DE4333286A1 - Verfahren und System zur Diagnose von Maschinen - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Diagnoseverfahren und -sy­ stem. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Diagnoseverfah­ ren und -system mit Expertensystemen, wobei das Anwendungs­ wissen und die Hilfsinformation physikalisch vom Expertensy­ stem getrennt sind.

Stand der Technik

Bei Architekturen herkömmlicher Expertensysteme, wie sie in Fig. 1 dargestellt werden, sind das Anwendungswissen und die Hilfsinformation in das Expertensystem eingebettet. Für ein­ fache Anwendungen oder Anwendungen einer Art ist dies ange­ messen. Die Anwendbarkeit üblicher Software-Bauteile (das heißt Benutzerschnittstellen, Experten-Shell-Rules für ande­ re ähnliche Anwendungen wird jedoch eingeschränkt.

Das im Namen von Hardy et al. erteilte US-Patent 4 648 044 offenbart ein Wissensaufbauwerkzeug zum Bau eines Wissens- oder Expertensystems. Das Wissenssystem enthält eine Wissens­ bank in einer Tatsachen, Regeln und Meta-Tatsachen ausdrük­ kenden Sprache zur Spezifizierung der Anwendung der Regeln auf das Lösen eines bestimmten Problems. Zur allgemeinen An­ wendbarkeit werden in den Regeln Variable gebraucht. Diese machen jedoch nur eine bestimmte Regel partiell dynamisch.

In dem Aufsatz "Generic Expert System For Equipment Fault Diagnosis" von K. Wescourt, C. Powell, C. Pickering und D. Whitehead, herausgegeben von der IEEE und bezeichnet mit CH 2331 - 7/86/0000/0489, wird die Verwendung von Variablen in Regeln ebenfalls erörtert.

Der Aufsatz "Portable Knowledge-based Diagnostic and Main­ tenance System" von J. Darvish und N. Olson, herausgegeben 1989 von SPIE, Band 1095 APPLICATIONS OF ARTIFICIAL INTELLI- GENCE, V 11, Seiten 357-59, offenbart generische Software- Werkzeuge und die Anwendung von Hilfszeichnungen in einem Ex­ pertensystem.

Der Aufsatz "A Diagnostic Aid To Pulp Production" von A. Ko­ walski und J. Lebnsold, herausgegeben 1989 von SPIE, Band 1095 APPLICATIONS OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE, V 11, Seiten 858-66, offenbart Datenbanken, die zum Speichern von sich auf eine Diagnosesitzung beziehenden Tatsachen verwendet wer­ den. Die Datenbank wird nicht zum Speichern von Wissens- oder Regelinhalten verwendet. Der Aufsatz offenbart ein Bei­ spiel eines über eine Schnittstelle mit einer relationalen Datenbank zusammengeschalteten Expertensystems.

Der Aufsatz "The Design And Implementation Of A Relation Ma­ terials Property Database" von J. S. Colton, herausgegeben in ENGINEERING WITH COMPUTERS, Band 4, Seiten 87-99 (1988), offenbart Software für ein Expertensystem, die eine relatio­ nale Datenbank zum Speichern und Heraussuchen von sich auf Materialeigenschaften beziehenden Informationen verwendet.

Das im Namen von Tou et al. erteilte US-Patent 4 930 071 of­ fenbart ein Verfahren zum Integrieren eines eine Wissensbank enthaltenden Systems mit einem beliebigen Datenbanksystem.

Das im Namen von Bajpai et al. erteilte US-Patent 4 985 857 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zur Diagnose von Ma­ schinen. Das Patent lehrt die Anwendung eines Expertensy­ stems zur Diagnose von Störungen der Maschinen. Das System enthält eine Datenbank mit Maschineninformationen und eine einen Sensoreingang aufweisende Datenbank, die durch ein Ex­ pertensystem zu verwendende Daten speichert.

Das im Namen von Kondo erteilte US-Patent 5 021 992 offen­ bart ein Verfahren zum Übertragen von Daten von einer Wis­ sens- auf eine Datenbank.

Ein anderes eine Datenbank enthaltendes System wird in dem im Namen von Thompson et al.H erteilten US-Patent 4 649 515 und in dem im Namen von Erman et al. erteilten US-Patent 4 658 370 offenbart.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbil­ dung eines Verfahrens und eines Systems zur Diagnose von Ma­ schinen unter Verwendung eines ein Expertensystem enthalten­ den Computersystems, in dem ein Wissensdatensatz physika­ lisch vom Expertensystem getrennt ist.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines Verfahrens und eines Systems zur Diagnose von Maschinen unter Verwendung eines ein Expertensystem ent­ haltenden Computersystems und eines physikalisch getrennt an­ geordneten Wissensdatensatzes, so daß die Architektur zum Er­ möglichen verschiedener relationaler Datenbankdateien modu­ lar ist.

Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines Verfahrens und eines Systems zur Diagno­ se von Maschinen unter Verwendung eines ein Expertensystem enthaltenden Computersystems, das generische Regeln und ei­ nen physikalisch getrennten Wissensdatensatz verwendet.

