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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Zustandsüberwachungs-
und Telemetriesysteme für Maschinen, die auf Strassen und
im Gelände verwendet werden, und insbesondere bezieht sich
die Offenbarung auf Systeme und Verfahren zur Aufrechterhaltung
des Maschinenbetriebs trotz eines Datensammelfehlers.
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Hintergrund
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Viele
moderne auf der Strasse und im Gelände zu verwendende Maschinen,
wie beispielsweise Automobile, industrielle Motorsysteme, Baumaschinen,
Bergwerksgeräte und andere Arten von Maschinen, sind mit
einem komplizierten Netzwerk von auf der Maschine befindlichen bzw. „On-Board”-Datensammlungsausrüstung
bzw. Datensammlungsmitteln ausgestattet. Diese Datensammlungsmittel
sind typischerweise zur Überwachung der Betriebsparameter einer
Maschine konfiguriert, ferner zur Analyse der Betriebsparameter,
basierend auf Schwellenvorschriften, die den „normalen” Maschinenbetrieb
anzeigen, und die Datensammelmittel identifizieren ferner einen
Fehlerzustand dann, wenn die Betriebsparameter mit den Schwellenvorschriften
bzw. Grenzvorschriften nicht übereinstimmen oder inkonsistent sind.
Bestimmte „kritische” Fehlerzustände
können dann, wenn zugelassen wird, dass sie weiter bestehen,
eine schwere Schädigung der Maschine bewirken, was in manchen
Fällen dazu führen kann, dass ein temporärer
oder ein permanenter Ausfall der Maschine auftritt.
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Um
den durch das Weiterbestehen solcher kritischer Fehlerzustände
verursachten Schaden zu begrenzen, sind einige Datensammlungssysteme
so konfiguriert, dass sie die Maschine daran hindern, bei Feststellung
von einem oder mehreren kritischen Fehlerzuständen in Betrieb
zu bleiben. In einigen Fällen kann der Maschinenbetrieb
nur dann wieder in Gang gesetzt werden, wenn der Fehlerzustand zurückgestellt
wurde, und zwar durch einen autorisierten Service-Techniker, wodurch
sichergestellt wird, dass der kritische Fehlerzustand in ordnungsgemäßer
Weise beseitigt wurde, bevor der weitere Betrieb der Maschine gestattet
wird.
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Obwohl
die Verhinderung des Maschinenbetriebs bei Vorhandensein solcher
kritischer Fehlerstände die Beschädigung der Maschine
begrenzen kann, und zwar durch Abschalten der Maschine während
solcher vorhandener Zustände, so können doch signifikante
Nachteile auftreten. Beispielsweise kann ein fehlerhafter, nicht
geeichter Sensor fehlerhafte Daten erzeugen, die eine unrichtige
Detektierung eines Fehlerzustands verursachen. Solche unrichtigen oder
fehlerhaften Fehlerdetektionen oder Fehlerfeststellungen können
zu einem nicht notwendigen Abschalten der Maschine führen,
was die Maschinenproduktivität und/oder Projektumgebungs-Produktivität
reduzieren kann.
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Eine
Lösung zur Begrenzung einer fehlerhaften Fehlerfeststellung
umfasst das Einbauen oder Verwenden von redundanten Datensammelsystemen,
wobei ein Datensammelsystem als ein Backup bzw. Ersatz für
das andere Datensammelsystem dient. Um in positiver Weise einen
kritischen Fehlerzustand zu detektieren, kann es erforderlich sein, dass
beide Datensammelsysteme den Fehlerzustand detektieren. Wenn ein
erstes Datensammelsystem anzeigt, dass die Maschine normal betrieben wird,
während ein zweites Datensammelsystem einen Fehlerzustand
detektiert, so kann das Steuermodul die durch das zweite Datensammelsystem
gesammelten Daten als fehlerhaft oder falsch identifizieren und
solche Daten ignorieren.
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Obwohl
die redundante Datensammellösung die Anzahl von fehlerhaften
Fehlerzuständen, detektiert durch ein Datensammelsystem,
reduzieren kann und daher die Größe der nicht
notwendigen Maschinen-Nichtbetriebszeit infolge von fehlerhaften
Fehlerdetektionen begrenzen kann, sind solche Lösungen teuer.
Beispielsweise erfordern redundante Systeme die Installation von
Ersatz- oder Verstärkungs(Backup)-Sensoren und Datensammelmitteln,
was in signifikanter Weise die Herstellungs- und Produktionskosten
erhöht, verglichen mit Einzel-Sensorlösungen. Um
die Zuverlässigkeit von Fehler-Detektionssystemen zu erhöhen,
um die Anzahl von fehlerhaften Maschinenabschaltungen zu reduzieren,
ohne in unnötiger Weise die Maschinenproduktions- und Ausrüstungskosten
zu erhöhen, ist somit ein System erforderlich zur temporären
Auflösung oder Lösung von fehlerhaften Fehlerzuständen
und Sensorausfällen.
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Ein
Verfahren zur Lösung von Sensorausfällen ist in
U. S. Patent Nr. 7,093,536 (dem
'536-Patent ) für
Archer et al beschrieben. Das
'536-Patent beschreibt
ein fehlertolerantes Verfahren zum Betrieb einer Baumwollverpackungsmaschine.
Das in dem
'536-Patent beschriebene
Verfahren umfasst die Überwachung von Daten, gesammelt
durch eine Vielzahl von Positionssensoren der Maschine, und, basierend
auf den gesammelten Daten, eine Identifizierung eines fehlerhaften
oder ausgefallenen Positionssensors. Die von einem gesunden bzw.
betriebsfähigen Positionssensor gesammelten Daten können substituiert
werden für Daten, die durch den fehlerhaften Positionssensor
gesammelt werden sollten, wodurch das Abschalten der Maschine verhindert wird,
das andernfalls infolge des fehlerhaften Sensors aufgetreten wäre.
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Obwohl
das System gemäß dem
'536-Patent die Maschinen-Nichtbetriebszeit
(„machine downtime”) infolge fehlerhafter Sensordaten
in Situationen, wo ein fehlerhafter Maschinensensor ein verfügbares „On-Board”-Gegenstück
besitzt, reduzieren kann, kann dies doch noch inadäquat
sein. Beispielsweise macht es das System des
'536-Patents erforderlich, dass ein
gleichartiger (beispielsweise Backup- oder Ersatz-)Sensor körperlich
an der Maschine angebracht ist. Infolge dessen können Fehler,
die mit Sensoren assoziiert sind, die kein gleichartiges Gegenstück
angeordnet auf der Maschine (beispielsweise Maschinentemperatur-Sensor, Öldrucksensor
usw.) besitzen, noch immer ein nicht notwendiges Abschalten der
Maschine zur Folge haben. Ferner kann das Vorsehen eines zusätzlichen
Sensors allein als Ersatz für einen vorhan denen Sensor
in signifikanter Weise die Maschinenausrüstungskosten erhöhen.
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Die
hier offenbarten Systeme und Verfahren zur temporären Lösung
von Fehlerzuständen für Maschinensteuervorrichtungen
richten sich auf die Überwindung von einem oder mehreren
der oben genannten Probleme.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem
Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein System zur
Aufrechterhaltung des Maschinenbetriebs. Das System kann mindestens
eine Überwachungsvorrichtung aufweisen, die mit einem Teil
einer Maschine, die in einer Maschinenumgebung arbeitet, gekoppelt
bzw. gekuppelt ist, wobei die mindestens eine Überwachungsvorrichtung
konfiguriert ist zur Überwachung eines mit der Maschine
assoziierten oder in Beziehung stehenden Parameters. Das System
kann auch ein erstes elektronisches Steuermodul aufweisen, welches
in kommunikativer Weise mit der mindestens einen Überwachungsvorrichtung
gekoppelt ist. Das elektronische Steuermodul kann zur Identifikation
eines Datensammelfehlers assoziiert mit der mindestens einen Überwachungsvorrichtung
konfiguriert sein. Das elektronische Steuermodul kann auch konfiguriert
sein zum Detektieren, ansprechend auf den Datensammelfehler, eines
zweiten elektronischen Steuermoduls in der Nähe des ersten
elektronischen Steuermoduls, wobei das zweite elektronische Steuermodul
konfiguriert ist zum Sammeln von mindestens einem Parameter, der
mit dem Parameter austauschbar ist. Das elektronische Steuermodul
kann ferner konfiguriert sein zum Aufbau eines drahtlosen Kommunikationskanals
mit dem zweiten elektronischen Steuermodul und zum Herunterladen
von mindestens einem Parameter vom zweiten Steuermodul über
den drahtlosen Kommunikationskanal.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein
Verfahren zur Aufrechterhaltung des Maschinenbetriebs. Das Verfahren
kann Folgendes umfassen: Identifizierung eines Datensammelfehlers
assozi iert mit einem Parameter, der durch ein erstes elektronisches
Steuermodul der Maschine gesammelt wird. Ansprechend auf den Datensammelfehler
kann ein zweites elektronisches Steuermodul nahe dem ersten elektronischen Steuermodul
detektiert werden, wobei das zweite elektronische Steuermodul konfiguriert
ist zum Sammeln von mindestens einem Parameter, der mit dem Parameter
austauschbar ist. Das erste elektronische Steuermodul kann einen
drahtlosen Verbindungskanal zwischen dem ersten elektronischen Steuermodul
und dem zweiten elektronischen Steuermodul aufbauen. Das Verfahren
kann auch die Abfrage des zweiten elektronischen Steuermoduls nach
dem mindestens einen Parameter umfassen und das Empfangen des mindestens
einen Parameters von dem zweiten Steuermodul über den drahtlosen
Verbindungskanal, ansprechend auf die Anfrage.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt richtet sich die Offenbarung auf eine Projektumgebung,
die eine erste Maschine aufweist, die in der Projektumgebung arbeitet,
wobei die erste Maschine nahe einer zweiten Maschine ist. Die Projektumgebung
kann auch mindestens eine Überwachungsvorrichtung umfassen,
und zwar gekoppelt mit einem Teil der ersten Maschine, wobei die
mindestens eine Überwachungsvorrichtung konfiguriert ist
zur Überwachung eines mit der ersten Maschine assoziierten
Parameters. Die Projektumgebung kann ferner ein erstes elektronisches
Steuermodul umfassen, und zwar angeordnet auf der ersten Maschine
und kommunikativ gekuppelt mit der mindestens einen Überwachungsvorrichtung.
