DE202021001907U1 - Means for executing procedures for predictive maintenance and repair using sensors, computers and algorithms in process and factory automation - Google Patents

Means for executing procedures for predictive maintenance and repair using sensors, computers and algorithms in process and factory automation Download PDF

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Abstract

Mittel zur Ausführung von Verfahren zur prädiktiven Wartung und Instandhaltung unter Einsatz von Sensorik, Computer und Algorithmen in der Prozess - und Fabrikautomatisierung, wobei zu den Mitteln solche aus den Mittel-Kategorien Sensoren, Computer und Softwaremodule für Algorithmen gehören, und dabei
- Sensoren sein können:
Temperatursensoren; Beschleunigungssensoren; Drucksensoren; Vibrationssensoren;
Schocksensoren; photothermische Sensoren; Millimeterwellensensoren; Infrarot Sensoren;
Spektrometer; UV-Sensoren; Zählratensensoren; Feuchtigkeitssensoren; magnetisch induktive Sensoren; Rauhigkeits-Sensoren; Ultraschallsensoren; Kameras im sichtbaren und Infrarotbereich;
Laserdidoden; Drucksensoren; elektrochemische Sensoren; Gassensoren; Abstandssensoren wie Laser oder mit Ultraschall;
- Computer und mit diesen zusammenarbeitende Komponenten sein können:
µ-Controller; Multicoreprozessoren; FPGA's (Filed Programmable Gate Array's, ASIC's (application-specific integrated circuits), DSP (Digitale Signalprozessoren); Schaltungen für Strom und Spannungsmessung IPC (Industrial PC); PC; Hardwaremodule für Algorithmen; Neuronale Netzwerke; Fuzzy Sets; Expertensysteme; Datenerfassungssysteme mitA/D Wandlung; Interfacemodule; Regelhardware in Form von Chips; COB (Chip-on-Board-Technologie); Interfacemodule für SPS und intelligente Algorithmen zur Signalauswertung und Klassifikationen/Prädiktionen; Datenlogger; Hard- und Software für Funkverfahren, wie WLAN / Wi-Fi, Bluetooth, GSM-, UMTS-, LTE-, ,LTEG4+, 5G-Chips, Ethernet-ASICs, WirlessHART Chips, PROFIBUS ASIC's, EtherCAT-ASIC, HART ASIC's, Ethernet-ASIC's
-Softwaremodule für Algorithmen, insbesondere frei programmierbare und/oder Hardwaremodule sein können:
• Algorithmen
• Fundamentalparameteranalyse
• Merkmalsextraktionsverfahren
• Mustererkennungsverfahren
• KI - Expertensysteme
• Polynomklassifikatoren
• Künstliche Neuronale Netzwerk
• Prädiktionsalgorithmen wie z.B. die lineare Regression
• Adaptive Schwellwertdetektoren, insbesondere zur Erfassung der relevanten Daten
• Kalmanfilter und Alpha-Beta-Tracker
• Assoziatives Mappingverfahren
• Retrieval Methode auf Basis des minimalen Fehlerquadrates
• Kommunikation. EtherNet/IP....... PROFIBUS, OPC UA und wobei die zu den vorgenannten Mittel-Kategorien angegebenen verschiedenen speziellen Mittel in an den jeweiligen Anwendungsfall angepassten unterschiedlichen Kombinationen aus allen speziellen Mitteln zusammengestellt sind.

Figure DE202021001907U1_0000
Means for executing methods for predictive maintenance and repair using sensors, computers and algorithms in process and factory automation, the means including those from the means categories sensors, computers and software modules for algorithms, and thereby
- Sensors can be:
Temperature sensors; Acceleration sensors; Pressure sensors; Vibration sensors;
Shock sensors; photothermal sensors; Millimeter wave sensors; Infrared sensors;
Spectrometer; Uv sensors; Count rate sensors; Humidity sensors; magnetic inductive sensors; Roughness sensors; Ultrasonic sensors; Visible and infrared cameras;
Laser diodes; Pressure sensors; electrochemical sensors; Gas sensors; Distance sensors such as lasers or with ultrasound;
- Computers and components that work with them can be:
µ controller; Multicore processors; FPGA's (Filed Programmable Gate Arrays, ASIC's (application-specific integrated circuits), DSP (digital signal processors); circuits for current and voltage measurement IPC (Industrial PC); PC; hardware modules for algorithms; neural networks; fuzzy sets; expert systems; data acquisition systems with A / D conversion; interface modules; control hardware in the form of chips; COB (chip-on-board technology); interface modules for PLC and intelligent algorithms for signal evaluation and classifications / predictions; data loggers; hardware and software for radio processes such as WLAN / Wi-Fi , Bluetooth, GSM, UMTS, LTE,, LTEG4 +, 5G chips, Ethernet ASICs, WirlessHART chips, PROFIBUS ASICs, EtherCAT ASIC, HART ASICs, Ethernet ASICs
-Software modules for algorithms, in particular freely programmable and / or hardware modules, can be:
• algorithms
• Fundamental parameter analysis
• Feature extraction process
• Pattern recognition process
• AI expert systems
• Polynomial classifiers
• Artificial Neural Network
• Prediction algorithms such as linear regression
• Adaptive threshold detectors, especially for the acquisition of the relevant data
• Kalman filters and alpha-beta trackers
• Associative mapping procedure
• Retrieval method based on the minimum error square
• communication. EtherNet / IP ....... PROFIBUS, OPC UA and where the various special means specified for the aforementioned means categories are put together in different combinations of all special means adapted to the respective application.
Figure DE202021001907U1_0000

Description

Prädiktive Instandhaltung (vorhersagende Instandhaltung) oder Predictive Maintenance lernt von historischen und gegebenenfalls in Echtzeit verfügbaren instandhaltungsrelevanten Daten.Predictive maintenance (predictive maintenance) learns from historical and, if necessary, maintenance-relevant data available in real time.

Durch dies und durch die Prognose von zukünftigen Ereignissen kann die Frage „Was wird wann und wo passieren?“ beantwortet werden.Through this and through the prognosis of future events, the question “What will happen when and where?” Can be answered.

Prädiktive Instandhaltungstechniken helfen somit bei der Bestimmung des Zustands von in Betrieb befindlichen Dingen. Sie helfen bei der Abschätzung, wann eine Wartung durchgeführt werden sollte. Dieser Ansatz verspricht Kosteneinsparungen gegenüber routinemäßigen oder zeitbasierten vorbeugenden Instandhaltungs-Strategien, da Aufgaben nur dann ausgeführt werden, wenn dies gerechtfertigt und auch notwendig ist. Daher wird die Prädiktion genutzt, um zustandsorientierte Instandhaltung durchzuführen, die gemäß Schätzungen des Verschlechterungszustands eines Gegenstands gemacht wird.Predictive maintenance techniques thus help to determine the condition of things that are in operation. They help to estimate when maintenance should be carried out. This approach promises cost savings compared to routine or time-based preventive maintenance strategies, as tasks are only carried out when they are justified and necessary. Therefore, the prediction is used to perform condition-based maintenance, which is made according to estimates of the deteriorated condition of an object.

