (9) mit Mittel, die geeignet sind, das Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Produktionsanlage (9) des Anspruchs 34 das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 33 ausführt.