Das erste elektronische Steuermodul kann konfiguriert sein zur Identifikation
eines Datensammelfehlers assoziiert mit der mindestens einen Überwachungsvorrichtung.
Das erste elektronische Steuermodul kann auch konfiguriert sein
zur Detektion ansprechend auf den Datensammelfehler eines zweiten
elektronischen Steuermoduls assoziiert mit der zweiten Maschine,
wobei das zweite elektronische Steuermodul konfiguriert ist zur
Sammlung von mindestens einem Parameter, der mit dem Parameter austauschbar
oder auswechselbar ist. Das erste elektronische Steuermodul kann
konfiguriert sein zum Aufbau eines drahtlosen Kommunikationskanals mit
dem zweiten elektronischen Steuermodul und zum Herunterladen des
mindestens einen Parameters von dem zweiten Steuermodul über
den drahtlosen Kommunikationskanal.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 veranschaulicht
eine exemplarische Projektumgebung in Übereinstimmung mit
den offenbarten Ausführungsbeispielen;
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2 ist
eine schematische Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Komponenten
der Projektumgebung der 1; und
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3A und 3B sehen
ein Flussdiagramm vor, welches ein exemplarisches Verfahren veranschaulicht
zur temporären Auflösung oder Beseitigung von
Fehlerzuständen in Maschinensteuervorrichtungen.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
eine exemplarische Projektumgebung 100 konsistent oder übereinstimmend
mit den offenbarten Ausführungsbeispielen. Die Projektumgebung 100 kann
eine oder mehrere Komponenten umfassen, die individuelle Aufgaben ausführen,
die zu einer Maschinenumgebungsaufgabe beitragen, wie beispielsweise
Bergbau, Bauvorhaben, Transport, Ackerbau, Herstellungsvorgänge oder
aber die Projektumgebung kann eine andere Art von Aufgabe umfassen
assoziiert mit anderen Arten von Industrien. Beispielsweise kann
die Projektumgebung 100 eine oder mehrere Maschinen 110a, 110b umfassen,
und zwar jede konfiguriert zur Durchführung einer mit der
Projektumgebung 100 assoziierten Aufgabe.
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Die
Projektumgebung 100 kann konfiguriert sein zur Überwachung,
zur Sammlung, zur Steuerung und/oder zur Filterung von Information
assoziiert mit einem Betrieb von einer oder mehreren Maschinen 110 und
zur Verteilung der Information an eine oder mehrere „Back-End”-Systeme,
wie beispielsweise die Fernüberwachung („off-site
monitoring”) und Analyseeinrichtung. Es wird ins Auge gefasst,
dass zusätzliche und/oder unterschiedliche Komponenten
als die oben genannten in der Projektumgebung 100 eingeschlossen
sein können. Beispielsweise kann die Projektumgebung 100 ein „Back-End”-Diagnosesystem
umfassen, und zwar in Datenverbindung mit einer oder mehreren Maschinen 110a, 110b über
ein Kommunikationsnetzwerk. Das „Back-End”-Diagnosesystem
kann konfiguriert sein zur Sammlung und Analyse von Daten assoziiert mit
der einen oder mehreren Maschinen 110a, 110b und
zur Verteilung der gesammelten und/oder analysierten Daten an eine
oder mehrere Datenabonnenten („data subscribers”).
Die Datenabonnenten oder Datenverbraucher können Computersysteme
sein, assoziiert mit einer Person oder einer Einheit oder Entität,
assoziiert mit der Projektumgebung, wie beispielsweise einem Maschinenbesitzer,
einem Projektmanager, einem Reparaturtechniker oder irgendeiner
anderen Person oder Entität, die mit der Projektumgebung 100 oder
einer oder mehreren Maschinen 110a, 110b assoziiert
damit, assoziiert sein kann.
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Von
den Maschinen 110a, 110b kann jede eine feststehende
oder mobile Maschine sein, und zwar konfiguriert zur Durchführung
eines Arbeits- oder Betriebsvorgangs assoziiert mit der Projektumgebung 100.
Somit bezieht sich der Ausdruck Maschine, wie hier gebraucht wird,
auf eine feststehende oder mobile Maschine, die irgendeine Art eines Betriebs
oder einer Operation, assoziiert mit einer bestimmten Industrie,
ausführt, wie beispielsweise der Bergbau-Industrie, der
Bau-Industrie, der Landwirtschaft usw., wobei diese Maschine zwischen
oder innerhalb der Projektumgebungen arbeitet (beispielsweise einem
Bauplatz, einem Bergwerk, Kraftwerk usw.). Ferner können
die Maschinen 110a, 110b irgendeine fern gelegene
Anlage verkörpern, und zwar innerhalb oder assoziiert mit
der Projektumgebung 100. Ein nicht einschränkendes
Beispiel einer festen Maschine umfasst ein Motorsystem, welches
in einer Fabrikanlage arbeitet, ein Materialtransportgerät oder
eine „Off-Shore”-Umgebung (beispielsweise eine „Off-Shore”-Bohrplattform).
Nicht einschränkende Beispiele von mobilen Maschinen sind
z. B. folgende: Kommerzielle Maschinen, wie beispielsweise Lastwagen,
Kräne, Erdbewegungsfahrzeuge, Bergwerksfahrzeuge, Bagger
und Materialhandhabungs-Gerätschaften, Farmgerätschaften,
Marineschiffe, Flugzeuge und jedwede andere Art von beweglicher
Maschine, die in einer Arbeitsumgebung betrieben wird. Eine Ma schine
kann durch einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor angetrieben
werden. Die oben aufgeführten Maschinenarten sind Beispiele
und sollen nicht einschränkend verstanden werden. Es wird
ins Auge gefasst, dass die Projektumgebung 100 irgendeine
Maschinenbauart enthalten kann. Demgemäß gilt
Folgendes: Obwohl die 1 Maschinen 110a, 110b als
mobile Transportmaschinen darstellt, können die Maschinen 110a, 110b irgendeine
Maschinenbauart sein, die betätigbar ist, um eine spezielle
Funktion innerhalb der Projektumgebung 100 auszuführen.
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Die
Maschinen 110a, 110b können jeweils eine „On-Board”-Datensammel-
und Kommunikationsvorrichtung aufweisen, um Information, assoziiert mit
einer oder mehreren Komponenten der entsprechenden Maschinen 110a, 110b,
zu überwachen, zu sammeln und/oder zu verteilen. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel kann die „On-board”-Datensammel- und
Kommunikationsvorrichtung ein elektronisches Steuermodul (ECM) 125a, 125b aufweisen,
das zusätzlich zu dem Steuervorgang von einem oder mehreren
Maschinensystemen oder Subsystemen konfiguriert sein kann, um Maschinendaten
zu sammeln und zu verteilen. Es wird ins Auge gefasst, dass die Maschinen 110a, 110b zusätzliche
und/oder unterschiedliche „On-Board”-Datensammel-
und Kommunikationsvorrichtungen aufweisen können. Beispielsweise
können die Maschinen 110a, 110b eine
Datenüberwachungsvorrichtung oder Datenüberwachungsmittel
(beispielsweise Sensoren, Steuermodule, Datensammler, usw.) aufweisen,
und zwar gekoppelt mit dem ECM zur Überwachung der Funktionsfähigkeit,
der Produktivität, des Zustands und/oder der Leistungsfähigkeit,
die mit den Maschinen 110a, 110b assoziiert sind.
Obwohl die „On-Board”-Datensammel- und Kommunikationsmittel
oder Geräte, assoziiert mit den Maschinen 110a, 110b,
als elektronische Steuermodule 125a, 125b veranschaulicht
sind, so können ferner diese Datensammel- und Kommunikationsmittel
oder Vorrichtungen selbständige Datensammelmittel gesondert
und unabhängig von den Maschinensteuervorrichtungen umfassen
oder verkörpern.