Zur Lösung der obigen und anderer Aufgaben der Erfindung ist ein automatisiertes Verfahren zur Diagnose einer Störung an einer Maschine mit mehreren ein Computersystem verwendenden Bauteilen mit einem Expertensystem und einem Wissensdaten­ satz vorgesehen. Das Verfahren schließt die Stufe der Ausbil­ dung einer vom Expertensystem getrennten Datenbank zum Ab­ speichern des Wissensdatensatzes ein. Der Wissensdatensatz enthält ein Mittel zum Bezeichnen der durch das Expertensy­ stem verarbeitbaren Regelinformation. Das Verfahren enthält auch die Stufe des Empfangens eines Anfangsbefehls und die Stufe des dynamischen Herausfindens der Regelinformation aus der Datenbank nach Maßgabe das Anfangsbefehls. Das Experten­ system wird zum Verarbeiten der Regelinformation zum Identi­ fizieren der Störung verwendet. Auf diese Weise wird das Ex­ pertensystem von den Daten geführt.

Der Wissensdatensatz enthält vorzugsweise spezifische Regel­ informationen. Die Datenbank ist vorzugsweise eine relationa­ le Datenbank.

Zum Lösen der obigen und anderer Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist auch ein System zum Durchführen jeder der obi­ gen Verfahrensstufen vorgesehen.

Die obigen und andere Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vor­ liegenden Erfindung ergeben sich ohne weiteres aus der fol­ genden ins einzelne gehenden Beschreibung der besten Art und Weise zum Durchführen der Erfindung, wenn diese in Verbin­ dung mit den beiliegenden Zeichnungen genommen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaubild der Architektur ei­ nes herkömmlichen Expertensystems,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaubild der erfindungsgemä­ ßen, durch Daten geführten Architektur,

Fig. 3 ein anderes schematisches Blockschaubild der erfin­ dungsgemäßen Systemarchitektur,

Fig. 4 ein schematisches Blockschaubild mit Darstellung der generischen Regeln des Systems,

Fig. 5 eine schematische Ansicht der Hardware-Konfiguration des Systems,

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Maschinen-Auswahlbild­ schirms,

Fig. 7 ein Ablaufplan mit der Darstellung des Informations­ flusses für den Bildschirm von Fig. 6,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Symptom-Bild­ schirms,

Fig. 9 ein Ablaufplan mit der Darstellung des Informations­ flusses des Bildschirms von Fig. 8,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Maschinen-ID-Aus­ wahlbildschirms,

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Maschinen-ID-In­ formationsbildschirms,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Maschinen-ID-Ver­ laufbildschirms,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Symptom-Untergrup­ pen-Auswahlbildschirms,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Hauptsymptom-Aus­ wahlbildschirms,

Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Frage-und-Ant­ wort-Bildschirms,

Fig. 16 ein Ablaufplan mit der Darstellung des Informations­ flusses des Bildschirms von Fig. 15,

Fig. 17 eine schematische Darstellung eines Antwort-Auswahl­ bildschirms,

Fig. 18 eine schematische Darstellung eines Teilelisten-Bild­ schirms,

Fig. 19 eine schematische Darstellung eines Diagnoseverlauf- Bildschirms,

Fig. 20 eine schematische Darstellung eines Springsymptom- Bildschirms und

Fig. 21 ein Ablaufplan mit der Darstellung des Informations­ flusses des Bildschirms von Fig. 20.

Beste Art und Weise zum Durchführen der Erfindung

Fig. 2 zeigt eine von Daten geführte Architektur, bei der das erfindungsgemäße Expertensystem vom Anwendungswissen und der Hilfsinformation des Expertensystems (das heißt dem Wis­ sensdatensatz des Expertensystems) physikalisch getrennt ist. Damit steuert der Wissensdatensatz die Anwendung, oder anders gesagt, "das System wird von den Daten geführt". Mit dieser durch Daten geführten Architektur ist der Expertensy­ stemanteil durch Zugabe verschiedener Wissensdatensätze wie­ derverwendbar. Die Entwicklung generischer Regeln ist zur weiteren Verbesserung dieses Konzepts vorgesehen. Dies ermög­ licht die Wiederverwendung der Regeln in dem Expertensystem und die Möglichkeit des Erzielens von Informationen über den Regelgehalt aus dem Wissensdatensatz, wie dies nachstehend im Detail und mit Bezug auf deren Anwendung auf ein Diagnose­ system für eine Werkzeugmaschine, wie zum Beispiel eine Stanzpresse, beschrieben wird.

Anwendung des Diagnosesystems bei einer Stanzpresse

Das Diagnosesystem für eine Stanzpresse (SPDS) beruht auf der durch Daten geführten Architektur nach Fig. 3 und verwen­ det eine relationale Datenbank 20 zum Speichern der Informa­ tion des Wissensdatensatzes.

