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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren
zur Überwachung
der Maschinenleistung und insbesondere auf Systeme und Verfahren
zur Überwachung
der Leistung von mehreren Maschinen.
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Hintergrund
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Viele
Verfahren zur Überwachung
einer Maschinenleistung existieren gegenwärtig. Einige dieser Verfahren
verwenden einen Ansatz, bei den Betriebscharakteristiken einer Anzahl
von Fahrzeugen in einer Flotte überwacht
werden. Die gesammelten. Daten können
manipuliert werden, um eine einzelne Messgröße zu bilden, die die überwachten
Fahrzeuge darstellt. Die gemessene Betriebscharakteristik von jedem
Fahrzeug kann dann mit der einzelnen Messgröße verglichen werden, um bei
der Bewertung des speziellen Fahrzeuges mit Bezug zur gesamten Flotte
zu helfen.
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Beispielsweise
schreibt das US-Patent 5 373 215 ("das '215-Patent") ein Verfahren zum
Vergleich der Charakteristiken eines Fahrzeuges in einer Flotte mit
Charakteristiken der Flotte insgesamt. Das Verfahren des '215-Patentes weist das
Abfühlen
von Charakteristiken von jedem Fahrzeug auf und die Bestimmung eines
Satzes von Reverenzdaten. Das Verfahren weist weiter auf, die abgefühlten Charakteristiken
von einem der Fahrzeuge mit den Reverenzdaten zu vergleichen und
entsprechend ein Abweichungssignal für Fahrzeuge mit abgefühlten Charakteristiken
außerhalb
einer vorbestimmten Schwelle für
diese spezielle Charakteristik zu erzeugen.
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Obwohl
das System des '215-Patentes
die Betriebscharakteristiken eines Fahrzeuges mit Bezug zu anderen
Fahrzeugen in der Flotte für
eine spezielle Anwendung überwachen
kann, kann das System es einem Bediener nicht ermöglichen,
die Flotte zu bewerten, wenn sie die Anwendung wiederholt mit der
Zeit ausführt.
Das System kann keine Veränderung
der berechneten Flottenmessgröße mit der
Zeit erkennen, und kann somit nicht einem Anwender ermöglichen,
die allmählichen
Effekte der Umgebung und/oder von anderen Faktoren auf die Flottenleistung
zu bewerten.
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Das
System der vorliegenden Offenbarung ist darauf gerichtet, eines
oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Überwachung
des Maschinenbetriebes auf, eine Betriebscharakteristik einer Vielzahl
von Maschinen abzufühlen
und eine Leistungsmessgröße zu berechnen. Die
Leistungsmessgröße zeigt
die Betriebscharakteristik von zumindest einem Teil der Vielzahl
von Maschinen an. Das Verfahren weist auch auf, die Leistungsmessgröße zu speichern
und die Leistungs- messgröße mit mindestens
einer anderen gespeicherten Leistungsmessgröße zu vergleichen.
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Gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung ist ein Maschinenleistungsbewertungssystem
vorgesehen, um die Leistung von Maschinen in einer Flotte zu bewerten, die
eine Vielzahl von Maschinen aufweist. Jede der Maschinen weist mindestens
einen Sensor auf, der konfiguriert ist, um eine Betriebscharakteristik
der Maschine abzufühlen.
Jede der Maschinen weist auch eine Steuervorrichtung auf, die konfiguriert
ist, um Informationen von dem mindestens einen Sensor aufzunehmen.
Das System weist weiter einen Empfänger auf, der konfiguriert
ist, um Informationen von der Vielzahl von Maschinen aufzunehmen,
und einen Zentralprozessor, der konfiguriert ist, um Informationen
von einer der Maschinen oder von dem Empfänger aufzunehmen. Der Zentralprozessor
ist konfiguriert, um eine Leistungsmessgröße zu berechnen, die die Betriebscharakteristik
von mindestens einem Teil der Vielzahl von Maschinen anzeigt. Der
Zentralprozessor ist auch konfiguriert, um die Leistungsmessgröße zu speichern
und die Leistungsmessgröße mit mindestens
einer anderen zuvor gespeicherten Leistungsmessgröße zu vergleichen,
die die gleiche Betriebscharakteristik wie die Leistungsmessgröße anzeigt.
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In
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Überwachung
des Maschinenbetriebs auf, eine Betriebscharakteristik einer Vielzahl
von Arbeitsmaschinen abzufühlen
und eine Leistungsmessgröße zu berechnen.
Die Leistungsmessgröße zeigt
die Betriebscharakteristik von mindestens einem Teil der Vielzahl
von Arbeitsmaschinen an. Das Verfahren weißt auch auf, die Leistungsmessgröße zu speichern
und die Leistungsmessgröße mit mindestens einer
anderen gespeicherten Leistungsmessgröße zu vergleichen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung eines Überwachungssystems gemäß einem beispielhaften
Ausführungsbei-
spiel der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist
ein Flussdiagramm einer Überwachungsstrategie
gemäß einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung.
