-
HINTERGRUND
-
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Datenverarbeitung und im Besonderen eine Diagnose von Geräten mit Hilfe von digitalen Zwillingen auf der Grundlage akustischer Modellierung.
-
Bei einem digitalen Zwilling handelt es sich um eine virtuelle Darstellung eines physischen Objekts oder Systems über dessen gesamten Lebenszyklus hinweg. Dabei werden Echtzeitdaten und andere Quellen verwendet, um ein Lernen, ein Ziehen von Schlussfolgerungen und ein dynamisches Neukalibrieren für eine bessere Entscheidungsfindung zu ermöglichen. Einfach ausgedrückt, bedeutet dies ein Erstellen eines hochkomplexen virtuellen Modells, welches das genaue Gegenstück (oder einen Zwilling) einer physischen Sache darstellt. Bei der „Sache‟ könnte es sich um ein Auto, einen Tunnel, eine Brücke oder sogar ein Düsentriebwerk handeln. Angeschlossene Sensoren an dem physischen Anlagegut sammeln Daten, die auf das virtuelle Modell abgebildet werden können. Durch Betrachten des digitalen Zwillings kann ein Benutzer nun wichtige Informationen darüber erfahren, wie die physische Sache in der realen Welt funktioniert.
-
Bei der Geräuscherkennung handelt es sich um eine Technologie, die sowohl auf den herkömmlichen Theorien der Mustererkennung als auch auf Verfahren zur Audiosignalanalyse beruht. Zu typischen Geräuscherkennungstechnologien gehören eine vorläufige Datenverarbeitung, Merkmalsextraktion und Klassifizierungsalgorithmen. Merkmalsvektoren werden als Ergebnis einer vorläufigen Datenverarbeitung und einer linearen prädiktiven Codierung erstellt. Die Geräuscherkennung klassifiziert dann diese Merkmalsvektoren. Bei einem akustischen Fingerabdruck handelt es sich um eine komprimierte digitale Zusammenfassung, die deterministisch aus einem Audiosignal generiert wird und zum Erkennen einer Audioabtastung oder zum schnellen Auffinden ähnlicher Elemente in einer Audiodatenbank verwendet werden kann.
-
KU RZDARSTELLU NG
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbaren ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und ein System zur Diagnose von Geräten mit Hilfe von digitalen Zwillingen auf der Grundlage akustischer Modellierung. In einer Ausführungsform wird eine Echtzeit-Audioeingabe eines Anlageguts von einer mobilen Einheit empfangen. Die Echtzeit-Audioeingabe wird unter Verwendung eines oder mehrerer Algorithmen zur akustischen Modellierung analysiert, um eine Abweichung von einer Grundlinie zu ermitteln, wobei die Grundlinie einem digitalen Zwilling des Anlageguts zugehörig ist. Als Reaktion auf ein Feststellen, dass die Abweichung von der Grundlinie einen vorher festgelegten Schwellenwert überschreitet, wird der Benutzer iterativ angeleitet, die mobile Einheit zu bewegen, bis ein Kriterium zum Anhalten erfüllt ist.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
- 1 ist ein Funktionsblockschaubild, das eine verteilte Datenverarbeitungsumgebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 2 ist ein Ablaufplan, der Arbeitsschritte des Programms zur akustischen Diagnose auf einer Datenverarbeitungseinheit innerhalb der verteilten Datenverarbeitungsumgebung aus 1 für eine Diagnose von Geräten mit Hilfe von digitalen Zwillingen auf der Grundlage akustischer Modellierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildlich darstellt.
- 3 stellt ein Blockschaubild von Komponenten der Datenverarbeitungseinheiten dar, die das Programm zur akustischen Diagnose innerhalb der verteilten Datenverarbeitungsumgebung aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführen.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die Welt ist heute stärker vernetzt als je zuvor. Das Aufkommen von Sensoren im Internet der Dinge (loT) und die Digitalisierung von genau definierten physischen Anlagegütern durch digitale Zwillinge ermöglichen Innovationen in der Arbeitsweise von Technikern. Diese Erfindungen können für Techniker, die mit Maschinen arbeiten, eine Technologie zur besseren Diagnose von Fehlfunktionen und anderen anomalen Zuständen ermöglichen und so Zeit und Geld sparen. Jede einzelne Aktion einer Maschine erzeugt Geräusche. Es wird eine Möglichkeit benötigt, mit der Maschinenbediener ihre vorhandenen mobilen Einheiten und die Fortschritte bei akustischen Analysetechniken nutzen können, um eine genauere Diagnose ihrer Geräte auf der Grundlage von Abweichungen bei den von ihnen abgegebenen Geräuschen zu stellen. Mit der vorliegenden Erfindung werden Techniker mit den bestmöglichen Daten für die Fehlersuche bei Geräten mit Hilfe von digitalen Zwillingen ausgestattet.
-
Bei einem digitalen Zwilling handelt es sich um ein virtuelles Modell eines Prozesses, eines Produkts oder einer Dienstleistung. Dieses Koppeln von virtueller und physischer Welt ermöglicht eine Analyse von Daten und ein Überwachen von Systemen, um Probleme zu vermeiden, bevor sie überhaupt auftreten, um Ausfallzeiten zu verhindern, um neue Möglichkeiten zu entwickeln und sogar um unter Verwendung von Simulationen für die Zukunft zu planen. Zum Beispiel stellt ein digitaler Zwilling einer Einheit des loT sowohl die Elemente als auch die Dynamik des Betriebs und des Verhaltens der Einheit während ihres gesamten Lebenszyklus bereit.