Prädiktive Algorithmen als Teilgebiet der vorhersagenden Wartung haben heute in allen Technologien Einzug gehalten. Prädiktion beginnt bei der linearen Extrapolation der linearen Regression, geht über den bekannten alpha-beta-Tracker(GPS-Positionsbestimmung im Auto), dem Kalman Filter bis hin zu künstlichen neuronalen Netzwerken (KNN) mit mehrfachen verdeckten Schichten (Hidden Layers). Typische Fragestellungen, die man vorhersagen will, sind: Wohin muss ein Fahrzeug steuern? Was passiert demnächst in der Anlage oder der Maschine? Wie lange läuft das Gerät noch einwandfrei? Welche Ersatzteile muss ich wann vorhalten? Wie ist der Zustand der kritischen Komponenten und Bauteile, wie z.B einer Röntgenröhre oder eines Halbleiterdetektors?Predictive algorithms as a branch of predictive maintenance have found their way into all technologies today. Prediction begins with the linear extrapolation of the linear regression, continues with the well-known alpha-beta tracker (GPS position determination in the car), the Kalman filter and on to artificial neural networks ( KNN ) with multiple hidden layers. Typical questions that one wants to predict are: Where does a vehicle have to steer? What will happen soon in the system or the machine? How long will the device continue to run flawlessly? Which spare parts do I have to keep available and when? What is the condition of the critical components and parts, such as an X-ray tube or a semiconductor detector?

Viele der Vorhersagen basieren auf Ereignissen, die auf der Vergangenheit beruhen.Many of the predictions are based on events that take place in the past.

Die einzelnen Stufen für die Prädiktion sind dabei:

  • • Die Datenerfassung
  • • Das Reporting (was ist in der Anlage, was ist im Produkt geschehen, warum wird es passieren, was ist das Optimum)
  • • Die Analyse der Daten (wann, wer, was, wie)
  • • Das Monitoring (was passiert momentan in der Anlage, im Produkt)
  • • Die eigentliche Prädiktion (Vorhersage), wann muss eine Aktion (Wartung) erfolgen
  • • Übertragungssystem der Ergebnisse zur remote Auswertung mittels standardisierten Kommunikationsverfahren
The individual levels for the prediction are:
  • • The data acquisition
  • • Reporting (what is in the system, what has happened in the product, why will it happen, what is the optimum)
  • • The analysis of the data (when, who, what, how)
  • • Monitoring (what is currently happening in the system, in the product)
  • • The actual prediction (prediction) of when an action (maintenance) must take place
  • • Transmission system of the results for remote evaluation using standardized communication methods

Mathematisch gesehen handelt es sich dabei, einfach ausgedrückt, um extrapolierte Regressionen, die eine optimale Gerade nach dem mittleren minimalen Fehlerquadrat durch die über die Zeit erfassten Messpunkte (oder Spektralanteile) legen und somit mit hoher Wahrscheinlichkeit die Vorhersage treffen können.From a mathematical point of view, these are, simply put, extrapolated regressions that place an optimal straight line after the mean minimum error square through the measurement points (or spectral components) recorded over time and can thus make the prediction with a high degree of probability.

Prädiktive Wartung bietet auch den Vorteil, dass z.B. nicht nur ein bestimmtes Objekt in einem Signal oder Bild erkannt wird (Mustererkennung), sondern auch anhand einer ganzen Serie von aufeinanderfolgenden Signalen und Bildern mit einer gewissen Vertrauenswürdigkeit statistisch vorhergesagt werden kann, welche Signale oder Reaktionen als nächstes folgen werden. Predictive maintenance also offers the advantage that, for example, not only a specific object is recognized in a signal or image (pattern recognition), but also, with a certain degree of trustworthiness, a whole series of successive signals and images can be used to statistically predict which signals or reactions will be will follow next.

D.h. aber auch, dass die dahinterstehenden Systeme laufend nachgelernt werden müssen, wobei jeder Lernzyklus die Stabilität des Vorhersagesystems wiederum erhöht.That means, however, that the underlying systems must be continuously re-learned, with each learning cycle in turn increasing the stability of the prediction system.

Die einzige Figur der Zeichnung verdeutlich in einer Übersicht wie vorhersagende (prädiktive) Algorithmen oder Klassifikatoren in der Industrie entwickelt werden.The only figure in the drawing shows in an overview how predictive algorithms or classifiers are developed in industry.

Es werden zwei Phasen unterschieden: Das Offline-Einlernverfahren und der Online-Betrieb mit eingelernten Algorithmen.A distinction is made between two phases: the offline teach-in process and online operation with taught-in algorithms.

Prinzipiell muss beim Einlernprozess definiert werden, was vorhergesagt werden soll.In principle, what is to be predicted must be defined during the learning process.

Dementsprechend sind die Messpunkte für die entsprechenden Eckpunkte der Prädiktion zu definieren, und auch, welche Messdaten hierfür benötigt und aufbereitet werden müssen.The measurement points for the corresponding corner points of the prediction must be defined accordingly, as well as which measurement data are required and processed for this.

Die Daten sind zu erfassen (Aufzeichnung) und müssen ausgewertet werden. Die Datenaufzeichnung muss über längere Zeiträume mit entsprechenden Sensoren, die für die Prädiktion notwendig sind, durchgeführt werden. Die erste Datenbasis zu generieren, bedeutet oft wochenlange Messungen. In der Regel müssen die Messungen bis zum Ausfallpunkt der Geräte, Komponenten, und Maschinenteile durchgeführt werden um den Status der eigentlichen Prädiktion (Sollwert) zu definieren. Es müssen Merkmale zur Charakterisierung der gewünschten Zustände gefunden werden, die mittels Klassifikator trennbar sind und den prädiktiven Eckpunkten zugewiesen werden können. Die Merkmalsextraktion ist heute aufgrund der hohen zur Verfügung stehenden Rechenleistungen nicht mehr unbedingt nötig, dennoch aber empfehlenswert.The data must be recorded (recording) and evaluated. The data recording must be carried out over longer periods of time with the appropriate sensors that are necessary for the prediction. Generating the first database often means weeks of measurements. As a rule, the measurements must be carried out up to the point of failure of the devices, components and machine parts in order to define the status of the actual prediction (setpoint). Features for characterizing the desired states must be found, which can be separated by means of a classifier and assigned to the predictive corner points. The feature extraction is available today because of the high Computing power is no longer absolutely necessary, but still recommended.