Das Expertensystem enthält vorzugsweise die folgenden Bautei­ le:

• - Clips 22, eine von der NASA entwickelte, in C programmier­ te Expertensystem-Shell für integrierte Produktionssysteme für die Inferenzeinheit und Definition von generischen Re­ geln. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß zum Durchfüh­ ren der Erfindung auch andere Expertensystem-Shells verwen­ det werden können,
• - eine menügeführte Anwenderschnittstelle 24,
• - I/O-Treiber 26 (I/O = Eingabe/Ausgabe) zum Kommunizieren mit den PLCs (speicherprogrammierbaren Steuerungen) der Stanzpresse und
• - Multimedia-Unterstützung 28 und andere erforderliche Hilfs­ programme.

Die Datenbank 20 enthält sich auf die Presse beziehende (das heißt Multimedia-) und vom Expertensystem zum Durchführen seiner Betriebsabläufe benötigte Diagnoseregel-Informatio­ nen. Das DBASE III+-Datenbankpaket wird vorzugsweise zum Un­ terstützen des Datenbankteils der Software verwendet. Das Ex­ pertensystem und die Datenbank sind miteinander verbunden, aber nicht ineinander eingebaut.

Allgemeiner Betrieb des Systems

Bei Eingabe eines Pressenstörungsmodus beginnt entweder der Operator oder das Expertensystem auf der Grundlage der PLC- Information den Diagnosevorgang. Das notwendige Wissen und die Regeln werden der Datenbank 20 entnommen und zur Wirkung gebracht. Bis zur Identifizierung der Ursache des Problems fragt das System zusätzliche Symptome oder eine Statusinfor­ mation vom Operator und/oder PLC-System ab. Die PLC-System- Störungsinformation verbessert das System außerordentlich durch Minimierung des Diagnose-Suchvorganges und vermeidet damit unnötige Vorgänge und einen Anwenderdialog.

Bei Identifizierung des Störungsmechanismus oder der Störung wird der Operator auf die geeigneten Reparaturverfahren hin­ gewiesen.

Zur weiteren Unterstützung bei der Diagnose und der visuel­ len Konzeption der Reparaturvorgänge wird die Multimedia-Un­ terstützung 28 (Text, Bewegt- und Standbild-Videobilder, Skizzen, Zeichnungen und Klang) verwendet.

Die Wissensbankinformation wird mit einer getrennten unabhän­ gigen Anwender-Entwicklungsschnittstelle generiert. Die Be­ nutzeroberfläche der Datenbank ist anwenderfreundlich und so aufgebaut, daß sich eine vernünftige Wissensdarstellung des Systems ergibt.

Generische Regeln

Die Anwendungen herkömmlicher Expertensystems schließen eini­ ge hundert sich überlappende Regeln ein. Zum Herabsetzen der Redundanz und Verbessern einer Wiederanwendbarkeit erzeugt das SPDS-System wenige für die gesamte Anwendung geltende Re­ geln. Das, was die generische Regel auszeichnet, ist ihr In­ halt, der dynamisch aus der Datenbank herausgeholt wird.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 und zur Demonstration dieses Konzepts sagt der Operator dem System zuerst, welche Pressen­ vorrichtung (?Vorrichtung = PTO) fehlerhaft ist und welches hauptsächliche Symptom (?Symptom = heiß) vorliegt. Diese In­ formation wird in die linke Seite der Regel eingegeben,

falls (Vorrichtung ?Vorrichtung)
(Symptom ?Sym).

Damit diese Regel zur Wirkung kommt, wird eine Suche in ei­ ner Datenbankspalte durchgeführt, um festzustellen, ob eine Übereinstimmung bezüglich Gerät = PTO und Symptom = heiß vor­ liegt. Das System findet eine Übereinstimmung und führt die Ursache "keine Schmierung" auf die rechte Seite der Regel zu­ rück. Die Regel arbeitet dann und zeigt diese Information dem Operator an.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 liegen in der Datenbank vier Vorrichtung/Symptom-Möglichkeiten vor, die mit der gezeigten generischen Regel zusammenarbeiten. Bei tatsächlichen Anwen­ dungen ist die Anzahl der Vorrichtung/Symptom-Möglichkeiten unbegrenzt.

Generische Regeln können viele Funktionen ausüben. Sie kön­ nen zum Beispiel eine Navigation durch die Datenbankinforma­ tion durchführen, eine Aktion ausführen oder neue Informatio­ nen anfordern. Viele generische Regeln können auch mit der Information im gleichen linken Teil der Regel zur Wirkung kommen.

Ins einzelne gehende Beschreibung des Systems

Allgemein liegt das Ziel des Stanzpressen-Diagnosesystems (SPDS) in der Bestimmung der Ursache einer Maschinenstörung. Von jeder Ursache nimmt man an, daß sie sich in Form von Symptomen darstellt, die mit Hilfe von an der Maschine durch­ zuführenden Versuchen identifiziert werden können. Nach dem System werden die Symptome in zwei Gruppen eingeteilt: primä­ re und besondere.