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Jedes
der ECMs 125a, 125b kann konfiguriert sein zur
direkten Datenkommunikation mit einem oder mehreren ECMs, assoziiert
mit anderen Maschinen, die innerhalb der Projektumgebung 100 arbeiten.
Beispielsweise kann jedes der ECMs 125a, 125b eine
geeignete Bauart eines Kurzbereichs-Kommunikationsmittels oder Geräts
aufweisen, wie beispielsweise „Peer-to-Peer”-Kommunikations-Transceiver, „Personal
area network”-Kommunikations-Transceiver (beispielsweise
Bluetooth), direkte „Point-to-Point”- oder „Point-to-Multipoint”-Kommunikationsvorrichtungen
oder irgendwelche anderen geeigneten Kommunikationsmittel aufweisen,
die geeignet sind, um die Kommunikation direkt zwischen einem oder
mehreren ECMs 125a, 125 und/oder zwischen ECMs 125a, 125 und
einem „Back-End”-System vorzusehen, und zwar über
ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk. Die Kommunikations- und Netzwerksysteme
für die Erleichterung der Kommunikation zwischen oder unter
den ECMs 125a, 125b von unterschiedlichen Maschinen
und/oder zwischen ECMs 125a, 125b und einem „Back-End”-System werden
im Einzelnen weiter unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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Wie
in dem schematischen Diagramm der 2 veranschaulicht,
kann die Projektumgebung 100 ein System 120 aufweisen,
und zwar zur zeitweisen Auflösung von Fehler- und Ausfallszuständen
in Maschinensteuervorrichtungen („machine controllers”).
Das System kann eine Vielzahl von Komponenten und Subsystemen umfassen,
und zwar konfiguriert zum Sammeln von Maschinendaten, assoziiert
mit einer ersten Maschine 110a, zur Identifikation eines
Datensammelfehlers assoziiert mit einem ersten elektronischen Steuermodul 125a der
ersten Maschine 110a und zum Sammeln der Daten von einem zweiten
elektronischen Steuermodul 125b einer zweiten Maschine 110b zur
zeitweisen oder temporären Auflösung des Datensammelfehlers.
Die Projektumgebung 100 kann auch die Kommunikation zwischen
Maschinen 110a, 110b und einem „Back-End”-System
erleichtern, wie beispielsweise einem Zustandsüberwachungssystem 140,
und zwar über ein Kommunikationsnetzwerk (COMMUNICATION
NETWORK) 130. Das Zustands- oder Konditions-Überwachungssystem 140 kann
konfiguriert sein, um Daten zu überwachen, aufzuzeichnen,
zu analysieren und/oder zu verteilen, und zwar Daten, die mit den
Maschinen 110a, 110 assoziiert sind, wobei die
Verteilung zu einem oder mehreren Datenabonnenten („subscriber”) 150 erfolgt.
Nunmehr sei der Betrieb der Projektumgebung und der diese bildenden
Komponenten und Subsysteme im Einzelnen beschrieben.
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Wie
in 2 gezeigt, kann jede der Maschinen 110a, 110b unter
anderem eine oder mehrere Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b (beispielsweise
Sensoren oder andere Datensammler) aufweisen; ferner ein oder mehrere
ECMs 125a, 125b gekoppelt mit Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b über
Kommunikations- oder Verbindungsleitungen 122; und/oder
ferner irgendeine andere Komponente, die verwendet werden kann zur Überwachung,
zur Sammlung und zur Kommunikation von Information assoziiert mit
dem Betrieb der Maschinen 110a, 110b. Die Maschinen 110a, 110b können
ebenfalls so konfiguriert sein, dass sie Information mit „Off-Board”-Systemen
austauschen, wie beispielsweise einem Zustands- oder Konditionsüberwachungssystem 140,
und zwar über ein Kommunikationsnetzwerk 130.
Die oben beschriebenen Komponenten sind als beispielhaft zu verstehen
und sollen nicht in einschränkender Weise interpretiert
werden. Demgemäß sehen die offenbarten Ausführungsbeispiele
Maschinen 110a, 110b vor, und zwar einschließlich
zusätzlicher, weniger und/oder unterschiedlicher Komponenten
wie sie oben angegeben sind.
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Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b können
irgendeine Vorrichtung aufweisen zum Sammeln von Betriebsdaten assoziiert
mit den Maschinen 110a, 110b. Beispielsweise können
die Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b einen
oder mehrere Sensoren aufweisen, und zwar zur Messung: eines Betriebsparameters,
wie beispielsweise der Motordrehzahl und/oder der Maschinendrehzahl;
dem Maschineneinsatzort; dem Strömungsmitteldruck, der
Strömungsrate, der Temperatur, des Verunreinigungspegels
und/oder der Viskosität eines Strömungsmittels;
der elektrischen Strom- und/oder Spannungspegel; der Strömungsmittel(d.
h. Kraftstoff, Öl usw.)-Verbrauchsraten; der Belastungspegel (d.
h. Nutzlastwert, Prozent der maximalen Nutzlastgrenze, Nutzlasthistorie,
Nutzlastverteilung, usw.); des Übersetzungs- Ausgangsverhältnisses,
des Schlupfes, usw.; der Transport- und Zugdaten; des Antriebsachsen-Drehmoments;
der Intervalle zwischen geplanter oder ausgeführten Wartungs- und/oder
Reparaturoperationen; und irgendwelcher anderer Betriebsparameter
der entsprechenden Maschinen 110a, 110b.
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Die
ECMs 125a, 125b können jeweils konfiguriert
sein zum Empfang, Sammeln, Packen und/oder Verteilen von Daten,
die durch die Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b der
entsprechenden Maschine gesammelt wurden. Der Ausdruck „Betriebsdaten”,
der hier verwendet wird, bezieht sich auf irgendeine Art von Daten,
die mindestens einen Betriebsaspekt anzeigen, der mit einer Maschine oder
irgendeinem der Bestandteile der Maschine oder mit Subsystemen assoziiert
ist. Nicht einschränkende Beispiele der Betriebsdaten können
beispielsweise die folgenden umfassen: Betriebsfähigkeitsinformation,
wie beispielsweise Kraftstoffpegel, Öldruck, Motortemperatur,
Kühlmittelströmungsrate, Kühlmitteltemperatur,
Reifendruck oder irgendwelche anderen Daten, die den Betriebszustand
von einer oder mehreren Komponenten oder Subsystemen der Maschine
anzeigen. Alternativ und/oder zusätzlich können
die Betriebsdaten Statusinformation umfassen, wie beispielsweise
die folgenden Informationen: Motorleistungsstatus (beispielsweise
Motor läuft, Motor läuft leer, Motor ist aus),
Motorbetriebsstunden, Motordrehzahl, Maschinendrehzahl, Ort oder
irgendwelche anderen Daten, die einen Status der Maschine anzeigen.
Wahlweise können die Betriebsdaten auch bestimmte Produktivitätsinformation
umfassen, wie beispielsweise Information hinsichtlich des Fortschritts
der Aufgabe, Last/Kapazitätsverhältnis, Schaltdauer,
Transportstatistiken (Gewicht, Nutzlast, usw.), Kraftstoffeffizienz
oder irgendwelche anderen Daten, die eine Produktivität
der Maschine anzeigen. Alternativ und/oder zusätzlich können
die Betriebsdaten Steuersignale aufweisen zum Steuern eines oder
mehrerer Aspekte oder von Komponenten einer entsprechenden Maschine.
Die ECMs 125a, 125b können Betriebsinformation
empfangen/sammeln, die assoziiert ist mit einem Betrieb der entsprechenden
Maschinen 110a, 110b, und zwar Daten, die von
einer oder mehreren Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b während
der Ausführung einer zugewiesenen Aufgabe geliefert werden.
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Die
ECMs 125a, 125b können jeweils konfiguriert
sein, um Fehlerzustände der Maschine zu detektieren, und
zwar basierend auf den empfangenen Betriebsdaten. Beispielsweise
können die ECMs 125a, 125b individuelle
Betriebsparameter der Betriebsdaten mit einer entsprechenden Schwelle
vergleichen, die assoziiert ist mit jedem entsprechenden Betriebsparameter.
Wenn der gemessene Betriebsparameter nicht konsistent mit der Schwelle
ist, so kann das ECM, assoziiert mit dem nicht konsistenten Parameter,
einen Ausfallszustand detektieren und ein Signal, das den Ausfallszustand
anzeigt, erzeugen.
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Der
Fachmann erkennt, dass die Inkonsistenz zwischen den gemessenen
Betriebsparametern und ihren entsprechenden Schwellen eine Funktion des
speziellen, der Untersuchung unterliegenden Parameters ist. Beispielsweise
können gewisse Parameter mit einem Schwellenmaximalwert
verglichen werden. Auf diese Weise wird eine Inkonsistenz dann entdeckt,
wenn der gemessene Betriebsparameter die Schwellengrenze übersteigt.
Im Gegensatz dazu gilt Folgendes: Bestimmte andere Parameter, wie beispielsweise
die Motortemperatur, können mit einem entsprechenden Schwellenbereich
verglichen werden. Motortemperaturen, die die obere Grenze des Bereichs überschreiten
oder unter der unteren Grenze des Bereichs liegen, können
als inkonsistent identifiziert werden. Demgemäß bezieht
sich der Ausdruck „Dateninkonsistenz”, der hier
benutzt wird, auf eine Abweichung zwischen einem gemessenen Betriebsparameter
und einem Schwellenwert, assoziiert mit dem Parameter, der einen
vorbestimmten akzeptablen Pegel für den Parameter übersteigt.
