EP2291828A2 - Verfahren zur darstellung eines zustands - Google Patents

Verfahren zur darstellung eines zustands

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Publication number
EP2291828A2
EP2291828A2 EP09765445A EP09765445A EP2291828A2 EP 2291828 A2 EP2291828 A2 EP 2291828A2 EP 09765445 A EP09765445 A EP 09765445A EP 09765445 A EP09765445 A EP 09765445A EP 2291828 A2 EP2291828 A2 EP 2291828A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
globe
component
state
diagram
characteristic value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09765445A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Vaehsen
Jens Wellhausen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2291828A2 publication Critical patent/EP2291828A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—Two-dimensional [2D] image generation
    • G06T11/20—Drawing from basic elements
    • G06T11/26—Drawing of charts or graphs

Definitions

  • the invention relates to a method for displaying a state of at least one component of a device, an arrangement for displaying a state of at least one component of a device, a computer program and a computer program product.
  • An assessment of a state of devices, ie of machines and / or systems, is usually based on the analysis of the temporal development of a wide variety of measured and / or characteristic quantities.
  • a visualization technique of interest with which two different goals can be implemented at the same time, is of interest. On the one hand, it is desirable at a glance and without background knowledge the overall condition and / or to detect the trend and thus a temporal evolution of the overall state of a device. At the same time, however, it is also of interest to enable a clear and yet detailed view of the status and trends of individual assemblies and thus of components of the device up to the visualization of various characteristics of an assembly in order to be able to read comprehensive information about the damage in the event of damage ,
  • the invention relates to a method for displaying a state of at least one component of a device. It is provided that at least one characteristic value is determined for the at least one component and displayed to represent the state in a globe diagram.
  • the state of the corresponding component of the device is represented or represented by the representation of the characteristic value provided in the context of the invention in the globe diagram.
  • the globe dia- gram like a world map, for example, has a coordinate system made up of longitudes and latitudes.
  • the globe diagram allows the representation of different hierarchy levels of a state visualization.
  • the device typically includes multiple components, with some components capable of forming an assembly of the device.
  • the state of a component is characterized by the at least one characteristic value or at least one measured value.
  • the at least one characteristic value or measured value can be determined during operation of the device by measuring at least one generally physical quantity of the at least one component and thus detected.
  • Several characteristic values can be determined for one component at a time. These identifiers te can be based on different physical quantities, which may be vectorially measured in different spatial directions.
  • the at least one characteristic value for the at least one component is assigned to a longitude of the globe diagram.
  • the state of the at least one component can be represented by a position of the at least one characteristic value assigned to the at least one component in the direction of the latitudes of the globe diagram.
  • the globe diagram provided for implementing the invention may also be designed.
  • the globe diagram is limited by two poles, usually a north pole and a south pole, the longitudes intersecting in the two poles.
  • the latitudes are arranged parallel to one another, wherein the longitudes generally intersect perpendicularly a latitude formed as an equator.
  • the globe diagram is limited by two outer longitudes.
  • a trend and thus a temporal development for the state can be represented by an ellipse which is assigned to the at least one characteristic value.
  • the development of the mean value and the variance of the at least one characteristic value is formed over a period of time which is to be determined in the past and as an ellipse around the current characteristic value displayed.
  • a plurality of characteristics may be displayed in a hierarchical form, which reflects a structure of the device.
  • Hierarchy levels of the device can be represented in a refinement by a plurality of characteristic values and / or corresponding ellipses depicted in the Qlobus diagram, so that a more refined analysis of the corresponding state can be carried out.
  • longitudes of the globe diagram are combined via a weighting so that several weighted characteristic values, for example for a component, are displayed combined on a longitude.
  • a position of the at least one characteristic value on the globe diagram can be taken into account.
  • a characteristic value or measured value it is possible to measure, as a physical variable, a vibration of the at least one component, for example by means of a vibration or sound measurement.
  • the invention further relates to an arrangement for displaying a state of at least one component of a device.
  • this arrangement has at least one measuring unit, which is designed to determine at least one characteristic value or measured value for the at least one component and thus to provide it.
  • the arrangement also has at least one display unit which is designed to display the at least one characteristic value for representing the state in a globe diagram.
  • the arrangement has at least one arithmetic unit, which is designed to provide the at least one characteristic value for display in the globe diagram.
  • a position of the correspondingly assigned characteristic value within the globe diagram is calculated by the computer unit for a representative representation of the state of the respective component.
  • the computing unit can calculate an ellipse provided for representing a change in the state of the respective component, as described above.
  • the described arrangement is designed to perform all steps of the method described above.
  • individual steps of this method can also be carried out by individual units or modules of the arrangement.
  • functions of the arrangement or functions of individual units or modules of the arrangement can be implemented as steps of the method.
  • the invention further relates to a computer program with program code means in order to perform all the steps of a described method when the computer program is executed on a computer or a corresponding arithmetic unit, in particular in an arrangement according to the invention.
  • the computer program product according to the invention with program code means, which are stored on a computer-readable data carrier, is designed to carry out all the steps of a described method when the computer program is executed on a computer or a corresponding arithmetic unit, in particular in an arrangement according to the invention.
  • the invention thus relates, inter alia, to a method for the clear presentation of multi-dimensional or high-dimensional feature vectors in the diagnostics of devices which, for example, can be designed as machines.