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3 ist
ein Flussdiagramm einer Überwachungsstrategie
gemäß einem
weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte
Beschreibung
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Wie
in 1 gezeigt, kann ein System 10 der vorliegenden
Offenbarung eine Anzahl von Maschinen 12 aufweisen. Jede
der Maschinen 12 kann einen Sensor 14 in Verbindung
mit einer Steuervorrichtung 16 aufweisen. Das System 10 kann
weiter einen Empfänger 18 in
Verbindung mit jeder der Maschinen 12 aufweisen. Der Empfänger 18 kann
auch in Verbindung mit einem Zentralprozessor 20 sein.
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Die
Maschinen 12 der vorliegenden Offenbarung können irgendeine
Art eines Fahrzeuges und/oder einer Arbeitsmaschine sein, die in
der Technik bekannt ist, wie beispielsweise Straßenfahrzeuge oder Geländefahrzeuge.
Zusammen können
gleiche Maschinen 12 eine Flotte bilden, die bei der Ausführung einer
Vielzahl van herkömmlichen
Anwendungen anzuwenden ist. Solche Maschinen 12 können Rad-Dozer,
Radlader, Raupenlader, differenzial gelenkte Lader, Baggerlader,
Verdichter, Waldbaumaschinen, Frontschaufellader, Hydraulikbagger,
integrierte Werkzeugträger,
Al-Terrain-Lader,
Materialhandhabungsmaschinen und Ackerbautraktoren sein, sind jedoch
nicht darauf eingeschränkt.
Solche Maschinen können
beispielsweise durch einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, eine
Turbine, durch einen mager verbrennenden Motor oder andere Verbrennungsmotoren
angetrieben werden, die in der Technik bekannt sind. Solche Maschinen 12 können auch
eine Vielzahl von Arbeitswerkzeugen aufweisen, die nützlich bei
der Durchführung
einer erwünschten
Anwendung sind. Im Allgemeinen können die
Arbeitswerkzeuge in zwei Kategorien aufgeteilt werden: jene, die
eine einzige Anwendung ausführen können, und
jene, die mehr als eine Anwendung ausführen können. Solche sogenannten „Arbeitswerkzeuge
für eine
einzige Anwendung" können Werkzeuge
zum Graben von Gräben,
Materialhandhabungsarme, Förderschnecken,
Kehrmaschinen, Eggen, Baumstumpffräsen, Schneefräsen, Rad-
bzw. Kreissägen,
Entastungsmaschinen, Reifenlademaschinen und Asphaltschneidvorrichtungen
aufweisen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Genauso können „Werkzeuge
für mehrere
Anwendungen" Schaufeln,
abgewinkelte Schilde, Kaltplaniermaschinen, Verdichter bzw. Walzen,
Gabeln, Geländeharken,
Greifvorrichtungen, Baggeranbauten, Fülltrichter, Multiprozessoren,
Schubausleger und Greifeinrichtungen aufweisen, sind jedoch nicht
darauf eingeschränkt.
Es sei bemerkt, dass die Arbeitswerkzeuge, die an den Maschinen 12 der
vorliegenden Offenbarung angebracht sind, entweder ein Arbeitswerkzeug
für eine
einzige Anwendung oder für
mehrere Anwendungen sein können.
Es sei bemerkt, dass die Aspekte der vorliegenden Offenbarung bei
anderen hier nicht beschriebenen Maschinen verwendet werden können, und
dass die vorliegende Offenba rung nicht auf die Fahrzeugbauarten
und/oder Maschinenbauarten eingeschränkt sein soll, die oben beschrieben
wurden.
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Jede
der Maschinen 12 und/oder Arbeitswerkzeuge, die oben beschrieben
wurden, können weiter
eine Vielzahl von (nicht gezeigten) hydraulischen und/oder nicht
hydraulischen Komponenten aufweisen, die bei der Ausfüh- rung
einer erwünschten
Anwendung nützlich
sind. Beispielsweise kann jede Maschine 12 einen Motor,
Pumpen, Kühlventilatoren,
Radiatoren bzw. Kühler,
Hydraulikzylinder, Gelenkglieder und/oder andere Komponenten aufweisen,
die konfiguriert sind, um die Maschine zu betätigen und/oder anzutreiben
und/oder ein (nicht gezeigtes) Arbeitswerkzeug zu betätigen, welches
an der Maschine 12 angeschlossen ist. Es sei bemerkt, dass jede
Maschine 12 und/oder jedes Arbeitswerkzeug weiter andere
herkömmliche
Komponenten aufweisen könnte,
die oben nicht erwähnt
wurden, um bei der Ausführung
der erwünschten
Anwendung zu helfen.