Primäre Symptome sind Probleme, die jeder Operator sofort er­ kennt. Besondere Symptome sind Probleme, die erst nach Versu­ chen mit der Maschine erkennbar werden. Zum Beispiel sinkt der hydraulische Druck bei einem Leck im Ölsystem. Dies führt dazu, daß der Motorabtrieb außer Eingriff steht. Der Operator kann dieses primäre Symptom, die Tatsache, daß der Motorabtrieb außer Eingriff steht, erkennen. Ein Versuch führt zum Erkennen eines besonderen Symptoms, des niedrigen hydraulischen Druckes. Ein weiterer Versuch würde zum Erken­ nen der Ursache dieser Störung, dem Leck im Ölsystem, füh­ ren.

Zu jedem Symptom gehört eine Reihe von Versuchen. Diese Ver­ suche werden in Form von Multiple-Choice-Fragen aufgeschrie­ ben. Wenn der Operator die angegebenen Versuche durchführt und die Fragen des Systems, wie sie sich gemäß der folgenden Einzeldarstellung auf dem Bildschirm zeigen, beantwortet, er­ hält er mehr Informationen über die Situation. Schließlich kann das System entweder ein besonderes Symptom oder die Ur­ sache der Störung identifizieren. Dann wird der Operator ent­ weder eine weitere Reihe von Fragen beantworten oder den Ver­ lauf der Reparatur auf dem Bildschirm ablesen.

In Fig. 5 wird die bevorzugte Ausstattung des Systems mit Hardware dargestellt. Das System enthält:

• - einen Computer 32 wie ein IBM AT/PS-2-kompatibles 286- oder 386- oder 486-Gerät,
• - einen Speicher wie einen Direktzugriffsspeicher (RAM) mit 640 kB und einen erweiterten RAM mit 3 MB,
• - einen Speicher wie eine 20-MB-Festplatte (Minimum),
• - einen Monitor 34 wie eine VGA(video graphics adaptor/Farb­ bildschirm-Grafik-Adapter)-Farbdisplay-Einrichtung (640 · 480),
• - Betriebssystem/Shell wie Microsoft Window 3.0 und DOS 3.3 (Minimum) und
• - eine Maus 36 wie eine serielle oder eine Bus-Maus (Bauart mit zwei Knöpfen).

Grundlegende Mausbewegungen

Es gibt drei grundlegende, bei der Erfindung anwendbare Maus­ techniken: Auf etwas Zeigen, etwas Anklicken und etwas Aus­ wählen.

Auf etwas Zeigen

Die Maus 36 steuert einen Cursor oder "Pointer" auf dem Bild­ schirm. Man bewegt den Pointer auf dem Bildschirm durch Ver­ schieben der Maus 36 über einen Desk Top in der Richtung, in der man den Pointer verschieben will. Die Maus 36 kann zum Verschieben des Pointers an eine bestimmte Stelle auf dem Bildschirm verwendet werden oder um auf etwas auf dem Bild­ schirm zu zeigen.

Etwas Anklicken und Auswählen

Klicken bedeutet Drücken und dann schnelles Loslassen eines Mausknopf es. Bei dieser Erfindung wird immer der linke Knopf zum Klicken verwendet. Wenn man auf etwas auf dem Bildschirm zeigt und dann den linken Mausknopf klickt, hat man das aus­ gewählt, was sich gerade unter dem Pointer auf dem Bild­ schirm befindet.

Beginn des Stanzpressen-Diagnosesystems (SPDS)

Schritt 1: Anschalten des Computers.

Schritt 2: Betreiben des SPDS: bei C:) Eingabeaufforderung WIN SPDS und Drücken der ENTER-Taste.

Schritt 3: Nach kurzer Zeit erscheint das Anfangs-SPDS-Bild. Weiteres Vorgehen wie nachstehend beschrieben.

SPDS Beenden

Schritt 1: Klicke die Box in der oberen linken Ecke des Bild­ schirms an. Dies führt zu einem hell aufleuchten­ den Fenster. In diesem erscheint eine Liste mit Optionen. Wähle die "Close"-Option.

Schritt 2: Klicke das Programm-Manager-Ikon in der unteren linken Ecke auf dem Bildschirm an. Wähle die "Close"-Option in dem auf leuchtenden Menü, das er­ scheint.

Schritt 3: Ein Verifikationsfenster leuchtet auf. Wähle die Save-Konfiguration und klicke dann die "OK"- Schaltfläche an. Dies führt das System sofort zur C:<-Eingabeaufforderung zurück.

Gemäß der Darstellung in Fig. 6 ist eine Bildschirmdarstel­ lung mit dem Beginn der Diagnose vorgesehen. Die fehlerhafte Maschine, die Geschicklichkeit des Operators und der Grad der Geschicklichkeit werden hier eingegeben. Gemäß der Dar­ stellung in den Fig. 6 und 7 wird der für den Maschinen­ auswahlbildschirm erforderliche Informationsfluß gezeigt. Zu­ erst wird die fehlerhafte Maschine, dann die Geschicklich­ keit des Operators und schließlich der Grad der Geschicklich­ keit des Operators ausgewählt.

