機器警示的遠程監視的製作方法
2023-06-28 01:41:46 3
專利名稱：機器警示的遠程監視的製作方法
機器警示的遠程監視
相關申請的交叉引用
本申請根據35 U.S.C.§ 119要求來自於2010年5月14日提交的、題為「RemoteMonitoring of Equipment」的美國臨時專利申請序列號N0.61/334，657的優先權的利益，就所有目的而言，特此通過引用將其公開整體合併，並且使其成為本申請的一部分。
聯邦資助的研究或開發
不適用。技術領域
本公開總體上涉及設備監視，以及特定地涉及遠程監視重型機器。
背景技術：
眾所周知的是，重型工業機器需要維修來維持機器正常運行時間。隨著機器在大小、複雜性以及成本的增加，維修機器的失敗導致對生產和成本更大的影響。通常不捕捉關於機器為何失敗的信息，從而使識別並解決導致失敗的任何問題很困難。此外，即使信息被捕捉，其通常被機載地存儲在機器上，這使其對遠程維修人員不可訪問，從而阻礙了根本原因分析和基於條件的維修主動性。因此，雖然根據現有技術的機器維修系統提供了多個有利特徵，然而，它們仍然具有某些局限性。
本發明 ·力圖克服現有技術的這些局限性和其他缺點中的某一些，並且提供在此以前不可獲得的新特徵。將本發明的特徵和優勢的全面論述延後到參考附圖進行的下面詳細描述。發明內容
需要一種用於捕捉與機器問題有關的信息，使得允許信息對遠程維修人員可訪問的系統。還需要向機器的用戶提供實時信息、數據、趨勢和分析工具來快速識別機器問題的原因，以減少計劃外停機時間的能力。進一步需要向遠程維修人員提供對機器的訪問，以遠程解決機器問題，從而減少與診斷故障相關聯的停機時間的能力。
在某些實施例中，所公開的系統和方法通過遠程收集並分析機器數據，然後在事件和故障發生之前對事件和故障進行預測以防止失敗，來增加機器的效率和可操作性。對數據進一步進行查核來識別需要注意的問題，允許簡化分析和工作流過程。使用信息來更準確地預測計劃維修的實際時間，減少不必要的維修，以及增加機器可用性。還使用信息來識別增加機器的性能和質量的設計改進機會。可以進一步使用包括機器健康和性能數據的信息來避免機器損壞，瞄準並預測維修動作，以及提高機器正常運行時間和每單位成本。該信息有利於對機器的改進的監督，使對損壞的響應加速，減少非預定維修的需求，幫助改進操作實踐，及時主動檢測失敗以防止級聯損害，捕捉專業人才的專門技能，提供實時反饋以增強操作者技能和表現，以及使得能夠進行最佳實踐，以及顯著延長機器壽命，使得可以減少平均修理時間(MTTR)、增加正常運行時間、減少操作成本、減少維修成本、減少保修索賠、提高平均故障間隔時間(MTBF)、提高平均停機時間(MTTS)、提高生產力、提高利用性、提高對故障的響應性以及提高部件交付周期。
在某些實施例中，公開了用於監視機器的方法。該方法包括:接收關於與機器相關聯的多個事件的信息；為多個事件中的至少一個事件確定嚴重性值，該嚴重性值基於安全性值、層級值、修理時間值以及修理成本值中的至少一個；以及如果嚴重性值超過與該至少一個事件相關聯的預先確定的閾值，則輸出包括嚴重性值的警示。
在某些實施例中，公開了用於監視機器的系統。該系統包括包含關於與機器相關聯的多個事件的信息的存儲器以及處理器。該處理器被配置成:為多個事件中的至少一個事件確定嚴重性值，該嚴重性值基於安全性值、層級值、修理時間值以及修理成本值中的至少一個，以及輸出模塊被配置成:如果嚴重性值超過與該至少一個事件相關聯的預先確定的閾值，則輸出包括嚴重性值的警示。
在某些實施例中，公開了機器可讀存儲介質，其包括用於促使處理器執行用於監視機器的方法的機器可讀指令。該方法包括:接收關於與機器相關聯的多個事件的信息；為多個事件中的至少一個事件確定嚴重性值，該嚴重性值基於安全性值、層級值、修理時間值以及修理成本值中的至少一個；以及如果嚴重性值超過與該至少一個事件相關聯的預先確定的閾值，則輸出包括嚴重性值的警示。
被包括來提供進一步理解並且合併入本說明書且構成本說明書的一部分的附示了公開的實施例，並且與描述一起用來說明所公開的實施例的原理。在附圖中:
圖1A圖示依據某些實施例的包括用於遠程監視設備的系統的體系結構。
圖1B圖示依據某些實施例的用於在圖1的設備客戶端和伺服器系統之間傳送信息的獨立通信信道。
