DE10129566A1 - Maschinendiagnose/-service mittels Echtzeitübertragung von Multimedianachrichten - Google Patents

Abstract

Zum verbesserten Datenaustausch zwischen einer automatisierten Maschine (MA) bzw. deren Bediener (US) und einer Serviceeinheit (SE) sind eine oder mehrere UMTS-Verbindungen (UC1, UC2) vorgesehen. Über diese UMTS-Kanäle lassen sich Multimedianachrichten in Echtzeit übertragen. So kann der Bediener (US) visualisierte Anweisungen von einem Service-Mann (SE) erhalten und der Service-Mann (SE) kann Online-Bilder und -Daten zur Überwachung erhalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung, Regelung, Überwachung und/oder Diagnose eines Geräts mit einer Verarbeitungsein­ richtung zum Verarbeitung und Kommunizieren von Daten von/mit einer davon entfernt angeordneten Datenverarbeitungsvorrich­ tung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem mit einer derartigen Steuerungsvorrichtung und Datenverarbeitungsvorrichtung sowie mit einer Telekommu­ nikationseinrichtung zur Datenkommunikation zwischen der Steuerungsvorrichtung und der Datenverarbeitungsvorrichtung.

Automatisierte Maschinen werden zum gegenwärtigen Zeitpunkt üblicherweise vor Ort durch einen Bediener betrieben oder durch Servicepersonal gewartet und überwacht. Ebenso ist es geläufig, dass der Bediener vor Ort mit einem Servicecenter (Hotline) über das Telefon kommuniziert, um die automatisier­ te Maschine fachgerecht zu bedienen. Die Kommunikation zwi­ schen dem Bediener und einem Service-Mann kann üblicherweise nicht nur mittels einer sogenannten Telefon-Hotline, sondern auch über Telefax oder E-Mail erfolgen.

Darüber hinaus sind Techniken bekannt, mit denen Steuerungs­ daten auf einen entfernt angeordneten Computer übertragbar sind, so dass Steuerungsparameter durch einen sogenannten Te­ le-Service betrachtet und geändert werden können.

Nachteilig an den bekannten Systemen ist, dass der Bediener in der Regel über die Automatisierungstechnik nicht derart geschult ist, dass er die Anweisungen des Servicepersonals ohne weiteres umsetzen kann. Umgekehrt ist es aber auch für das Servicepersonal schwierig oder unmöglich, eine Diagnose über die automatisierte Maschine zu erstellen, wenn Daten o­ der Parameter nur über den ungeschulten Bediener zum Service­ personal übermittelt werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, den Datenaustausch zwischen einer automatisierten Maschine bzw. deren Bediener und einer entfernten Serviceeinheit zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Steue­ rungsvorrichtung zur Steuerung, Regelung, Überwachung und/oder Diagnose eines Geräts mit einer Verarbeitungsein­ richtung zum Verarbeiten und Kommunizieren von Daten von/mit einer davon entfernt angeordneten Datenverarbeitungsvorrich­ tung, wobei durch die Verarbeitungseinrichtung Multimedia­ nachrichten verarbeitbar und übertragbar sind.

Ferner wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Ver­ fahren zur Steuerung, Regelung, Überwachung und/oder Diagnose eines Geräts durch Bereitstellen einer Steuervorrichtung und einer davon entfernt angeordneten Datenverarbeitungsvorrich­ tung, die miteinander durch eine Telekommunikationseinrich­ tung verbunden sind, und Übertragen von Steuerungs- und/oder Überwachungsdaten in Form von Multimedianachrichten über die Telekommunikationseinrichtung zwischen der Steuervorrichtung und der Datenverarbeitungsvorrichtung in Echtzeit.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Steu­ ervorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen definiert.

Die vorliegende Erfindung gestattet somit, dass einem Bedie­ ner einer automatisierten Maschine bzw. einem Service-Mann Daten und Informationen von der Gegenseite multimedial über­ mittelt werden können. So kann der Service-Mann beispielswei­ se die automatisierte Maschine über ein Fernsehbild online betrachten und ist nicht auf die Beschreibungen eines Bedie­ ners angewiesen.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

Fig. 1 eine einfache Kommunikation zwischen einem Bediener einer Maschine und einem Remote-Service-Mann nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Tele-Service-Einrichtung nach dem Stand der Tech­ nik;

Fig. 3 eine UMTS-Service-Verbindung gemäß einer ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Service-Verbindung mit einem Augmented-Reality- Gerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Service-System mit mehreren Servicepersonen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 ein Service-System mit einem UMTS-Netz mit mehreren Service-Einrichtungen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die nachfolgenden Ausführungsformen stellen bevorzugte Anwen­ dungen der vorliegenden Erfindung dar.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfin­ dungsgemäßen Systems sei zunächst anhand des Stands der Tech­ nik gemäß den Fig. 1 und 2 erläutert. Entsprechend Fig. 1 besitzt eine Maschine MA eine Steuerungseinheit CO. Ein Be­ diener US bedient die Maschine MA bzw. die Steuerung CO. Der Bediener US steht mit einem sogenannten Remote-Service-Mann SE über Telefon oder Fax TE in Verbindung. Der Service-Mann kann hierzu beispielsweise eine Hotline besetzen.