• 1. Auswahl der Maschine - Die Maschinen-Auswahl-Ikons werden am oberen Ende des Bildschirms angeordnet. Das Ikon der fehlerhaften Maschine wird ausgewählt. Das ausgewählte Ma­ schinen-Ikon leuchtet auf.
• 2. Auswahl der Geschicklichkeit - Wähle eine Geschicklich­ keits-Box aus. Die ausgewählte Geschicklichkeits-Box er­ scheint dann doppelt umrandet.
• 3. Auswahl des Grades der Geschicklichkeit - Wähle eine Ge­ schicklichkeitsgrad-Box aus. Auch diese ausgewählte Box erscheint doppelt umrandet.

Gemäß der Darstellung in Fig. 8 ermöglicht ein Symptom-Bild­ schirm dem Operator das Eingeben der ID(Identifikations)-Num­ mer der Maschine und die Wahl des primären Maschinensymp­ toms. Fig. 9 zeigt den für die Symptom-Bildschirme erforder­ lichen Informationsfluß. Zuerst wird die ID-Nummer der Ma­ schine, dann die Symptomgruppe und schließlich das primäre Symptom ausgewählt. Nach Kennzeichnen dieser Information wird die "OK"-Schaltfläche angeklickt, um diesen Bildschirm zu verlassen und zum nächsten Bildschirm zu kommen. Auch bei Wahl der ID-Nummer der Maschine kann zusätzliche Information über die Maschine gesehen werden.

Wahl der Maschinen-ID

Klicke die "ID-Menü"-Schaltfläche auf dem Bildschirm von Fig. 10 an. Dies aktiviert das die Maschinen-ID anzeigende Fenster. Sämtliche zu dieser Bauart der bestimmten Maschine gehörenden IDs werden angezeigt. Die ID der fehlerhaften Ma­ schine wird ausgewählt. Anschließend wird die "OK"-Schaltflä­ che angeklickt. Dies führt einen zu dem Hauptsymptom-Bild­ schirm zurück, und die neugewählten Maschinen-ID wird in der ID-Menü-Displaybox angezeigt. Bei Bedarf an zusätzlicher Ma­ schineninformation wird die "History"- oder die "Info"- Schaltfläche gewählt.

Maschinen-ID-Information

Klicke die "Info"-Schaltfläche auf dem Maschinen-ID-Auswahl­ bildschirm von Fig. 11 an. Dies führt zu einer Information über die betreffende Maschine. Die angezeigte Information zeigt die Maschinen-ID, die Bauart der betreffenden Maschi­ ne, ihre Leistung, das Datum ihrer Aufstellung in der Fabrik und bei welcher Gesellschaft und welcher Fabrik diese beson­ dere Maschine aufgestellt ist. Zur Rückkehr zum vorhergehen­ den Bildschirm wird die "OK"-Schaltfläche angeklickt.

Maschinen-ID-Verlauf

Klicke die "History"-Schaltfläche auf dem Maschinen-ID-Aus­ wahlbildschirm von Fig. 12 an. Wie oben gezeigt, führt dies zur Wiedergabe sämtlicher vorhergehender Maschinenprobleme. Das Datum und die grundlegende Beschreibung des Problems wer­ den angezeigt. Auswahl eines Zeileneintrags führt zur Anzei­ ge der Ursache des Problems und des eingeschlagenen Weges. Dieses wird im unteren Teil des aufleuchtenden Fensters ge­ zeigt. Zur Rückkehr zum vorhergehenden Bildschirm von Fig. 11 wird die "OK"-Schaltfläche angeklickt.

Wahl der Symptomgruppe

Klicke die "Symptom-Menü"-Schaltfläche auf dem Symptom-Bild­ schirm von Fig. 13 an. Dies führt zur Anzeige einer Liste ei­ ner Symptom-Untergruppe. Wähle die sich auf den gegenwärti­ gen Fehler beziehende Symptomgruppe. Zum Verlassen dieses Bildschirms und Eintreten in den Bildschirm zur Wahl des pri­ mären Symptoms wird dann die "OK"-Schaltfläche angeklickt.

Wahl des primären Symptoms

Nach dem Herausgehen aus dem Symptomgruppen-Auswahlbild­ schirm von Fig. 13 wird gemäß der Darstellung in Fig. 14 ein neues aufleuchtendes Fenster gezeigt. Für die besondere Symp­ tomgruppe zeigt dieses Fenster sämtliche Primärsymptome. Wäh­ le das Primärsymptom und klicke die "OK"-Schaltfläche zum Verlassen des Bildschirms und Rückkehr zum Symptom-Bild­ schirm von Fig. 8 an.

Nach Erkennen der Maschine und des Primärsymptoms werden ge­ mäß der Darstellung in Fig. 15 die zugehörigen Frage-und-Ant­ wort-Gruppen angezeigt. Durch Wahl und Beantwortung der zu der Ursache gehörenden richtigen Fragen wird ein neuer Fra­ gensatz (nächstes Symptom) hervorgerufen oder die Ursache an­ gegeben. Nicht sämtliche Fragen müssen zum Herausfinden ei­ ner Ursache beantwortet werden. Falls zu irgendeinem Zeit­ punkt während des Fragedialoges die falsche Antwort oder Fra­ ge gewählt wurde, kann der Operator zum vorhergehenden Symp­ tom zurückgehen. Fig. 16 zeigt den für die Frage-und-Ant­ wort-Bildschirme erforderlichen Informationsfluß.