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Die
ECMs 125a, 125b können jeweils eine oder
mehrere Komponenten aufweisen, und zwar zur Verteilung der empfangenen
Betriebsdaten an eine oder mehrere externe Vorrichtungen, wie beispielsweise
ein Zustandsüberwachungssystem 140. Beispielsweise
können die ECMs 125a, 125b jeweils drahtlose
Transceiver aufweisen, und zwar konfiguriert zur Verteilung der
gesammelten Betriebsdaten an das Zustandsüberwachungssystem 140 über
ein Kommunikationsnetzwerk 130. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel können die ECMs 125a, 125b drahtlose
LAN-Transceiver umfassen, die geeignet sind, um mit einem drahtlosen
LAN-Zugriffspunkt zu kommunizieren, der seinerseits Zugriff zum
Internet besitzt oder zu einem anderen öffentlichen oder
privaten Netzwerk, um so die Kommunikation zwischen dem Zustandsüberwachungssystem 140 und
den Maschinen 110a, 110b zu erleichtern. Alternativ
oder zusätzlich kann das ECM 125 ein (nicht gezeigtes) Satelliten-
oder Mobilfunk-Kommunikationsmodul umfassen, und zwar konfiguriert
zur Verteilung der Betriebsdaten über ein Teilnehmer- oder
Subscriber-basierendes Satelliten- oder Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk.
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Die
ECMs 125a, 125b können jeweils auch konfiguriert
sein für die direkte Kommunikation mit einem oder mehreren
anderen ECMs, assoziiert mit der Projektumgebung 100. Beispielsweise
können die ECMs 125a, 125b jeweils Kurz-zu-Mittelbereich-Kommunikationsmittel
enthalten, geeignet zur Kommunikation zwischen Mehrfach-ECMs, die
in der Projektumgebung 100 arbeiten, wobei diese Kommunikation
erfolgen kann über: „Peer-to-Peer” (oder ad-hoc),
Punkt-zu-Punkt („point-to-point”), Punkt-zu-Multipunkt
(„point-to-multipoint”), ein für einen
persönlichen Bereich vorgesehenes Netzwerk („personal
area network”) (beispielsweise Bluetooth) und/oder drahtlose
LAN-Kommunikation zwischen Mehrfach-ECMs, die in der Projektumgebung 100 arbeiten.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
können die ECMs 125a, 125b jeweils IEEE 802.11-erfüllende
Transceiver verwenden, die geeignet sind, um mit einem zentralen
Verteilungsknoten (d. h. Zugriffspunkt) in Verbindung zu treten
und/oder es kann innerhalb der Projektumgebung 100 eine
direkte Verbindung mit anderen 802-11-erfüllenden Vorrichtungen
vorgesehen sein.
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Die
ECMs 125a, 125b können jeweils konfiguriert
sein für das Detektieren eines Datensammelfehlers, assoziiert
mit einer oder mehreren der Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b.
Der Ausdruck „Datensammelfehler”, wie er hier
verwendet wird, bezieht sich auf jeden Fehler, der mit einer oder
mehrerer der Überwachungsvorrichtungen 121 assoziiert ist,
wobei als dessen Folge ein Fehler in den Betriebsdaten auftritt
oder ein Ausfall der ordnungsgemäßen Sammlung
der Betriebsdaten. Nicht einschränkende Beispiele von Datensammelfehlern sind
beispielsweise die folgenden: Ein Kommunikationsausfall zwischen
den Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b und
einem entsprechenden ECM 125a, 125b, eine nicht
normale Abweichung der Betriebsdaten von einem zuvor detektierten
Trend, ein Fehler in den Betriebsdaten infolge eines Ausfalls oder
eines fehlerhaften Betriebs der Überwachungsvorrichtung 121,
eine abnormale Abweichung der Betriebsdaten von einem durchschnittlichen
Trend, assoziiert mit einer Vielzahl von Maschinen, die in der gleichen
Umgebung arbeiten oder irgendeine andere Fehlerart, die unzuverlässige
oder fehlerhafte Betriebsdaten zur Folge hat.
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Beispielsweise,
wie in 2 veranschaulicht, gilt Folgendes: Das erste ECM 125a,
assoziiert mit der ersten Maschine 110a, kann einen Fehler
detektieren, der mit einer ersten Überwachungsvorrichtung 121a assoziiert
ist. Bei der Feststellung oder Detektion des Fehlers (Ausfalls)
der ersten Überwachungsvorrichtung 121a kann das
erste ECM 125a eine Verbindung herstellen mit einem zweiten
ECM 125b, und zwar assoziiert mit einer zweiten Maschine 125b.
Das ECM 125a kann Daten anfordern assoziiert mit der zweiten Überwachungsvorrichtung 121a, assoziiert
mit dem zweiten ECM 125b, wobei die zweite Überwachungsvorrichtung 121a,
assoziiert mit dem zweiten ECM 125b, kompatibel ist und
austauschbar mit der ersten Überwachungsvorrichtung 121a,
assoziiert mit dem ersten ECM 125a. Ansprechend auf die
Anforderung kann das zweite ECM 125b Daten, gesammelt durch
die zweite Überwachungsvorrichtung 121a, an das
ECM 125a liefern. Das ECM 125a kann die Daten,
assoziiert mit der zweiten Überwachungsvorrichtung 121a,
von dem zweiten ECM 125b empfangen und die empfangenen
Daten für die fehlerhaften Daten substituieren, die mit
der ersten Überwachungsvorrichtung 121, assoziiert
mit dem ersten ECM 125a, assoziiert sind.
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Bei
Detektion eines Datenkommunikationsfehlers können die ECMs 125a, 125b konfiguriert sein,
um: ein oder mehrere ECMs, angeordnet auf mindestens einer anderen
Maschine, zu identifizieren, einen drahtlosen Verbindungskanal mit
der mindestens einen anderen Maschine herzustellen, den ECM oder
die ECMs befragen, die assoziiert sind mit der anderen Maschine
oder den anderen Maschinen, hinsichtlich eines Parameters kompatibel
mit dem Parameter entsprechend dem Datensammelfehler, und einen
kompatiblen Parameter von der anderen oder den anderen Maschinen
zur Substitution des fehlerhaften Parameters zu verwenden. Prozesse und
Verfahren, assoziiert mit der Lösung von Datensammelfehlern,
werden im Einzelnen unten im Hinblick auf 3 beschrieben.
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Das
Kommunikationsnetzwerk 130 kann irgendein Netzwerk umfassen,
das eine Zweiwege-Kommunikation zwischen Maschinen 110a, 110b und
einem „Off-Board”-System, wie beispielsweise einem
Zustandsüberwachungssystem 140, vorsieht. Beispielsweise
gilt Folgendes: Das Kommunikationsnetzwerk 130 kann die
Maschinen 110a, 110b kommunikationsmäßig
koppeln mit dem Zustandsüberwachungssystem 140,
und zwar über eine drahtlose Netzwerkplattform, wie beispielsweise
ein Satelliten-Kommunikationssystem. Alternativ und/oder zusätzlich
kann das Kommunikationsnetzwerk 130 eine oder mehrere Breitband-Kommunikationsplattformen aufweisen,
und zwar geeignet zur kommunikativen Kopplung von einer oder mehreren
Maschinen 110a, 110b mit dem Zustandsüberwachungssystem 140, wie
beispielweise einem der folgenden Systeme: Ein Zellularsystem, Bluetooth,
Mikrowelle, Punkt-zu-Punkt drahtlos, Punkt-zu-Multipunkt drahtlos,
Multipunkt-zu-Multipunkt drahtlos oder irgendeine andere Kommunikationsplattform
zur Netzwerkverbindung einer Anzahl von Komponenten. Obwohl das
Kommunikationsnetzwerk 130 als ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk
dargestellt ist, wird auch vorgesehen, dass das Kommunikationsnetzwerk 130 verdrahtete
Netzwerke aufweisen kann, wie beispielsweise Ethernet, faseroptische
Netzwerke, Wellenleiternetzwerke oder irgendeine andere Bauart von
verdrahteten Kommunikationsnetzwerken.
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Das
Kommunikationsnetzwerk 130 kann auch jedwede notwendige
Infrastruktur umfassen, um Nachrichtübermittlung bzw. Routing
und Netzwerkoperationen zu ermöglichen. Beispielsweise kann
das Kommunikationsnetzwerk 130 verschiedene Hardware- und
Software-Stützsysteme aufweisen und Mittel be sitzen, die
die Operationen von einem oder mehreren Kommunikations-Dienstleistungen
erleichtern. Hardware- und Software-Unterstützungs- bzw.
Supportsysteme können Folgendes aufweisen: Routers, Switches,
Hubs, Multiplexer, Demultiplexer, Hochkapazitäts-Speichervorrichtungen
und irgendwelche Software, assoziiert mit einem oder mehreren dieser
Systeme.