Nach Fig. 2 wird die Telefonverbindung TE zwischen Bediener US und Service-Mann SE durch eine Tele-Service-Verbindung TS ergänzt. Im Rahmen eines derartigen Tele-Service kann der Re­ mote-Service-Mann SE Parameter der Steuerung an einem Bild­ schirmarbeitsplatz sehen und ändern. Darüber hinaus kann der Service-Mann SE die gegebenenfalls geänderten Steuerungspara­ meter über die Tele-Service-Verbindung TS an die Steuerung C0 bzw. die Maschine MA zurücksenden.

Die geschilderte Datenkommunikation zwischen Bediener US und Service-Mann SE wird nun in einer ersten Ausführungsform ge­ mäß Fig. 3 durch zwei UMTS-Verbindungen UC1 und UC2 erfin­ dungsgemäß ergänzt. Durch einen UMTS-Server SV an der Steue­ rung CO erhält der Service-Mann SE Live-Bilder bzw. bewegte Bilder der Maschine in Echtzeit beispielsweise von einer Web- Cam über die UMTS-Verbindung UC2. Dem Bediener US kann der Service-Mann SE dann über die UMTS-Verbindung UC1 an einem UMTS-Gerät HA Instruktionen zum Bedienen der Maschine MA zu­ kommen lassen. Ein derartiges UMTS-Gerät HA kann aus einem Handy, einem Handheld oder beispielsweise einem Palmtop be­ stehen. Die Instruktionen können auch bewegte Animationen um­ fassen. Damit ist der Bediener US in der Lage, gegebenenfalls komplizierte Anweisungen des Service-Manns SE umzusetzen. Ferner erlaubt die UMTS-Verbindung UC2 eine unmittelbare Be­ trachtung von Betriebszuständen der Maschine MA durch den Service-Mann SE, ohne auf das Wissen des Bedieners US ange­ wiesen zu sein.

In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 4, die eine Weiterentwicklung der ersten Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 3 darstellt, ist ein Augmented-Reality- Gerät AD für den Bediener US vorgesehen. Das Augmented- Reality-Gerät AD ist über die UMTS-Verbindung UC1 mit der Datenverarbeitungsanlage DP des Service-Manns SE verbunden. Darüber hinaus ist das Augmented-Reality-Gerät AD über eine Augmented-Reality-Schleife AL mit der Maschine MA bzw. deren Steuerung DO verbunden.

Der Service-Mann SE kann über die UMTS-Verbindung UC1 direkt in das Augmented-Reality-Gerät AD des Bedieners US eingrei­ fen. Der Bediener US kann über die Augmented-Reality-Schleife mit der Maschine MA kommunizieren, wobei beispielsweise aktu­ elle bzw. aufgezeichnete Maschinendaten visualisiert und ani­ miert werden. In diese Augmented-Reality-Schleife AL kann sich der Service-Mann SE direkt einklinken. Augmented- Reality-Geräte AD sind beispielsweise Brillen, in die Video­ sequenzen eingespeist werden können. Die in den Fig. 1 bis 3 gezeichneten Telefon- bzw. Fax-Verbindungen TE zwischen Be­ diener US und Servicemann SE können natürlich weiterhin be­ stehen.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung be­ steht darin, dass mehrere Servicecentren bzw. Service-Männer SE1, SE2 vorgesehen sind, die über ihre Datenverarbeitungs­ anlagen DP1, DP2 mit der zu steuernden Maschine MA bzw. dem Bediener US in Verbindung stehen. Zusätzlich zu den in den vorhergehenden Fig. 1 bis 4 dargestellten Verbindungen existieren eine oder mehrere weitere breitbandige oder UMTS- Kommunikationsverbindungen UC11, UC12, UC21, UC22 zum multimedialen Datenaustausch zwischen dem Bediener US bzw. der Maschine MA und den Service-Männern SE1, SE2. Die UMTS- Verbindungen UC11 und UC12 haben dabei die gleiche Funktion wie die UMTS-Verbindung UC1 aus Fig. 4, und ebenso haben die UMTS-Verbindungen UC21 und UC22 die gleiche Funktion wie die UMTS-Verbindung UC2 aus Fig. 4.

