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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung und/oder Aufzeichnung
mindestens eines Messwertes einer Charge eines Mediums, das einem
Prozess einer Prozessanlage unterzogen wird. Weiterhin bezieht sich
die Erfindung auf eine entsprechende Vorrichtung. Bei der Prozessanlage kann
es sich beispielsweise um eine Sterilisierungsanlage und bei dem
Messwert um Temperatur oder Druck handeln. Dementsprechend kann
es sich bei dem Medium einer Charge z.B. um zu sterilisierende Gläser handeln.
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Viele
Prozesse, die in entsprechenden Prozessanlagen durchgeführt werden,
unterteilen sich in unterschiedliche Phasen oder Schritte. Ein Beispiel ist
der Prozess der Sterilisation von z.B. Gläsern. In einer ersten Phase
wird untersucht, ob eine ausreichende Dichtigkeit der Anlage gegeben
ist, so dass z.B. durch Unterdruck in der Anlage keine Kontamination
in die Anlage und somit in die Gläser gelangt. Dafür wird in
der ersten Phase nach der Einbringung der Gläser abwechselnd Unterdruck
und Überdruck erzeugt.
Diese Druckspitzen werden gezählt.
Somit ist in der ersten Phase der Druck relevant. In der nächsten Phase
wird die Anlage aufgeheizt. Dies sollte möglichst schnell geschehen.
Somit ist in dieser Phase der Temperaturgradient wichtig. In der nächsten Phase
wird für
einen bestimmten Zeitraum die Temperatur durch den mit dem Gradienten
erzielten Wert gehalten. In dieser Phase darf die Temperatur einen
entsprechenden Grenzwert nicht unterschreiten. Somit ist in dieser
Phase die Temperatur der wichtige Messwert. Die letzte Phase dient
der Abkühlung.
Ein ähnliche
Unterteilung lässt
sich beispielsweise auch für
unterschiedliche Arten von Waschmaschinen vornehmen, in denen sich
auch die Phasen Spülen,
Aufheizen, Trocken usw. abwechseln. Solche Prozessanlagen werden üblicherweise von
einer Steuereinheit gesteuert. Bei vielen Anwendungen ist es jedoch
wichtig, dass der Prozess protokolliert wird, um sicherzustellen,
dass auch alle Auflagen bezüglich
der einzelnen Phasen eingehalten worden sind. Dazu ist es vorteilhaft,
ein redundantes Aufzeichnungsgerät
zu haben, dass unabhängig
von der Steuereinheit die einzelnen Messgrößen aufzeichnet. Eine Weiterentwicklung
ist, dass die Messwerte nicht nur aufgezeichnet, sondern auch mit
Soll- oder Grenzwerten verglichen werden und dass ausgehend von
einem solchen Vergleich Aktionen, Signale o.ä. eingeleitet werden. Aus der
redundanten Datenmitschrift wird also ein aktives Eingreifen in
den Prozess selbst. Von der Anmelderin werden Datenaufzeichnungsgeräte unter
der Bezeichnung „Memo-Graph" hergestellt und
vertrieben. Dem Stand der Technik nach sind solche Geräte in der
Lage, Messdaten eines ganzen Prozesses (typischerweise eines Chargenprozesses)
aufzuzeichnen. Es ist jedoch nicht möglich, den Fokus den einzelnen
Phasen des Prozesses entsprechend auf die für die Phase relevanten Messgrößen passend
zu legen.
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Somit
ist es die Aufgabe der Erfindung, Messgrößen eines Prozesses aufzuzeichnen
und zu überwachen,
wobei dieser Prozess in Phasen zerfällt. Dafür erforderlich sind ein Verfahren
und eine dementsprechende Vorrichtung.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des
Verfahrens dadurch gelöst,
dass der Prozess aus mehreren Phasen besteht, dass mindestens ein Signal
zur Kennung einer Phase gegeben wird, dass mindestens während der
durch das Signal gekennzeichneten Phase mindestens ein Messwert
erzeugt wird, und dass mindestens der Messwert gespeichert wird.