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Wie
oben bemerkt, kann ein Sensor 14 mit jeder der Maschinen 12 und/oder.
der Arbeitswerkzeugkomponenten verbunden sein, die oben beschrieben
sind. Der Sensor 14 kann beispielsweise ein Temperatursensor,
ein Drucksensor, ein Positionssensor, ein Flusssensor und/oder ein
anderer Sensor sein, der Maschinenbetriebscharakteristiken abfühlen kann.
Es sei bemerkt, dass der Ausdruck „Betriebscharakteristiken", wie er hier verwendet wird,
die Motortemperatur, die Motordrehzahl, die Strömungsmitteltemperatur, die
Strömungsmittelflussrate,
den Strömungsmitteldruck,
den Abgasfluss, die Abgastemperatur, die Laufzeit und/oder andere
in der Technik bekannte zu messende Maschineneigenschaften aufweisen
kann. Es sei auch bemerkt, dass die gemessenen Strömungsmittel
Brennstoff, Öl,
Hydraulikströmungsmittel,
Kühlmittel und/oder
irgendein anderes in der Technik bekanntes Arbeitsströmungsmittel
sein können.
Der Sensor 14 kann mehrere Fähigkeiten haben. Beispielsweise kann
der Sensor 14 zusätzlich
dazu, dass er die Motortemperatur detektiert, auch die Motordrehzahl messen
können.
Alternativ kann jede Maschine 12 eine Anzahl von unterschiedlichen
Sensoren 14 aufweisen, die Konfiguriert sind, um verschiedene
Betriebscharakteristiken der Maschine 12 abzufühlen. Die
Sensoren 14 können
irgendwo an der Maschine 12 gelegen sein, beispielsweise
abhängig
von der Größe, Form,
Art und Funktion des Sensors. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel,
bei dem ein erster Sensor 14 verwendet wird, um die Motortemperatur
zu detektieren, und bei dem ein zweiter Sensor 14 verwendet
wird, um den Hydraulikströmungsmitteldruck
zu detektieren, der erste Sensor 14 mit einem Gehäuse des
Motors verbunden sein, und der zweite Sensor 14 kann mit
einem Hydraulikzylinder der Maschine 12 verbunden sein.
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Jeder
Sensor 14 kann in Verbindung mit der Steuervorrichtung 16 sein.
Die Steuervorrichtung 16 kann beispielsweise ein elektronisches
Steuermodul, eine Verarbeitungseinheit, ein Laptop-Computer oder irgendeine
andere in der Technik bekannte Steuervorrichtung sein. Die Steuervorrichtung 16 kann
eine Eingangsgröße von einer
Vielzahl von Quellen zusätzlich
zu den oben erwähnten
Sensoren 14 aufnehmen, wie beispielsweise vom Bediener
der Maschine 12. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann
jede Maschine 12 weiter eine Anzahl von (nicht gezeigten)
Bedienerschnittstellen in dem Bedienercockpit aufweisen, wodurch
die Steuervorrichtung 16 Eingaben vom Bediener aufnehmen
kann. Die Steuervorrichtung 16 kann Eingangsgrößen unter
Verwendung einer Anzahl von voreingestellten Algorithmen und/oder
herkömmlichen
statistischen Funktionen verarbeiten. Die Steuervorrichtung 16 kann
auch die Eingangsgrößen verwenden,
um ein Steuersignal basierend auf den Algorithmen zu bilden. Das
Steuersignal kann von der Steuervorrichtung 16 zu einer oder
mehreren Komponenten der Maschine 12 übertragen werden. Somit kann
die Steuervorrichtung 16 im allgemeinen konfiguriert sein,
um die Maschine 12 zu steuern, und insbesondere kann die
Steuervorrichtung 16 konfiguriert sein, um jede der Komponenten
der Maschine 12 zu steuern. Die Steuervorrichtung 16 kann
auch Daten speichern, die von den Sensoren 14 aufgenommen
werden. Die gespeicherten Daten können lokal und/oder ferngesteuert
durch irgendwelche herkömmlichen
Mittel heraufgeladen und/oder heruntergeladen werden.
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Wie
oben erwähnt,
kann die Steuervorrichtung 16 von jeder Maschine 12 in
Verbindung mit den Empfänger 18 sein.
Eine Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung 16 und
dem Empfänger 18 kann
durch irgendwelche herkömmlichen
Mittel erreicht werden, und es sei bemerkt, das der Empfänger 18 entfernt
von der Maschine 12 sein kann. In einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung kann die Steuervorrichtung 16 einen
Sender 22 aufweisen. Der Sender 22 kann konfiguriert
sein, um Signale zu senden und/oder zu empfangen, die Betriebscharakteristikinformationen enthalten.