  • Such feature vectors are represented by the characteristic values described above. This includes a general evaluation and / or representation of characteristic values or measured values, for example of state measurements on machines and components, which can be designed as roller bearings, by means of a vibration analysis.
  • a clear representation of a multiplicity of characteristic values or measured values and their temporal trends or changes for the simple status detection of complex devices or systems is provided.
  • the presentation can provide a quick overview of the condition. Furthermore, it is possible to analyze individual characteristic values or measured values in detail.
  • the invention includes the introduction of a so-called. Globusdiagramms. This allows the display of a large number of characteristic values or measured values and their temporal trends.
  • a hierarchy level is defined by the number of characteristic values shown in the globe diagrams. In a highest hierarchy level or level, only one characteristic value is displayed for only one component. Refinements of the hierarchy levels result from a larger number of characteristic values within the globe diagram. In this case, it is possible to represent a characteristic value for several components and / or several characteristic values for at least one component. The more characteristic values are considered, the finer or more accurate a state of a device formed from components can be represented. With this hierarchical form, among other things, the structure of a device is reflected.
  • the device can have as components, for example, two bearings, wherein for each bearing several characteristic values can be monitored.
  • the exemplary embodiment of the method described below relates to a visualization technique with which characteristic values are displayed as high-dimensional feature vectors in a hierarchy which can be easily detected by the user.
  • An aspect of the invention comprises the application of a plurality of individual characteristics in a world map-like diagram, the so-called. Globusdiagramm, so that each degree of longitude of the globe diagram is associated with a characteristic value.
  • the area around the north pole of the globe diagram is defined as a perfect state in this illustration.
  • the area of the South Pole represents an advanced damage.
  • the equatorial zone of the globe diagram can represent the area of incipient damage.
  • the characteristic values are very close to one another in the region of the poles of the globe diagram. In the area of the equator, however, they have larger distances to each other. By means of this representation, a more differentiated consideration of the characteristic values is possible in the region of the equator, so that a first evaluation is provided for the user with this representation. If all characteristic values are arranged in the region of the north pole, ie the perfect region, it is not necessary to have a close look at the individual parameters. A change of individual characteristic values in the direction of the equator with the higher resolution present there can animate to a critical consideration of individual characteristic values.
  • the mean value and the variance of a given state over a period of time to be determined are formed in the past and displayed as an ellipse around the current state.
  • a clearer, less detailed view can be created by combining longitudes within the globe chart with appropriate weighting.
  • z In the field of diagnosis of devices that are designed as machines, z.
  • the characteristic values that relate to a particular bearing as a component are combined.
  • This provides a superordinate longitude that describes the overall condition of the respective warehouse.
  • This combination can also be carried out accordingly for all other components or parts of the device or machine to be monitored.
  • the longitudes thus formed can in turn be combined with suitable weighting so that a single degree of longitude can stand for an ever greater number of components and / or characteristic values depending on the hierarchical level.
  • the conclusion of the grouping is a single line at the highest level, on which the current state or the trend of the state of a complete device, eg machine, is displayed.
  • the number of intermediate levels or hierarchy levels is arbitrary.
  • Another aspect of this method involves the simultaneous display of different hierarchy levels.
  • it makes sense to display for example, the refinement of the representation only for one degree of longitude, while the other degrees of longitude indicate higher-order hierarchy levels.
  • the method is not only suitable for representing machine states. Typically, it is applicable wherever high-dimensional feature vectors are to be visualized and a meaningful hierarchical grouping of the individual components is possible through the characteristic values. Furthermore, in a refinement, a feature vector can define and / or represent a summary of a multiplicity of different characteristic values for a vector. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
  • FIG. 1 shows the schematic representation of a first embodiment of a globe diagram provided within the scope of the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a globe diagram provided within the scope of the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a third embodiment of a globe diagram provided within the scope of the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an embodiment of an arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows the schematic representation of a first embodiment of a globe diagram 2.
  • This globe diagram 2 comprises a north pole as first pole 4 and a south pole as second pole 6.
  • a first longitude 8 is shown in the middle.
  • the illustration of the first globe diagram 2 from FIG. 1 includes a first latitude 10, which is embodied here as the equator of the globe diagram 2.
  • a first characteristic 12 is represented by a dot in the region of the first degree of latitude 10.
  • This characteristic value 12 is further assigned an ellipse 14, by which a trend or a development of the characteristic value 12 is represented.
  • a number of characteristic values is detected by measuring at least one physical variable in order to display a status of at least one component of a device for the at least one component.
  • the characteristic value 12 for the number of characteristic values in the globe diagram 2 is shown in the present example.
  • the characteristic 12 is assigned to the first longitude 8.
  • the characteristic 12 along the first longitude 8 in the direction of the latitudes 10 occupy different positions. Due to the position of the characteristic value 12 in the direction of latitudes 10, the state of the at least one component is qualitatively represented and thus represented.
  • FIG. 1 visualizes the state of the at least one component at a highest hierarchical level.
  • the characteristic value 12, which here represents the state, is arranged by way of example in a critical region.
  • a variance of the state is delimited by the ellipse 14.
  • the overall state of a machine-formed device is represented by the point for the characteristic value 12.
  • the temporal trend of the state is represented by the dashed ellipse 14, which reflects the mean and variance of a change in state.
  • a weighting of the individual components of the high-dimensional state vector in the summation is usually dependent on prior knowledge of the machine to be assessed.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a globe diagram 20 which is provided within the scope of a variant of the method according to the invention.