Mit der Phasenkennung wird dem Aufzeichnungsgerät mitgeteilt, dass sich der
Messwert auf diese Phase bezieht. Somit kann der Messwert entsprechend
gespeichert werden. Greift das Aufzeichnungsgerät auf mehrere Messwerte von
unterschiedlichen Messgeräten
zu, so kann es den Messwert auswählen,
der für
die Phase relevant ist. Damit kann entweder die Datenmenge reduziert
werden, weil beispielsweise nur die relevanten Daten pro Phase gespeichert
werden, oder es werden nur die relevanten Daten überwacht und bzgl. vorgegebener
Werte verglichen. Eine Umsetzung ist auch, dass ein Signal für den Beginn
einer Phase gegeben wird und dass sich die folgenden Phasen für das Aufzeichnungsgerät aus dem
zeitlichen Abstand zum Beginn der durch das Signal gekennzeichneten
Phase ergeben. Somit sind also die kennzeichnenden Signale der der
durch das Signal gekennzeichneten Phase folgenden Phasen Zeitmarken.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zusätzlich zum Messwert der absolute
und/oder relative Messzeitpunkt gespeichert wird. Dies ist z.B. dann
vorteilhaft, wenn die Messungen nicht zu fest vorgegebenen Zeitpunkten
durchgeführt
werden, sondern dynamisch erfolgen. Es wäre möglich, dass die Messwerte in
Abhängigkeit
von einem bestimmten Messzeitpunkt gesetzt werden. Der relative Messzeitpunkt
ist dabei z.B. durch den zeitlichen Abstand zum Beginn einer Phase
gegeben. Bei dem absoluten Zeitpunkt kann es sich beispielsweise
um die Uhrzeit handeln.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens ein Signal
für die
Kennung der Charge gegeben wird, die dem Prozess unterzogen wird,
und/oder dass mindestens ein Signal für die Kennung des Prozesses
gegeben wird. In einer Prozessanlage können Chargen unterschiedlicher
Medien unterschiedlichen Prozessen unterzogen werden. So ist z.B.
die Erhitzungstemperatur auch abhängig davon, welches Material
sterilisiert werden soll. Damit sind aber auch mit den Chargen oder
entsprechend mit den Prozessen unterschiedliche Grenzwerte vorgegeben.
Um dieses Umschalten des Prozesses dem Aufzeichnungsgerät mitzuteilen,
wird ein Signal gegeben, das Auskunft über die Charge und somit über den
Prozess selbst erteilt. Es kann aber natürlich auch ein Signal gegeben
werden, dass den Prozess direkt bezeichnet. Dies ist für die folgenden Ausgestaltungen
bedeutend.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens ein Sollwert
und/oder mindestens ein Grenzwert für den Messwert bezüglich der
Phase, in der der Messwert erzeugt wurde, vorgegeben wird, und dass
der Messwert mit dem Sollwert und/oder mit dem Grenzwert verglichen
wird. Diese Sollwerte und Grenzwerte ermöglichen, dass direkt während des
Prozesses schon Abweichungen erkannt werden. Dies vereinfacht und
beschleunigt eine nachträgliche
Auswertung, kann aber auch dazu dienen, in den Prozess einzugreifen.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass der Sollwert und/oder der Grenzwert
konstant für
eine Phase vorgegeben wird. Eine andere Ausgestaltung beinhaltet,
dass der Sollwert und/oder der Grenzwert in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des
Prozesses vorgegeben wird. Die Soll- und Grenzwerte werden also
entweder als konstant für
einzelne Phasen vorgegeben oder sie sind entsprechend dem zeitlichen
Verlauf der entsprechenden Phase unterschiedlich. Die erste Variante
ist sehr einfach, die zweite Variante erlaubt eine genauere Überwachung
des Messwertes. Beide Realisierungen können jedoch auch kombiniert
werden. Dann ist die Variante der konstanten Werte sinnvoller für Phasen,
in denen die Messwerte sich kaum ändern. Die zweite Variante
ist dann sinnvoll, wenn sich die Werte mit bekanntem Verlauf zeitlich
verändern.