Wahl der Frage

Zum Auslösen des Fragedialoges wird gemäß der Darstellung in Fig. 15 eine Liste von Fragen gezeigt. Jede Frage muß zum Be­ antworten derjenigen Frage(n), die dem Problem mit größter Wahrscheinlichkeit zugeordnet werden kann (können), sorgfäl­ tig geprüft werden. Zum Beantworten einer Frage muß die Fra­ gebox, die sich gerade links von der Frage befindet, ange­ klickt werden. Dies bewirkt die Anzeige des Fensters. Sämtli­ che beantworteten Fragen zeigen ihre aktuelle Antwort auf der rechten Seite der Frage/Antwortbox an.

Bei jedem Beantworten einer Frage oder Ändern einer Antwort sucht das System nach neuen Symptomen und/oder Ursachen. Bei Auftauchen eines neuen Symptoms wird dies in der oberen Box unter "nächstes Symptom" angezeigt. Die Schaltfläche "näch­ stes Symptom", wird zum Springen auf das nächste Symptom aus­ gewählt. Bei Erkennen einer Ursache wird sie in der oberen Box unter "Ursache" angezeigt. Zur Anzeige von Einzelinforma­ tion über diese Ursache wird die Schaltfläche "Ursachenanzei­ ge" ausgewählt. Falls in der oberen Box ein nächstes Symptom oder eine Ursache nicht angezeigt wird, löst ein Auswählen eines der beiden Schalter "nächstes Symptom" oder "Ursachen­ anzeige" eine Fehlermeldung aus.

Falls eine Frage in einer vorhergehenden Gruppe erschien und beantwortet wurde, wird diese Frage bei einem ersten Aufkom­ men einer Fragengruppe in (grauer) Farbe angezeigt. Diese Antwort kann nicht geändert werden, es sei denn, daß man zu der ursprünglichen Stelle, von der die Frage kam, zurück­ geht.

Wahl der Antwort

Gemäß der Darstellung in Fig. 17 gibt es in der Antwortbox mehrere Optionen, die man untersuchen und durchführen kann. Zum Beantworten der Frage wird die richtige Antwort gewählt. Dies bewirkt ein Aufleuchten der die Antwort enthaltenden Zeile. Zum Verlassen des Fensters und zum Sichern der Ant­ wort wird die "OK"-Schaltfläche angeklickt. Bei Bedarf an zu­ sätzlicher Information wird die "Zeige Bild"-Schaltfläche an­ geklickt. Dann zeigt sich ein sich auf diese Frage beziehen­ des Grafikbild. Nicht sämtliche Fragen weisen ein zugehöri­ ges Grafikbild auf. Deshalb kann eine KEIN-BILD-Nachricht an­ getroffen werden.

Teileliste

In dem Frage-und-Antwort-Bildschirm von Fig. 15 kann die Li­ ste der Teile oder Bauteile, die das aktuelle Symptom verur­ sachen können, aufgelistet werden. Durch Anklicken der "Tei­ leliste"-Schaltfläche wird das "Teileliste"-Fenster gemäß der Darstellung in Fig. 18 angezeigt. In dem Fenster werden die Maschine und das aktuelle Symptom im oberen Bereich des Fensters angezeigt. Name und Zweck des Teiles und die verbin­ dende Vorrichtung werden im unteren Bereich des Fensters an­ gezeigt.

Zum Laden eines Bildes für ein bestimmtes Teil (bestimmte Teile) wählt man den Zeileneintrag für dieses Teil und dann die "Zeige Bild"-Schaltfläche. Das zugehörige Grafikbild wird dann angezeigt. Falls es für dieses bestimmte Teil kein Bild gibt, wird die Nachricht "für dieses Teil kein Bild ver­ fügbar" angezeigt.

Verlauf der Diagnose

Zu dem Primärsymptom von Fig. 15 gehörende historische Infor­ mation kann aufgerufen werden. Die "Diagnoseverlauf"-Schalt­ fläche aus dem Frage-und-Antwort-Bildschirm von Fig. 15 wird angeklickt, und das Diagnoseverlauf-Fenster zeigt das Primär­ symptom, die endgültigen Ursachen und ihre Frequenzen an. Ein Beispiel dieses besonderen Bildschirms wird in Fig. 19 gezeigt.

Andere Frage-und-Antwort-Schaltflächendefinitionen

Vorhergehendes Symptom: Durch Anklicken der "Vorhergehendes Symptom"-Schaltfläche kann das System zu dem vorhergehenden Symptom zurückgeführt werden. Die sich auf das vorhergehende Symptom beziehenden Fragen werden angezeigt.