  • This second globe diagram 20 also includes a north pole 22 as a first pole and a south pole 24 as a second pole.
  • a first characteristic value 28 is shown as a dot. In this case, this characteristic 28 is still assigned an ellipse 30.
  • a second characteristic 34 is arranged within the globe diagram 20, which is shown here as a dot. This characteristic value 34 likewise has an ellipse 36 assigned to it.
  • a state of two components of a device is represented by the two characteristic values 28, 34 as well as by the associated ellipses 30, 36.
  • a state of a first component is represented by the first characteristic 28 assigned to this first component, here by its position along the first longitude 26, and thus represented.
  • the first ellipse 30 furthermore shows a variance and thus a change in the state of the first component of the device.
  • the second characteristic 34 is associated with a state of a second component of the device, wherein by a position of the second characteristic 34 along the second longitude 32 represents a state of the second component and is thus represented.
  • a change of state is represented by the second ellipse 36 associated with the second characteristic 34.
  • the second globe diagram 20 from FIG. 2 represents a first refinement stage of the first globe diagram 2 from FIG. 1, when the device embodied as a machine contains, for example, two components to be monitored, which are embodied, for example, as rolling bearings.
  • this state is characterized by a first characteristic value 54, which is arranged along the first longitude 42 and illustrated by a point, a second characteristic value 58, which is arranged within the globe diagram 40 along the second longitude 44, and a third characteristic 62, shown in the form of a point along the third longitude 46.
  • a variance of a respective characteristic value 54, 58, 62 is represented by an ellipse 56, 60, 64 assigned to the respective characteristic value 54, 58, 63.
  • a state of a second component is represented by a fourth characteristic 66 along the fourth longitude 48, a fifth characteristic 70 on the fifth longitude 50 and a sixth characteristic 74 arranged along the sixth longitude 52. Variances of these characteristic values 66, 70, 74 are illustrated by the associated ellipses 68, 72, 76.
  • the third globe diagram 40 further comprises a pole 78 designed as a north pole and a pole 80 designed as a south pole.
  • the illustrated longitudes 42, 44, 46, 48, 50, 52 intersect in these two poles 78, 80.
  • a qualitative and / or quantitative Statements about the states of the two components can be made in the context of the method based on a position at which a respective characteristic value 54, 58, 62, 66, 70, 74 is arranged along the longitudes 42, 44, 46, 48, 50, 52 become.
  • characteristic values 66, 70, 74 of the second component are arranged in the vicinity of the north pole 78 and are therefore classified as unobjectionable. This means at the same time that the state of the first component, which is represented in the globe diagram 40 by the characteristic values 66, 70, 74 and thus thus represented, can be classified as harmless.
  • the third globe diagram from FIG. 3 shows a further refinement plane of the two globe diagrams 2, 20 from FIGS. 1 and 2, if two components configured as roller bearings are monitored, for example with three characteristic values 54, 58, 62, 66, 70, 74. At this level, a detailed diagnosis of the cause of a critical condition and thus overall condition is possible.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a device 90 and an embodiment of an arrangement 92 according to the invention.
  • the device has a first component 94, a second component 96 and a third component 98.
  • the arrangement 92 has, in the present embodiment, three measuring modules 100, 102, 104 formed as sensors.
  • the arrangement 92 comprises a detection module 106, a computing unit 108 and a display unit 110.
  • a first component 94 of the device 90 is assigned a first measuring module 100, a second component 96 a second measuring module 102, and a third component 98 a third measuring module 104. Sizes of the components 94, 96, 98 are measured by the measuring modules 100, 102, 104. Kenn- or measured values of the measured variables are transmitted in the present embodiment, wired to the detection module 106. With the arithmetic unit 108, the characteristic values for the variables are further processed and processed into a graphical representation. The graphically processed characteristic values are displayed via the display unit 110 of the arrangement 92 in the form of globe diagrams 2, 20, 40, as already presented in FIGS. 1 to 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines Zustands von mindestens einer Komponente einer Vorrichtung. Dabei wird für die mindestens eine Komponente mindestens ein Kennwert (12) ermittelt und zur Darstellung des Zustands in einem Globusdiagramm (2) dargestellt. Das Globusdiagramm erlaubt die Darstellung unterschiedlicher Hierarchieebenen einer Zustandsvisualisierung. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zur Darstellung eines Zustands von mindestens einer Komponente einer Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verfahren zur Darstellung eines Zustands
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines Zustands von min- destens einer Komponente einer Vorrichtung, eine Anordnung zur Darstellung eines Zustands von mindestens eine Komponente einer Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
Hintergrund der Erfindung
Eine Beurteilung eines Zustands von Vorrichtungen, d. h. von Maschinen und/oder Anlagen, basiert üblicherweise auf der Analyse der zeitlichen Entwicklung unterschiedlichster Mess- und/oder Kenngrößen. Dabei ist eine Visualisierungstechnik von Interesse, mit der gleichzeitig zwei unterschiedliche Ziele umgesetzt werden können. Auf der einen Seite ist es wünschenswert, auf einen Blick und ohne Hintergrundwissen den Gesamtzustand und/oder den Trend und somit eine zeitliche Entwicklung des Gesamtzustands einer Vorrichtung zu erfassen. Gleichzeitig ist jedoch auch von Interesse, eine übersichtliche und dennoch detailliertere Betrachtung des Zu- stands und Trends einzelner Baugruppen und somit von Komponenten der Vorrichtung bis hin zu der Visualisierung verschiedener Kennwerte einer Baugruppe zu ermöglichen, um im Schadensfall umfassende Informationen über den Schaden ablesen zu können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines Zustande von mindestens einer Komponente einer Vorrichtung. Dabei ist vorgesehen, dass für die mindestens eine Komponente mindestens ein Kennwert ermittelt und zur Darstellung des Zustande in einem Globusdiagramm dargestellt wird.