-
Digitale Zwillinge können loT, künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und Softwareanalysen integrieren, um lebendige digitale Simulationsmodelle zu erstellen, die sich aktualisieren und verändern, wenn sich ihre physischen Gegenstücke verändern. Ein digitaler Zwilling lernt ständig dazu und aktualisiert sich selbst aus mehreren Quellen, um seinen Status, seinen Arbeitszustand oder seine Position nahezu in Echtzeit darzustellen. Ein digitaler Zwilling integriert auch Verlaufsdaten aus der vergangenen Maschinennutzung und berücksichtigt diese in seinem digitalen Modell.
-
Die vorliegende Erfindung ermöglicht einem Benutzer vor Ort, ein bestimmtes Bauteil einer Maschine mit einem digitalen Zwillingspaar zu prüfen. Bei der vorliegenden Erfindung werden Geräusche von Geräten oder Anlagegütern aufgenommen, die Audioqualität in Echtzeit analysiert und die akustische Signatur mit einem digitalen Zwilling des Anlagegutes verglichen. Wenn die Tonqualität nicht optimal ist, wird im Rahmen der Erfindung eine optimale Position für die Aufnahme ermittelt und der Benutzer angewiesen, die Aufnahmeeinheit entsprechend neu zu positionieren. Wenn die optimale Klangqualität erreicht ist, erkennt die Erfindung auf der Grundlage des digitalen Zwillings Auffälligkeiten im Klang der Anlage und weist den Benutzer auf den Teil der Maschine hin, der wahrscheinlich eine Fehlfunktion aufweist.
-
1 ist ein Funktionsblockschaubild, das eine verteilte Datenverarbeitungsumgebung, die allgemein mit 100 gekennzeichnet und für den Betrieb des Programms 112 zur akustischen Diagnose geeignet ist, gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der hierin verwendete Begriff „verteilt“ beschreibt ein Computersystem, das mehrere physisch getrennte Einheiten umfasst, die zusammen als ein einzelnes Computersystem arbeiten. 1 stellt lediglich eine Veranschaulichung einer Umsetzung bereit und bringt keinerlei Einschränkungen in Bezug auf die Umgebungen mit sich, in denen verschiedene Ausführungsformen umgesetzt werden können. Ein Fachmann kann viele Abänderungen an der dargestellten Umgebung vornehmen, ohne von dem Umfang der wie in den Ansprüchen angegebenen Erfindung abzuweichen.
-
Die verteilte Datenverarbeitungsumgebung 100 umfasst eine Datenverarbeitungseinheit 110 und eine Benutzereinheit 130, die beide mit einem Netzwerk 120 verbunden sind. Bei dem Netzwerk 120 kann es sich zum Beispiel um ein Telekommunikationsnetzwerk, ein lokales Netzwerk (LAN), ein Weitverkehrsnetz (WAN) wie zum Beispiel das Internet, oder eine Kombination der drei handeln, und es kann drahtgebundene, drahtlose oder faseroptische Verbindungen umfassen. Zu dem Netzwerk 120 können ein oder mehrere drahtgebundene und/oder drahtlose Netzwerke gehören, die in der Lage sind, Daten-, Sprach- und/oder Videosignale zu empfangen und zu übermitteln, darunter Multimedia-Signale, die Sprach-, Daten- und Videoinformationen umfassen. Im Allgemeinen kann es sich bei dem Netzwerk 120 um eine beliebige geeignete Kombination von Verbindungen und Protokollen handeln, die Datenübertragungen zwischen der Datenverarbeitungseinheit 110, der Benutzereinheit 130 und anderen Datenverarbeitungseinheiten (nicht gezeigt) innerhalb der verteilten Datenverarbeitungsumgebung 100 unterstützt.
-
Bei der Datenverarbeitungseinheit 110 kann es sich um eine eigenständige Datenverarbeitungseinheit, einen Verwaltungsserver, einen Web-Server, eine mobile Datenverarbeitungseinheit oder eine beliebige andere elektronische Einheit oder ein Datenverarbeitungssystem handeln, die/das in der Lage ist, Daten zu empfangen, zu senden und zu verarbeiten. In einer Ausführungsform kann es sich bei der Datenverarbeitungseinheit 110 um einen Laptop-Computer, einen Tablet-Computer, einen Netbook-Computer, einen Personal Computer (PC), einen Desktop-Computer, einen elektronischen Assistenten (PDA, personal digital assistant), ein Smartphone oder eine beliebige programmierbare elektronische Einheit handeln, die in der Lage ist, über das Netzwerk 120 mit anderen Datenverarbeitungseinheiten (nicht gezeigt) innerhalb der verteilten Datenverarbeitungsumgebung 100 Daten auszutauschen. In einer anderen Ausführungsform kann die Datenverarbeitungseinheit 110 ein Server-Datenverarbeitungssystem darstellen, das mehrere Computer als Serversystem nutzt, wie zum Beispiel in einer Cloud-Computing-Umgebung. In noch einer anderen Ausführungsform stellt die Datenverarbeitungseinheit 110 ein Datenverarbeitungssystem dar, das in Gruppen zusammengefasste Computer und Komponenten nutzt (z.B. Datenbankserver-Computer, Anwendungsserver-Computer usw.), die als ein einzelner Pool von nahtlosen Ressourcen fungieren, wenn auf sie innerhalb der verteilten Datenverarbeitungsumgebung 100 zugegriffen wird.
