用於數字地支持工作過程的系統的製作方法

2023-06-19 20:12:26

本發明涉及一種用於數字地支持工作過程的系統以及一種用於實施該系統的相應方法。該系統支持起重機和施工機械。該機器優選地是施工機器或起重機並且尤其優選地是履帶式起重機、液壓線纜挖掘機、打樁機或鑽機、海上起重機、船載起重機和/或港口移動式起重機。

背景技術：

大型項目中的工作過程的規划過程通常較複雜。首先，準備對將在其上執行該工作過程的地域進行構圖的地理坐標參考的3d地域模型。從這一信息開始，準備工作計劃並將其傳遞給其他交易的合伙人和員工。這些合伙人和員工基於傳遞給他們的文件作出他們的計劃。

這個過程是有問題的，因為變化未被明確地傳遞給規劃人員並且由此導致的變化不一定需要被納入工作計劃。

現有技術中的流程通常容易地丟失變化。因此，有可能的是例如僅使用多個起重機的升降操作作為紙質文檔存在並且所有機器操作人員被給予聲音指令。在升降操作期間，操作人員分別被通過聲音指示各個起重機的對應所需的駕駛動作。操作人員僅執行單個指令而不知道詳細的基礎工作計劃。來自不同交易的部分工作計劃無法彼此理想地協作的情況也會發生。

如起重機的示例可見的，因此，由於不準確的條件假設，不得不再次執行升降操作、尤其是有效負載、質量、重心或幾何維度這些參數的規劃。另外，這些過程沒有連續的文檔記錄並且也無法回顧過去從而對弱點進行分析。

技術實現要素：

本發明克服了現有技術的缺點，本發明使得能夠將工作計劃在沒有媒體中斷的情況下從規劃裝置直接傳輸到模擬裝置或引導支持和控制支持裝置。本發明克服了現有技術的缺點。可以將工作計劃傳遞給另一個規劃人員，從而使得工作計劃不限於準備人員或者從而使得工作計劃可以由兩方協作地編輯。在最終編輯工作計劃之後，工作計劃被通信到機器的各個操作人員和/或工作過程的協調人員。

根據權利要求1所述的用於數字地支持工作過程的系統包括：用於接收不同數據和數據類型的資料庫；用於規劃工作過程的裝置，所述用於規劃工作過程的裝置能夠訪問所述資料庫並且被配置成將工作計劃存儲在所述資料庫中，所述工作計劃優選地包括：機器的配置(包括工具，諸如鉤子或特殊的地下工程工具)；工作環境的描述，包括可選負載以及多個工作步驟；以及用於模擬工作計劃的裝置，所述用於模擬工作計劃的裝置能夠訪問所述資料庫並且被配置成輸出用於模擬所述工作計劃的數據；以及用於對機器進行引導支持和控制支持的裝置，所述用於對機器進行引導支持和控制支持的裝置能夠訪問所述資料庫並且被配置成在真正實施所述工作計劃期間和/或之前將所述工作計劃的特定數據從所述資料庫通信到相關的機器；以及用於分析工作計劃的裝置，所述用於分析工作計劃的裝置使用所述資料庫中存在的數據執行分析從而尤其是對所述工作計劃、所述機器或操作人員的駕駛行為執行優化。

在此方面，所述資料庫是位於本地的或用於存儲並輪詢數據的雲中的存儲位置。由此工作過程中涉及的每一方能夠訪問最新的工作計劃。可以尤其將有待在其上實施所述工作過程的地域數字地提供給所述資料庫。

所述用於規劃工作過程的裝置用於準備工作計劃，所述工作計劃包括對應的機器(具有特定配置)、環境(基於地理坐標參照的3d模型)和可選負載以及所述機器的各個工作步驟。有規劃經驗的用戶通常在準備工作計劃時針對特定的任務(諸如升降操作)搜索或直接選擇具有匹配配置的匹配機器。在此方面，可用機器存儲在所述資料庫中。

在此方面，所述系統被配置成使得取決於用戶群組(承租人、出租人、調度人員、規劃人員)，為相應的用戶群組準備不同的訪問、接口和功能需求，從而使得可以根據應用目標和種類傳輸對應的信息。因此，調度人員的主要關注點而是更快更容易地訪問車隊的所有機器和所有可用配置，然而對於規劃人員來說重要的是導入3d製圖並且能夠為所有各個步驟(諸如工作步驟或升降)呈現相關參數，諸如軸承負載、有效負載、距環境物的距離等等。另外，所述用於規劃工作過程的裝置可以被配置成使得可以將單個步驟(諸如升降)劃分為多個工作步驟。因此，升降操作可以包括起重機配置、環境、負載和相應的工作步驟等信息並且可以存儲在所述資料庫中，從而使得稍後更詳細描述的模擬可以訪問這些數據。可以使用所述規劃裝置規劃一個機器或多個機器的操作。