In ähnlicher Weise kann zwischen jeder Serviceeinheit SE1, SE2 und der Steuerung CO der Maschine MA eine Tele-Service- Verbindung TS1, TS2 hergestellt sein. Mit diesem System können beispielsweise neben dem Service-Mann SE1 für den Steuerungshersteller auch einer oder mehrere weitere Service- Männer SE2, z. B. vom Maschinenhersteller, mit dem Bediener US der Maschine MA insbesondere auch gleichzeitig kommunizie­ ren. Über die entsprechenden Rückkanäle der UMTS-Verbindungen UC11, UC12 und/oder durch eine spezielle Konferenzverbin­ dung CC können Konferenzschaltungen aufgebaut werden.

Wie auch in den vorhergehenden Ausführungsformen können die UMTS-Verbindungen in der dritten Ausführungsform alle oder einzeln durch andere breitbandige Übertragungsverbindungen ersetzt werden, die Multimedianachrichten in Echtzeit über­ tragen können.

Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Die tatsächlichen Zustände der zu steu­ ernden Maschine MA werden durch eine WebCam WE beobachtet. Die WebCam WE liefert die Bilder an den UMTS-Server SV, der wiederum Steuerungsdaten mit der Steuerungseinheit CO der Ma­ schine MA kommuniziert.

Der UMTS-Server SV ist an das Internet oder ein Intranet IN angeschlossen. Dieses wiederum kann mit mehreren Datenservern DS1, DS2, DS3, z. B. für ein sogenanntes Manufacturing Execution System (MES), Dokumentationen etc. verbunden sein.

Der UMTS-Server SV besitzt außerdem eine Verbindung zu einem UMTS-Netz UN1. Dieses UMTS-Netz UN1 ist mit mehreren Daten­ verarbeitungsanlagen DP1, DP2 verschiedener Serviceprovider und beispielsweise einer Betriebsdatenerfassung OD verbunden. Die Datenverarbeitungsanlagen DP1, DP2 der Serviceprovider sind jeweils mit eigenen sogenannten Knowledge-Bases KB1, KB2 verbunden. Außerdem sind sie untereinander und mit der Be­ triebsdatenerfassung OD durch UMTS-Netze UM2, UM3 verbun­ den.

Die bei dieser vierten Ausführungsform verwendeten Datennetze IN, UN1, UN2, UN3 können beliebig durch andere geeignete Netze ersetzt und miteinander kombiniert werden.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Szenario sind somit über ein UMTS-Netz UN1 unterschiedliche Serviceeinrichtungen, z. B. von einem Steuerungshersteller, einem Maschinenbauer, einer Betriebsdatenerfassung etc. mit dem UMTS-Server SV einer Ma­ schinensteuerung CO verbunden. Die einzelnen Serviceeinrich­ tungen können dabei auch wieder über die UMTS-Netze UN2, UN3 oder andere Kommunikationsmedien Konferenzschaltungen mit dem UMTS-Server SV oder dem nicht dargestellten Bediener US herstellen.

Mit dem erfindungsgemäßen System lassen sich damit die fol­ genden Funktionen in vorteilhafter Weise realisieren:

• - Tracefunktionalität über UMTS-Onlinetrace mit Remote- Bedienung (Onlinetrace mit Remote-Datenablage)
• - Übertragung von bewegten und/oder unbewegten Maschinen­ bildern
• - Übertragung von Echtzeitdaten einer Steuerung/Maschine mit Remote-Auswertung (Qualitätsdaten, Produktionsdaten, Servicedaten,. . .)
• - Darstellung eines realen Fertigungsprozesses über eine Kamera
• - Visualisierung dynamischer und statischer Maschinen- und Steuerungsgrößen
• - Übertragung von Bildinformationen.

Damit lässt sich erfindungsgemäß für industrielle Maschinen eine Remote-Diagnose, ein Remote-Service bzw. eine Remote- Bediener-Führung realisieren, wobei der Remote-Service-Mann Zugriff auf folgende Daten hat:

• - Steuerungsdaten
• - Bewegte Bilder (reales Bild der Maschine z. B. über Web- Cam)
• - Optional Zugriff auf weitere Datenserver z. B. Dokumen­ tationen, MES, etc. (z. B. welches Material wird gerade verarbeitet, welcher Auftrag etc.)

Ferner kann der Bediener vor Ort geführt werden durch:

• - Übertragen von Hinweisen (z. B. spezielle Dokumente) auf VorOrt-Visualisierungsgeräte (z. B. OP, Handheld, Handy)
• - Einblenden der Bedienung in die "Augmented Reality Bril­ le"

Ebenso lässt sich, wie bereits erwähnt, eine Konferenzschal­ tung unter Einbeziehung verschiedener Servicedienststellen, z. B. OEM- und Steuerungshersteller, beispielsweise für Ser­ viceeinsätze oder Inbetriebnahme-/Optimierungsvorgänge her­ stellen.