-
In einer Ausführungsform umfasst die Datenverarbeitungseinheit 110 das Programm 112 zur akustischen Diagnose. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Programm 112 zur akustischen Diagnose um ein Programm, eine Anwendung oder ein Unterprogramm eines größeren Programms für eine Diagnose von Geräten mit Hilfe von digitalen Zwillingen auf der Grundlage akustischer Modellierung. In einer alternativen Ausführungsform kann sich das Programm 112 zur akustischen Diagnose auf einer beliebigen anderen Einheit befinden, auf welche die Datenverarbeitungseinheit 110 über das Netzwerk 120 zugreifen kann.
-
In einer Ausführungsform umfasst die Datenverarbeitungseinheit 110 ein Informationsrepository 114. In einer Ausführungsform kann das Informationsrepository 114 von dem Programm 112 zur akustischen Diagnose verwaltet werden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Informationsrepository 114 von dem Betriebssystem der Einheit alleine oder gemeinsam mit dem Programm 112 zur akustischen Diagnose verwaltet werden. Das Informationsrepository 114 ist ein Datenrepository, das Informationen speichern, sammeln, vergleichen und/oder kombinieren kann. In einigen Ausführungsformen befindet sich das Informationsrepository 114 außerhalb der Datenverarbeitungseinheit 110, und ein Zugriff darauf erfolgt über ein Datenübertragungsnetzwerk wie zum Beispiel das Netzwerk 120. In einigen Ausführungsformen ist das Informationsrepository 114 auf der Datenverarbeitungseinheit 110 gespeichert. In einigen Ausführungsformen kann sich das Informationsrepository 114 auf einer anderen Datenverarbeitungseinheit (nicht gezeigt) befinden, vorausgesetzt, dass die Datenverarbeitungseinheit 110 auf das Informationsrepository 114 zugreifen kann. Das Informationsrepository 114 umfasst, ist aber nicht beschränkt auf akustische Daten, Daten von digitalen Zwillingen, Systemdaten, Benutzerdaten und andere Daten, die von dem Programm 112 zur akustischen Diagnose aus einer oder mehreren Quellen empfangen werden, sowie Daten, die von dem Programm 112 zur akustischen Diagnose erstellt werden.
-
In einer Ausführungsform kann das Informationsrepository 114 auch ein Repository mit digitalen Zwillingen enthalten. In einer Ausführungsform kann das Repository mit digitalen Zwillingen von dem Informationsrepository 114 getrennt sein, vorausgesetzt, dass die Datenverarbeitungseinheit 110 auf das Repository mit digitalen Zwillingen zugreifen kann.
-
Das Informationsrepository 114 kann unter Verwendung von beliebigen flüchtigen oder nichtflüchtigen Speichermedien zum Speichern von Informationen umgesetzt werden, wie es nach dem Stand der Technik bekannt sind. Zum Beispiel kann das Informationsrepository 114 mit einer Bandbibliothek, einer optischen Bibliothek, einem oder mehreren unabhängigen Festplattenlaufwerken, mehreren Festplattenlaufwerken in einer redundanten Anordnung von unabhängigen Festplatten (RAID), Halbleiter-Speicherplatten (SSD) oder einem Direktzugriffsspeicher (RAM) umgesetzt sein. Gleichermaßen kann das Informationsrepository 114 mit jeder beliebigen geeigneten, nach dem Stand der Technik bekannten Speicherarchitektur umgesetzt sein, wie zum Beispiel einer relationalen Datenbank, einer NoSQL-Datenbank, einer objektorientierten Datenbank oder einer oder mehreren Tabellen.
-
Bei der Benutzereinheit 130 kann es sich um ein Smartphone, eigenständige Datenverarbeitungseinheiten, eine mobile Datenverarbeitungseinheit oder eine beliebige andere elektronische Einheit oder ein Datenverarbeitungssystem handeln, das die Fähigkeit zum Erfassen von Audiodaten umfasst und in der Lage ist, Daten zu empfangen, zu senden und zu verarbeiten. In einer Ausführungsform kann es sich bei der Benutzereinheit 130 um ein Smartphone, einen Laptop-Computer, einen Tablet-Computer, einen Netbook-Computer, einen Personal Computer (PC), einen Desktop-Computer, einen elektronischen Assistenten (PDA) oder eine beliebige programmierbare elektronische Einheit handeln, welche die Fähigkeit umfasst, Audio zu erfassen und die in der Lage ist, über das Netzwerk 120 mit anderen Datenverarbeitungseinheiten (nicht gezeigt) innerhalb der verteilten Datenverarbeitungsumgebung 100 Daten auszutauschen.