所述用於模擬工作計劃的裝置能夠訪問所述資料庫，從而使得可以使用所述工作計劃或存儲在所述資料庫中的所述工作計劃的各個步驟執行模擬。所述模擬裝置相應地被配置成將數據(尤其是所生成的工作計劃)轉發給模擬人員或生成模擬環境自身並且將其輸出從而模擬各個工作步驟或整個工作計劃。在此方面，可以將特定的指令針對每一個工作步驟而發送給所述模擬器，從而使得所述模擬器的操作人員或所述模擬過程的訓練人員能夠將其注意力放在工作計劃(工作計劃或工作步驟)的非理想設計上，並且從而使得在此時定義具有其自身的工作步驟或然後存儲在所述資料庫中的變更配置的新的優化例程。

可以在真正執行之前識別非理想規劃的工作計劃和工作步驟並且可以在這個過程的非常早的階段進行優化。然而，這樣做的基礎是所述模擬裝置和所述規劃裝置都可以訪問存儲所述工作計劃的數據的同一個資料庫。地理坐標參考的3d地域模型同樣形成所述工作計劃的基礎也是有利的。因為目前為止人工轉換或當前使用的信息的最新性不存在任何問題並且因為可以在沒有任何媒體中斷的情況下使用同一個平臺，這種數據的可靠性尤其高。

所述系統進一步具有用於根據所接收的過程數據分析工作計劃的裝置，所述用於根據所接收的過程數據分析工作計劃的裝置參照所述資料庫中存在的數據執行分析以便決定是否提議優化存儲在所述資料庫中的所述工作計劃或通過維修和/或維護優化所述機器或優化所述系統的操作人員的行為。

所獲取的過程數據可以優選地與所述工作計劃進行比較以便識別相對於所述工作計劃的偏差或獲得所述機器的功率降低的徵兆。

過程數據的比較可以給出有關所述機器的操作人員、所述工作計劃和所述機器的質量的聲明。所述系統可以基於這些聲明提出特定的動作建議。

如果操作人員未理想地操作所述機器，所述系統可以將訓練任務存儲在所述資料庫中，所述訓練任務被優化成操作人員的特定駕駛方式，然後在開始模擬對應的操作人員時調用這種特定的方式。

如果功率降低是因為所述機器的缺陷，這種情況可以存儲在所述資料庫中，從而使得所述系統向相應的機修工發送消息。

在非理想規劃的工作計劃的情況下，所述系統準備優化所述工作計劃的特定提議。規劃人員可以在規劃所述工作計劃期間或在修訂已經規劃好的工作計劃期間決定是否要維護原始規劃的工作步驟或決定是否應當應用所述系統提出的優化選項。

工作過程由具有權利要求1所述的特徵的系統數字地支持，從而使得發生更少的錯誤或不可預見的事件並且因此可以更高效地並且更有效地執行所述工作過程。

通過根據權利要求1所述的系統，所有工作過程參與人員具有相同的信息知識並且工作計劃和基礎數據永遠都是最新的。通過同一個資料庫同步所有信息。在沒有任何媒體中斷的情況下進行數據交換。

所述系統的另一個裝置用於在真正實施所述工作計劃時對機器進行引導和控制支持。在此方面，在支持操作人員引導機器之前和/或期間將工作計劃加載到所述機器內。

如果例如地理坐標參考的3d數據存儲在所述工作計劃中，可以確定待執行的工作步驟的精確位置並且可以向操作人員提供關於這一點的引導輔助。對於起重機示例，這將意味著上部結構和起落架的規劃傾斜角度或者主臂和轉動臂的轉動角度或鉤子的所需高度被顯示給機器操作人員。所述系統可以進一步顯示允許操作人員更好地觀察並且更好地處理所述工作計劃的工作步驟的附加規劃信息。例如，顯示待升降非負載的重量和/或為此目的對於升降負載而言理想的鉤子的套置(sheeving)。

所述系統還包括用於在執行所述工作計劃時接收所述機器的過程數據的裝置，所述用於在執行所述工作計劃時接收所述機器的過程數據的裝置能夠訪問所述資料庫並且被配置成接收機器的過程數據。