Demnach wird durch die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Darstellung des Kennwerts in dem Globusdiagramm der Zustand der entsprechenden Komponente der Vorrichtung dargestellt bzw. repräsentiert. Das Globusdia- gramm weist, wie bspw. eine Weltkarte, ein Koordinatensystem auf, das aus Längengraden und Breitengraden aufgespannt ist. Das Globusdiagramm erlaubt die Darstellung unterschiedlicher Hierarchieebenen einer Zustandsvi- sualisierung.
Die Vorrichtung weist üblicherweise mehrere Komponenten auf, wobei einige Komponenten eine Baugruppe der Vorrichtung ausbilden können. Der Zustand einer Komponente wird durch den mindestens einen Kennwert bzw. mindestens einen Messwert charakterisiert. Der mindestens eine Kennwert bzw. Messwert kann bei Betrieb der Vorrichtung durch Messen mindestens einer in der Regel physikalischen Größe der mindestens einen Komponente ermittelt und somit erfasst werden. Dabei können für eine Komponente zu einem Zeitpunkt auch mehrere Kennwerte ermittelt werden. Diese Kennwer- te können auf verschiedenen physikalischen Größen, die ggf. vektoriell in verschiedenen Raumrichtungen gemessen werden, beruhen.
Üblicherweise wird der mindestens eine Kennwert für die mindestens eine Komponente einem Längengrad des Globusdiagramms zugeordnet. Weiterhin kann der Zustand der mindestens einen Komponente durch eine Position des mindestens einen Kennwerts, der der mindestens einen Komponente zugeordnet wird, in Richtung der Breitengrade des Globusdiagramms dargestellt werden.
Wie bei einer typischen Darstellung einer Weltkarte mit Längen- und Breitengraden kann auch das zur Umsetzung der Erfindung vorgesehene Globusdiagramm ausgebildet sein. So ist in einer möglichen Variante vorgesehen, dass das Globusdiagramm durch zwei Pole begrenzt ist, üblicherweise einen Nordpol und einen Südpol, wobei sich die Längengrade in den beiden Polen schneiden. In einer möglichen Ausbildung des Globusdiagramms sind die Breitengrade zueinander parallel angeordnet, wobei die Längengrade einen als Äquator ausgebildeten Breitengrad in der Regel senkrecht schneiden. Weiterhin ist das Globusdiagramm durch zwei äußere Längengrade begrenzt.
Ein Trend und somit eine zeitliche Entwicklung für den Zustand kann durch eine Ellipse, die dem mindestens einen Kennwert zugeordnet wird, dargestellt werden. Durch diese Maßnahme ist es möglich, einen aktuellen Zu- stand der mindestens einen Komponente durch die Position des Kennwerts innerhalb des Globusdiagramms darzustellen und zugleich eine Änderung des Zustands mit der dem Kennwert zugeordneten Ellipse ebenfalls innerhalb des Globusdiagramms anzugeben.
Dabei wird die Entwicklung des Mittelwerts und der Varianz des mindestens einen Kennwerts über einen festzulegenden in die Vergangenheit zurückreichenden Zeitraum gebildet und als Ellipse um den aktuellen Kennwert herum angezeigt. Somit ist es möglich, in dem Globusdiagramm Veränderungen bzw. Trends eines jeweiligen Kennwerts darzustellen. Außerdem können mehrere Kennwerte in einer hierarchischen Form, durch die ein Aufbau der Vorrichtung wiedergespiegelt wird, dargestellt werden. Mit dem Globusdia- gramm kann für die mindestens eine Komponente der Vorrichtung mindestens ein Kennwert und somit ein entsprechender Zustand überwacht werden. Durch eine Mehrzahl in dem Qlobusdiagramm abgebildeter Kennwerte und/oder entsprechender Ellipsen können in Ausgestaltung Hierarchiestufen der Vorrichtung dargestellt werden, so dass eine verfeinerte Analyse des entsprechenden Zustands durchgeführt werden kann.
In einem Fall ist es möglich, dass Längengrade des Globusdiagramms über eine Wichtung kombiniert werden, so dass mehrere gewichtete Kennwerte, bspw. für eine Komponente, auf einem Längengrad kombiniert dargestellt werden.
Zur Auswertung eines Zustands der mindestens einen Komponente, kann eine Position des mindestens einen Kennwerts auf dem Globusdiagramm berücksichtigt werden.