-
2 ist ein Ablaufplan eines Arbeitsablaufs 200, der Arbeitsschritte des Programms 112 zur akustischen Diagnose für eine Diagnose von Geräten mit Hilfe von digitalen Zwillingen auf der Grundlage akustischer Modellierung gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildlich darstellt. In einer alternativen Ausführungsform können die Schritte des Arbeitsablaufs 200 von einem beliebigen anderen Programm durchgeführt werden, während mit dem Programm 112 zur akustischen Diagnose gearbeitet wird.
-
In einer Ausführungsform wird das Programm 112 zur akustischen Diagnose von einem Benutzer eingeleitet, um ein Anlagegut zu analysieren, zum Beispiel, um den Zustand einer Maschinenkomponente zu beurteilen. In einer Ausführungsform verwendet das Programm 112 zur akustischen Diagnose bekannte akustische Modellierungsalgorithmen, um festzustellen, inwieweit die aktuelle Aufnahme von einer aus früheren Aufnahmen ermittelten Grundlinie abweicht. In einer Ausführungsform nutzt das Programm 112 zur akustischen Diagnose den digitalen Zwilling des Anlageguts (z.B. Schaltpläne, 3D-Modelle und frühere Klangprofile), um festzustellen, ob in den Audioaufnahmen irgendeine Ungewöhnlichkeit vorhanden ist. In einer Ausführungsform bestimmt das Programm 112 zur akustischen Diagnose, ob die Position der Einheit, die das Audiosignal aufnimmt, für eine präzise Geräuscherkennung optimal ist. In einer Ausführungsform leitet das Programm 112 zur akustischen Diagnose, wenn es feststellt, dass die Position der Einheit, die das Audiosignal aufnimmt, für eine präzise Geräuscherkennung nicht optimal ist, den Benutzer dahingehend an, wo er die Aufnahmeeinheit neu positionieren sollte, um eine optimale Audioaufnahme zu erhalten. In einer Ausführungsform stellt das Programm 112 zur akustischen Diagnose eine erweiterte Audioaufnahme dar, welche die spezifischen ungewöhnlichen Geräusche isoliert. In einer Ausführungsform speichert das Programm 112 zur akustischen Diagnose die Audiodaten in dem Datenlager für digitale Zwillinge. In einer Ausführungsform zeigt das Programm 112 zur akustischen Diagnose die Ergebnisse der Analyse an.
-
Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mindestens eine Diagnose von Geräten mit Hilfe von digitalen Zwillingen auf der Grundlage akustischer Modellierung bereitstellen. 2 stellt jedoch lediglich eine Veranschaulichung einer Umsetzung bereit und bringt keinerlei Einschränkungen in Bezug auf die Umgebungen mit sich, in denen verschiedene Ausführungsformen umgesetzt werden können. Ein Fachmann kann viele Abänderungen an der dargestellten Umgebung vornehmen, ohne von dem Umfang der wie in den Ansprüchen angegebenen Erfindung abzuweichen.
-
Das Programm 112 zur akustischen Diagnose leitet eine Audioaufnahmesitzung ein (Schritt 202). In einer Ausführungsform wird das Programm 112 zur akustischen Diagnose von einem Benutzer eingeleitet, um ein Anlagegut zu analysieren, zum Beispiel, um den Zustand einer Maschinenkomponente zu beurteilen. In einer Ausführungsform leitet das Programm 112 zur akustischen Diagnose als Reaktion auf eine Anfrage von einem Benutzer eine Audioaufnahmesitzung ein. In einer anderen Ausführungsform leitet das Programm 112 zur akustischen Diagnose eine Audioaufnahmesitzung ein, wenn ein Benutzer eine Anwendung auf einer mobilen Einheit öffnet, z.B. auf der Benutzereinheit 130 aus 1.
-
Das Programm 112 zur akustischen Diagnose analysiert das erfasste Audiosignal in Echtzeit (Schritt 204). In einer Ausführungsform verwendet das Programm 112 zur akustischen Diagnose bekannte akustische Modellierungsalgorithmen, um festzustellen, inwieweit die aktuelle Aufnahme von einer aus früheren Aufnahmen ermittelten Grundlinie abweicht. Zum Beispiel kann das Programm 112 zur akustischen Diagnose die schnelle Fourier-Transformation oder die diskrete Fourier-Transformation verwenden, um die Aufnahme in eine Reihe von Frequenzen umzuwandeln, die in der gesamten Aufnahme enthalten sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Programm 112 zur akustischen Diagnose Sequenz-zu-Sequenz-Autoencoder-Modelle oder einen Convolutional Long Short-Term Memory-Autoencoder verwenden, um festzustellen, wie weit die aktuelle Aufnahme von der Grundlinie abweicht. In einer Ausführungsform ruft das Programm 112 zur akustischen Diagnose die aus früheren Aufnahmen ermittelte Grundlinie aus einem Repository akustischer Daten für das Anlagegut ab, das in dem Informationsrepository 114 gespeichert ist. In einigen Ausführungsformen kann die Abweichung von der aus früheren Einträgen ermittelten Grundlinie so einfach sein wie ein Erkennen einer Frequenz, die in früheren Audioaufnahmen nicht erkannt wurde, z.B. ein hochfrequentes Schleifgeräusch inmitten eines ansonsten niederfrequenten Brummens.