圖2是來自web客戶端的顯示與圖1A的系統正監視的機器群有關的儀錶板信息的示例性截屏。
圖3A是關於圖1A的系統正監視的機器的基本機器狀態的示例性狀態圖。
圖3B是圖1A的系統正監視的機器的基本運行狀態的示例性狀態圖。
圖4是圖示圖1A的系統正監視的機器的運行時間分布圖的示例性截屏。
圖5是圖示圖1A的系統正監視的機器的生產力和其他信息的示例性截屏。
圖6是關於圖示圖1A的系統正監視的機器的載荷分布的示例性截屏。
圖7是圖示與圖1A的系統正監視的機器的運轉中斷有關的信息的示例性截屏。
圖8是圖示圖1A的系統正監視的機器的周期時間性能信息的示例性截屏。
圖9是圖示關於圖1A的系統正監視的機器群的可用性歷史的示例性截屏。
圖10是圖示關於圖1A的系統正監視的機器群的關閉之間的時間的示例性截屏。
圖11是圖示表示對圖1A的系統正監視的機器的傳入電壓的短期趨勢的示例性截屏。
圖12是圖示表示對圖1A的系統正監視的機器的傳入電壓的長期趨勢的示例性截屏。
圖13是為使用圖1A的系統的移動裝置格式化的示例性移動裝置顯示信息。
圖14是圖示關於圖1A的系統正監視的機器群的警告信息的示例性截屏。
圖15是圖示關於圖1A的系統正監視的機器群的深入故障分析的示例性截屏。
圖16是圖示關於圖1A的系統正監視的機器群的溫度的歷史分析的示例性截屏。
圖17圖示在圖1A的系統正監視的機器的提升捲筒上的兩個軸承之間的常見趨勢的示例性截屏。
圖18A圖示用於使用圖1A的系統來配置警示通信的示例性截屏。
圖18B圖示用於查看圖1A的系統所通信的警示的歷史的示例性截屏。
圖18C圖示圖1A的系統所通信的警示通信的示例性截屏。
圖19A圖示關於圖1A的系統正監視的機器的故障列表的示例性截屏。
圖19B圖示關於圖1A的系統所識別的各種故障的示例性權重確定。
圖19C圖示關於圖1A的系統正監視的機器的事件的事件組(印isode)。
圖19D圖示圖1A的系統所輸出的示例性報告。
圖20A圖示在圖1A的系統和現有技術之間的示例性工作流的比較。
圖20B圖示用於使用圖1A的系統來預測機器事件的示例性工作流。
圖21是識別在圖1A的系統正監視的機器上的叢集場振蕩的示例性截屏。
圖22是圖示可以用其實現圖1A的系統的計算機系統的示例的框圖。
具體實施方式
雖然本發明能容許以許多不同形式的實施例，然而，在附圖中示出了本發明的優選實施例，並且在本文中將詳細描述本發明的優選實施例，同時應當理解的是，本公開應當被認為是本發明的原理的例證，並且並不意在將本發明的寬泛方面限於所圖示的實施例。另外，在下面的詳細描述中，闡述了大量具體細節來提供對本公開的充分理解。然而，對本領域技術人員顯而易見的是，可以在沒有部分這些具體細節的情況下實踐本公開的實施例。在其他情況下，沒有詳細說明眾所周知的結構和技術，以免混淆本公開。
現參考附圖，並且特定地參考圖1，示出了依據某些實施例的包括用於遠程監視機器128的系統10的體系結構10。體系結構包括通過網絡122連接的伺服器系統100、設備客戶端110和web客戶端124。
伺服器系統100被配置成遠程監視機器128，諸如鑽孔機、輸送機、拉鏟挖掘機、鏟車、地表和地下採礦機、運輸車輛、礦山破碎機、以及包括設備客戶端110的其他重型機器。系統100包括通信模塊102、處理器104以及包括監視模塊108的存儲器106。伺服器系統100可以位於遠離機器128 (或「設備」)的設施處，諸如在遠程辦公樓中。在某些實施例中，伺服器系統100包括多個伺服器，諸如用來存儲歷史數據的伺服器、負責處理警示的伺服器、以及用來存儲任何適當資料庫的伺服器。