Der Sender 22 kann beispielsweise eine Funkeinrichtung,
ein Telefon, das Internet oder eine andere Übertragungsvorrichtung verwenden,
die Signale in einem drahtlosen und/oder kabelgebundenen Format
senden und/oder empfangen kann.
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Wie
schematisch in 1 gezeigt, kann der Empfänger 18 konfiguriert
sein, um Signale beispielsweise von jeder Maschine 12 und
insbesondere van jedem Sender 22 zu empfangen. Der Empfänger 18 kann
auch konfiguriert sein, um Daten beispielsweise von jeder Maschine 12 zum
Zentralprozessor 22 zu senden. In einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung kann der Empfänger 18 ein Satellit
in einer Umlaufbahn um die Erde sein. Alternativ kann der Empfänger 18 in
einem Ausführungsbeispiel
weggelassen werden, in dem die Steuervorrichtung 16 und/oder
der Sender 22 konfiguriert sind, um Informationen direkt
an den Zentralprozessor 20 zu übertragen.
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Der
Zentralprozessor 20 kann konfiguriert sein, um Signale
beispielsweise vom Empfänger 18 und/oder
den Maschinen 12 der Flotte aufzunehmen. Der Zentralprozessor 20 kann
lokal an den Maschinen 12 gelegen sein, oder alternativ
kann der Zentralprozessor 20 entfernt gelegen sein. Der
Zentralprozessor 20 kann irgendeine Art eines Computers,
einer Workstation, eines Prozessors oder einer anderen Art von Datenverarbeitungsvorrichtung
sein, die in der Technik bekannt ist, und kann konfiguriert sein, um
Daten entsprechend den Sensorausgangsgrößen zu verarbeiten. In einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung kann ein voreingestellter Algorithmus,
ein statistisches Model und/oder eine andere herkömmliche
statistische Funktion von dem Zentralprozessor 20 ausgeführt werden.
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Die
Ausgabe aus dem Zentralprozessor 20 kann beispielsweise
in einer Datenbank gespeichert werden und zur Analyse aufgerufen
werden, falls erwünscht.
Die Ausgangsgröße kann
auch von dem Zentralprozessor 20 durch irgendwelche herkömmlichen
Mittel und in irgendeiner herkömmlichen
Weise angezeigt werden. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung der Zentralprozessor 20 ein
Histogramm oder eine andere graphische Darstellung der Ausgangsgröße erzeugen.
Eine solche Veranschaulichung kann über eine Bedienerschnittstelle 24 angezeigt
werden, beispielsweise über
einen Monitor. Es sei bemerkt, dass die Bedienerschnittstelle 24 weiter
eine Tastatur, eine Maus und/oder andere herkömmliche Schnittstellenvorrichtungen
aufweisen kann. Der Zentralprozessor 20 kann auch eine
Ausgabe in gedruckter Form beispielsweise durch einen (nicht gezeigten)
Drucker anzeigen. Es sei bemerkt, dass Ausgangsgröße aus dem
Zentralprozessor 20 auch beispielsweise durch irgendwelche.
herkömmlichen
Mittel gesandt und/oder heruntergeladen werden können.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Ein
System 10 der vorliegenden Offenbarung kann verwendet werden,
um verschiedene Betriebscharakteristiken einer Anzahl von Maschinen 12 beispielsweise
in einer Maschinenflotte zu überwachen.
Die überwachten
Betriebscharakteristiken können
die Maschinenleistung anzeigen, und die überwachten Maschinen 12 können die
gleichen Arten oder Modelle sein. Das System 10 kann das
Abfühlen einer
Betriebscharakteristik von jeder der Maschinen 12 erleichtern.
Beispielsweise nach einer einzigen Aufnahme von Daten kann das System 10 die Übermittlung
der abgefühlten
Daten zwischen jeder der Maschinen 12 und einem Zentralprozessor 20 erleichtern,
der beispielsweise zur Manipulation, Speicherung und/oder Übermittlung
der Daten zu verwenden ist. Die verarbeiteten Daten können von
einem Bediener zur Prognose oder zu anderen Zwecken verwendet werden.