-
Das Programm 112 zur akustischen Diagnose vergleicht das erfasste Audiosignal mit einem digitalen Zwilling (Schritt 206). In einer Ausführungsform nutzt das Programm 112 zur akustischen Diagnose den digitalen Zwilling des Anlageguts (z.B. Schaltpläne, 3D-Modelle und frühere Klangprofile), um festzustellen, ob in den Audioaufnahmen irgendeine Ungewöhnlichkeit vorhanden ist. In einer Ausführungsform stellt das Programm 112 zur akustischen Diagnose eine dem digitalen Zwilling zugehörige Grundlinie fest. Zum Beispiel würde der digitale Zwilling die Position jedes internen Teils kennen, zusammen mit einer akustischen „Signatur“ des idealen Betriebszustands des Teils und zusammen mit vorher festgelegten Schwellenwerten für das Auftreten einer Auffälligkeit.
-
Das Programm 112 zur akustischen Diagnose ermittelt, ob die Position optimal ist (Entscheidungsblock 208). In einer Ausführungsform bestimmt das Programm 112 zur akustischen Diagnose, ob die Position der Einheit, die das Audiosignal aufnimmt, für eine präzise Geräuscherkennung optimal ist. In einer Ausführungsform verwendet das Programm 112 zur akustischen Diagnose einen vorher festgelegten Schwellenwert, um eine Abweichung von der in dem vorangegangenen Schritt festgelegten Grundlinie zu ermitteln. In einer Ausführungsform bestimmt das Programm 112 zur akustischen Diagnose, ob die Abweichung von der Grundlinie den vorher festgelegten Schwellenwert überschreitet, und wenn dies der Fall ist, leitet das Programm 112 zur akustischen Diagnose den Benutzer iterativ zur optimalen Position zum Erfassen der Audiodaten. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Schwellenwert um eine Systemvorgabe. In einer anderen Ausführungsform wird der Schwellenwert von dem Benutzer des Programms 112 zur akustischen Diagnose festgelegt.
-
In einer Ausführungsform nutzt das Programm 112 zur akustischen Diagnose den digitalen Zwilling des Anlageguts (z.B. Schaltpläne, 3D-Modelle und frühere Klangprofile), um auf der Grundlage mehrerer Faktoren festzustellen, ob der Ort der Aufnahme optimal ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen diese Faktoren die erforderliche Nähe zu häufig fehleranfälligen Innenteilen; die Abmessungen, das Gewicht und die Sicherheitsinformationen des Geräts; die Position der Ungewöhnlichkeit in der Audioaufnahme, z.B. ist eine ungewöhnliche Frequenz auf dem linken Kanal offensichtlicher, was bedeutet, dass das Mikrofon der mobilen Einheit irgendwo rechts von der möglichen Ursache der Fehlfunktion positioniert ist; und ein Vergleichen der empfangenen Audioausschnitte mit früheren Aufnahmen, um das Teil zu finden, das wahrscheinlich ein Problem aufweist. In einer Ausführungsform fährt das Programm 112 zur akustischen Diagnose mit Schritt 212 fort, wenn das Programm 112 zur akustischen Diagnose feststellt, dass die Position der Einheit, die das Audiosignal aufnimmt, für eine präzise Geräuscherkennung optimal ist („Ja“-Zweig, Entscheidungsblock 208).
-
Das Programm 112 zur akustischen Diagnose leitet den Benutzer zu einer optimalen Position (Schritt 210). In einer Ausführungsform leitet das Programm 112 zur akustischen Diagnose, wenn das Programm 112 zur akustischen Diagnose feststellt, dass die Position der Einheit, die das Audiosignal aufnimmt, für eine präzise Geräuscherkennung nicht optimal ist („Nein“-Zweig, Entscheidungsblock 208), den Benutzer dahingehend an, wo er die Aufnahmeeinheit neu positionieren sollte, um eine optimale Audioaufnahme zu erhalten. In einer Ausführungsform leitet das Programm 112 zur akustischen Diagnose den Benutzer zu den unvollständigen Gebieten, um zusätzliche Audioaufnahmen zu erfassen, indem es Bewegungsanweisungen an die Benutzereinheit sendet. Zum Beispiel kann das Programm 112 zur akustischen Diagnose einen Pfeil auf den Bildschirm der Benutzereinheit senden, um dem Benutzer die Richtung anzuzeigen, in die er sich bewegen soll, um weitere Audioaufnahmen zu erfassen. In einer anderen Ausführungsform leitet das Programm 112 zur akustischen Diagnose den Benutzer zu den unvollständigen Gebieten, um zusätzliche Audioaufnahmen zu erfassen, indem es dem Benutzer ein Bild des Anlageguts sendet, in dem die Aufnahmeposition hervorgehoben ist. In einer weiteren Ausführungsform leitet das Programm 112 zur akustischen Diagnose den Benutzer zu dem Gebiet, damit er zusätzliche Audioaufnahmen erfassen kann, und zwar unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Benachrichtigungsverfahrens, das einem Fachmann bekannt ist.