Mit den Mustern oder Merkmalen wird der Klassifikator offline eingelernt und bezüglich seiner Funktionalität überprüft. Bei neuronalen Netzen (KNN) kann das oftmals Stunden oder Tage dauern, bis die iterativen Lösungen zufriedenstellend sind.The classifier is taught in offline with the patterns or features and its functionality is checked. With neural networks ( KNN ) this can often take hours or days until the iterative solutions are satisfactory.

Danach wird der Klassifikator an ungelernten Daten getestet, die in der Prädiktion zu erwarten sind. Sollte der Klassifikator den Anforderungen nicht entsprechen, so wird er mit zusätzlichen Mustern nachgelernt oder eine andere Entscheidungsfunktion gewählt. Dieser Vorgang ist der eigentliche „Zeitfresser“ in der Entwicklung. Alle zur Prädiktion notwendigen Sensoren, Algorithmen, SW und HW müssen in das Gerät, Maschine usw. integriert werden.The classifier is then tested on untrained data that can be expected in the prediction. If the classifier does not meet the requirements, it is re-learned with additional templates or another decision-making function is selected. This process is the real "time waster" in development. All sensors, algorithms, software and hardware required for the prediction must be integrated into the device, machine, etc.

Genügt er den Ansprüchen, so wird der Produktionsalgorithmus in die Hardware und die Software des Messsystems oder der Maschine implementiert. Das Gerät ist fertig für den Inline- oder Online-Produktionseinsatz.If it meets the requirements, the production algorithm is implemented in the hardware and software of the measuring system or the machine. The device is ready for inline or online production use.

Im Onlinebetrieb (Inlinebetrieb) werden die Daten und Muster in Echtzeit verarbeitet und liefern das Ergebnis (Prädiktion). Die aktuell erfassten Daten werden dabei für das weitere Nachoptimieren des Prädiktors (Klassifikators) gespeichert. Diese Daten werden dann von Zeit zu Zeit zum Nachlernen des Algorithmus im Offline betrieb verwendet.In online operation (inline operation), the data and patterns are processed in real time and provide the result (prediction). The currently recorded data is saved for further optimization of the predictor (classifier). This data is then used from time to time to learn the algorithm in offline mode.

Der Prädiktor wird mit zunehmender Datenmenge immer robuster und „treffsicherer“ in seinen Ergebnissen. Neu ermittelte Parameter für den Prädiktor werden auf das in der Produktion befindliche Gerät heruntergeladen und im weiteren Betrieb Inline oder Online angewendet.As the amount of data increases, the predictor becomes more and more robust and more “accurate” in its results. Newly determined parameters for the predictor are downloaded to the device in production and used in-line or online during further operation.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Entwicklung solcher Systeme bei aller Euphorie nur so gut funktioniert, wie die zugrundeliegende Datenbasis ist. Das heißt in der Tat, man muss sich vorher genau überlegen, was das System leisten soll.It should be expressly pointed out that, despite all the euphoria, the development of such systems only works as well as the underlying database is. Indeed, this means that you have to think carefully beforehand what the system should do.

Die Entwicklung erfordert relativ gesehen einen hohen Zeitaufwand, denn im Vorbeigehen funktioniert die Entwicklung eines derartigen Prädiktionssystems nicht.In relative terms, the development requires a lot of time, because the development of such a prediction system does not work in passing.

Wie bereits oben angeklungen, werden heute zunehmend Prädiktive „cruise control“ Algorithmen speziell auch bei Automobilfirmen und Flugzeugen eingesetzt.As already mentioned above, predictive “cruise control” algorithms are increasingly used today, especially in automotive companies and aircraft.

Dabei werden beispielsweise in Fahrzeugen seit der Einführung von Bussystemen an den CAN Bus viele Sensoren angeschlossen: Ultraschallsensoren, Temperatur- und Infrarotsensoren, Kameras und Infrarotkameras, Beschleunigungssensoren, Radarsensoren und andere Sensoren.For example, many sensors have been connected to the CAN bus in vehicles since the introduction of bus systems: ultrasonic sensors, temperature and infrared sensors, cameras and infrared cameras, acceleration sensors, radar sensors and other sensors.

Die Informationen von diesen Sensoren werden an die Zentraleinheit (CPU) übertragen. Dort werden die Informationen in Echtzeit ausgewertet und entsprechende Steuer- und Kontrollfunktionen eingeleitet: Abstand, Geschwindigkeitskontrolle, Einhaltung von Fahrbahnmarkierungen, Personenerkennung, Antischlupf und vieles mehr. Alle diese Verfahren benutzen Korrelationsverfahren und prädiktive Algorithmen, basierend auf Kl-Methoden (Expertensysteme, künstliche neuronale Netzwerke usw.).The information from these sensors is transmitted to the central processing unit (CPU). There, the information is evaluated in real time and the corresponding control and monitoring functions are initiated: distance, speed control, compliance with lane markings, person recognition, anti-slip and much more. All of these methods use correlation methods and predictive algorithms based on KI methods (expert systems, artificial neural networks, etc.).

Diese Algorithmen finden auch im modernen Assetmanagement oder in der Prozessregulierung Anwendung:

  • Ob in der Fabrikautomation durch Druck-, Durchfluss-, Temperaturmessung, optische Sensoren zur Steuerung von Fertigungsprozessen oder in der Prozessautomation zur Regelung des Sauerstoffgehaltes im biologischen Klärbecken sowie zur Neutralisation in industriellen Wasseraufbereitungen, überall werden dieselben Verfahren und Algorithmen eingesetzt.
These algorithms are also used in modern asset management or process regulation:
  • Whether in factory automation through pressure, flow or temperature measurement, optical sensors to control manufacturing processes or in process automation to regulate the oxygen content in biological clarifiers as well as for neutralization in industrial water treatment, the same processes and algorithms are used everywhere.

Nicht von ungefähr beschäftigen sich deshalb mittlerweile viele Unternehmen seit mehr als 20 Jahren mit diesen prädiktiven Regelverfahren und jeder stattet seine Produkte und Geräte mit entsprechender Software, Hardware und Algorithmik aus. Auch ein Umstand, der evolutionär zu sehen ist und technologisch in Industrie 4.0 nichts wesentlich Neues darstellt.It is no coincidence that many companies have been dealing with these predictive control methods for more than 20 years and everyone equips their products and devices with the appropriate software, hardware and algorithms. This is also a fact that can be seen in an evolutionary manner and does not represent anything significantly new in terms of technology in Industry 4.0.