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Das
offenbarte Überwaschungssystem 10 kann
verwendet werden, um die Leistung einer Anzahl von Maschinen 12 relativ
zueinander während der
Ausführung
einer Anwendung zu überwachen. Wie
oben erwähnt,
kann das System 10 mit irgendeiner Art eines Fahrzeuges
und/oder einer Arbeitsmaschine verwendet werden, die in der Technik
bekannt ist. Darüber
hinaus können
die Anwendungen, die von den Maschinen ausgeführt werden können, das Anhäufen von
Haufen, das Graben von Gräben,
das Hämmern,
das Graben, das Harken bzw. Eggen, das Graden bzw. Planieren, die
Bewegung von Paletten, die Materialhandhabung, die Entfernung von Schnee,
das Bestellen des Bodens, Abbrucharbeiten, Tragarbeiten, Schneidarbeiten,
Verfüllungsarbeiten
und Kehrarbeiten sein, sie sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Somit
kann das offenbarte System 10 in Verbindung mit irgendeiner
Arbeitsmaschine, einem Straßenfahrzeug
oder einem Geländefahrzeug
verwendet werden, welches in der Technik bekannt ist, und Aspekte
der Maschinenleistung können
während
irgendeiner in der Technik bekannten Anwendung überwacht werden. Ein beispielhaftes Verfahren
zur Überwachung
der Maschinenleistung während
einer Anwendung wird nun im Detail beschrieben.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann
das System 10 verwendet werden, um eine Flotte von Maschinen 12 zu überwachen,
die beim Graben eines Grabens im Einsatz sind. Bei einer solchen
Anwendung können
die Maschinen 12 beispielsweise differenzialgelenkte Lader
sein, und ein Arbeitswerkzeug, wie beispielsweise eine Grabenfräse, kann
an einem vorderen Ende von jeder Maschine 12 angebracht
sein. Das System 10 kann durch den Maschinenbediener oder
durch einen Bediener akteviert werden, der die Maschinen 12 aus
der Ferne überwacht.
Alternativ kann das System 10 automatisch beim Start der
Maschine oder beim Beginn der Anwendung aktiviert werden.
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2 veranschaulicht
einen Überwachungsstrategie-Flussdiagramm 26 gemäß einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung. Obwohl sie nicht ausdrücklich in 2 abgebildet
ist, kann die Steu ervorrichtung 16 Daten von einem oder
mehreren Sensoren 14 (1) und/oder (nicht
gezeigten) Bedienerschnittstellen aufnehmen, die an der Maschine 12 gelegen
sind (Schritt 28). Die aufgenommenen Daten können den
Betriebscharakteristiken von jeder der Maschinen 12 in
der Flotte entsprechen. Beispielsweise können in einem Ausführungsbeispiel,
in dem eine Flotte von differenzialgelenkten Ladern verwendet wird,
um einen Graben zu graben, die Sensoren 14 beispielsweise
Motortemperatursensoren sein, die konfiguriert sind, um die Temperatur
von jedem Maschinenmotor abzufühlen.
Bei einem solchen Ausführungsbeispiel
kann die Steuervorrichtung 16 Motortemperaturdaten sammeln
und die Daten in irgendeiner wünschenswerten Weise
verarbeiten. Die abgefühlten
Betriebscharakteristiken können
in Beziehung mit der Maschinenleistung stehen. Die Steuervorrichtung 16 kann
beispielsweise eine Anzahl von voreingestellten Algorithmen und/oder
anderen herkömmlichen
statistischen Verfahren verwenden, um die Daten in wünschenswerter
Form zu verarbeiten. Die Steuervorrichtung 16 kann auch
die Daten in einer internen Datenbank oder einer anderen Speichervorrichtung speichern.
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Die
Steuervorrichtung 16 kann die einzelnen Aufnahmen der gesammelten
Arten in verarbeiteter oder unverarbeiteter Form zu den Zentralprozessor 20 übermitteln.
Die Steuervorrichtung 16 kann einen Sender 22 aufweisen,
um die Übertragung
der Daten zu erleichtern, und die Daten können durch einen Empfänger 18 gesandt
werden, der konfiguriert ist, um solche Daten weiterzuleiten. Der
Zentralprozessor 20 kann an einer entfernten Stelle relativ
zu den Maschinen 12 positioniert sein, die überwacht
werden. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „eine entfernte
Stelle" auf irgendeine
andere Stelle als die geographische Lage der Maschinen 12.
Eine solche Stelle kann beispielsweise eine andere Stelle als die
Baustelle bzw. das Einsatzgelände
sein und kann irgendwo auf der Welt relativ zu den Maschinen 12 sein.
Es sei bemerkt, dass der Empfänger 18 eine Verbindung
zwischen den Maschinen 12 und einem solchen entfernten
Zentralprozessor 20 erleichtern kann.
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Nach
der Aufnahme der einzelnen Datenaufnahmen kann der Zentralprozessor 20 eine
Leistungsmessgröße (Schritt 30)
berechnen, die eine Betriebscharakteristik von zumindest einem Teil
der Flotte von Maschinen 12 anzeigt. Wie hier verwendet,
bedeutet der Ausdruck „Leistungsmessgröße" irgendeinen Wert
oder einen Bereich von Werten, die aus Daten gebildet werden, die
von einer Anzahl von Maschinen aufgenommen wurden. Es sei bemerkt, dass
solche Leistungsmessgrößen beispielsweise durch
irgendeine statistische, arithmetische und/oder anders geartete
Technik gebildet werden können.