Neustart: Zum Neustart des gesamten Diagnoseablaufs wird die "Neustart"-Schaltfläche angeklickt. Dies führt zu der anfäng­ lichen Bildschirmdarstellung zurück. Bei Wahl dieser Option geht sämtliche von den vorhergehenden Fragen abgeleitete In­ formation verloren.

Das Springsymptom von Fig. 20 ist ausschließlich für einen Operator mit einem hohen Grad an Geschicklichkeit bestimmt. Bei Wahl eines hohen Grades an Geschicklichkeit auf der an­ fänglichen Bildschirmdarstellung wird dem System signali­ siert, daß es die Bildschirmdarstellungen mit den Standard- Fragen und -Antworten umgehen soll. Einem erfahrenen Opera­ tor hilft dies beim Umgehen der Anfangsfragen, falls er oder sie bereits eine allgemeine Idee vom Fehler im System hat. Wenn der Operator die die Störung beschreibenden Symptome wählt, wird ein Grafik-Symptom-Pfad im oberen Bereich des Bildschirms angezeigt. Zu jedem Zeitpunkt während dieses Ab­ laufes kann man den Standard-Frage-und-Antwort-Ablauf auslö­ sen und damit die Ursache einengen. Fig. 21 zeigt den Infor­ mationsfluß für die Bildschirmdarstellungen der Symptome, zu denen gesprungen werden kann.

Wahl des Symptoms

Nach Feststellen des primären Symptoms werden die verbunde­ nen Symptome, zu denen gesprungen werden kann, gemäß der Dar­ stellung in Fig. 20 angezeigt. Zum Auswählen des nächsten Symptoms, das am besten zur aktuellen Störung paßt, wird ei­ ne der Symptomboxen unter der Sprungsymptomspalte ange­ klickt. Das nächste Symptom ist an den Grafik-Symptom-Pfad im oberen Bereich des Bildschirms angebunden. Nach jeder Symptomwahl wird eine neue Gruppe von Symptomen angezeigt. Zur Rückkehr zu einem vorhergehenden Symptom wird dieser Symptomblock im oberen Bereich des Bildschirms angeklickt. Falls zum Beispiel A → B → C auf der oberen Hälfte des Bildschirms gezeigt wird, und durch Wahl von B, gibt das Sy­ stem C frei und der Bildschirm ändert sich wie folgt: A → B.

Wahl der Ursache

Eine Liste mit möglichen unmittelbar einschlägigen Ursachen wird auf der rechten Seite des Bildschirms angezeigt. Durch Wahl einer der Ursache kann zusätzliche Detailinformation in Form eines Bildes betrachtet werden.

Andere Symptomverzweigungs-Schaltflächendefinitionen

Begin Q (Anfang der Fragen und Antworten): Beim Anklicken der "Begin Q"-Schaltfläche wird ein Frage-und-Antwort-Ab­ lauf vom aktuellen Symptom ausgelöst. Eine weitere Defini­ tion dieses Vorganges gibt es in dem Frage-und-Antwort-Ab­ schnitt.

Teileliste: Die gleiche Definition wie im Frage-und-Antwort- Abschnitt beschrieben.

Verlauf: Die gleiche Definition wie im Frage-und-Antwort-Ab­ schnitt beschrieben.

Neustart: Die gleiche Definition wie im Frage-und-Antwort-Ab­ schnitt beschrieben.

Vorstehend sind das erfindungsgemäße Verfahren und das Sy­ stem zur Diagnose von Störungen bei einer Maschine, wie zum Beispiel einer Stanzpresse, beschrieben worden. Es leuchtet jedoch ein, daß die vorliegende Erfindung bei einer weiten Vielfalt von Diagnosesystemen angewendet werden kann, um die­ se Systeme modular und im wesentlichen wiederverwendbar zu machen. Die Erfindung senkt auch die Maschinenausfallzeit.

Obwohl die beste Art und Weise zum Durchführen der Erfindung in Einzelheiten beschrieben wurde, erkennen auf diesem Ge­ biet bewanderte Fachleute verschiedenartige alternative Kon­ struktionen und Ausführungsformen zum Durchführen der in den folgenden Patentansprüchen gekennzeichneten Erfindung.

Claims (24)

1. Automatisiertes Verfahren zur Diagnose einer Störung an einer Maschine mit einer Vielzahl von Bauteilen unter Verwendung eines Computersystems mit einem Expertensys­ tem und einem Wissensdatensatz, gekennzeichnet durch:
Ausbilden einer vom Expertensystem getrennten Daten­ bank zum Speichern des Wissensdatensatzes, der die fol­ genden Merkmale enthält:
Mittel zum Bezeichnen der durch das Expertensy­ stem verarbeitbaren Regelinformation,
Empfangen eines Anfangsbefehls,
dynamisches Herausholen der Regelinformation aus der Datenbank nach Maßgabe des Anfangsbefehles und
Verwenden des Expertensystems zum Verarbeiten der Re­ gelinformation zum Identifizieren der Störung, wodurch das Expertensystem durch Daten geführt wird.