Neueste Gerätegenerationen, Automaten, Maschinen und Antriebe werden mit zusätzlichen Sensoren ausgerüstet, welche die unterschiedlichsten Parameter, wie z.B. die Temperatur- und Druckdaten, die Luftfeuchtigkeit, die mechanischen Beanspruchungen, wie Drehzahl, Querbeschleunigungen und vieles mehr erfassen, um daraus letztlich eine Aussage über den Anlagen- und Gerätezustand zu treffen. Insbesondere wird versucht vorherzusagen, welches Gerät welchen Service und vor allem wann erfordern wird.The latest generations of devices, automats, machines and drives are equipped with additional sensors, which record a wide variety of parameters, such as temperature and pressure data, humidity, mechanical loads such as speed, lateral accelerations and much more, in order to ultimately provide a statement about the To meet the system and device status. In particular, an attempt is made to predict which device will require which service and, above all, when.

Ein weiterer Zweck dieser Messungen und Prädiktionen dient mittlerweile auch zur Überwachung der Produkthaftung: Wie oft werden Aussagen getroffen, das Gerät geht nicht mehr, die Qualität ist schlecht und Ähnliches.Another purpose of these measurements and predictions is now also used to monitor product liability: How often are statements made, the device no longer works, the quality is poor and the like.

In vielen Fällen handelt es sich oftmals um den Betrieb der Geräte außerhalb der zulässigen Toleranzgrenzen und Spezifikationen. Und dann sind wir wieder beim oben bereits erwähnten Fall vom Auto: Garantie-, Gewährleistungs- und Serviceansprüche können über die aufgezeichneten Kontrolldaten verifiziert werden. Die Überschreitungen der Toleranzen und deren Häufigkeit führen zum schnelleren Ausfall der Geräte. Aufgrund der Toleranzüberschreitung lässt sich der Ausfall des Gerätes, der Komponenten vorhersagen. Jedoch auch hier sind vorab die Messbedingungen zu definieren und die Daten aufzuzeichnen, aus denen die Vorhersage getroffen werden kann.In many cases it is often a question of the operation of the devices outside the permissible tolerance limits and specifications. And then we are back to the case of the car already mentioned above: Guarantee, warranty and service claims can be verified using the recorded control data. The exceedances of the Tolerances and their frequency lead to faster failure of the devices. The failure of the device and the components can be predicted because the tolerance is exceeded. However, here too, the measurement conditions must be defined in advance and the data recorded from which the prediction can be made.

Ein vertiefendes Beispiel dafür, wie prädiktive Algorithmen entwickelt werden, sei bei Geräten zur Schichtdickenmessung und Materialanalyse erklärt.An in-depth example of how predictive algorithms are developed can be explained in the case of devices for layer thickness measurement and material analysis.

Schichtdickenmessungen von Lackierungen, Legierungen und Materialanalysen werden unter anderem mit Röntgenfluoreszenzgeräten durchgeführt. Das wartungsintensivste Bauteil beim Schichtdickenmessgerät ist dabei die Röntgenröhre. Die Lebensdauer der Röntgenröhre ist abhängig von

  • • Anwendung (z.B. Goldmessung oder Gold auf Kupfer)
  • • Bestrahlungszeiten der Proben
  • • Anzahl der Ein- und Ausschaltvorgänge der Röhre
  • • verwendete Leistung (bis 4 kV, bis 50 KV)
  • • Blindstrom (Maß für die Evakuierung der Röhre)
  • • effektive Betriebsdauer
  • • Betriebstemperatur
  • • Außentemperatur
  • • Umgebungsfeuchtigkeit
  • • Temperaturschwankungen
  • • Transport und Installation (Vibrationen)
Layer thickness measurements of coatings, alloys and material analyzes are carried out with, among other things, X-ray fluorescence devices. The most maintenance-intensive component in the coating thickness measuring device is the X-ray tube. The life of the X-ray tube depends on
  • • Application (e.g. gold measurement or gold on copper)
  • • Exposure times of the samples
  • • Number of times the tube is switched on and off
  • • Power used (up to 4 kV, up to 50 KV)
  • • Reactive current (measure for evacuation of the tube)
  • • effective operating time
  • • Operating temperatur
  • • Outside temperature
  • • Ambient humidity
  • • Temperature fluctuations
  • • Transport and installation (vibrations)

Überseetransporte zählen zu den häufigsten Ausfallerscheinungen dieser Geräte, durch z.B. zu hartes Aufsetzen der Transportpalette oder zu hohe Vibrationen bei der Luft- und/oder Seefracht.Overseas transports are one of the most common breakdowns of these devices, e.g. due to the transport pallet being placed too hard or excessive vibrations during air and / or sea freight.

Alle diese Ursachen haben Einfluss auf die Lebensdauer der Röntgenröhre und bestimmen die Zeit, wann die Röhre getauscht werden und das Gerät neu kalibriert werden muss. Prinzipiell verkürzt, bildlich gesehen, jede Toleranzüberschreitung des Datenblattes die Lebensdauer der Röntgenröhre und irgendwann muss die Röhre ausgewechselt werden.All of these causes have an impact on the service life of the X-ray tube and determine the time when the tube has to be replaced and the device has to be recalibrated. In principle, figuratively speaking, every exceeding of the tolerance of the data sheet shortens the life of the X-ray tube and at some point the tube has to be replaced.

In der Regel werden heute deswegen die Röntgenfluoreszenzgeräte systematisch mindestens einmal pro Jahr nach einem Wartungsplan gewartet. Oftmals passiert es dabei, dass die Wartung entweder nicht notwendig ist oder dass vor der Wartung der Worst Case eintrat: Das Gerät fällt ungeplant aus, aufgrund von Überbeanspruchung oder nicht sachgerechter Behandlung.As a rule, therefore, the X-ray fluorescence devices are now systematically serviced at least once a year according to a maintenance plan. It often happens that maintenance is either not necessary or that the worst case occurred before maintenance: the device fails unplanned, due to overuse or improper handling.

In die neuen Generationen der Röntgenfluoreszenzgeräte werden deshalb zukünftig prädiktive Algorithmen zur Wartungsvorhersage eingesetzt. Dazu ist jedoch nötig, dass man auch entsprechende Sensorik, Hardware, Algorithmen und SW (HMI) in das Röntgenfluoreszenzgerät integriert und insbesondere auch eine Fernwartung in die übliche Kommunikationsstruktur der Automatisierungspyramide (OSI-Modell) mit den entsprechenden Bussystemen und Feldbussen vorsieht.For this reason, predictive algorithms for maintenance prediction will be used in the new generations of X-ray fluorescence devices. To do this, however, it is necessary to integrate the appropriate sensors, hardware, algorithms and SW (HMI) into the X-ray fluorescence device and, in particular, to provide for remote maintenance in the usual communication structure of the automation pyramid (OSI model) with the corresponding bus systems and field buses.