Zur kompakten Bauweise kann, wie in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt ist, der UMTS-Server SV in die Maschine MA bzw. die Steuerung CO integriert werden.

Claims (14)

1. Steuerungsvorrichtung zur Steuerung, Regelung, Überwa­ chung und/oder Diagnose eines Geräts (MA) mit
einer Verarbeitungseinrichtung (SV) zum Verarbeiten und Kommunizieren von Daten von/mit einer davon entfernt angeordneten Datenverarbeitungsvorrichtung (DP),
dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verarbeitungseinrichtung (SV) Multimedianach­ richten verarbeitbar und übertragbar sind.

2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verar­ beitungseinrichtung (SV) eine UMTS-Telekommunikation ermöglicht.

3. Steuerungssystem mit der Steuerungsvorrichtung (CO) und der Datenverarbeitungsvorrichtung (DP) nach Anspruch 1 oder 2 sowie einer Telekommunikationseinrichtung (UC1, UC2, TS) zur Datenkommunikation zwischen der Steue­ rungsvorrichtung (CO) und der Datenverarbeitungsvor­ richtung (DP), wobei die Steuerungsvorrichtung und/oder die Datenverarbeitungsvorrichtung insbesondere über ei­ ne Visualisiereinrichtung verfügen, so dass ein einsei­ tiges oder wechselseitiges Visualisieren von Informati­ onen über die Telekommunikationseinrichtung durchführ­ bar ist.

4. System nach Anspruch 3, wobei eine Augmented-Reality- Einrichtung (AD) für einen Bediener (US) des Geräts (MA) an die Telekommunikationseinrichtung (UC1, UC2, TS) gekoppelt ist.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Kommunikati­ onsverbindung der Telekommunikationseinrichtung (UC1, UC2, TS) bidirektional ist, so dass insbesondere ein Abruf von Parametern und/oder Istzuständen der Steuer­ vorrichtung (CO), eine Tracefunktionalität und vorzugs­ weise ein Onlinetrace mit Fernbedienung realisierbar ist.

6. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Da­ tenverarbeitungsvorrichtung (DP) mehrere Datenverarbei­ tungseinheiten (DP1, DP2) umfasst, welche miteinander in Kommunikationsverbindung stehen und welche jeweils eine Telekommunikationsverbindung zur Echtzeitübertra­ gung von Multimedianachrichten zu der Steuervorrichtung (CO) aufweisen.

7. System nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Kom­ munikation zwischen den jeweiligen Komponenten über ein oder mehrere UMTS-Netze (UN1, UN2, UN3) und/oder das Internet (IN) durchführbar ist.

8. Verfahren zur Steuerung, Regelung, Überwachung und/oder Diagnose eines Geräts (MA) durch
Bereitstellen einer Steuervorrichtung (CO) und einer davon entfernt angeordneten Datenverarbeitungsvorrich­ tung (DP), die miteinander durch eine Telekommunikati­ onseinrichtung (UC1, UC2, TS) verbunden sind, gekennzeichnet durch
Übertragen von Steuerungs- und/oder Überwachungsdaten in Form von Multimedianachrichten über die Telekommuni­ kationseinrichtung (UC1, UC2, TS) zwischen der Steu­ ervorrichtung (CO) und der Datenverarbeitungsvorrich­ tung (DP) in Echtzeit.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Telekommunikati­ onseinrichtung (UC1, UC2, TS) eine UMTS- Telekommunikationseinrichtung ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuerungs- und/oder Überwachungsdaten von der Steuervorrichtung (CO) zu der Datenverarbeitungsvorrichtung (DP) übertra­ gen und dort visualisiert werden und/oder umgekehrt.

11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei die Steue­ rungs- und/oder Überwachungsdaten in einer Augmented- Reality-Einrichtung (AD) für einen Bediener (US) des Geräts (MA) visualisiert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei Pa­ rameter und/oder Istzustände der Steuervorrichtung (CO) und/oder des zu steuernden Geräts (MA) über die Tele­ kommunikationseinrichtung (UC1, UC2, TS) abgerufen und insbesondere ein Tracing, vorzugsweise ein Online­ trace mit Fernbedienung durchgeführt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei mul­ timediale Daten von verschieden lokalisierten Datenver­ arbeitungseinheiten (DP1, DP2) untereinander sowie von und zu der Steuervorrichtung (CO) in Echtzeit über­ tragen werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die jeweiligen Komponenten über ein oder mehrere UMTS-Netze (UN1, UN2, UN3) und/oder das Internet (IN) kommuni­ zieren.