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Das
Zustandsüberwachungssystem 140 kann konfiguriert
sein zum Empfang, zur Speicherung, zur Analyse und zur Aufzeichnung
von Betriebsdaten, assoziiert mit den Maschinen 110a, 110b.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann
das Zustandsüberwachungssystem 140 konfiguriert
sein zum Detektieren von einem oder mehreren ECMs 125a, 125b der
Maschinen 110a, 110b, die innerhalb der Projektumgebung 100 arbeiten
und ferner zur Abfrage von jedem ECM hinsichtlich Betriebsdaten,
assoziiert mit der entsprechenden Maschine. Das Zustandsüberwachungssystem 140 kann
Betriebsdaten von den ECMs 125a, 125b empfangen,
und zwar ansprechend auf die Anfrage. Alternativ oder zusätzlich kann
das Zustandsüberwachungssystem 140 konfiguriert
sein zum automatischen Empfang von Betriebsdaten von jedem der ECMs 125a, 125b.
Beispielsweise können die ECMs 125a, 125b jeweils
so konfiguriert sein, dass sie automatisch ein Kommunikationsnetzwerk 130 detektieren
und Betriebsdaten zum Zustandsüberwachungssystem 140 über
das Kommunikationsnetzwerk 130 übertragen.
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Das
Zustandsüberwachungssystem 140 kann irgendein
Berechnungs- oder Computersystem sein, und zwar konfiguriert zum
Empfang, Senden, Analysieren und Verteilen von Betriebsdaten, gesammelt
durch die Maschinen 110a, 110b. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
kann das Zustandsüberwachungssystem 140 irgendeine
Bauart eines Prozessor-basierenden Systems sein, auf dem Prozessor und
Verfahren implementiert werden können, die mit den offenbarten
Ausführungsbeispielen konsistent sind. Wie in 2 gezeigt,
kann das Zustandsüberwachungssystem 140 eine oder
mehrere Hardware- und/oder Softwarekomponenten umfassen, die konfiguriert
sind, um Softwareprogramme auszuführen, wie beispielsweise
eine Software zum Analysieren der Maschinenbetriebsdaten und zur
Diagnose von Problemen, die mit der Maschine in Verbindung stehen,
und zwar basierend auf der Analyse. Beispielsweise kann das Zustandsüberwachungssystem 140 eine
oder mehrere Hardware-Komponeten aufweisen, wie beispielsweise eine
zentrale Prozessoreinheit (CPU = central processing unit) 141 oder
einen geeigneten Prozessor, ein RAM-Modul 142, ein ROM-Modul 143,
ein Speichersystem 144 (STORAGE), eine Database (DATABASE)
bzw. Datenbank 145, ein oder mehrere Eingangs/Ausgangs (I/O)-Vorrichtungen
(I/O DEVICES) 146 und ein Interface 147. Alternativ
und/oder zusätzlich kann das Zustandsüberwachungssystem 140 eine
oder mehrere Softwarekomponenten aufweisen, wie beispielsweise ein
Computer-lesbares Medium einschließlich durch Computer
ausführbare Befehle zur Durchführung von Verfahren
konsistent mit bestimmten offenbarten Ausführungsbeispielen.
Es wird ins Auge gefasst, dass eine oder mehrere der oben erwähnten Hardwarekomponenten
durch Verwendung von Software implementiert werden können.
Beispielsweise kann der Speicher 144 eine Softwareunterteilung aufweisen,
und zwar assoziiert mit einer oder mehreren von anderen Hardwarekomponenten
des Zustandsüberwachungssystems 140. Das Zustandsüberwachungssystem 140 kann
zusätzliche, weniger und/oder unterschiedliche Komponenten
aufweisen als die, die oben angegeben wurden. Es ist klar, dass die
oben genannten Komponenten nur exemplarisch, d. h. beispielshaft
zu verstehen sind und nicht einschränkend.
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Die
CPU 141 kann einen oder mehrere Prozessoren aufweisen,
und zwar jeder konfiguriert zur Ausführung von Befehlen
und zur Bearbeitung von Daten zur Durchführung einer oder
mehrerer Funktionen, die mit dem Zustandsüberwachungssystem 140 assoziiert
sind. Wie in 2 gezeigt, kann die CPU 141 kommunikativ
gekoppelt sein mit RAM 142, ROM 143, Speicher 144,
Datenbank 145, I/O-Vorrichtungen 146 und Interface 147.
Die CPU 141 kann konfiguriert sein zur Ausführung
von Sequenzen von Computerprogrammbefehlen, um verschiedene Prozesse
durchzuführen, die im Einzelnen unten beschrieben werden.
Die Computerprogrammbefehle können in das RAM geladen werden
zur Ausführung durch die CPU 141.
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RAM 142 und
ROM 143 können jeweils eine oder mehrere Vorrichtungen
umfassen zur Speicherung von Information assoziiert mit einem Arbeitsvorgang
oder einer Operation des Zustandsüberwachungssystems 140 und/oder
der CPU 141. Beispielsweise kann das ROM 143 eine
Speichervorrichtung aufweisen, und zwar konfiguriert zum Zugriff und
zur Speicherung von Information assoziiert mit dem Zustandsüberwachungssystem 140,
einschließlich Information zur Identifizierung, zur Initialisierung und
zur Überwachung des Betriebs von einer oder mehreren Komponenten
und Subsystemen des Zustandsüberwachungssystems 140.
Das RAM 142 kann eine Speichervorrichtung aufweisen, und
zwar zur Speicherung von Daten assoziiert mit einer oder mehreren
Operationen oder Arbeitsvorgängen der CPU 141.
Beispielsweise kann das ROM 143 Instruktionen in das RAM 142 laden,
und zwar zur Durchführung durch die CPU 141.
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Der
Speicher 144 kann irgendeine Bauart einer Massenspeichervorrichtung
sein, konfiguriert zur Speicherung von Information, die die CPU 141 benötigen
könnte, um Prozesse oder Arbeitsvorgänge durchzuführen,
die konsistent mit den offenbarten Ausführungsbeispielen
sind. Beispielsweise kann der Speicher 144 eine oder mehrere
magnetische und/oder optische Scheibenvorrichtungen aufweisen, wie
beispielsweise „hard drives”, CD-ROMs, DVD-ROMs
oder irgendeine andere Bauart einer Massenmedien-Speichervorrichtung.
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Die
Datenbank 145 kann eine oder mehrere Software- und/oder
Hardware-Komponeten aufweisen, die zusammenarbeiten, um Daten zu
speichern, organisieren, sortieren, filtern und/oder anzuordnen, die
durch das Zustandsüberwachungssystem 140 und/oder
die CPU 141 verwendet werden. Beispielsweise kann die Datenbank 145 historische
oder frühere Daten enthalten, wie beispielsweise frühere oder
historische Arbeitsvorgänge, den Status und/oder Produktivitätsdaten
assoziiert mit einer oder mehreren der Maschinen, die in der Projektumgebung 100 arbeiten.
Die Trends von Performance und des Betriebs können aufgezeichnet
und analysiert werden, um einen oder mehrere Aspekte des Maschinenbetriebs
einzustellen, um die Betriebseffizienz und/oder Produktivität
der Maschine zu verbessern. Es wird ins Auge gefasst, dass die Datenbank 145 zusätzliche
und/oder unterschiedliche Information speichern kann, und zwar gegenüber
der bereits genannten Information.
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Die
I/O-Vorrichtungen 146 können eine oder mehrere
Komponenten aufweisen konfiguriert zur Kommunikation von Information
mit einem Benutzer, assoziiert mit dem Zustandsüberwachungssystem 140.
Beispielsweise können die I/O-Vorrichtungen eine Konsole
aufweisen mit einer integrierten Tastatur und einer Maus, um einem
Benutzer zu gestatten, Parameter einzugeben, die mit dem Zustandsüberwachungssystem 140 assoziiert
sind. Die I/O-Vorrichtungen 146 können auch eine
Anzeige aufweisen einschließlich eines graphischen Benutzer-Interface (GUI)
zur Ausgabe von Information an einen Monitor. Die I/O-Vorrichtungen 146 können
auch periphere Vorrichtungen aufweisen, wie beispielsweise einen Drucker
zum Drucken von Informationen assoziiert mit dem Zustandsüberwachungssystem 140,
einem benutzerzugänglichen Disk-Drive (beispielsweise einem
USB-Port, einer Floppy-Disk, einem CD-ROM oder einem DVD-ROM-Drive,
usw.), um einem Benutzer zu gestatten, Daten einzugeben, die in
einer tragbaren Media-Vorrichtung gespeichert sind oder aber Daten
von einem Mikrophon, einem Sprechsystem oder von einer anderen geeigneten
Bauart einer Interface-Vorrichtung.
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Das
Interface 147 kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen,
und zwar konfiguriert zur Sendung und zum Empfang von Daten über
ein Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise das Internet, ein
Local Area Network, ein Arbeitsstations-Peer-to-Peer-Netzwerk, ein
Direktverbindungs-Netzwerk, ein drahtloses Netzwerk oder irgendeine
andere geeignete Kommunikations-Plattform. Beispielsweise kann das
Interface 147 einen oder mehrere Modulatoren, Demodulatoren,
Multiplexer, Demultiplexer, Netzwerk-Kommunikationsvorrichtungen,
drahtlose Vorrichtungen, Antennen, Modems oder irgendeine Vorrichtung
einer anderen Bauart aufweisen, die konfiguriert ist, um die Datenübertragung über
ein Kommuniktions-Netzwerk zu ermöglichen.