-
In einer Ausführungsform stellt das Programm 112 zur akustischen Diagnose ein Kriterium zum Anhalten fest. In verschiedenen Ausführungsformen können die Kriterien zum Anhalten die Erkennung einer Eigenschaft der Echtzeit-Audioeingabe umfassen, die ein zuvor erkanntes Problem widerspiegelt, das in dem digitalen Zwilling des Anlagegutes gefunden wurde; die Bestimmung eines Erreichens einer erforderlichen Nähe zu einer bekannten fehleranfälligen Stelle des Anlagegutes; oder die Erkennung einer Eigenschaft des Echtzeit-Audiosignals, die ein neues Problem widerspiegelt, das in dem digitalen Zwilling des Anlagegutes nicht gefunden wurde. Wenn das Programm 112 zur akustischen Diagnose feststellt, dass die Kriterien zum Anhalten erfüllt sind, benachrichtigt das Programm 112 zur akustischen Diagnose den Benutzer, dass die aktuelle Position die optimale Position zum Erfassen des Audiosignals ist.
-
Das Programm 112 zur akustischen Diagnose stellt eine erweiterte Audioaufnahme dar (Schritt 212). In einer Ausführungsform stellt das Programm 112 zur akustischen Diagnose eine erweiterte Audioaufnahme dar, welche die spezifischen ungewöhnlichen Geräusche isoliert. In einer Ausführungsform verwendet das Programm 112 zur akustischen Diagnose andere akustische Daten aus den Audioaufnahmen aus mehreren Positionen, um unter Verwendung von bestehenden akustischen Verarbeitungsverfahren eine erweiterte Audioaufnahme zu erstellen. In einer Ausführungsform kombiniert das Programm 112 zur akustischen Diagnose die verschiedenen aufgenommenen Aufnahmen (Audioaufnahmen aus mehreren Positionen), um die beste Aufnahme für die Speicherung und Auswertung zu erstellen, z.B. Stereo oder Mono.
-
Das Programm 112 zur akustischen Diagnose speichert die Audiodaten in einem Lager für digitale Zwillinge (Schritt 214). In einer Ausführungsform speichert das Programm 112 zur akustischen Diagnose die Audiodaten in dem Informationsrepository 114. In einer Ausführungsform speichert das Programm 112 zur akustischen Diagnose die Audiodaten in dem Datenlager für digitale Zwillinge, das Teil des Informationsrepositorys 114 ist. In einer Ausführungsform speist das Programm 112 zur akustischen Diagnose die Audiodaten in ein Modell des maschinellen Lernens ein, das bei zukünftigen Diagnosesitzungen auf demselben Gerät wie die zu prüfende Einheit hilft.
-
Das Programm 112 zur akustischen Diagnose zeigt die Systemausgabe an (Schritt 216). In einer Ausführungsform zeigt das Programm 112 zur akustischen Diagnose dem Benutzer die Ergebnisse der Analyse an. In einer Ausführungsform zeigt das Programm 112 zur akustischen Diagnose die Ergebnisse der Analyse auf einer Benutzereinheit an, z.B. der Benutzereinheit 130 aus 1. In einer Ausführungsform verwendet der Benutzer diese Informationen, um die Fehlfunktion des Anlageguts zu bestimmen oder um festzustellen, ob weitere Diagnosen erforderlich sind, um die Fehlfunktion zu bestätigen. Das Programm 112 zur akustischen Diagnose endet dann für diesen Zyklus.
-
3 ist ein Blockschaubild, das Komponenten der Datenverarbeitungseinheit 110 bildlich darstellt, die für das Programm 112 zur akustischen Diagnose gemäß mindestens einer Ausführungsform der Erfindung geeignet sind. 3 zeigt einen Computer 300, einen oder mehrere Prozessoren 304 (darunter ein oder mehrere Computerprozessoren), ein Datenübertragungsnetz 302, einen Hauptspeicher 306 mit einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 316 und einem Cache 318, einen dauerhaften Speicher 308, eine Datenübertragungseinheit 312, E/A-Schnittstellen 314, eine Anzeige 322 und externe Einheiten 320. Man sollte sich bewusst sein, dass 3 lediglich eine Veranschaulichung einer Ausführungsform bereitstellt und keinerlei Einschränkungen in Bezug auf die Umgebungen, in denen verschiedene Ausführungsformen umgesetzt werden können, mit sich bringt. Es können viele Abwandlungen an der dargestellten Umgebung vorgenommen werden.
-
Wie dargestellt, arbeitet der Computer 300 über das Datenübertragungsnetz 302, das zwischen dem/den Computerprozessor(en) 304, dem Hauptspeicher 306, dem dauerhaften Speicher 308, der Datenübertragungseinheit 312 und der/den Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle(n) 314 eine Datenübertragung bereitstellt. Das Datenübertragungsnetz 302 kann mit einer Architektur umgesetzt werden, die zum Weiterleiten von Daten oder Steuerungsinformationen zwischen den Prozessoren 304 (z.B. Mikroprozessoren, Datenübertragungsprozessoren und Netzwerkprozessoren), dem Hauptspeicher 306, den externen Einheiten 320 und allen anderen Hardwarekomponenten innerhalb eines Systems geeignet ist. Zum Beispiel kann das Datenübertragungsnetz 302 mit einem oder mehreren Bussen umgesetzt werden.