Die Eingabe der Sollwerte kann dabei über einen Teach-In-Durchlauf des Prozesses
erfolgen, bei dem der Prozess kontrolliert durchlaufen wird. Passend
werden dann die Grenzwerte eingegeben, die nicht nur auf die Messgenauigkeit
der Messwerte abheben, sondern auch eine mögliche Schwankung im zeitlichen
Ablauf der Werte einschließen.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens ein Signal
zur Kennung des Wechsels der Phasen gegeben wird, wobei sich aus
dem Signal mindestens der Beginn und/oder das Ende einer Phase ergibt.
Bei diesem Signal kann es sich auch um das Signal zur Kennung der
Phase handeln. Wenn der Wechsel der Phasen – eine Bezeichnung ist auch
Schrittwechsel – bekannt
gegeben wird, so kann damit z.B. eine zeitliche Überwachung der Phasen erfolgen.
Dabei kann es sinnvoll sein, separate Signale zum Beginn und zum
Ende des Prozesses, also zur Kenntlichmachung des Beginnes der ersten Phasen
und zum Ende der letzten Phase zu geben. Diese Zeitmarken für die Phasen
sind wichtig für
die folgende Ausgestaltung.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass für die Dauer mindestens einer
Phase ein Sollwert vorgegeben wird, dass aus der Zeitdifferenz zwischen
mindestens zwei Signalen zur Kennung des Wechsels der Phase die
Dauer der Phase bestimmt wird, und dass die Dauer der Phase mit
dem Sollwert verglichen wird. Somit ergibt sich die Zeit, bzw. die Dauer
auch als ein weiterer Messwert. Die Dauer einer Phase ist z.B. bei
der Sterilisierung wichtig, da sie nicht zu kurz sein darf, um eine
ausreichende Keimfreiheit zu garantieren, da sie aber auch z.B.
bei der Sterilisation von Flüssigkeiten
nicht zu lang sein darf, um die Qualität der Flüssigkeit nicht zu vermindern. Eine
Umsetzung neben der, dass die Aufzeichnungseinheit die Dauer selbsttätig ermittelt,
ist auch, dass z.B. durch einen Zeitnehmer die Dauer einer Phase gemessen
und der Aufzeichnungseinheit übermittelt wird.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet, dass eine Reihenfolge der
Phasen vorgegeben wird, und dass anhand der Kennung der Phasen die
Reihenfolge der Phasen mit der vorgegebenen Reihenfolge verglichen
wird. Dies ist eine ganz grundlegende Sicherstellung, dass von der
Steuereinheit die Phasen in der richtigen Reihenfolge abgearbeitet werden,
dass also z.B. nicht das Abkühlen
vor dem Aufheizen geschieht. Damit verbunden ist auch eine Realisierung,
bei der die Anzahl der Phasen mitgezählt und mit einem entsprechendem
Sollwert verglichen wird.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass eine Abweichung von mindestens einem
Sollwert gespeichert und/oder gemeldet wird und/oder dass eine Aktion
ausgelöst
wird. Werden die Abweichungen nach dem Vergleich abgespeichert,
so ist eine nachträgliche
Auswertung einfacher und schneller zu gestalten. Erfolgt bei einer
Abweichung eine Meldung, z.B. via e-mail oder durch ein akustisches
oder optisches Signal, so kann ein Benutzer in den Prozess eingreifen.
Die Erweiterung davon sieht vor, dass durch das Aufzeichnungsgerät direkt
eine Aktion ausgelöst wird.
Dies könnte
bedeuten, dass der Prozess gestoppt wird, oder dass über einen
PID-Regler die Prozessanlage geregelt wird oder dass eine Kommunikation
mit der Steuereinheit der Anlage erfolgt. Hierfür gibt es noch viele Möglichkeiten.