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Das
Zustands- oder Konditionsüberwachungssystem 140 kann
eine oder mehrere Software-Anwendungen aufweisen zur Diagnose von
Problemen assoziiert mit der Maschine 110 und zur Information
von einem oder mehreren Teilnehmern (SUBSCRIBER) 150 (beispielsweise
Reparaturpersonal, Projektmanager, Dispatcher oder Absender, usw.). Beispielsweise
kann die Software-Applikation oder Anwendung, assoziiert mit dem
Zustandsüberwachungssystem 140, konfiguriert sein
zum Analysieren einer mit einem Motorsystem assoziierten Betriebstemperatur.
Das Zustandsüberwachungssystem 140 kann die laufenden
(beispielsweise Realzeit) Motortemperaturdaten mit einem historischen
Motortemperaturen-Trend vergleichen. Wenn die laufenden Motortemperaturdaten
den historischen Datentrend um eine vorbestimmte akzeptable Größe überschreiten,
so kann das Zustandsüberwachungssystem 140 einen
Motortemperaturalarm auslösen und/oder eine Ereignisnotifikation
erzeugen, und zwar für die Verteilung zu einem oder mehreren
Teilnehmern 150.
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Der
Teilnehmer 150 kann ein Computersystem besitzen, das konfiguriert
ist, um Daten vom Zustandsüberwachungssystem 140 zu
empfangen, und zwar in einer Art und Weise konsistent oder übereinstimmend
mit den offenbarten Ausführungsbeispielen. Beispielsweise
kann der Teilnehmer 150 einen oder mehrere Computerterminals
besitzen, die durch entsprechende Benutzer betrieben werden. Alternativ
und/oder zusätzlich kann der Teilnehmer 150 Personal-Data-Assistant(PDA)-Systeme,
drahtlose Kommunikationsvorrichtungen (beispielsweise Pager, Telefone,
usw.), Notebook-Computer, diagnostische Computersysteme, Datenanalysatoren
oder irgendwelche anderen derartigen Rechen- oder Computervorrichtungen
verwenden, die konfiguriert sind zum Empfang und zur Verarbeitung
von Information, wie beispielsweise Operations- oder Betriebsdaten. In
einem Ausführungsbeispiel kann der Teilnehmer 150 mit
einem oder mehreren Abschnitten einer Geschäftseinheit
(business entity) assoziiert sein, die assoziiert ist mit dem Managen
eines entfernt gelegenen Projektplatzes innerhalb der Projektumgeben 100.
Beispielsweise kann der Teilnehmer (Abonnent) 150 assoziiert
sein mit einer speziellen Abteilung einer Geschäftseinheit
assoziiert mit der Projektumgebung 100, wie beispielsweise
einer Projektmanagement-Abteilung einer Betriebsabteilung, einer
Wartungs- und/oder Reparaturabteilung, einer Einkaufsabteilung,
einer Mitarbeiterabteilung und/oder irgendeiner anderen Geschäftseinheit,
die mit der Projektumgebung 100 assoziiert sein kann.
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Der
Teilnehmer 150 kann mit einer Business-Entity assoziiert
sein, die mit der Projektumgebung 100 zusammenwirkt und
kann konfiguriert sein, um mit dem Zustandsüberwachungssystem 140 zu kommunizieren.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Teilnehmer 150 Betriebsdaten
senden und empfangen, und zwar zu und von dem Zustandsüberwachungssystem 140,
assoziiert mit einer oder mehreren Maschinen 110a, 110b.
Beispielsweise kann der Teilnehmer eine an Ort und Stelle befindliche
(on-site) Wartungs- und Reparaturabteilung sein, die Alarmsignale,
Fehlerzustandssignale und/oder Sensorausfallssignale vom Zustandsüberwachungssystem 140 empfängt,
assoziiert mit einer oder mehreren Maschinen 110a, 110b.
Demgemäß kann die Wartungs- und Reparaturabteilung
das Warten für die Maschine planen, um die Maschine zu
untersuchen und jedwede Probleme zu lösen, die den Alarm, den
Fehler oder den Ausfallszustand hervorgerufen haben. Das Zustandsüberwachungssystem 140 kann
eine Nachricht an den Betreiber oder Fahrer der Maschine (über
eine Textnachricht auf eine Anzeigevorrichtung, angeordnet in der
Steuerkabine der Maschine) liefern und den Fahrer auf den Wartungsplan hinweisen.
Als ein Resultat ergibt sich Folgendes: Sollte das Zustandsüberwachungssystem 140 bestimmen,
dass die Betriebsdaten mit einem zukünftigen Ausfallsereignis
konsistent sind oder übereinstimmen, so kann der Teilnehmer 150,
assoziiert mit einer Reparaturabteilung, eine dringende Anforderung
erzeugen und an den Maschinenbetreiber liefern, um die Maschine
zur Wartung zu bringen, bevor sich der Fehlerzustand manifestiert.
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Der
Teilnehmer 150 kann auch tragbare Kommunikationsvorrichtungen
besitzen, die assoziiert sind mit einem oder mehreren Personal,
welches mit einer Projektumgebung 100 zusammenarbeitet. Beispielsweise
kann der Teilnehmer 150 einen drahtlosen Pager oder ein
Handytelephon besitzen, assoziiert mit einem Projektmanager, Maschinenbetreiber,
Abfertiger, Reparaturtechni ker, Schichtplaner oder Maschineneigner.
Insofern kann jeder Teilnehmer 150 Alarmmeldungen und kritische
Betriebsnachrichten von dem Zustandsüberwachungssystem 140 empfangen,
assoziiert mit einer oder mehreren Maschinen, die innerhalb der
Projektumgebung 100 arbeiten. Demgemäß gestatten
die Merkmale und Systeme, die hier beschrieben sind, den Teilnehmern 150,
von der Ferne den Arbeitszustand, den Status und die Produktivität,
assoziiert mit einer oder mehreren Maschinen 110, zu überwachen.
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Die
Prozesse und Verfahren, konsistent oder übereinstimmend
mit den offenbarten Ausführungsbeispielen, liefern ein
System zum Detektieren eines Datensammelfehlers assoziiert mit einer
oder mehreren „On-Board”-Überwachungsvorrichtungen
und zum Lösen dieser Datensammelfehler, um nicht notwendige
Abschaltungen der Maschine zu vermeiden. Speziell setzt das hier
beschriebene System ein elektronisches Steuermodul in die Lage,
Daten sammelfehler assoziiert mit einem durch eine Datenüberwachungsvorrichtung
zu sammelnden Parameter zu identifizieren, drahtlos mit einem elektronischen Steuermodul
assoziiert mit einer nahe gelegenen Maschine zu kommunizieren, einen
Parameter kompatibel mit dem Parameter assoziiert mit dem Datensammelfehler
zu empfangen und den von der nahe gelegenen Maschine empfangenen
Parameter zu substituieren, um zeitweise den Maschinenbetrieb aufrechtzuerhalten,
und zwar trotz des Datensammelfehlers. Die hier beschriebenen Systeme
und Verfahren gestatten es Maschinen, die ansonsten abgeschaltet
hätten werden müssen, infolge eines Datensammelfehlers,
hervorgerufen durch einen fehlerhaften Sensor, weiterhin zu arbeiten,
bis der fehlerhafte Sensor repariert werden kann. Wahlweise kann das
hier offenbarte System ein Verfahren vorsehen zum Differenzieren
zwischen Datensammelfehlern, assoziiert mit Überwachungsvorrichtungen,
die ungenau wurden oder deren Eichung verlorenging, und tatsächlichen
Fehlerzuständen. 3 sieht
ein Flussdiagramm 300 vor, welches ein exemplarisches Verfahren
zur Aufrechterhaltung des Maschinenbetriebs zeigt, und zwar trotz
eines Fehlerzustands der Überwachungsvorrichtung.
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Wie
in 3A gezeigt, kann das Verfahren das Empfangen/Sammeln
von Maschinenparametern (Schritt 301) umfassen. Beispielsweise
kann das System 120 ECM 125a aufweisen, und zwar
gekoppelt mit einer oder mehreren Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b über
Kommunikationsleitungen 122. Das ECM 125a kann
Maschinenbetriebsparameter von jeder der Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b empfangen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können
die Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b so
konfiguriert sein, dass sie Maschinenparameter an das ECM 125a liefern,
und zwar automatisch (beispielsweise kontinuierlich oder periodisch
während des Betriebs der Maschine 110a). Alternativ
oder zusätzlich können die Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b konfiguriert
sein, um Maschinenparameter an das ECM 125a zu liefern,
und zwar ansprechend auf eine Anfrage vorgesehen durch das ECM 125a.
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Das
ECM 125a kann bestimmen, ob die Datensammlung von jeder
der Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b erfolgreich
war (d. h. ob die Daten von den Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b entsprechend
einem zugehörigen Datensammelschema empfangen wurden) (Schritt 302).