-
Bei dem Hauptspeicher 306 und dem dauerhaften Speicher 308 handelt es sich um durch einen Computer lesbare Speichermedien. In der dargestellten Ausführungsform weist der Hauptspeicher 306 den RAM 316 und den Cache 318 auf. Im Allgemeinen kann der Hauptspeicher 306 jedes beliebige flüchtige oder nichtflüchtige, durch einen Computer lesbare Speichermedium umfassen. Der Cache 318 ist ein schneller Speicher, der die Leistungsfähigkeit des/der Prozessor(en) 304 erhöht, indem er Daten aus dem RAM 316, auf die vor Kurzem zugegriffen wurde, und Daten in der Nähe von Daten, auf die vor Kurzem zugegriffen wurde, bereithält.
-
Programmanweisungen für das Programm 112 zur akustischen Diagnose können in dem dauerhaften Speicher 308 oder allgemeiner ausgedrückt in einem beliebigen durch einen Computer lesbaren Speichermedium zur Ausführung durch einen oder mehrere der jeweiligen Computerprozessoren 304 über einen oder mehrere Speicher des Hauptspeichers 306 gespeichert werden. Bei dem dauerhaften Speicher 308 kann es sich um ein magnetisches Festplattenlaufwerk, einen Halbleiter-Datenträger, eine HalbleiterSpeichereinheit, einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen elektronisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), einen Flash-Speicher oder jedes beliebige andere durch einen Computer lesbare Speichermedium handeln, das in der Lage ist, Programmanweisungen oder digitale Informationen zu speichern.
-
Die von dem dauerhaften Speicher 308 verwendeten Medien können auch auswechselbar sein. Zum Beispiel kann ein Wechselplattenlaufwerk für den dauerhaften Speicher 308 verwendet werden. Zu anderen Beispielen gehören optische und magnetische Platten, Thumb-Drives und Smartcards, die in ein Laufwerk zum Übertragen auf ein anderes durch einen Computer lesbares Speichermedium, das auch ein Teil des dauerhaften Speichers 308 ist, eingeführt werden.
-
Die Datenübertragungseinheit 312 sorgt in diesen Beispielen für die Datenübertragung zu anderen Datenverarbeitungssystemen oder -einheiten. In diesen Beispielen umfasst die Datenübertragungseinheit 312 eine oder mehrere Netzwerkschnittstellenkarten. Die Datenübertragungseinheit 312 kann Datenübertragungen durch die Verwendung von physischen und/oder drahtlosen Datenübertragungsverbindungen bereitstellen. Im Kontext einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Quelle der verschiedenen Eingabedaten physisch von dem Computer 300 entfernt sein, so dass über die Datenübertragungseinheit 312 die Eingabedaten empfangen werden können und die Ausgabe in ähnlicher Weise übermittelt wird.
-
Die E/A-Schnittstelle(n) 314 ermöglicht/ermöglichen die Eingabe und Ausgabe von Daten von/zu anderen Einheiten, die mit dem Computer 300 verbunden sein können. Zum Beispiel können die eine oder die mehreren E/A-Schnittstellen 314 eine Verbindung zu einer oder mehreren externen Einheiten 320 wie zum Beispiel einer Tastatur, einem Ziffernblock, einem Touchscreen, einem Mikrofon, einer Digitalkamera und/oder einer anderen geeigneten Eingabeeinheit bereitstellen. Die eine oder die mehreren externen Einheiten 320 können auch tragbare, durch einen Computer lesbare Speichermedien wie zum Beispiel Thumb-Drives, tragbare optische oder magnetische Platten und Speicherkarten umfassen. Software und Daten, die zum Umsetzen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in die Praxis verwendet werden, z.B. das Programm 112 zur akustischen Diagnose, können auf derartigen tragbaren, durch einen Computer lesbaren Speichermedien gespeichert und über die E/A-Schnittstelle(n) 314 auf den dauerhaften Speicher 308 geladen werden. Die eine oder mehreren E/A-Schnittstellen 314 sind auch mit einer Anzeige 322 verbunden.
-
Die Anzeige 322 stellt einen Mechanismus zum Anzeigen von Daten für einen Benutzer bereit, und es kann sich dabei zum Beispiel um einen Computerbildschirm handeln. Die Anzeige 322 kann auch als Touchscreen fungieren, wie zum Beispiel eine Anzeige eines Tablet-Computers.
-
Die hierin beschriebenen Programme werden beruhend auf der Anwendung bestimmt, für die sie in einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung umgesetzt werden. Man sollte sich jedoch bewusst sein, dass jede bestimmte Programm-Nomenklatur hierin lediglich der Einfachheit halber verwendet wird, und folglich darf die Erfindung nicht auf die ausschließliche Verwendung in einer beliebigen spezifischen Anwendung, die durch eine derartige Nomenklatur ermittelt und/oder impliziert wird, beschränkt werden.
-
Bei der vorliegenden Erfindung kann es sich um ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt handeln. Das Computerprogrammprodukt kann ein durch einen Computer lesbares Speichermedium (oder -medien) mit durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen darauf umfassen, um einen Prozessor dazu zu veranlassen, Aspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen.