系統處理器104被配置成執行指令。指令可以被物理地編碼入處理器104(「硬編碼」)、從諸如監視模塊108的軟體接收、或兩者的組合。在某些實施例中，監視模塊提供web客戶端124可訪問的儀錶板，以及指示系統處理器104進行對從設備客戶端110接收的數據118的分析。監視模塊108還可以基於從設備客戶端110接收的數據118 (或「數據日誌118」)來提供工作流。如在本文中所論述的，數據118由設備客戶端110使用適當放置在機器128中及周圍的傳感器(理解成包括但不限於:液壓、電子、機電或機械傳感器、換能器、檢測器或其他測量或數據採集設備的術語)在機器128處收集。可以獲取例如溫度、電壓、時間以及多種其他形式的信息的傳感器(附圖中未示出)經由適當手段被耦接到設備客戶端110。數據118—旦被傳感器收集，就可以被記入典型地位於設備客戶端110上或附近的存儲器116中。如在下面更詳細論述的，隨後可以通過網絡122或其他手段將數據118傳送或另外提供給伺服器系統100的存儲器106。工作流和相關工具允許信息在設備和員工之間的快速傳遞，使得減少了平均修理時間(MTTR)和計劃外停機時間。工作流工具進一步允許用戶創建、修改以及刪除警示，提供解決輸入(例如，所採取的動作、評論)，以及跟蹤和/或監視工作流。所進行的分析包括根本原因分析和關鍵問題識別，其聚焦於導致針對問題解決的更少停機時間的快速檢測。
在一個實施例中，系統處理器104被配置成處理並可選地存儲來自設備客戶端110的信息，諸如但不限於:事件組、運行時間、濫用因素、電力停機時間、周期信息、有效載荷信息、載荷效率、機器運轉時間、噸位概要、周期分解、可用性、電壓、運行時間(例如，總計、提升、叢集、推進等)、原始關鍵設備參數、測量以及狀態。例如，對於鏟車，可以基於擺動影響、吊杆千斤頂、操作時間、有效載荷過載、電機失速以及欠壓事件來計算濫用因素。伺服器系統100被配置成為機器128提供遠程、可靠和準確的信息以及分析工具，以優化機器128的健康和性能。
示例性計算系統100包括膝上型計算機、臺式計算機、平板計算機、伺服器、客戶端、瘦客戶端、個人數字助理(PDA)、可攜式計算裝置、移動智能裝置(MID)(例如，智慧型手機)、軟體即服務(SAAS)、或帶有能夠執行在本文中論述的指令和功能的適當處理器104和存儲器106的恰當裝置。伺服器系統100可以是靜止或移動的。在某些實施例中，通過數據機連接、包括乙太網的區域網(LAN)連接、或寬帶廣域網(WAN)連接，諸如數字用戶線路(DSL)、電纜、T1、T3、光纖、蜂窩連接或衛星連接，經由通信模塊102，將伺服器系統100有線或無線地連接到網絡122。在所圖示的實施例中，網絡122是網際網路，儘管在某些實施例中，網絡122可以是LAN網絡或企業WAN網絡。網絡122可以包括諸如防火牆的特徵。
設備客戶端110被配置成通過網絡122將信息傳送給伺服器系統100以及從伺服器系統100接收信息，諸如傳送設備的數據118 (例如，數據日誌)以及接收對設備的控制命令。在某些實施例中，設備客戶端110位於機器128內，諸如在電動鏟車的安全室內。設備客戶端110包括通信模塊112、處理器114以及包括控制模塊120和數據118的存儲器116。
在某些實施例中，可以存儲數據118，並且稍後對其進行傳送。稍後的傳輸可以是例如每幾秒、每分鐘、更長時段、或在達到某一時間限制或數據大小限制之後。周期傳送數據118的能力解決了網絡122失敗的風險，同時還允許數據118是關於機器128的當前數據。周期傳送數據118的能力還允許數據118在被傳送之前被批處理。
設備客戶端處理器114還被配置成將與機器128有關的數據118存儲在存儲器116中。存儲至少兩種類型的數據118，趨勢數據和事件數據。趨勢數據一般是諸如溫度或電壓的特定測量的時序數據。事件數據一般是來自設備或由設備生成的警告、故障和狀態消息，其幫助提供機器128的關於周期分解的信息，如在下面更詳細論述的。可以將以數據118存儲的任何趨勢數據或事件數據傳送給伺服器系統100以在web客戶端124處顯示。在某些實施例中，所傳送的數據118包括趨勢數據和事件數據。如圖1B中所圖示的，可以通過網絡122在獨立於傳送事件數據的第二信道113b的第一信道113a (例如，具有虛擬信道標識符的虛擬信道)上傳送趨勢數據。機載地在機器128上執行的周期分解狀態機在其被運作時識別每一個事件。具體地，當設備客戶端110實時分析原始數據時，為每一個狀態轉變創建機器狀態事件。然後將狀態作為事件數據從設備客戶端110傳送給伺服器系統100。結果，對狀態機的處理被推送回到機器128的設備客戶端110上(例如，分布式體系結構)，而不是集中在伺服器系統100處，這允許更多可縮放的系統。在某些實施例中，在第一信道113a上的傳送的趨勢數據與在第二信道113b上的傳送的事件數據同步，使得在事件數據中識別的事件與來自伺服器系統100在接收事件數據的大約相同時間接收的趨勢數據的趨勢或其他數據相關聯。替選地，可以獨立於事件數據接收趨勢數據。由於事件數據與趨勢數據相關聯，因此，可以將在事件數據中識別的事件與相關聯的趨勢數據相匹配。趨勢數據與事件數據的獨立傳輸允許設備客戶端處理器114識別事件，通過將用於識別事件的處理職責平衡到連接到網絡122的設備來使總體體系結構10更可縮放。這樣的配置提供:在系統處理器104中顯著增加了對趨勢數據的處理能力。