Beispielsweise kann das ECM 125a auswerten, ob die Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b Daten
an das ECM 125a gemäß einer vorbestimmten
Zeitperiode geliefert haben und, im Falle von kontinuierlich strömenden
Daten, ob der Datenstrom ununterbrochen war. Alternativ kann das
ECM 125a bestimmen, ob die Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b richtige und
zeitlich entsprechende Antworten lieferten auf eine Anfrage geliefert
an die Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b.
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Wenn
der Datensammelprozess nicht erfolgreich war (Schritt 302:
Nein), was anzeigt, das ein mögliches Problem mit der Arbeitsweise
der Datensammelvorrichtung vorliegt (beispielsweise eine fehlerhafte
Zeitsteuervorrichtung, ein nicht ansprechender oder fehlerhafter
Sensor, eine abgetrennte oder unterbrochene Verbindungsleitung 122,
usw.), so kann das Verfahren zum Sub-Prozess „A” (Schritte 309–313)
des Flussdiagramms 300 fortschreiten, wobei dieses gerichtet
ist auf das Lösen bzw. Beseitigen von Datensammelfehlern.
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Darauf
folgend auf das obige Beispiel kann das ECM 125a, wenn
der Temperatursensor keine kontinuierliche Temperaturmessung an
das ECM 125 liefert, bestimmen, dass der Datensammelprozess, assoziiert
mit dem Temperatursensor, nicht erfolgreich war und das ECM 125a kann
einen Datensammelfehler identifizieren, der mit dem Temperatursensor
assoziiert ist. Der Sub-Prozess „A” wird weiter
unten im Einzelnen behandelt.
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Wenn
andererseits der Datensammelprozess erfolgreich war (Schritt 302:
Ja), dann kann das ECM 125a den bzw. die gesammelten Parameter
mit entsprechenden Schwellenparametern vergleichen, um zu bestimmen,
ob die Maschine entsprechend den vorbestimmten Betriebsspezifikationen
(Schritt 303) arbeitet. Infolge dessen kann das ECM 125a bestimmen,
ob der bzw. die gesammelten Parameter konsistent sind mit dem entsprechenden
bzw. den entsprechenden Schwellenparameter(n) (Schritt 304).
Wenn der bzw. die gemessenen Parameter konsistent mit den Schwellenparametern
sind (Schritt 304: Ja), was anzeigt, dass der Maschinenbetrieb, assoziiert
mit dem speziellen Parameter, innerhalb der Spezifikationen liegt,
so kann das Verfahren mit dem Schritt 301 fortfahren, um
die Überwachung der Maschinenparameter fortzusetzen.
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Wenn
andererseits die gemessenen Parameter nicht konsistent mit einem
entsprechenden Schwellenparameter sind (Schritt 304: Nein),
so kann das ECM 125a den Parameter als mit einem Schwellenausfall
(Schritt 305) assoziiert identifizieren. Um die Inkonsistenz
zu authentisieren (zu bestätigen), und zwar als einen tatsächlichen
Schwellenfehler und nicht, beispielsweise, als eine fehlerhafte
Messung infolge einer fehlerhaften ungenauen oder nicht geeichten Überwachungsvorrichtung,
kann das ECM 125a konfiguriert sein zur Überwachung
der gespeicherten Parameter, was zur Detektion des Fehlerzustandes
(Schritt 306) führt, um zu bestimmen, ob ein Trend
des Maschinenparameters zur Detektion der Inkonsistenz führt,
was eine Anzeige wäre für ein zukünftiges
Schwellenausfallsereignis (Schritt 307). Der Fachmann erkennt,
dass beispielsweise die Detektion eines Temperaturfehlerzustandes
wahrscheinlich einen ansteigenden Trend hinsichtlich der überwachten
Tempera tur, die bis zum Fehlerzustand führt, zuvor zeigen
wird. In ähnlicher Weise kann ein nicht bemerkbarer Anstieg
im Trend der Temperaturdaten, der zu einem detektierten Fehlerzustand
führt, eine Anzeige dafür sein, dass ein Fehler
im Temperatursensor selbst vorliegt.
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Auf
das obige Beispiel folgend gilt Folgendes: Wenn der Temperatursensor
eine Temperaturmessung an das ECM 125a liefert, und zwar
wie erwartet, so kann das ECM 125a die Temperaturdaten auswerten,
um sicherzustellen, dass die Motortemperatur konsistent ist mit
einem vorbestimmten Schwellenpegel, der eine Anzeige der normalen Motortemperatur
bildet. Wenn die Motortemperatur konsistent ist mit der Schwelle,
so kann das ECM 125a die Überwachung der Datenparameter
fortsetzen, die von den Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b empfangen
werden. Wenn andererseits die Motortemperatur mit der Schwelle nicht
konsistent ist, so kann das ECM 125a den laufenden Temperaturwert
mit zuvor detektierten Werten, die dem laufenden Wert unmittelbar
vorhergehen, vergleichen, um zu bestimmen, ob der laufende Temperaturwert einem
Trend entspricht, der mit den zuvor detektierten Werten assoziiert
ist.
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Wenn
ein Trend der Maschinenparameterdaten, der zu einer Detektion der
Inkonsistenz führt, einen Schwellenfehlerzustand (Schritt 307:
Ja) anzeigt, so zeigt dies an, dass der Fehlerzustand legitim ist
und das ECM 125a kann eine Wachsamkeitsmeldung erzeugen
entsprechend dem Fehlerzustand (Schritt 308). Im Gegensatz
dazu gilt Folgendes: Wenn der Trend der Maschinenparameterdaten,
die zur Detektion der Inkonsistenz führen, keine Anzeige für
einen Schwellenausfallszustand (Schritt 307: Nein) bildet,
so zeigt dies an, dass der Fehlerzustand wahrscheinlich ein Datensammelfehler
ist, wobei das ECM 125a zum Sub-Prozess „A” (Schritt 309–313) des
Flussdiagramms 200 fortschreiten kann, und zwar gerichtet
auf die Lösung von Datensammelfehlern.
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Aus
dem obigen Beispiel ergibt sich Folgendes: Wenn der laufenden Motortemperaturwert
konsistent ist oder sich in Übereinstimmung befindet mit ei nem
ansteigenden Trend der Motortemperatur, bestimmt durch Auswertung
der zuvor detektierten Motortemperaturdaten, so kann das ECM 125a bestimmen,
dass der detektierte Fehlerzustand nicht das Resultat eines fehlerhaften
Temperatursensors war. Wenn jedoch ein Trend in den zuvor detektierten Motortemperaturdaten
anzeigt, dass der Motor mit einem normalen Stetigzustand-Temperaturpegel
unmittelbar vor der Detektion des Fehlerzustands arbeitete und dass
der laufende Motortemperaturwert eine dramatische „Spitze” in
der Temperatur repräsentiert, so kann das ECM 125a bestimmen,
dass die Detektion des Fehlerzustandes das Ergebnis eines Fehlers oder
Ausfalls, assoziiert mit dem Temperatursensor entsprechend mit einem
Datensammelfehler war.
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Wie
in 3B gezeigt, kann das ECM 125a einen Datensammelfehler
detektieren und eine Datensammel-Fehlerwarnung (Schritt 309)
erzeugen. Beispielsweise gilt Folgendes: Das ECM 125a kann einen
Datensammelfehler identifizieren, basierend entweder auf einem Fehler,
Parameter von einer oder mehreren Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b (wie
im Schritt 302) zu empfangen/zu sammeln, oder aber die
Identifikation eines Datensammelfehlers kann identifiziert werden
auf Grund einer fehlerhaften Messung assoziiert mit einer oder mehreren
der Überwachungsvorrichtungen 121a, 121b (wie
im Schritt 307). Bei der Detektion des Sammelfehlers kann
das ECM 125a eine Datensammelwarnung und die Warnung an
die Teilnehmer 150 über das Zustandsüberwachungssystem 140 liefern.
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Das
ECM 125a kann konfiguriert sein zum Detektieren von einem
oder mehreren nahe gelegenen ECMs assoziiert mit der Projektumgebung 100, wie
beispielsweise dem ECM 125b (Schritt 310). Wie erläutert,
gilt Folgendes: Das ECM 125a kann „Peer-to-Peer-
oder andere Kurz-zu-medium-Bereichsdrahtlose-Kommunikationsmittel
umfassen und kann konfiguriert sein zum Detektieren von einem oder
mehreren kompatiblen ECMs (beispielsweise ECM 125b) assoziiert
mit einer anderen Maschine, die innerhalb des drahtlosen Bereichs
der Maschine 110a arbeitet.