-
Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich um eine beliebige physische Einheit handeln, die Anweisungen zur Verwendung durch ein System zur Ausführung von Anweisungen behalten und speichern kann. Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel um eine elektronische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit, eine optische Speichereinheit, eine elektromagnetische Speichereinheit, eine Halbleiterspeichereinheit oder jede geeignete Kombination daraus handeln, ohne auf diese beschränkt zu sein. Zu einer nicht erschöpfenden Liste spezifischerer Beispiele des durch einen Computer lesbaren Speichermediums gehören die Folgenden: eine auswechselbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM bzw. Flash-Speicher), ein statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM), ein auswechselbarer Kompaktspeicherplatte-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine DVD (digital versatile disc), ein Speicher-Stick, eine Diskette, eine mechanisch kodierte Einheit wie zum Beispiel Lochkarten oder erhabene Strukturen in einer Rille, auf denen Anweisungen gespeichert sind, und jede geeignete Kombination daraus. Ein durch einen Computer lesbares Speichermedium soll in der Verwendung hierin nicht als flüchtige Signale an sich aufgefasst werden, wie zum Beispiel Funkwellen oder andere sich frei ausbreitende elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Wellen, die sich durch einen Wellenleiter oder ein anderes Übertragungsmedium ausbreiten (z.B. Lichtwellenleiterkabel durchlaufende Lichtimpulse) oder durch einen Draht übertragene elektrische Signale.
-
Hierin beschriebene, durch einen Computer lesbare Programmanweisungen können von einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium auf jeweilige Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheiten oder über ein Netzwerk wie zum Beispiel das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitverkehrsnetzwerk und/oder ein drahtloses Netzwerk auf einen externen Computer oder eine externe Speichereinheit heruntergeladen werden. Das Netzwerk kann Kupferübertragungskabel, Lichtwellenübertragungsleiter, drahtlose Übertragung, Leitwegrechner, Firewalls, Vermittlungseinheiten, Gateway-Computer und/oder Edge-Server umfassen. Eine Netzwerkadapterkarte oder Netzwerkschnittstelle in jeder Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheit empfängt durch einen Computer lesbare Programmanweisungen aus dem Netzwerk und leitet die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen zur Speicherung in einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium innerhalb der entsprechenden Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheit weiter.
-
Bei durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen zum Ausführen von Arbeitsschritten der vorliegenden Erfindung kann es sich um Assembler-Anweisungen, ISA-Anweisungen (Instruction-Set-Architecture), Maschinenanweisungen, maschinenabhängige Anweisungen, Mikrocode, Firmware-Anweisungen, zustandssetzende Daten oder entweder Quellcode oder Objektcode handeln, die in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, darunter objektorientierte Programmiersprachen wie Smalltalk, C++ o.ä. sowie herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C“ oder ähnliche Programmiersprachen. Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem fernen Computer oder vollständig auf dem fernen Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernt angeordnete Computer mit dem Computer des Benutzers durch eine beliebige Art Netzwerk verbunden sein, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters). In einigen Ausführungsformen können elektronische Schaltungen, darunter zum Beispiel programmierbare Logikschaltungen, vor Ort programmierbare Gatter-Anordnungen (FPGA, field programmable gate arrays) oder programmierbare Logikanordnungen (PLA, programmable logic arrays) die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen ausführen, indem sie Zustandsinformationen der durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen nutzen, um die elektronischen Schaltungen zu personalisieren, um Aspekte der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
-
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf Ablaufpläne und/oder Blockschaltbilder bzw. Schaubilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Block der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Ablaufplänen und/oder den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern mittels durch einen Computer lesbare Programmanweisungen ausgeführt werden können.
-
Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, so dass die über den Prozessor des Computers bzw. der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen ein Mittel zur Umsetzung der in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen. Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Einheiten so steuern kann, dass sie auf eine bestimmte Art funktionieren, so dass das durch einen Computer lesbare Speichermedium, auf dem Anweisungen gespeichert sind, ein Herstellungsprodukt umfasst, darunter Anweisungen, welche Aspekte der/des in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktion/Schritts umsetzen.
-
Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Einheit geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Prozessschritten auf dem Computer bzw. der anderen programmierbaren Vorrichtung oder anderen Einheit zu verursachen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess zu erzeugen, so dass die auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Vorrichtung oder einer anderen Einheit ausgeführten Anweisungen die in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktionen/Schritte umsetzen.
-
Die Ablaufpläne und die Blockschaltbilder bzw. Schaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Ablaufplänen oder Blockschaltbildern bzw. Schaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Ausführung der festgelegten logischen Funktion(en) umfassen. In einigen alternativen Ausführungen können die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren gezeigt stattfinden. Zwei nacheinander gezeigte Blöcke können zum Beispiel in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal je nach entsprechender Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist darüber hinaus anzumerken, dass jeder Block der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder und/oder der Ablaufpläne sowie Kombinationen aus Blöcken in den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern und/oder den Ablaufplänen durch spezielle auf Hardware beruhende Systeme umgesetzt werden können, welche die festgelegten Funktionen oder Schritte durchführen, oder Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computeranweisungen ausführen.
-
Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Veranschaulichung aufgeführt, sollen jedoch nicht gesamthaft stehen für bzw. begrenzt sein auf die offenbarten Ausführungsformen. Für den Fachmann werden viele Abänderungen und Abwandlungen ersichtlich sein, ohne von dem Umfang und dem Sinngehalt der Erfindung abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Grundgedanken der Ausführungsform, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber auf dem Markt vorgefundenen Technologien bestmöglich zu erläutern oder um es anderen Fachleuten zu ermöglichen, die hierin dargelegten Ausführungsformen zu verstehen.