示例性設備客戶端110包括重型低微外形計算機、客戶端、可攜式計算裝置、或具有低微外形(例如，尺寸小)的恰當裝置，其為存在於工作場地處所引起的幹擾做準備，以及包括能夠執行在本文中論述的指令和功能的適當處理器104和存儲器106。在某些實施例中，通過數據機連接、包括乙太網的區域網(LAN)連接、或寬帶廣域網(WAN)連接，諸如數字用戶線路(DSL)、電纜、Tl、T3、光纖或衛星連接，經由通信模塊102，將設備客戶端110有線或無線地連接到網絡122。
Web客戶端124被配置成通過網絡122連接到伺服器系統100和/或設備客戶端110。這允許web客戶端124訪問存儲在伺服器系統100處的關於設備的信息。Web客戶端124的用戶可以通過網絡122向伺服器系統100提供信息，諸如但不限於:機器能力、警示標準、電子郵件地址、注釋、報告日偏移等。在某些實施例中，web客戶端124使用伺服器系統100提供並且在web客戶端的顯示器126上顯示的圖形用戶界面來訪問伺服器系統100，在本文中包括並論述了該圖形用戶界面的示例性截屏。
如在本文中所述，以及除非另外定義，警示是機器的可能需要人類注意的故障、事件或事件組的指示。除非另外說明，可以交替使用術語警示和事件組，以及術語故障和事件。在某些實施例中，事件組是開始由機器關閉標記並且由機器128已成功重啟達大於例如30秒終結的機器事件的累積。事件組一般由在該時間期間發生的最嚴重故障識別。在某些實施例中，事件是導致關閉機器128的機器失敗。在某些實施例中，故障是可以指示異常機器操作的預先確定類型的事件。在某些實施例中，機器128是正被伺服器系統100監視的一個設備，例如，鏟車、鑽孔機、拉鏟挖掘機、地表和地下採礦機、運輸車輛、移動礦山破碎機或其他機器。在某些實施例中，趨勢是在設置的時間段期間機器數據的圖形顯示。
如上所述，伺服器系統100的系統處理器104被配置成執行用於提供關於設備的儀錶板的指令。儀錶板被配置成提供設備的高級情況視圖，以優化維修和生產力目標。
圖2圖示如在web客戶端124的顯示器126上顯示的儀錶板200的示例性截屏。儀錶板200被配置成提供與圖1的伺服器系統100所監視的機器群128有關的信息，諸如當前群狀態、生產力、可用性以及利用性。如也在圖2中所圖示的，儀錶板200被配置成提供信息和關鍵性能指標(KPI)的歷史比較。
在一個實施例中，儀錶板200包括關於正常運行時間比202、總生產力204、鏟車狀態206、總利用性208、載荷分布210、MTBS212以及主電壓214的信息。總生產力204為所選擇的機器128顯示周期分解、或如果多個機器128已被選擇則顯示平均值。機器狀態206顯示群中的所有機器128的狀態。總利用性208基於平均載荷和目標載荷(例如，目標鏟鬥載荷)為所選擇的機器128顯示利用性的百分比、或如果多個機器128已被選擇則顯示平均值。負載分布210為所選擇的機器128顯示載荷的分布、或如果多個機器128已被選擇則顯示平均值。MTBS212為所選擇的機器128顯示在故障引起的關閉(不是機械關閉)之間流逝的運行時間、或如果多個機器128已被選擇則顯示平均值。主電壓214為所選擇的機器128顯示低電壓(例如，5%低的)事件的平均每日計數、或如果多個機器128已被選擇則顯示平均值。
正常運行時間比202為所選擇的機器128顯示機器運行時間分解、或如果多個機器128已被選擇則顯示平均值。正常運行時間比202提供關於群中的機器的正常運行時間202的信息(例如，餅圖)。在某些實施例中，系統100基於下面的等式來計算機器128的可用性:
權利要求