Zur Bereitstellung eines Kennwerts bzw. Messwerts kann als physikalische Größe eine Schwingung der mindestens einen Komponente, bspw. durch eine Schwingungs- oder Schallmessung, gemessen werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Darstellung eines Zustands von mindestens einer Komponente einer Vorrichtung. Dabei weist diese Anordnung mindestens eine Messeinheit auf, die dazu ausgebildet ist, für die mindestens eine Komponente mindestens einen Kennwert bzw. Messwert zu ermitteln und somit bereitzustellen. Die Anordnung weist au- ßerdem mindestens eine Anzeigeeinheit auf, die dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Kennwert zur Darstellung des Zustands in einem Globusdiagramm darzustellen. In weiterer Ausgestaltung weist die Anordnung mindestens eine Recheneinheit auf, die dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Kennwert zur Darstellung in dem Globusdiagramm bereitzustellen. Dabei wird zur repräsentativen Darstellung des Zustande der jeweiligen Komponente von der Rechen- einheit eine Position des entsprechend zugeordneten Kennwerts innerhalb des Globusdiagramms berechnet. Außerdem kann durch die Recheneinheit eine zur Darstellung einer Veränderung des Zustands der jeweiligen Komponente vorgesehene Ellipse, wie voranstehend beschrieben, berechnet werden.
Die beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Einheiten oder Modulen der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anord- nung oder Funktionen von einzelnen Einheiten oder Modulen der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Anordnung, ausgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemit- teln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Anordnung, ausgeführt wird. Die Erfindung betrifft somit u. a. ein Verfahren zur übersichtlichen Darstellung von mehr- bzw. hochdimensionalen Merkmalsvektoren bei der Diagnostik von Vorrichtungen, die bspw. als Maschinen ausgebildet sein können. Derartige Merkmalsvektoren werden durch die voranstehend beschriebenen Kennwerte dargestellt. Dies umfasst eine allgemeine Auswertung und/oder Darstellung von Kenn- bzw. Messwerten, bspw. von Zustandsmessungen an Maschinen und Komponenten, die als Wälzlager ausgebildet sein können, mittels einer Schwingungsanalyse. Im Rahmen der Erfindung wird eine übersichtliche Darstellung einer Vielzahl von Kennwerten bzw. Messwerten und deren zeitlichen Trends bzw. Veränderungen zur einfachen Zustandserfassung komplexer Vorrichtungen bzw. Systeme bereitgestellt. Dabei kann die Darstellung einen schnellen Gesamtüberblick über den Zustand bereitstellen. Weiterhin ist es möglich, auch im Detail einzelne Kenn- bzw. Messwerte zu analysieren.
Die Erfindung umfasst die Einführung eines sog. Globusdiagramms. Dieses ermöglicht die Darstellung einer Vielzahl von Kennwerten bzw. Messwerten und deren zeitliche Trends. Hierbei wird eine Hierarchiestufe durch die Anzahl der in den Globusdiagrammen dargestellten Kennwerte festgelegt. In einer höchsten Hierarchiestufe bzw. -ebene ist für nur eine Komponente lediglich ein Kennwert dargestellt. Verfeinerungen der Hierarchiestufen ergeben sich durch eine größere Anzahl an Kennwerten innerhalb des Globusdiagramms. Hierbei ist es möglich, für mehrere Komponenten jeweils einen Kennwert und/oder für mindestens eine Komponente mehrere Kennwerte darzustellen. Je mehr Kennwerte berücksichtigt werden, desto feiner bzw. genauer kann ein Zustand einer aus Komponenten gebildeten Vorrichtung dargestellt werden. Mit dieser hierarchischen Form wird u. a. der Aufbau einer Vorrichtung wiedergespiegelt. Demnach kann die Vorrichtung als Komponenten beispielsweise zwei Lager aufweisen, wobei für jedes Lager meh- rere Kennwerte überwacht werden können. Die nachfolgend beschriebene beispielhafte Ausführung des Verfahrens betrifft eine Visualisierungstechnik, mit der Kennwerte als hochdimensionale Merkmalsvektoren in einer für den Benutzer einfach erfassbaren Hierarchie dargestellt werden. Ein Aspekt der Erfindung umfasst das Auftragen einer Vielzahl von einzelnen Kennwerten in einem einer Weltkarte ähnlichen Diagramm, dem sog. Globusdiagramm, so dass jeder Längengrad des Globusdiagramms einem Kennwert zugeordnet ist. Der Bereich um den Nordpol des Globusdiagramms ist in dieser Darstellung als ein einwandfreier Zustand definiert. Der Bereich des Südpols stellt dagegen eine fortgeschrittene Be- Schädigung dar. Die Äquatorzone des Globusdiagramms kann den Bereich einer beginnenden Schädigung repräsentieren. Die Kennwerte liegen im Bereich der Pole des Globusdiagramms sehr dicht aneinander. Im Bereich des Äquators dagegen weisen sie zueinander größere Abstände auf. Durch diese Darstellung ist im Bereich des Äquators eine differenziertere Betrach- tung der Kennwerte möglich, so dass mit dieser Darstellung für den Benutzer eine erste Bewertung bereitgestellt wird. Sind alle Kennwerte im Bereich des Nordpols, d. h. dem einwandfreien Bereich, angeordnet, ist ein genaues Hinsehen des Benutzers auf einzelne Kennwerte nicht notwendig. Eine Veränderung einzelner Kennwerte in Richtung Äquator mit der dort vorhandenen höheren Auflösung kann zu einer kritischen Betrachtung einzelner Kennwerte animieren.