Wesentliche Sensoren zur Erfassung der Zustandsgrößen hinsichtlich einer prädiktiven Wartung für ein Röntgenfluoreszenzgerät sind z.B. Temperatursensor, Drucksensor, Beschleunigungssensor, Luftfeuchtigkeitssensor, Hardware- und softwaremäßige Maßnahmen zu Zähtratenbestimmungen, prädiktive Auswertealgorithmen.Essential sensors for recording the state variables with regard to predictive maintenance for an X-ray fluorescence device are e.g. temperature sensors, pressure sensors, acceleration sensors, humidity sensors, hardware and software measures for counting rate determinations, predictive evaluation algorithms.

Hat man diese Sensoren integriert, erfolgt die Definition der Datenbasis für die Lernmuster, sowie deren entsprechende Datenerfassung (siehe die einzige Figur der Zeichnung). Wichtig ist dabei, die für die Prädiktion zutreffenden Merkmale zu erfassen und zu katalogisieren. Den Mustern werden definierte Sollzustände bezüglich der zu entscheidenden Prädiktion zugewiesen. Wobei die Sollzustände in der Regel durch Messreihen zu ermitteln sind; d.h. will man bezüglich Erschütterungen den Ausfall der Röntgenröhre wissen, so müssen entsprechende Messungen unter unterschiedlichen Stressbedingungen bis zum Versagen (Ausfall) der Röhre durchgeführt werden und die Einzelzustände den zeitlichen Verläufen im Prädiktor zugeordnet werden.Once these sensors have been integrated, the definition of the database for the learning patterns and their corresponding data acquisition takes place (see the only figure in the drawing). It is important to record and catalog the characteristics that apply to the prediction. Defined target states with regard to the prediction to be decided are assigned to the patterns. Whereby the target states are usually to be determined by series of measurements; i.e. if you want to know the failure of the X-ray tube with regard to vibrations, corresponding measurements must be carried out under different stress conditions up to the failure (failure) of the tube and the individual states must be assigned to the temporal progressions in the predictor.

Anschließend werden die Muster und Sollzustände einem Klassifikator mit dem Ziel, das nächste Wartungsintervalls vorzusagen, eingelernt.The patterns and target states are then taught to a classifier with the aim of predicting the next maintenance interval.

Das Einlernen selbst ist einer der aufwendigsten Entwicklungsschritte. Zur Stabilisierung der Prädiktion müssen im laufenden Einsatz immer wieder neue Messdaten nachgelernt werden. Bedenkt man die oben aufgeführten Punkte, die für die Prädiktion notwendig sind und den globalen Einsatz der Geräte in Ländern mit unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen und Einsatzorten, so kann man sich vorstellen, welcher Aufwand für die Entwicklung eines prädiktiven Algorithmus notwendig ist.The learning itself is one of the most complex development steps. To stabilize the prediction, new measurement data have to be learned over and over again during operation. If you consider the points listed above that are necessary for the prediction and the global use of the devices in countries with the most varied of climatic conditions and locations, you can imagine the effort required to develop a predictive algorithm.

Im Folgenden soll konkreter auf Mittel eingegangen werden, die bei Verfahren zur prädiktiven Wartung von Geräten zur Schichtdickenmessung und Materialanalyse eingesetzt werden können.In the following, the means that can be used in procedures for predictive maintenance of devices for layer thickness measurement and material analysis will be discussed in more detail.

Üblicherweise sind für das Einlernen einer Erstklassifikation/-prädiktion mindestens 10 unterschiedliche Situationen für den Ausfall der Röhren zu erfassen. Dabei können sowohl die Einzelparameter auf Prädiktion getrimmt werden oder Kombinationen aus unterschiedlichen Messungen, z.B. nur Temperatur und nur Luftfeuchte oder eine Kombination aus Temperatur und/oder Luftfeuchte und/oder Druck usw. Hat man den Algorithmus (Prädiktion) ermittelt, so muss man die Klassifikations-/Prädiktormethode Hardware- und Softwaremäßig im Röntgenfluoreszenzgerät implementieren und die Testphasen beginnen. Dabei sollten alle verkauften Geräte mit dem evaluierten Prädiktor ausgestattet sein. Ab der Auslieferung werden dann alle Messdaten im Sinne der Prädiktion mittels Datenaufzeichnungsmedium (Datenlogger) erfasst in Korrelation mit den Ausgaben des Prädiktors. Anstelle eines im Gerät integrierten Datenlogger's kann man die Messdaten auch per Funk (z.B WLAN; GSM, UMTS; LTE; 5G) in ein remote Datenzentrum übertragen und dort die Auswertungen vornehmen.Usually at least 10 different situations for the failure of the tubes have to be recorded in order to learn a first classification / prediction. Both the individual parameters can be trimmed to prediction or Combinations of different measurements, e.g. only temperature and only humidity or a combination of temperature and / or humidity and / or pressure etc. Once the algorithm (prediction) has been determined, the classification / predictor method must be implemented in the X-ray fluorescence device in terms of hardware and software and the test phases begin. All devices sold should be equipped with the evaluated predictor. From the time of delivery, all measurement data are then recorded in the sense of prediction using a data recording medium (data logger) in correlation with the outputs of the predictor. Instead of a data logger integrated in the device, the measurement data can also be transmitted by radio (e.g. WLAN; GSM, UMTS; LTE; 5G) to a remote data center and the evaluations carried out there.

Dies dauert ebenfalls entsprechende Zeit. Aufgrund der eingelernten einzelnen Zustände oder Kombinationen daraus soll eine Vorhersage getroffen werden. Ziel ist, mit einer gewissen Sicherheitswahrscheinlich den erforderlichen Austausch einer Röhre oder eines Detektors vorauszusagen.This also takes a corresponding amount of time. A prediction should be made on the basis of the individual states that have been taught-in or combinations thereof. The aim is to predict with a certain degree of certainty that a tube or detector will need to be replaced.