1.一種用於監視機器的方法，包括: 接收關於與所述機器相關聯的多個事件的信息； 為所述多個事件中的至少一個事件確定嚴重性值，所述嚴重性值基於安全性值、層級值、修理時間值以及修理成本值中的至少一個；以及 如果所述嚴重性值超過與所述至少一個事件相關聯的預先確定的閾值，則輸出包括所述嚴重性值的警示。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述嚴重性值是所述安全性值、所述層級值、所述修理時間值以及所述修理成本值的任何組合的總和。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述嚴重性值是3乘以所述安全性值、2乘以所述層級值、所述修理時間值以及所述修理成本值的總和。
4.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:識別事件組，其中事件組通過在預先確定的時段內超過預先確定的閾值的多個事件識別。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述警示包括關於所識別的事件組的信息。
6.根據權利要求4所述的方法，其中在所述預先確定的時段內超過所述預先確定的閾值的所述多個事件中的每一 個被識別為故障。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述事件組被識別為在第一故障被識別時開始，並且在所述機器被確定為以正常模式啟動時結束。
8.根據權利要求6所述的方法，其中與最大嚴重性值相關聯的所述故障被識別為所述事件組的父故障，以及剩餘故障被識別為所述事件組的所述父故障的子故障。
9.一種用於監視機器的系統，包括: 存儲器，其包括關於與所述機器相關聯的多個事件的信息； 處理器，其被配置成為所述多個事件中的至少一個事件確定嚴重性值，所述嚴重性值基於安全性值、層級值、修理時間值以及修理成本值中的至少一個；以及 輸出模塊，其被配置成如果所述嚴重性值超過與所述至少一個事件相關聯的預先確定的閾值，則輸出包括所述嚴重性值的警示。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述嚴重性值是所述安全性值、所述層級值、所述修理時間值以及所述修理成本值的任何組合的總和。
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述嚴重性值是3乘以所述安全性值、2乘以所述層級值、所述修理時間值以及所述修理成本值的總和。
12.根據權利要求9所述的系統，進一步包括:識別事件組，其中事件組由在預先確定的時段內超過預先確定的閾值的多個事件識別。
13.根據權利要求12所述的系統，其中所述警示包括關於所識別的事件組的信息。
14.根據權利要求12所述的系統，其中在所述預先確定的時段內超過所述預先確定的閾值的所述多個事件中的每一個被識別為故障。
15.根據權利要求14所述的系統，其中所述事件組被識別為在第一故障被識別時開始，並且在所述機器被確定為以正常模式啟動時結束。
16.根據權利要求14所述的系統，其中與最大嚴重性值相關聯的所述故障被識別為所述事件組的父故障，以及剩餘故障被識別為所述事件組的所述父故障的子故障。
17.—種包括用於促使處理器執行用於監視機器的方法的機器可讀指令的機器可讀存儲介質，所述方法包括: 接收關於與所述機器相關聯的多個事件的信息； 為所述多個事件中的至少一個事件確定嚴重性值，所述嚴重性值基於安全性值、層級值、修理時間值以及修理成本值中的至少一個；以及 如果所述嚴重性值超過與所述至少一個事件相關聯的預先確定的閾值，則輸出包括所述嚴重性值的警示 。
全文摘要
描述了用於監視機器的方法。在一個方面中，方法包括接收關於與機器相關聯的多個事件的信息；為多個事件中的至少一個事件確定嚴重性值，該嚴重性值基於安全性值、層級值、修理時間值以及修理成本值中的至少一個；以及如果嚴重性值超過與該至少一個事件相關聯的預先確定的閾值，則輸出包括嚴重性值的警示。還描述了系統和機器可讀介質。
文檔編號G06F11/00GK103154898SQ201180034698
公開日2013年6月12日 申請日期2011年5月12日 優先權日2010年5月14日
發明者麥可·裡科拉, 肯尼斯·丹尼爾 申請人:哈尼施費格爾技術公司