Um nicht nur einen momentanen Zustand sondern auch den Trend bzw. die tendenzielle Entwicklung eines Zustande zu visualisieren, werden der Mittel- wert und die Varianz eines jeweiligen Zustande über einen festzulegenden Zeitraum in die Vergangenheit gebildet und als Ellipse um den aktuellen Zustand herum angezeigt. Damit wird deutlich, ob der aktuelle Zustand der mindestens einen Komponente der Vorrichtung stabil ist, was bspw. durch eine kleine Ellipse dargestellt ist, oder ob der Zustand einer Veränderung unterliegt, was durch eine große Ellipse, deren Mittelpunkt evtl. nicht in der Nähe des aktuellen Kennwertes angeordnet ist, dargestellt ist. Eine übersichtlichere, weniger detaillierte Ansicht lässt sich dadurch erzeugen, indem Längengrade innerhalb des Globusdiagramms mit geeigneter Wichtung kombiniert werden. Im Bereich einer Diagnose von Vorrichtungen, die als Maschinen ausgebildet sind, werden z. B. die Kennwerte, die ein be- stimmtes Lager als Komponente betreffen, kombiniert. Damit wird ein übergeordneter Längengrad bereitgestellt, der den Gesamtzustand des betreffenden Lagers beschreibt. Diese Kombination kann ebenso für alle anderen zu überwachenden Komponenten bzw. Teile der Vorrichtung oder Maschine entsprechend durchgeführt werden. Die derart entstandenen Längengrade können wiederum mit geeigneter Wichtung kombiniert werden, so dass ein einzelner Längengrad für eine immer größere Anzahl von Komponenten und/oder von Kennwerten je nach Hierarchiestufe stehen kann. Den Ab- schluss der Gruppierung bildet eine einzelne Linie auf höchster Ebene, auf der der aktuelle Zustand bzw. der Trend des Zustands einer kompletten Vor- richtung, bspw. Maschine, angezeigt wird. Die Anzahl der Zwischenstufen bzw. Hierarchieebenen ist beliebig.
Ein weiterer Aspekt dieses Verfahrens umfasst die gleichzeitige Anzeige unterschiedlicher Hierarchiestufen. Bei einer großen Zahl von Kenn- bzw. Messwerten oder von Kenn- bzw. Messwertgruppen ist es sinnvoll, beispielsweise die Verfeinerung der Darstellung nur für einen Längengrad anzuzeigen, während die übrigen Längengrade übergeordnete Hierarchiestufen anzeigen.
Das Verfahren eignet sich nicht nur zur Darstellung von Maschinenzustän- den. Typischerweise ist es überall dort anwendbar, wo hochdimensionale Merkmalsvektoren visualisiert werden sollen und eine sinnvolle hierarchische Gruppierung der einzelnen Komponenten durch die Kennwerte möglich ist. Weiterhin kann in Ausgestaltung ein Merkmalsvektor eine Zusammenfas- sung einer Vielzahl unterschiedlicher Kennwerte zu einem Vektor definieren und/oder darstellen. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines im Rahmen der Erfindung bereitgestellten Globusdiagramms.
Figur 2 zeigt eine zweite im Rahmen der Erfindung bereitgestellte Ausführungsform eines Globusdiagramms in schematischer Darstellung.
Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines im Rahmen der Erfindung bereitgestellten Globusdiagramms in schematischer Darstellung.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Objekte. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Globusdiagramms 2. Dieses Globusdiagramm 2 umfasst als ersten Pol 4 einen Nordpol und als zweiten Pol 6 einen Südpol. In dem Globusdiagramm 2 ist in der Mitte ein erster Längengrad 8 dargestellt. Weiterhin umfasst die Darstellung des ersten Globusdiagramms 2 aus Figur 1 einen ersten Breitengrad 10, der hier als Äquator des Globusdiagramms 2 ausgebildet ist. Entlang des ersten Längengrads 8 ist im Bereich des ersten Breitengrads 10 ein erster Kennwert 12 durch einen Punkt dargestellt. Diesem Kennwert 12 ist weiterhin eine Ellipse 14 zugeordnet, durch die ein Trend bzw. eine Entwicklung des Kennwerts 12 dargestellt wird.
Im Rahmen des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Darstellung eines Zu- Stands von mindestens einer Komponente einer Vorrichtung für die mindestens eine Komponente eine Anzahl Kennwerte durch Messen mindestens einer physikalischen Größe erfasst wird. Zur Darstellung des Zustande der mindestens einen Komponente wird im vorliegenden Beispiel der Kennwert 12 für die Anzahl Kennwerte in dem Globusdiagramm 2 dargestellt.
Hierbei ist weiterhin vorgesehen, dass der Kennwert 12 dem ersten Längengrad 8 zugeordnet ist. Dabei kann der Kennwert 12 entlang des ersten Längengrads 8 in Richtung der Breitengrade 10 unterschiedliche Positionen einnehmen. Durch die Position des Kennwerts 12 in Richtung der Breitengrade 10 wird der Zustand der mindestens einen Komponente qualitativ dargestellt und somit repräsentiert.