所述系統進一步優選地包括用於為操作協調人員輸出信息的裝置。所述用於輸出操作的裝置可以例如是表格。所述用於輸出操作的裝置能夠訪問所述資料庫並且被配置成通過工作機器提供相關信息以及通過對規劃數據與當前數據進行比較來確定相對於所述工作計劃的步驟偏差。所述系統被配置成訪問用於真正實施所述工作計劃並且將其與存儲在所述資料庫中的所述工作計劃進行比較的機器的工作過程/狀態/控制參數。所述系統可以進一步用於在所述機器的所述工作計劃期間引導機器操作人員以及向所述機器操作人員顯示附加信息。

所述用於輸出信息的裝置通常被設計為行動裝置並且將相關信息從所述機器並且從所述資料庫通過傳送模塊(例如，無線lan/gsm)傳輸。在此方面，所述工作計劃可以與當前數據進行比較，從而使得協調人員在早期識別偏差並且可以提供相應的應對措施。在此方面，串聯衝程/多衝程可以被命名為示例，其中，決定性地簡化了協調人員的工作同時利用由信息輸出裝置提供的信息。另外可以設想的是通過這個裝置提供機器的建立、操作和維護信息。

根據本發明的另一個發展，所述系統被配置成基於同一個資料庫為相應的裝置生成所有信息並且將從其生成的所有信息輸入所述同一個資料庫中以便避免用於生成所述信息的所述資料庫中的差異。

所述工作計劃優選地包括以其整體對完成所規劃的工作過程做出貢獻的多個工作步驟的序列。在此方面，適合執行相應的工作步驟的多個機器可以被分配給一個工作計劃。

根據本發明的另一個修改，工作步驟還包括用於在所述工作過程的地域內執行所述工作步驟的位置和/或與所述步驟相關的其他參數，尤其包括作為參數的軸承負載、有效負載、距環境物的距離。

所述用於模擬工作計劃的裝置優選地與模擬器相關，所述模擬器模擬機器以便藉助於所述模擬器模擬並且隨後優化在所述工作計劃內提供的各個工作步驟。在此方面，識別在模擬期間發生的問題並且相應地調整所述工作計劃是有利的。所述模擬器模擬設置為在相應的配置中執行所述工作計劃的所述機器是有利的。在此方面，所述模擬器可以模擬適合所述工作步驟的所述機器並且具有與模擬機器相同的控制以及相同的操作單元(諸如控制杆、鍵盤、監視器)。通過與操作人員交互，所述操作人員已經提前準備好模擬中的關鍵工作並且可以通過他的經驗找到所述工作計劃的改進，這些改進應當然後優選地通過所述規劃裝置引入。

所述用於引導和控制支持的裝置的信息被直接通過操作人員的船艙中的顯示單元提供給設備操作人員。這優選地是通過「增強現實」表示實現的，其中，在顯示單元上與附加信息一起顯示真實環境。

在此方面，同樣有利的是所述用於接收機器的過程數據的裝置被配置成在機器執行所述工作計劃的工作步驟期間檢測與所述機器的實際用途有關的參數並將所述參數存儲在所述資料庫中。這允許分析施工計劃的步驟中的期望值與實際值。

根據本發明的另一個發展，所述分析裝置被配置成使用所述資料庫中存在的數據更高效地涉及工作計劃的未來工作步驟的優化。

附圖說明

以下將參照附圖詳細地描述本發明的各個實施例。在附圖中：

圖1：根據本發明的用於數字地支持工作過程的系統的功能的概述；以及

圖2：更詳細地解釋本發明的特定操作場景的示意圖。

具體實施方式

圖1示出具有多個裝置的系統。可以識別用於規劃工作過程的第一裝置1。因此，可以藉助於無人機向地理坐標參考的三維模型輸入數據並且存儲將在其上執行所述工作過程的地域的數字調查數據。這些數字數據用作所述工作過程的基礎或規劃。

在規劃完成之後，可以藉助於模擬裝置2執行所述工作計劃的模擬。在此方面，待模擬的環境和工作步驟的三維模型(包括相關參數，諸如機器的位置和角度、有效負載、軸承負載等等)由規劃裝置1傳送到模擬裝置2。這是通過在所述資料庫中存儲數據來進行的。