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Sobald
ein oder mehrere kompatible ECMs detektiert wurden, kann das ECM 125a das
eine oder die mehreren ECMs authentisieren, um zu bestimmen, ob
das ECM 125a die erforderliche Autorisierung besitzt, um
mit dem einen oder mehreren anderen ECMs (Schritt 311)
zu kommunizieren. Beispielsweise kann ein Projektmanager, assoziiert
mit der Projektumgebung 100, andere ECMs bestimmen, mit denen
das ECM 125a in Kommunikation treten kann. Die ECMs können
derart bestimmt werden, dass nur diejenigen ECMs, die in einer ähnlichen
Bauart der Maschine angeordnet sind (beispielsweise die gleiche
Modellnummer, die gleiche Modellfamilie, usw.) und in einer ähnlichen
Umgebung arbeiten und unter ähnlichen Betriebsbedingungen
wie das ECM 125a, in Frage kommen. Durch Bestimmen oder
Designieren der spezifischen oder speziellen ECMs, die autorisiert
sind, um miteinander zu kommunizieren, kann ein Projektmanager sicherstellen,
dass nur diejenigen ECMs, die kompatibel miteinander sind, Betriebsdaten
austauschen können, wodurch das Risiko einer potenziellen
Schädigung einer Maschine vermieden wird, was sich ergeben
könnte aus einer Substitution eines Parameters von einer
inkompatiblen Maschine.
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Sobald
eine oder mehrere kompatible ECMs authentisiert sind, kann das ECM 125a einen
sicheren drahtlosen Kommunikationskanal mit einem oder mehreren
kompatiblen ECMs aufbauen. Beispielsweise kann das ECM 125a mit
IEEE 802.11*-kompatiblen-Kommunikationsvorrichtungen ausgerüstet sein
und kann eine sichere verschlüsselte Peer-to-Peer-drahtlose-Kommunikationsverbindung zwischen
ECM 125a und einem oder mehreren der kompatiblen ECMs aufbauen.
Alternativ kann das ECM 125a mit einer Kurzbereich (weniger
als 100 m)-Bluetooth-Verbindungsvorrichtung ausgerüstet sein
und kann eine sichere Kommunikationsverbindung zwischen ECM 125a und
einem oder mehreren Bluetooth-kompatiblen ECMs, angeordnet auf anderen
Maschinen, aufbauen.
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Sobald
ein sicherer Kommunikationskanal aufgebaut ist, kann das ECM 125a konfiguriert
werden, um eines oder mehrerer der nahe gelegenen ECMs abzufragen
hinsichtlich mindestens eines Parameters, der austauschbar ist mit dem
Parameter, der den Datensammelfehler (Schritt 312) verursacht hatte.
Das ECM 125a kann zeitweise den mindestens einen Parameter
für den Parameter substituieren, der den Datensammelfehler
(Schritt 313) verursacht hatte. Durch Substituieren der
tatsächlich gemessenen Parameter, empfangen von einem oder
mehreren anderen Maschinen, kann das ECM 125a in der Lage
sein, temporär das Abschalten zu vermeiden, und zwar infolge
des Datensammelfehlers bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Maschine gewartet
werden kann, um den Datensammelfehler in ordnungsgemäßer Weise
zu beseitigen. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
gilt Folgendes: Um ein verlängerten Betrieb der Maschine,
die substituierte Daten verwendet, die von anderen Maschinen empfangen wurden,
kann das ECM 125a konfiguriert werden mit einer maximalen
zeitlichen Grenze hinsichtlich des Maschinenbetriebs mit einem Datensammelfehlerzustand
vorhanden auf der Maschine.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Systeme und Verfahren konsistent mit den offenbarten Ausführungsbeispielen
liefern eine Lösung zur Detektion von Fehlerzustandssignalen assoziiert
mit einer Maschine und zum Analysieren der Fehlerzustandssignale,
um sicherzustellen, dass die Signale nicht das Ergebnis von Datensammelfehlern
sind assoziiert mit den Datensammelvorrichtungen. Wenn das Fehlerzustandssignal
hervorgerufen wird durch einen Datensammelfehler, so kann ein elektronisches
Steuermodul, assoziiert mit der Maschine, temporär konfiguriert
werden, um den Fehler zu lösen oder zu beseitigen, und
zwar durch Substitution von Daten assoziiert mit einem kompatiblen elektronischen
Steuermodul assoziiert mit einer unterschiedlichen Maschine, die
in der Nähe arbeitet. Infolge dessen können Projektumgebungen
und Arbeitsplätze, die die derzeit offenbarten Systeme
und die zugehörigen Methoden verwenden, eine signifikantere
Reduktion der Maschinen-Nichtbetriebszeit realisieren, die sich
aus der falschen Detektion von Fehlerzuständen ergeben
würde, die sich aus Datensammelfehlern ergeben.
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Obwohl
die offenbarten Ausführungsbeispiele als assoziiert mit
Datensammel- und Verteilungssystemen für elektronische
Steuermodule, assoziiert mit schweren Maschinen, betrieben und veranschaulicht
wurden, sind die Ausführungsbeispiele auch anwendbar bei
Steuermodulen, die mit irgendeiner Bauart von mobilen oder stationären
Maschinen assoziiert sind. Speziell können die hier offenbarten Systeme
und Verfahren in irgendeiner Maschine oder einem Ausrüstungssystem
verwendet werden, wo es vorteilhaft sein kann, zwischen Fehlerzuständen
und Datensammelfehlern zu unterscheiden, die mit Datensammelvorrichtungen
assoziiert sind, um auf diese Weise zeitweise solche Fehler zu lösen,
ohne die Maschine abzuschalten. Ferner können die hier
offenbarten Systeme und zugehörigen Verfahren integriert
werden mit einer verbundenen oder in Verbindung stehenden Arbeitsplatzumgebung,
die Operationen einer Vielzahl von Maschinen überwacht,
analysiert und managt, um so einen effizienten Betrieb des Arbeitsplatzes
oder des Arbeitsbereichs sicherzustellen.
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Die
hier offenbarten Systeme und Verfahren zur Aufrechterhaltung des
Maschinenbetriebs trotz eines Datensammelfehlers haben mehrere Vorteile. Beispielsweise
sehen die hier beschriebenen Systeme und Verfahren einen Prozess
vor zur Differenzierung zwischen tatsächlichen Fehlerzuständen
und „falschen” Fehlerzuständen, verursacht
durch einen Datensammelfehler assoziiert mit einem fehlerhaften Sensor,
ohne dabei den Einbau von Ersatzsensoren oder redundanten Datensammelvorrichtungen
zu erfordern. Infolge dessen werden die Herstellungs- und Equipmentkosten
signifikant abgesenkt, und zwar gegenüber konventionellen
Systemen, die versuchen, die Datensammelfehler zu lösen
durch die Verwendung von externen Ersatzgerätschaften.
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Darüber
hinaus kann das derzeit offenbarte System konfiguriert sein für
die Kommunikation mit und die Sammlung von Daten von „Off-Board”-Quellen
(beispielsweise eine oder mehrere nahe gelegene Maschinen). Infolge
dessen ist das derzeit offenbarte System nicht eingeschränkt
auf „On-Board”-Quellen der Substitution von Daten
im Falle eines Datensammelfehlers wie bei einigen konventionellen
Systemen. Das Resultat ist Folgendes: Sollte eine „On-Board”-Quelle
für die Substitution von Daten nicht verfügbar
sein, so ermöglichen die hier beschriebenen Systeme und
Verfahren dem elektronischen Steuermodul, nach Daten auf nahebei
arbeitenden Maschinen zu suchen.
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Der
Fachmann erkennt, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen
bei dem offenbarten System zur Aufrechterhaltung des Maschinenbetriebs
trotz eines Datensammelfehlers vorgenommen werden können,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Andere Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Offenbarung sind dem Fachmann zugänglich aus
einer Betrachtung der Beschreibung und der Praxis der vorliegenden
Offenbarung. Die Beschreibung und die Beispiele sind somit als beispielhaft
zu verstehen, wobei der echte Bereich der vorliegenden Offenbarung
durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente
angegeben wird.
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Zusammenfassung
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System und Verfahren zur Aufrechterhaltung
des Maschinenbetriebs.
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Ein
System (120) zur Aufrechterhaltung des Maschinenbetriebs
trotz eines Datensammelfehlers weist mindestens eine Überwachungsvorrichtung (121a, 121b)
auf, und zwar gekoppelt mit einem Teil einer Maschine (110a),
die in einer Maschinenumgebung (100) arbeitet, wobei mindestens
eine Überwachungsvorrichtung konfiguriert ist, um einen
Parameter assoziiert mit der Maschine zu überwachen. Das System
weist auch ein erstes elektronisches Steuermodul (125a)
auf, welches in kommunikativer Weise mit der mindestens einen Überwachungsvorrichtung gekoppelt
ist. Das elektronische Steuermodul ist konfiguriert zur Identifikation
eines Datensammelfehlers assoziiert mit der mindestens einen Überwachungsvorrichtung.
Das elektronische Steuermodul ist ebenfalls konfiguriert zum Detektieren,
ansprechend auf den Datensammelfehler, eines zweiten elektronischen
Steuermoduls (125b) nahe dem ersten elektronischen Steuermodul,
wobei das zweite elektronische Steuermodul konfiguriert ist zum
Sammeln von mindestens einem Parameter, der mit dem Parameter austauschbar
ist. Das elektronische Steuermodul ist ferner konfiguriert zum Aufbau
eines drahtlosen Verbindungskanals mit dem zweiten elektronischen Steuermodul
und zum Herabladen oder „Downloaden” des mindestens
einen Parameters von dem zweiten Steuermodul über den drahtlosen
Verbindungskanal.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7093536 [0007, 0007, 0007, 0007, 0008, 0008]