Figur 1 visualisiert den Zustand der mindestens einen Komponente auf einer höchsten Hierarchieebene. Der Kennwert 12, der hier den Zustand repräsen- tiert, ist beispielhaft in einem kritischen Bereich angeordnet. Eine Varianz des Zustande wird von der Ellipse 14 abgegrenzt. Auf dem ersten Längengrad 8 und somit auf einer Achse, wird der Gesamtzustand einer als Maschine ausgebildeten Vorrichtung durch den Punkt für den Kennwert 12 dargestellt. Der zeitliche Trend des Zustands wird durch die gestrichelte Ellipse 14 dargestellt, die Mittelwert und Varianz einer Ver- änderung des Zustands wiederspiegelt. Eine Gewichtung der einzelnen Komponenten des hochdimensionalen Zustandsvektors in der Summenbildung ist üblicherweise von Vorwissen über die zu beurteilende Maschine abhängig.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines Globusdiagramms 20, das im Rahmen einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt wird.
Auch dieses zweite Globusdiagramm 20 umfasst als einen ersten Pol einen Nordpol 22 und als einen zweiten Pol einen Südpol 24. Entlang eines ersten äußeren Längengrads 26 (links) ist ein erster Kennwert 28 als Punkt dargestellt. Dabei ist diesem Kennwert 28 weiterhin eine Ellipse 30 zugeordnet. Entlang eines zweiten Längengrads 32 (rechts) ist innerhalb des Globusdiagramms 20 ein zweiter Kennwert 34 angeordnet, der hier als Punkt darge- stellt ist. Diesem Kennwert 34 ebenfalls ist eine Ellipse 36 zugeordnet.
Mit der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform des Globusdiagramms 20 wird durch die beiden Kennwerte 28, 34 sowie durch die zugeordneten Ellipsen 30, 36 jeweils ein Zustand von zwei Komponenten einer Vorrichtung darge- stellt. Im Rahmen des Verfahrens wird für jede dieser beiden Komponenten eine Anzahl Kennwerte gemessen. Ein Zustand einer ersten Komponente wird durch den dieser ersten Komponente zugeordneten ersten Kennwert 28, hier durch dessen Position entlang des ersten Längengrads 26, dargestellt und somit repräsentiert. Durch die erste Ellipse 30 wird weiterhin eine Varianz und somit eine Veränderung des Zustands der ersten Komponente der Vorrichtung dargestellt. Der zweite Kennwert 34 ist einem Zustand einer zweiten Komponente der Vorrichtung zugeordnet, wobei durch eine Position des zweiten Kennwerts 34 entlang des zweiten Längengrads 32 ein Zustand der zweiten Komponente repräsentiert und somit dargestellt wird. Eine Veränderung des Zustands wird durch die zweite Ellipse 36, die dem zweiten Kennwert 34 zugeordnet ist, dargestellt.
Das zweite Globusdiagramm 20 aus Figur 2 stellt eine erste Verfeinerungsstufe des ersten Globusdiagramms 2 aus Figur 1 dar, wenn die als Maschine ausgebildete Vorrichtung beispielsweise zwei zu überwachende Komponenten, die bspw. als Wälzlager ausgebildet sind, enthält.
Die in Figur 3 dargestellte dritte Ausführungsform eines Globusdiagramms 40, das im Rahmen einer Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt wird, umfasst sechs Längengrade 42, 44, 46, 48, 50, 52. Mit dieser dritten Ausführungsform des Globusdiagramms 40 werden jeweilige Zustände von insgesamt zwei Komponenten einer Vorrichtung dargestellt.
Dabei gilt für einen Zustand einer ersten Komponente, dass dieser Zustand durch einen ersten Kennwert 54, der entlang des ersten Längengrads 42 angeordnet und durch einen Punkt verdeutlicht ist, einen zweiten Kennwert 58, der innerhalb des Globusdiagramms 40 entlang des zweiten Längengrads 44 angeordnet ist, und einen dritten Kennwert 62, der in Form eines Punktes entlang des dritten Längengrads 46 dargestellt ist, dargestellt ist. Eine Varianz eines jeweiligen Kennwerts 54, 58, 62 wird durch eine dem jeweiligen Kennwert 54, 58, 63 zugeordnete Ellipse 56, 60, 64 dargestellt.
Ein Zustand einer zweiten Komponente wird durch einen vierten Kennwert 66 entlang des vierten Längengrads 48, einen fünften Kennwert 70 auf dem fünften Längengrad 50 und einen entlang des sechsten Längengrads 52 angeordneten sechsten Kennwert 74 dargestellt. Varianzen dieser genann- ten Kennwerte 66, 70, 74 werden durch die zugeordneten Ellipsen 68, 72, 76 verdeutlicht. Das dritte Globusdiagramm 40 umfasst weiterhin einen als Nordpol ausgebildeten Pol 78 sowie einen als Südpol ausgebildeten Pol 80. Die dargestellten Längengrade 42, 44, 46, 48, 50, 52 schneiden sich in diesen beiden Polen 78, 80. Eine qualitative und/oder quantitative Aussage über die Zustände der zwei Komponenten kann im Rahmen des Verfahrens anhand einer Position, an der ein jeweiliger Kennwert 54, 58, 62, 66, 70, 74 entlang der Längengrade 42, 44, 46, 48, 50, 52 angeordnet ist, getroffen werden. Für die vorliegende Ausführungsform gilt, dass Kennwerte 66, 70, 74 der zweiten Komponente in der Nähe des Nordpols 78 angeordnet sind und deshalb als unbedenklich eingestuft werden. Dies bedeutet zugleich, dass der Zustand der ersten Komponente, der in dem Globusdiagramm 40 durch die Kennwerte 66, 70, 74 dargestellt und somit somit repräsentiert ist, als unbedenklich eingestuft werden kann.