裝置3用於在真正實施工作過程時對機器進行引導和控制支持。在此方面，因此在實際中執行優選地已經在模擬中模擬的各個工作計劃。為了支持機器的操作人員，裝置3被配置成具有顯示給操作人員的支持數據，尤其是駕駛輔助數據。將執行機器的下一個操作步驟或者將接下來執行控制功能的位置可以因此被顯示給機器的操作人員。還可以顯示待控制的機器的方向、有關下一個工作步驟的信息和/或其他有用的信息。

這可以特別意味著例如主臂需採取以便執行工作計劃中的下一個工作步驟的轉動角度被顯示給機器操作人員。控制支持信息自然地不受限於起重機或主臂的迴轉而是可以包括機器的所有相關控制動作。

為了將引導支持和控制支持信息提供給機器，將基本上類似的數據傳遞到模擬裝置2。不是相關的模擬器進行模擬，而是操作人員或操作人員操作的機器進行工作計劃的工作步驟的真正實施。

用於檢測機器的狀態參數和控制參數的裝置4被配置成接收機器的有關執行工作計劃的工作步驟的多個過程數據。

這將意味著對於先前介紹的作為機器的起重機的示例，用於過程數據檢測的裝置4將起重機的所有狀態參數(諸如上部結構的傾斜角、主臂和/或轉動臂的轉動角、鉤子的位置等等)通信到分析裝置6，從而使得系統能夠執行先前描述的分析。

在執行這個分析之後，由此得出的結論被轉發到規劃裝置1來校正工作計劃中可能未正確地規劃的步驟。

還在用於輸出信息的裝置5，裝置5提供有關機器的相關信息並且做出能夠通過對規劃數據與當前數據進行比較來識別的相對於工作計劃的工作步驟的偏差。這個裝置可以通過平板計算機實施。因此，監控工作計劃的正確實施的協調人員能夠按照特別簡單的方式立即識別並抵銷與期望狀態的可能偏差。

在完成工作計劃的準備之後，可以通過規劃裝置將其按照協議的形式導出。

在執行步驟之後發生的模擬或分析結果可以再次被輸入資料庫或工作計劃的各個工作步驟中。在此方面，可以優化機器配置或者可以實現理想距離、理想有效載荷容量和/或理想軸承負載。有利的是，規劃按照1:1的比例到達操作人員，可以對計劃進行模擬，並且可以通過可視化為所有涉及的人員提供工作計劃的協調。

對本領域技術人員顯而易見的是通過根據本發明的用於數字地支持工作過程的系統克服了現有技術的缺點。

用途示例

以下將參考圖2示出展示本發明的示例性場景。

雲或資料庫用作中央數據存儲器以及不同裝置之間的交換點。雲或資料庫組織數據分布和數據更新或數據和項目的訪問和交換。可以在不同的合作方之間交換項目(順序地>也就是，在項目上的同時工作期間彼此之後或協作地項目利用率)。

潛在客戶使用某個版本的規劃工具(規劃裝置，在附圖中也稱為「起重器規劃人員」)並且在此方面例如定義其升降任務(高度為35m半徑為16m下40t)。該潛在客戶將項目存儲在資料庫中並且將其釋放給潛在客戶b。b打開項目並且詳細地輸入規劃或項目。b進一步為a準備動畫和第一項目。承租人a信服並且將升降合同授予出租人b。

b想保護自己並且再次與外部工程公司c討論項目。b開始「協作項目模式」並且邀請c加入。因此，b和c同時看到項目和所有改變。它們都可以對項目做出改變。如果b想要使得其機器操作人員準備進行複雜的升降任務，為此目的，修訂後的項目被發送到下一個最近的模擬器。

因此操作人員可以測試規劃項目並且聲明他不同意這一規劃。操作人員想要的變化然後優選地由出租人b加入項目中。

出租人b藉助於平板計算機或另一個行動裝置向操作人員和其餘參與人員直接在施工現場展示項目。機器一被派遣操作，項目被就傳送到機器。操作人員開啟機器並且接收他需要執行的工作步驟列表(包括安裝/組裝)。

計劃中提供了對重40t的物體進行升降。操作人員在施工現場勾住負載的同時聲明此負載重42t。通過使用本發明，操作人員可以諮詢規劃人員。規劃人員將負載物體的質量更新為42t並且檢查這個調整的相關性。規劃人員再次將更新後的項目傳送給機器。機器向操作人員展示期望42t和實際42t。由此確保在沒有問題的情況下進行其他的升降。

後續可以分析升降。在此方面，可以認識到操作人員未遵循計劃並且具有操作問題，例如，負載的升降太急、振蕩運動等等。可以展現被調整到操作問題的訓練並且再次將操作人員發送到模擬器。