Die Umsetzungen des Erkennens einer Abweichung von einem vorgegebenen
Wert steigert sich also vom reinen Abspeichern, über das Alarmieren bis hin
zum aktiven Eingriff.
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Eine
Umsetzung des Verfahren sieht vor, dass der Beginn des Prozesses
und/oder der Überwachung
nur von einem befugten Benutzer ausgelöst wird. Dies kann z.B. über die
Eingabe eines Codes oder über
einen Schlüssel
erfolgen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich der
Vorrichtung dadurch gelöst,
dass mindestens ein Messgerät
vorgesehen ist, das mindestens einen Messwert des Prozesses der
Prozessanlage erzeugt, dass eine Aufzeichnungseinheit vorgesehen ist,
die mindestens die vom Messgerät
erzeugten Messsignale empfängt
und speichert, und dass mindestens eine Sendeeinheit vorgesehen
ist, die mindestens ein Signal zur Kennung einer Phase an die Aufzeichnungseinheit
gibt. Das Messgerät
erzeugt also die Messdaten, die z.B. zum einen an eine entsprechende
Steuereinheit der Prozessanlage übergeben
wird, so dass z.B. ein PID-Regler die Anlage passend regeln kann.
Zum anderen werden die Messwerte an die Aufzeichnungseinheit übergeben, um
das Verfahren und um somit eine redundante Datenaufzeichnung zu
ermöglichen.
Die Aufzeichnungseinheit empfängt
die Messwerte und speichert sie. Den anderen Ausgestaltungen des
Verfahrens entsprechend verfügt
die Aufzeichnungseinheit auch über
Speichereinheiten, in denen die nötigen Grenzwerte und Sollwerte
hinterlegt sind. Weiterhin kann ein Mikrocontroller vorhanden sein,
der die Vergleiche der Messwerte mit den Grenzwerten durchführt. Ebenfalls
kann auch eine Signalisierungseinheit vorhanden sein, die z.B. optisch
oder akustisch den Benutzer auf Abweichungen aufmerksam macht. Möglich sind
auch passende Anschlüsse,
so dass Abweichungen auch auf elektronischem Weg übertragen werden
können.
Eine Sendeeinheit ist weiterhin vorgesehen, um der Aufzeichnungseinheit
die nötigen Signale
mindestens zur Kennung der Phasen oder auch zur Kennung der Charge
etc. mitzuteilen. Diese Sendeeinheit kann dabei auch in der Steuereinheit der
Prozessanlage implementiert sein. Um jedoch wirklich unabhängig von
der Steuereinheit zu werden, kann die Sendeeinheit auch von der
Prozessanlage selbst gesteuert werden. Die Ausgestaltungen als Umsetzung
des Verfahrens dürften
der fachlich qualifizierten Person keine Schwierigkeiten bereiten.
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Die
Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
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1: ein Flussdiagramm des
Durchlaufens eines Prozesses; und
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2: ein Blockschaltbild der
Vorrichtung.
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1 zeigt einen beispielhaften
Ablauf eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
Die Darstellung stellt dabei keine Beschränkung der Ausgestaltungsmöglichkeiten
dar, sondern ist nur ein Beispiel. Zu Beginn werden Grenzwerte für die unterschiedlichen Messwerte
vorgegeben. Dabei kann es sich um die Grenzwerte für unterschiedliche
Messwerte, je nach Phase handeln. Beispielsweise wird in der einen Phase
die Temperatur, in einer anderen der Druck und in noch einer weiteren
der pH-Wert gemessen. Es kann sich aber auch um Grenzwerte für eine Messgröße handeln,
die für
die einzelnen Phasen jeweils unterschiedlich sind. Beispielsweise
sind die Temperaturgrenzen je nach Phase unterschiedlich. Diese
Grenzwerte oder Sollwerte können
für unterschiedliche
Chargen und Prozesse fest vorgegeben und in der Aufzeichnungseinheit
hinterlegt sein. Um die entsprechenden Soll /Grenzwerte parat zu
haben, wird dann jeweils ein Signal für die Prozess-Kennung gegeben.