Die Leistungsmessgröße kann
beispielsweise ein arithmetischer Mittelwert der aufgenommenen Daten sein.
Die Betriebscharakteristik kann beispielsweise die Motortemperatur,
der Motordruck, die Motordrehzahl, der Strömungsmitteldruck, die Strömungsmittelflussrate,
die Strömungsmitteltemperatur
und/oder die Werkzeuggeschwindigkeit bzw. Werkzeugdrehzahl sein.
Es sei bemerkt, dass die Betriebscharakteristiken auch andere herkömmliche
Charakteristiken des Maschinenbetriebs sein können, die in der Technik bekannt
sind. Der Zentralprozessor 20 kann irgendeine Anzahl von
voreingestellten-Algorithmen und/oder statistischen Verfahren verwenden,
um die Leistungsmessgröße zu berechnen,
und die Messgröße kann
einen Aspekt der Flottenleistung darstellen. Der Zentralprozessor 20 kann
auch die Leistungsmessgröße zu späteren Analyse
speichern.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Offenbarung können
beispielsweise gespeicherte Leistungsmesswerte in einer Trendanalyse,
in einer Standardabweichungsanalyse und/oder bei der Bildung eines
Histogramms verwendet werden. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann
eine Flotte von Maschinen 12 verwendet werden, um eine
Langzeitanwendung auszuführen,
wie beispielsweise ein großes
Grab- oder Erdbewegungsprojekt. Eine solche Anwendung kann beispielsweise
mehrere Monate brauchen, um abgeschlossen zu werden. Wie in dem Überwachungsstrategie-Flussdiagramm 42 veranschaulicht,
das in 3 gezeigt ist, kann das System der vorliegenden Offenbarung
beispielsweise die Motortemperatur oder andere Betriebscharakteristiken
der Maschine 12 in der Flotte während des Betriebs fühlen (Schritt 28),
und der Zentralprozessor 20 kann bei spielsweise eine durchschnittliche
Motortemperatur oder eine andere Leistungsmessgröße berechnen, die die Flotte
darstellt (Schritt 30). Wie oben mit Bezug auf 2 erklärt, sei
bemerkt, dass das System 10, die Maschinen 12,
der Zentralprozessor 20 und andere Komponenten, die mit
Bezug auf 3 erwähnt werden, schematisch in 1 gezeigt
sind.
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Der
Zentralprozessor 20 kann die berechnete Leistungsmessgröße speichern
(Schritt 36) und kann eine Datenbank erzeugen, die zumindest
einen Teil der Leistungsmessgrößen enthält, die
während einer
speziellen Arbeitsschicht berechnet werden. Die Leistungsmessgrößen, die
in zukünftigen
Schichten berechnet werden, können
hinzugefügt
werden und/oder in anderer Weise in der Datenbank gespeichert werden,
so dass die Datenbank Flottenleistungsmessgrößendaten enthalten kann, die
durch die Langzeitanwendung erhalten wurden. Diese gespeicherten
Leistungsmessgrößendaten
können
in Diagrammen aufgezeichnet, manipuliert und/oder in anderer Weise
unter Verwendung von herkömmlichen
Analysetechniken analysiert werden, um die Aspekte der Leistung
der Flotte insgesamt über
die Zeit zu bewerten, und um zu bestimmen, ob die Leistungsmessgröße der Flotte
sich mit der Zeit verändert
hat (Schritt 38). In diesem Beispiel kann ein solches Verfahren
nützlich
sein, um beispielsweise eine Veränderung
der durchschnittlichen Motortemperatur der Flotte im Verlauf der
Grabanwendung und/oder andere Leistungsmessgrößentrends zu detektieren. Flotteninformationen,
die aus einer solchen Trendanalyse abgeleitet werden, helfen beispielsweise
Bedienern dabei, Flottenmanagemententscheidungen bei zukünftigen
Langzeitgrabanwendungen und/oder bei anderen Anwendungen zu fällen. Solche
Informationen können
durch irgendeine der Bedienerschnittstellen 24 angezeigt
werden (Schritt 40) die oben besprochen wurden und/oder
können
gespeichert und auf Anforderung aufgerufen werden.