Folgendes Vorgehen kann hierfür angewendet werden und folgende Mittel, wie Hardware, Software und Algorithmen können hierfür eingesetzt werden, wobei die Sensoren entscheidend sind:

  1. a) Feuchtesensor zur Erfassung von relativer und/oder absoluter Luftfeuchtigkeit und deren Schwankungen im Raum oder im Freien
  2. b) Temperatursensor zum Erfassung der Umgebungstemperatur im Raum oder im Freien
The following procedure can be used for this and the following means, such as hardware, software and algorithms, can be used for this, whereby the sensors are decisive:
  1. a) Humidity sensor for the detection of relative and / or absolute air humidity and its fluctuations in the room or outdoors
  2. b) Temperature sensor for recording the ambient temperature in the room or outdoors

Die Korrelation aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit bestimmt die Lebensdauer der Röntgenröhre und des Röntgendetektors. Diese Zustände müssen gemessen und zum Ausfall der Röhre in Korrelation gebracht werden. Dass heißt, diese Messungen müssen in unterschiedlichen Umgebungen solange durchgeführt werden, bis die Röhre ausfällt. Die unterschiedlichen Temperatur-Feuchtigkeits-Zeitverläufe mit den zugehörigen Ausfallzeiten der Röhren sind Eingabewerte für den Prädiktor.

  • c) Drucksensor zur Erfassung von z.B. barometrischem Druck, der in Verbindung mit Umgebungsfeuchte und Umgebungstemperatur den Zustand der Röntgenröhren vorhersagt.
  • d) Messung der Spannungsverläufe und Erfassung der zeitlichen Dauer von unterschiedlichsten Spannungen akkumuliert über der Zeit mittels Timer-Bausteinen (Hardware oder softwaremäßige Realisierung). Clock Generator oder Oszillator der Hardware in Verbindung mit Zählsoftware. Spannungen über Einstellsoftware und Algorithmus oder hardwaremäßige Vergleichsschaltungen mit Gattern in Verbindung mit getriggerten Clock's.
The correlation between temperature and air humidity determines the service life of the X-ray tube and the X-ray detector. These states must be measured and correlated with the failure of the tube. This means that these measurements have to be carried out in different environments until the tube fails. The different temperature-humidity-time curves with the associated downtimes of the tubes are input values for the predictor.
  • c) Pressure sensor for recording, for example, barometric pressure, which, in conjunction with ambient humidity and temperature, predicts the condition of the X-ray tubes.
  • d) Measurement of the voltage curves and recording of the duration of different voltages accumulated over time by means of timer modules (hardware or software implementation). Hardware clock generator or oscillator in conjunction with counting software. Voltages via setting software and algorithm or hardware comparison circuits with gates in connection with triggered clocks.

Dass heißt, diese Messungen müssen für alle möglichen Einsatzspannungen in Korrelation mit der Zeit solange gemessen werden bis die Röhre ausfällt. Die unterschiedlichen akkumulierten Spannungs-Zeitverläufe mit den zugehörigen Ausfallzeiten der Röhren sind Eingabewerte für den Prädiktor.

  • e) Beschleunigungssensor, Erschütterungssensor, Vibrationssensor dienen zur Erfassung von Schocks, azyklischen und zyklischen Erschütterungen sowie Vibrationen. Hier gibt es viele Hersteller.
This means that these measurements must be measured for all possible threshold voltages in correlation with time until the tube fails. The different accumulated voltage-time curves with the associated tube failure times are input values for the predictor.
  • e) Accelerometer, shock sensor, vibration sensor are used to record shocks, acyclic and cyclic shocks and vibrations. There are many manufacturers here.

Normalerweise verwendet man einen 3-achsigen Beschleunigungsmesser, welcher Stöße und Vibrationen erfasst. Der X Y Z-Beschleunigungsmesser erkennt die Richtung des Aufpralls. Es sind Höchstgrenzen von beispielsweise 0,01 bis 10 G vorgebbar. Ebenso kann der kontinuierliche Verlauf gemessen und erfasst werden.Usually a 3-axis accelerometer is used, which detects shocks and vibrations. The X, Y, Z accelerometer detects the direction of impact. Maximum limits of, for example, 0.01 to 10 G can be specified. The continuous course can also be measured and recorded.

Ein Erschütterungssensor ermittelt die folgenden Werte:

  • Aufprallmessung der G-Kräfte
  • Aufprallrichtung
  • Echtzeit-Warnmeldungen und Analyse historischer Daten
  • Ereigniszeit und -ort
A shock sensor determines the following values:
  • Impact measurement of the G-forces
  • Direction of impact
  • Real-time alerts and historical data analysis
  • Event time and place

So können die Ursachen von Erschütterungen und missbräuchlicher Handhabung der Fracht und Ausrüstung auf dem Transportweg per Flugzeug, Schiff oder Fahrzeug oder Kombinationen daraus ermittelt werden, so dass umgehend reagiert werden kann und gut überlegte Entscheidungen getroffen werden können.In this way, the causes of vibrations and improper handling of freight and equipment on the transport route by plane, ship or vehicle or combinations thereof can be determined so that an immediate response can be made and well-considered decisions can be made.

Die zeitlichen Verläufe der Vibrationen, Erschütterungen und Schocks müssen bis zum Ausfall der Röntgenröhren erfasst werden. Die unterschiedlichen Verläufe mit den zeitlichen Ausfallpunkten der Röhre sind die Einlerndaten für den Klassifikator.