In der gezeigten Ausgestaltung wird zunächst der Beginn des Prozesses
gemeldet. D.h. damit wird beispielsweise das Aufzeichnungsgerät gestartet.
Für jede
Phase wiederholen sich dann immer die folgenden Schritte: Es wird
ein Signal zur Kennung der jeweiligen Phase gegeben. Der Messwert wird
dann von einem Messgerät
erzeugt. Dabei kann es sich um einen Temperaturfühler, um ein Druck- oder pH-Messgerät oder um
ein ähnliches
Messgerät handeln.
Dieser Messwert wird unter Bezugnahme auf die Phase und ggf. auch
mit dem Messzeitpunkt, der absolut oder relativ zum Beginn der Phase
abgelegt werden kann, gespeichert. Der Messwert wird im nächsten Schritt
mit dem entsprechenden Grenzwert verglichen. Bei Abweichungen erfolgt
im gezeigten Beispiel ein Alarm, der einen Benutzer dazu auffordert,
in den Prozess einzugreifen, da ein korrekter Ablauf ggf. nicht
mehr gewährleistet
ist. Ist der Messwert in Ordnung, so wird im hier gezeigten Fall
geprüft,
ob die Kriterien für
das Ende der Phase erfüllt sind.
Bei den Kriterien kann es sich z.B. um eine vorgegebene Anzahl von
Messpunkten handeln oder es kann sich um die Dauer der Phase handeln.
Es kann auch ein Kriterium sein, ob ein Signal für das Ende der Phase oder ein
Signal für
den Beginn einer neuen Phase gegeben worden ist. Es werden also
so lange Messwerte aufgenommen und verglichen, bis die Phase beendet
worden ist. Dann wird mit der nächsten
Phase weitergemacht. Dies solange, bis im hier gezeigten Fall ein
Signal für
das Ende des Prozesses, das somit auch das Ende der letzten Phase
ist, gegeben wird. Auch hierfür
kann eine Abfrage eingerichtet werden, ob der Prozess bereits zu
seinem Ende gekommen ist, z.B. durch die Vorgabe der Anzahl der
Phasen und das Mitzählen
der Phasen. Ist das Ende des Prozesses noch nicht erreicht, so wird nach
dem Ende einer Phase wieder der Abschnitt der Messwerte für die nächste Phase
durchlaufen. Nach dem Prozess sind die Messwerte abgespeichert und liegen
für eine
Kontrolle bereit. Somit ist der Prozessablauf redundant dokumentiert.
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In 2 ist schematisch eine Vorrichtung
gezeigt, in der das Verfahren der Erfindung umgesetzt wird. Gezeigt
ist die Prozessanlage 1. Das Messgerät 5, z.B. ein Temperatursensor,
erzeugt einen Messwert und übermittelt
ihn hier direkt an die Aufzeichnungseinheit 10. Der Messwert
kann natürlich
auch an die Steuereinheit 20 übermittelt werden. Die Steuereinheit 20 steuert
den Prozess der Prozessanlage 1. In ihr kann sich z.B.
ein PID-Regler finden. Von der Sendeeinheit 15 wird mindestens
ein Signal zur Kennung der Phase erzeugt und an die Aufzeichnungseinheit 10 übermittelt.
Diese Sendeeinheit 15 kann auch Teil der Steuereinheit 20 sein.
Die Aufzeichnungseinheit 10 bekommt somit von der Sendeeinheit 15 die
Information, welche Phase aktuell ist, und vom Messgerät 5 die
entsprechenden Messwerte des Prozesses.
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- 1
- Prozessanlage
- 5
- Messgerät
- 10
- Aufzeichnungseinheit
- 15
- Sendeeinheit
- 20
- Steuereinheit