Je näher ein Kennwert 54, 58, 62, 66, 70, 74 in Richtung des zweiten Pols 80 und somit des Südpols positioniert ist, desto kritischer ist ein durch den jeweiligen Kennwert 54, 58, 62, 66, 70, 74 repräsentierter Zustand einzustufen. Dies ist hier für die Kennwerte 54, 58, 62 und den dadurch dargestellten bzw. repräsentierten Zustand der ersten Komponente der Fall.
Außerdem zeigt das dritte Globusdiagramm aus Figur 3 eine weitere Verfeinerungsebene der beiden Globusdiagramme 2, 20 aus Figur 1 und 2, wenn je zwei als Wälzlager ausgebildete Komponenten beispielsweise mit je drei Kennwerten 54, 58, 62, 66, 70, 74 überwacht werden. Auf dieser Ebene ist eine detaillierte Diagnose der Ursache eines kritischen Zustands und somit auch Gesamtzustands möglich.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 90 sowie eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 92. Hierbei ist vorge- sehen, dass die Vorrichtung eine erste Komponente 94, eine zweite Komponente 96 und eine dritte Komponente 98 aufweist. Die Anordnung 92 weist in der vorliegenden Ausführungsform drei als Sensoren ausgebildete Messmodule 100, 102, 104 auf. Außerdem umfasst die Anordnung 92 ein Erfassungsmodul 106, eine Recheneinheit 108 sowie eine Anzeigeeinheit 110.
Zu einer Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass einer ersten Komponente 94 der Vorrichtung 90 ein erstes Messmodul 100, einer zweiten Komponente 96 ein zweites Messmodul 102 und einer dritten Komponente 98 ein drittes Messmodul 104 zugeordnet ist. Durch die Messmodule 100, 102, 104 werden Größen der Komponenten 94, 96, 98 gemessen. Kenn- bzw. Messwerte zu den gemessenen Größen werden in der vorliegenden Ausführungsform drahtgebunden zu dem Erfassungsmodul 106 übermittelt. Mit der Recheneinheit 108 werden die Kennwerte zu den Größen weiterverarbeitet und zu einer graphischen Darstellung aufbereitet. Die graphisch aufbereiteten Kennwerte werden über die Anzeigeeinheit 110 der Anordnung 92 in Form von Globusdiagrammen 2, 20, 40, wie sie in den Figuren 1 bis 3 bereits vorgestellt wurden, dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Darstellung eines Zustande von mindestens einer Komponente (94, 96, 98) einer Vorrichtung (90), dadurch gekennzeichnet, dass für die mindestens eine Komponente (94, 96, 98) mindestens ein Kennwert (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) ermittelt und zur Darstellung des Zustands in einem Globusdiagramm (2, 20, 40) dargestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kennwert (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) einem Längengrad (8, 26, 32, 42, 44, 46, 48, 50, 52) des Globusdiagramms (2, 20, 40) zugeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand der mindestens einen Komponente (94, 96, 98) durch eine Position des mindestens einen Kennwerts (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74), der der mindestens einen Komponente (94, 96, 98) zuge- ordnet wird, in Richtung der Breitengrade (10) des Globusdiagramms
(2, 20, 40) dargestellt wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trend für den Zustand durch eine Ellipse (14, 30, 36, 56, 60, 64, 68, 72, 76), die dem mindestens einen Kennwert (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) zugeordnet wird, dargestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ellipse (14, 30, 36, 56, 60, 64, 68, 72, 76) in Abhängigkeit einer Entwicklung eines Mittelwerts des mindestens einen Kennwerts (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Anzahl der in dem Globusdiagramm (2, 20, 40) für die mindestens eine Komponente (94, 96, 98) abgebildeten Kennwerte (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) Hierarchiestufen der Vorrichtung (90) dargestellt werden.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Längengrade (8, 26, 32, 42, 44, 46, 48, 50, 52) des Globusdiagramms (2, 20, 40) über eine Wichtung kombiniert wer- den.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des mindestens einen Kennwerts (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) eine Schwingung der mindestens einen Komponente (94, 96, 98) gemessen wird.
9. Anordnung zur Darstellung eines Zustands für mindestens eine Komponente (94, 96, 98) einer Vorrichtung (90), dadurch gekennzeichnet, dass diese Anordnung (92) mindestens eine Messeinheit (100, 102,
104) aufweist, die dazu ausgebildet ist, für die mindestens eine Komponente (94, 96, 98) mindestens einen Kennwert (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) zu ermitteln, und dass die Anordnung (92) mindestens eine Anzeigeeinheit (110) aufweist, die dazu ausgebildet ist, zur Darstellung des Zustands den mindestens einen Kennwert (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) in einem Globusdiagramm (2, 20, 40) darzu- stellen.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (92) mindestens eine Recheneinheit (108) aufweist, die dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Kennwert (12, 28, 34, 54, 58, 62, 66, 70, 74) zur Darstellung in dem Globusdiagramm (2, 20, 40) bereitzustellen.
11. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, dadurch gekennzeichnet, dass diese Programmcodemittel dazu ausgebildet sind, alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (108), insbesondere in einer Anordnung (92) nach Anspruch 9 oder 10, ausgeführt wird.
12. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, dass diese Programmcodemittel dazu ausgebildet sind, alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (108), insbesondere in einer Anordnung (92) nach Anspruch 9 oder 10, ausgeführt wird.
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