2. Verfahren zur Diagnose einer Störung an einer Maschine mit einer Vielzahl von Bauteilen unter Verwendung eines Computersystems mit Ein- und Ausgabemitteln, einem Exper­ tensystem und einem Wissensdatensatz, gekennzeichnet durch:
Ausbilden einer vom Expertensystem getrennten Daten­ bank zum Speichern des Wissensdatensatzes, der die fol­ genden Merkmale enthält:
Mittel zum Bezeichnen der durch die Ausgabemit­ tel einem Anwender des Systems darstellbaren Diagnose-In­ formation und
Mittel zum Bezeichnen der durch das Expertensy­ stem verarbeitbaren Regelinformation,
Empfangen eines Anfangsbefehls,
Weiterleiten eines Teiles der Diagnose-Information zu den Ausgabemitteln zwecks Darstellung für den Anwen­ der des Systems nach Maßgabe des Anfangsbefehls,
Empfangen eines Anwenderbefehls, der sich auf den Teil der Diagnose-Information von den Eingabemitteln be­ zieht,
dynamisches Herausholen der Regelinformation aus der Datenbank nach Maßgabe des Anwenderbefehles und
Verwenden des Expertensystems zum Verarbeiten der Re­ gelinformation zum Identifizieren der Störung, wodurch das Expertensystem durch Daten geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelinformation eine generische Regelinformation ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelinformation eine generische Regelinformation ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank eine relationale Datenbank ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank eine relationale Datenbank ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank eine objektorientierte Datenbank ist.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank eine objektorientierte Datenbank ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Computersystem mindestens an einen Controller der Maschine ankuppeln läßt und das Anfangskommando sich auf die Controller-Information mindestens eines Control­ lers stützt.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Computersystem mindestens an einen Controller der Maschine ankuppeln läßt und das Anfangskommando sich auf die Controller-Information mindestens eines Control­ lers stützt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Anfangskommando auf ein vom Anwender geführtes Eingangssignal stützt.

12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Anfangskommando auf ein vom Anwender geführtes Eingangssignal stützt.

13. System zur Diagnose einer Störung an einer Maschine mit einer Vielzahl von Bauteilen in einem Computersystem mit einem Expertensystem und einem Wissensdatensatz, gekenn­ zeichnet durch:
eine vom Expertensystem getrennte Datenbank zum Spei­ chern des Wissensdatensatzes, der enthält:
Mittel zum Bezeichnen der durch das Expertensy­ stem verarbeitbaren Regelinformation, und
Mittel zum Empfangen eines Anfangsbefehles, wobei das Computersystem die Regelinformation nach Maßgabe des Anwenderbefehls dynamisch aus der Datenbank herausholt und das Expertensystem die Regelinformation zum Identifi­ zieren der Störung der Maschine verarbeitet, wodurch das Expertensystem durch die Daten geführt wird.

14. System zur Diagnose einer Störung an einer Maschine mit einer Vielzahl von Bauteilen in einem Computersystem mit Eingabe- und Ausgabemitteln, einem Expertensystem und ei­ nem Wissensdatensatz, gekennzeichnet durch:
eine vom Expertensystem getrennte Datenbank zum Spei­ chern des Wissensdatensatzes, der enthält:
Mittel zum Bezeichnen der durch die Ausgabemit­ tel einem Anwender des Systems darstellbaren Diagnose-In­ formation und
Mittel zum Bezeichnen der durch das Expertensy­ stem verarbeitbaren Regelinformation, und
Mittel zum Empfangen eines Anfangsbefehles, wobei das Expertensystem einen Teil der Diagnose-Information zu den Ausgabemitteln zwecks Darstellung für den Anwen­ der des Systems nach Maßgabe des Anfangsbefehls weiter­ leitet, und das Expertensystem einen Anwenderbefehl be­ züglich des Teiles der Diagnose-Information von den Ein­ gabemitteln empfängt, daß Expertensystem die Regelinfor­ mation nach Maßgabe des Anwenderbefehls dynamisch aus der Datenbank herausholt und das Expertensystem die Re­ gelinformation zum Identifizieren der Störung der Maschi­ ne verarbeitet, wodurch das Expertensystem durch die Da­ ten geführt wird.

15. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelinformation eine generische Information ist.

16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelinformation eine generische Information ist.

17. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank eine relationale Datenbank ist.

18. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank eine relationale Datenbank ist.

19. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine von mindestens einem Controller gesteuert wird und das Computersystem sich an den mindestens einen Con­ troller anschließen läßt und der Anfangsbefehl sich auf die Controller-Information von dem mindestens einen Con­ troller stützt.

20. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine von mindestens einem Controller gesteuert wird und das Computersystem sich an den mindestens einen Con­ troller anschließen läßt und der Anfangsbefehl sich auf die Controller-Information von dem mindestens einen Con­ troller stützt.

21. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anfangsbefehl auf ein vom Anwender geführtes Eingangssignal stützt.

22. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anfangsbefehl auf ein vom Anwender geführtes Eingangssignal stützt.

23. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank eine objektorientierte Datenbank ist.

24. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank eine objektorientierte Datenbank ist.