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Wiederum
mit Bezug auf 2 sei bemerkt, dass ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung dabei helfen kann, schnell einen Aspekt der
Maschinenleistung zu bewerten. Die Berechnung einer Leistungsmessgröße nach
nur einer einzigen Aufnahme der Betriebscharakteristikdaten kann
bei dieser schnellen Bewertung helfen. Zusätzlich kann das Abfühlen der
Betriebscharakteristiken eine Anzahl von Maschinen 12 in
der Flotte die Bewertung jeder Maschine 12 mit Bezug zur
Flotte insgesamt erleichtern. Ein solches Bewertungsverfahren kann
es dem Bediener ermöglichen,
die Effekte der Umweltfaktoren und/oder von anderen Faktoren zu
berücksichtigen,
die in der Technik bei der Maschinenleistung bekannt sind. Beispielsweise
kann. in einem Ausführungsbeispiel,
wo Werkzeugdrehzahldaten während
einer Schleifanwendung aufgenommen werden, eine Verringerung der
Werkzeugdrehzahl die Folge sein, wenn eine Maschine 12 innerhalb
einer Flotte ein besonders dichtes Materialstück schleift. Ein Überwachungsverfahren
der vorliegenden Offenbarung kann es dem Bediener ermöglichen,
zu erkennen, dass die Werkzeugdrehzahl der Maschine 12 im
Vergleich zu anderen Maschinen 12 in der Flotte langsam
ist. Die Bewertung der Maschine 12 in solcher Weise kann
dabei helfen, dass der Bediener die relative Gesundheit bzw. den
relativen Zustand der Maschine 12 bestimmt und/oder den Grund
der Veränderung.
Wenn die spezielle Maschine 12 nur die abgefühlte Maschine 12 wahr,
kann eine langsamere Werkzeugdrehzahl als normal als ein normaler
Betriebszustand für
die Maschine 12 akzeptiert werden. Ein solcher falscher
normaler Betriebszustand kann einen falschen Alarm zur Folge haben,
wenn die Maschine 12 später
verwendet wird, um ein weniger dichtes Materialstück zu schleifen und
die Werkzeugdrehzahl stark zugenommen hat.
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Der
Zentralprozessor 20 kann auch einen erwünschten Betriebscharakteristikbereich
ansprechend auf die berechnete Leistungsmessgröße bestimmen. Dieser erwünschte Bereich
kann auf einem bekannten und/oder voreingestellten Parameter speziell
für die
Maschinen 12 in der Flotte basieren. Beispielsweise kann
der Maschinenbediener festlegen, dass während einer Anwendung zum graben
von Gräben
die Motortemperatur innerhalb einer Standardabweichung der mittleren
Motortemperatur der Flotte von Maschinen 12 gehalten werden
sollte. Nach einem einzigen Abfühlvorgang
der Motortemperatur kann der Zentralprozessor 20 die mittlere Motortemperatur
der Maschinenflotte berechnen. Sobald diese Leistungsmessgröße berechnet wurde, kann
der Zentralprozessor 20 einen erwünschten Betriebscharakteristikbereich
basierend auf einem voreingestellten Parameter von drei Standardabweichungen
bestimmen. In einem solchen Ausführungsbeispiel
kann der erwünschte
Bereich Motortemperaturen aufweisen, die innerhalb von plus oder
minus drei Standartabweichungen der berechneten mittleren Motortemperatur
der Flotte sind. Es sei bemerkt, dass der erwünschte Bereich sich mit jeder
neuen Aufnahme von Daten verändern
kann, und somit mit jedem neuen berechneten Mitteilwert und einer
entsprechenden Standardabweichung für den Datensatz. Auf diese
Weise kann das System 10 dynamisch einen erwünschten
Bereich zum Betrieb der Maschinenflotte nach jeder Aufnahme von
Daten bestimmen.
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Sobald
eine Leistungsmessgröße berechnet worden
ist (Schritt 30), kann der Zentralprozessor 20 bestimmen,
ob eine spezielle Maschine 12 außerhalb des erwünschten
Betriebscharakteristikbereiches arbeitet (Schritt 32).
Bei der Ausführung
dieser Bestimmung kann der Zentralprozessor 20 die abgefühlte Betriebscharakteristik
von jeder Maschine 12 mit dem erwünschten Bereich vergleichen.
Wenn eine Betriebscharakteristik einer speziellen Maschine außerhalb
des erwünschten
Bereiches ist (Schritt 32: ja), kann der Zentralprozessor 20 einen
Alarm erzeugen (Schritt 34). Der Alarm kann irgendeine
Form eines in der Technik bekannten Alarms sein und kann insbesondere
die Maschine 12 identifizieren. Beispielsweise ist in einem
Ausführungsbeispiel,
bei dem eine Maschinenmotortemperatur außerhalb eines erwünschten
Bereiches für
eine spezielle Flotte von Maschinen 12 ist, der Zentralprozessor 20 die Maschinenidentifikation,
die Motortemperatur, die Laufzeit und/oder andere Daten in einer
Datenbank oder einer anderen Speichervorrichtung speichern. Auf
solche gespeicherten Daten kann zugegriffen werden, sie können heruntergeladen, übertragen oder
in anderer Weise zu Analysezwecken verwendet werden.
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Der
Zentralprozessor 20 kann auch ein sichtbaren und/oder hörbaren Alarm
durch eine Bedienerschnittstelle 24 erzeugen (1).