  • f) Zählerbaustein zur Erfassung der Ein- und Ausschaltvorgänge der Röhre. Dieser kann auch mit der Höhe der verwenden Betriebsspannung kombiniert werden (siehe c). Es muss bis zum Ausfall der Röhre gemessen werden, z.B. 15 x bei 4 keV für 540 Stunden und 20 keV x bei 40 keV für 400 Stunden. Verwendet werden kann der Hardwaretimer (Clock, Timer).
  • g) Blindstromerfassung, Schaltung zur Messung des Stromes bei der Röntgen- Messung. Der Blindstrom ist die Energie, die im Verbraucher nicht umgewandelt wird und eine Blindleistung erzeugt, die eine zusätzliche Belastung für die Röntgenröhre darstellt. D.h. je höher der Blindstrom, desto schneller ist die Röhre zerstört. Zur Erfassung muss eine Schaltung im Röntgenschaltkreis integriert werden, der den Imaginärteil des Stromes misst, woraus die Blindleistung errechnet werden kann.
  • h) Gassensoren zur Erfassung von Chlor und Chlordioxid und anderen korrosiven Gasen in der Umgebung. Der Gasgehalt wird kontinuierlich über der Zeit bis zum Ausfall des Röntgenfluoreszenz Gerätes gemessen. Die Gasgehalt-/Zeitverläufe sind die Eingabewerte für den Prädiktor. Derartige Gassensoren gibt es z.B. bei City Technology. Umgebungstemperatur und Umgebungsluftzusammensetzung haben entscheidenden Einfluss auf den Alterungsprozess der Röhre und des Röntgenfluoreszenzgerätes. Röntgengeräte in der Fabrik benötigen einen zusätzlichen Schutz gegen korrosive Gase (chlorhaltige Luft).
The timing of the vibrations, shocks and shocks must be recorded until the X-ray tubes fail. The different courses with the temporal failure points of the tube are the learning data for the classifier.
  • f) Counter module for recording the switching on and off processes of the tube. This can also be combined with the level of the operating voltage used (see c). Measurements must be made until the tube fails, eg 15 x at 4 keV for 540 hours and 20 keV x at 40 keV for 400 hours. The hardware timer (clock, timer) can be used.
  • g) Reactive current detection, circuit for measuring the current during the X-ray measurement. The reactive current is the energy that is in the consumer is not converted and generates reactive power, which represents an additional load for the X-ray tube. In other words, the higher the reactive current, the faster the tube is destroyed. For detection, a circuit must be integrated in the X-ray circuit, which measures the imaginary part of the current, from which the reactive power can be calculated.
  • h) Gas sensors for the detection of chlorine and chlorine dioxide and other corrosive gases in the environment. The gas content is measured continuously over the time until the failure of the X-ray fluorescence device. The gas content / time curves are the input values for the predictor. Such gas sensors are available from City Technology, for example. Ambient temperature and ambient air composition have a decisive influence on the aging process of the tube and the X-ray fluorescence device. X-ray machines in the factory require additional protection against corrosive gases (air containing chlorine).

Die Blindleistung über der Zeit in Kombination mit der Röntgenbetriebsspannung ist mit dem Ausfall der Röhre zu kombinieren und das sind die Eingangsgrößen für den Klassifkator.

  • i) Hardware und Software, die in der Lage sind, die Datenkomplexität zu erfassen, zu verarbeiten und zu klassifizieren. Dabei kann es sich um Kombination und/oder einzelne spezifische Hardware-Bausteine handeln, die oben angegeben wurden. Diese Hardware kann frei programmierbar sein (µ-Controller, DSP's (Signalprozessoren), PC) oder festgegossene Algorithmik in Form von ASIC's beinhalten. Beispielsweise sind DSP gut für Klassifikatoren oder Fouriertransformationen geeignet.
  • j) Datenlogger oder remote System für die Aufzeichnung der Daten zur Beurteilung der Prädiktorleistung, sowie zum Gewinnen neuen Messreihen für das Einlernen des prädikitiven Algorithmus.
The reactive power over time in combination with the X-ray operating voltage must be combined with the failure of the tube and these are the input variables for the classifier.
  • i) Hardware and software capable of capturing, processing and classifying the complexity of the data. This can be a combination and / or individual specific hardware modules that were specified above. This hardware can be freely programmable (µ-controller, DSPs (signal processors), PC) or contain fixed algorithms in the form of ASICs. For example, DSPs are well suited for classifiers or Fourier transforms.
  • j) Data logger or remote system for recording the data to assess the predictor performance, as well as to obtain new series of measurements for teaching in the predictive algorithm.

Die Schutzansprüche 1 bis 3 sind durch den gesamten Inhalt der vorstehenden Beschreibung erläutert.The protection claims 1 to 3 are explained by the entire content of the above description.

Im Zusammenhang mit Anspruch 3 ist ergänzend zu bemerken: Die unterschiedlichen Auswertealgorithmen müssen standardisiert in ein gängiges Feldbusformat gewandelt werden und an eine SPS übertragen werden, welche in der Kommunikationsstruktur des Anwenders arbeitet.In connection with claim 3, it should also be noted: The different evaluation algorithms must be converted into a common fieldbus format in a standardized manner and transmitted to a PLC that works in the user's communication structure.

Bei der Wandlung der Daten muss insbesondere die Synchronisation zwischen Feldgerät (XRAY-Gerät) und SPS sichergestellt werden. Software und Module dieser Arte vertreibt z.B die Firma Anybus in Schweden.When converting the data, synchronization between the field device (XRAY device) and the PLC must be ensured. Software and modules of this kind are sold by the company Anybus in Sweden, for example.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

5G5G
Mobilfunknetz der 5. Generation5th generation cellular network
ASICASIC
application-specific integrated circuit, Custom Chipapplication-specific integrated circuit, custom chip
COBCOB
Chip-on-Board-TechnologieChip-on-board technology
DSPDSP
Digitale SignalprozessorenDigital signal processors
FPGAFPGA
Field Programmable Gate ArrayField Programmable Gate Array
GPSGPS
Global Positioning SystemGlobal Positioning System
GSMGSM
System for Mobile CommunicationsSystem for Mobile Communications
HARTHARD
Highway Addressable Remote TransducerHighway Addressable Remote Transducer
IPCIPC
Industrie Personal ComputerIndustrial personal computers
KIAI
Künstliche IntelligenzArtificial intelligence
KNNKNN
Künstliche Neuronale NetzwerkeArtificial Neural Networks
LTELTE
Long Term Evolution: Bezeichnung für den Mobilfunkstandard der dritten GenerationLong Term Evolution: Name for the third generation cellular standard
LTE 4+LTE 4+
Erweitertes LTE NetzExtended LTE network
OPC UAOPC UA
Open Platform Communications Unified ArchitectureOpen Platform Communications Unified Architecture
OSIOSI
Open Systems Interconnection modelOpen Systems Interconnection model
PMPM
Predictive MaintenancePredictive maintenance
PROFIBUSPROFIBUS
Process Field BusProcess Field Bus
S7-1500 TM NPUS7-1500 TM NPU
SIMATIC S7-1500 TM NPU Neural Processing Unit (NPU) erschließt künstliche Intelligenz für AutomatisierungsaufgabenSIMATIC S7-1500 TM NPU Neural Processing Unit (NPU) opens up artificial intelligence for automation tasks
SoftPLCSoftPLC
Softwaremässige speicherprogrammierbare Steuerung, z.B. als PC-EinsteckkarteSoftware-based programmable logic controller, e.g. as a PC plug-in card
UMTSUMTS
Universal Mobile Telecommunications System: Bezeichung für den Mobilfunkstandard der 3. GenerationUniversal Mobile Telecommunications System: Name for the 3rd generation mobile radio standard
Wi-FiWi-fi
Wireless FidelityWireless fidelity
WLANWIRELESS INTERNET ACCESS
Wireless Local Area Network nach dem IEEE-802.11-Standard.Wireless local area network based on the IEEE 802.11 standard.