Solche Alarme können
nützlich
bei der Bestimmung eines präventiven
Instandhaltungszeitplans für
die Maschine 12 sein. Wenn beispielsweise die abgefühlte Motortemperatur
der speziellen Maschine 12 stetig über eine Anzahl von Anwendungen
angestiegen ist, kann die Maschine 12 eine Instandhaltung
erfordern. Zusätzlich
können
die Alarme nützlich
sein bei der Bestimmung von Aspekten der Maschine 12, die
eine Reparatur benötigen.
Wenn beispielsweise die Motortemperatur einer Maschine plötzlich aus
dem erwünschten
Betriebscharakteristikbereich herausfällt, kann eine solche unerwartete
Temperaturveränderung
einen fehlerhaften Temperatursensor im Motor anzeigen. Es sei bemerkt,
dass Alarme eine graphische Anzeige von einem damit in Beziehung
stehenden Trend und/oder von Histogramm-Daten aufweisen können, genauso
wie einen Text, der die Ursache des Alarms und entsprechende Handlungen
beschreibt.
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Wie
in 2 veranschaulicht, kann der Zentralprozessor 20 weiter
Daten aufnehmen (Schritt 28), wenn eine Betriebscharakteristik
einer speziellen Maschine innerhalb des erwünschten Bereiches ist (Schritt 32:
nein). In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Offenbarung kann die Überwachungsstrategie
der 2 eine Regelungsstrategie (closed-loop) sein. Es sei
bemerkt, dass das System 10 abgeschaltet und/oder durch
irgendwelche herkömmlichen
Mittel unterbrochen werden kann.
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Wie
oben erwähnt,
kann ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung nützlich
bei der Überwachung
des Betriebs von sowohl Fahrzeugen als auch Arbeitsmaschinen sein.
Mit Bezug zu Arbeitsmaschinen sei bemerkt, dass diese Maschinen 12 an
schwierig zu erreichenden Stellen verwendet werden können, beispielsweise
in Minen, in Regenwäldern,
in Wüsten
und/oder anderen unbewohnten Gebieten. Im Falle eines Ausfalls kann
eine Arbeitsmaschine 12 eine Reparatur auf dem Gelände an einer
solchen Stelle erfordern, anstatt die Reparatur beispielsweise in
einer Werkstatt oder einem Lastwagenstützpunkt an der Straße auszuführen. Somit kann
ein Ausfall der Maschine schwierig und/oder teuer zu reparieren
sein. Zusätzlich
kann die erforderliche Reparatur für eine Arbeitsmaschine schwierig
sein, da die Arbeitsmaschinen relativ extremen Arbeitsbedingungen
ausgesetzt werden können.
Entsprechend kann die Überwachung
des Arbeitsmaschinenbetriebes beispielsweise durch Abfühlen einer
Betriebscharakteristik einer Vielzahl von Arbeitsmaschinen 12,
durch Berechnung einer Leistungsmessgröße, die die Betriebscharakteristik
von mindestens einem Teil der Vielzahl von Arbeitsmaschinen anzeigt,
und der Vergleich der Betriebscharakteristiken von mindestens einer
der Vielzahl von Arbeitsmaschinen mit der Leistungsmessgröße bei gewissen
Anwendungen vorteilhaft sein, die die oben beschriebenen Anwendungen
mit einschließen,
jedoch nicht darauf eingeschränkt
sind. Andere Ausführungsbeispiele
der Offenbarung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und
der praktischen Ausführung
der hier dargelegten Offenbarung offensichtlich werden. Beispielsweise können Sensoren
für den
elektrischen Strom, die Spannung oder den Widerstand verwendet werden, um
Daten aufzunehmen. Die Strom-Spannungs- oder Widerstandsdaten können bei
der Überwachung
der Leistungscharakteristiken der Maschine 12 helfen. Zusätzlich können die
Daten und/oder Signale, die von der Steuervorrichtung 16 zum Zentralprozessor 20 gesandt
werden, auch zur Maschine 12, beispielsweise zu einem Bediener
in einer Kabine der Maschine 12, gesandt werden. Die Signale
können
hörbar
und/oder sichtbar sein. Die Alarme, die von dem Zentralprozessor 20 erzeugt
werden, können
auch zur Maschine 12 übermittelt
werden, beispielsweise in die Kabine der Maschine 12. Die
Maschine 12 kann einen Lautsprecher, eine LED-Anzeige und/oder
eine andere ähnliche
Vorrichtung aufweisen, um Nachrichten an den Bediener zu übermitteln.
Zusätzlich
kann die Überwachungsstrategie
der vorliegenden Offenbarung auch eine Steuerungsstrategie (open-loop)
sein.
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Es
ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als
beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Umfang der Offenbarung
durch die folgenden Ansprüche
gezeigt wird.