Claims (3)

Mittel zur Ausführung von Verfahren zur prädiktiven Wartung und Instandhaltung unter Einsatz von Sensorik, Computer und Algorithmen in der Prozess - und Fabrikautomatisierung, wobei zu den Mitteln solche aus den Mittel-Kategorien Sensoren, Computer und Softwaremodule für Algorithmen gehören, und dabei - Sensoren sein können: Temperatursensoren; Beschleunigungssensoren; Drucksensoren; Vibrationssensoren; Schocksensoren; photothermische Sensoren; Millimeterwellensensoren; Infrarot Sensoren; Spektrometer; UV-Sensoren; Zählratensensoren; Feuchtigkeitssensoren; magnetisch induktive Sensoren; Rauhigkeits-Sensoren; Ultraschallsensoren; Kameras im sichtbaren und Infrarotbereich; Laserdidoden; Drucksensoren; elektrochemische Sensoren; Gassensoren; Abstandssensoren wie Laser oder mit Ultraschall; - Computer und mit diesen zusammenarbeitende Komponenten sein können: µ-Controller; Multicoreprozessoren; FPGA's (Filed Programmable Gate Array's, ASIC's (application-specific integrated circuits), DSP (Digitale Signalprozessoren); Schaltungen für Strom und Spannungsmessung IPC (Industrial PC); PC; Hardwaremodule für Algorithmen; Neuronale Netzwerke; Fuzzy Sets; Expertensysteme; Datenerfassungssysteme mitA/D Wandlung; Interfacemodule; Regelhardware in Form von Chips; COB (Chip-on-Board-Technologie); Interfacemodule für SPS und intelligente Algorithmen zur Signalauswertung und Klassifikationen/Prädiktionen; Datenlogger; Hard- und Software für Funkverfahren, wie WLAN / Wi-Fi, Bluetooth, GSM-, UMTS-, LTE-, ,LTEG4+, 5G-Chips, Ethernet-ASICs, WirlessHART Chips, PROFIBUS ASIC's, EtherCAT-ASIC, HART ASIC's, Ethernet-ASIC's -Softwaremodule für Algorithmen, insbesondere frei programmierbare und/oder Hardwaremodule sein können: • Algorithmen • Fundamentalparameteranalyse • Merkmalsextraktionsverfahren • Mustererkennungsverfahren • KI - Expertensysteme • Polynomklassifikatoren • Künstliche Neuronale Netzwerk • Prädiktionsalgorithmen wie z.B. die lineare Regression • Adaptive Schwellwertdetektoren, insbesondere zur Erfassung der relevanten Daten • Kalmanfilter und Alpha-Beta-Tracker • Assoziatives Mappingverfahren • Retrieval Methode auf Basis des minimalen Fehlerquadrates • Kommunikation. EtherNet/IP....... PROFIBUS, OPC UA und wobei die zu den vorgenannten Mittel-Kategorien angegebenen verschiedenen speziellen Mittel in an den jeweiligen Anwendungsfall angepassten unterschiedlichen Kombinationen aus allen speziellen Mitteln zusammengestellt sind.Means for executing methods for predictive maintenance and repair using sensors, computers and algorithms in process and factory automation, the means including those from the means categories sensors, computers and software modules for algorithms, and thereby - Sensors can be: Temperature sensors; Acceleration sensors; Pressure sensors; Vibration sensors; Shock sensors; photothermal sensors; Millimeter wave sensors; Infrared sensors; Spectrometer; Uv sensors; Count rate sensors; Humidity sensors; magnetic inductive sensors; Roughness sensors; Ultrasonic sensors; Visible and infrared cameras; Laser diodes; Pressure sensors; electrochemical sensors; Gas sensors; Distance sensors such as lasers or with ultrasound; - Computers and components that work with them can be: µ controller; Multicore processors; FPGA's (Filed Programmable Gate Arrays, ASIC's (application-specific integrated circuits), DSP (digital signal processors); circuits for current and voltage measurement IPC (Industrial PC); PC; hardware modules for algorithms; neural networks; fuzzy sets; expert systems; data acquisition systems with A / D conversion; interface modules; control hardware in the form of chips; COB (chip-on-board technology); interface modules for PLC and intelligent algorithms for signal evaluation and classifications / predictions; data loggers; hardware and software for radio processes such as WLAN / Wi-Fi , Bluetooth, GSM, UMTS, LTE,, LTEG4 +, 5G chips, Ethernet ASICs, WirlessHART chips, PROFIBUS ASICs, EtherCAT ASIC, HART ASICs, Ethernet ASICs -Software modules for algorithms, in particular freely programmable and / or hardware modules, can be: • algorithms • Fundamental parameter analysis • Feature extraction process • Pattern recognition process • AI expert systems • Polynomial classifiers • Artificial Neural Network • Prediction algorithms such as linear regression • Adaptive threshold detectors, especially for the acquisition of the relevant data • Kalman filters and alpha-beta trackers • Associative mapping procedure • Retrieval method based on the minimum error square • communication. EtherNet / IP ....... PROFIBUS, OPC UA and where the various special means specified for the aforementioned means categories are put together in different combinations of all special means adapted to the respective application. Mittel nach Anspruch 1, wobei als weitere Miittel Module für die Kommunikation und Fernwartung, prädiktive Fernwartung gehören: • SoftPLC- Software die eine Protokollkonversion synchronisiert durchführt und auf einem Industrie-PC lauffähig ist, • FeldbusBox als Hardware und Software für die Wandlung ins entsprechende Feldbus - Protokoll, • Datenlogger, • Interface zur SPS IPC (Industrie PC) für FeldbusanbindungMeans after Claim 1 , whereby additional modules for communication and remote maintenance, predictive remote maintenance include: • SoftPLC software that carries out a protocol conversion in a synchronized manner and can run on an industrial PC, • FieldbusBox as hardware and software for conversion to the corresponding fieldbus protocol, • Data logger, • Interface to the PLC IPC (industrial PC) for fieldbus connection Mittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei als weitere Mittel Feldbusse eingesetzt werden, die einzeln oder in Kombination sein können: • PROFINET • PROFIBUS • HART • EtherCAT • EtherNet/IP • Fieldbus Foundation • OPC UA • CAN Bus • Modbus • CC-Link • Wi-Fi • WLANMeans after Claim 1 or 2 Fieldbuses are used as further means, which can be used individually or in combination: • PROFINET • PROFIBUS • HART • EtherCAT • EtherNet / IP • Fieldbus Foundation • OPC UA • CAN bus • Modbus • CC-Link • Wi-Fi • WLAN
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102021131684A1 (en) 2021-12-01 2023-06-01 Krones Aktiengesellschaft Predictive maintenance of a container treatment plant

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