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Allgemeine Problemstellung
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Die Erfindung beschäftigt sich, zunächst allgemein formuliert, mit dem Problem, für die Planung und Steuerung von Prozessen, Zuständen und Fertigungsabläufen für produzierende Unternehmen, also insbesondere für Maschinen und/oder Anlagen, ein geeignetes Verfahren bereit zu stellen. Dabei stehen vor allem die Analyse und Überwachung durch passives und aktives sowie menschliches und technisches Verhalten im Vordergrund. „Passiv“ bedeutet die Visualisierung und Darstellung unterschiedlicher Aus- und Bewertungen. „Aktiv“ bedeutet, direkt in einen Prozess eingreifen zu können, um eine optimale Fremd- und Selbststeuerung zu ermöglichen.
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Produzierende Unternehmen sind darauf angewiesen, sich auf die Optimierung der Informations- und Kommunikationsprozesse zu konzentrieren, um die zunehmende Komplexität und Intransparenz von Produktionsabläufen beherrschen und beeinflussen zu können Hierbei ist es das Ziel, ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen dem Automatisierungsgrad der Produktionsabläufe und dem Einsatz manueller Tätigkeiten bei der Planung und Steuerung von Prozessen zu ermöglichen und zu finden.
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Diese Aufgabenstellung macht es erforderlich, ein Werkzeug zur Verfügung zu stellen, welches die Planung, d.h. Analyse und Darstellung von Auswertungen, durch zielgerichtete Kontextzusammenhänge der Produktionsprozesse flexibel und schnell gewährleistet, sowie die Steuerung, d.h. Überwachung und aktives Eingreifen in die Produktionsprozesse, auf effiziente Weise sichert. Da die vorherrschende Automatisierung in produzierenden Unternehmen jedoch aufgrund der vorausgesetzten Regelmäßigkeiten nur geringfügig bei situativen Problemen genutzt werden kann, gewinnt die Kompetenz, das Wissen und Know-How jedes einzelnen Mitarbeiters, um erforderlichenfalls in die Abläufe eingreifen zu können, hohe Bedeutung. Sinkende Lohnkosten und die steigende Notwendigkeit einer hohen Qualifikation der Arbeitskräfte in der Produktion auf strategischer, taktischer und operativer Ebene erhöhen den Druck auf Unternehmen und machen es erforderlich, das Personal in allen Bereichen effizienter und effektiver einzusetzen. Daher besteht die Aufgabe, für die Planung und Steuerung eine individuell konfigurierbare, technische Informations- und Kommunikationslösung zur Unterstützung der Produktionsoptimierung zur Verfügung zu stellen.
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Bislang gibt es zwar in der Produktion bereits intelligente, regelbasierte Systeme. Sie liefern aufgrund statistischer Analysen des Benutzerverhaltens kontextrelevante Informationen. Die daraus resultierenden Daten und Informationen dienen dann dazu, anforderungsgerechte Handlungen für konkrete Situationen zu identifizieren. Diese Systeme werden in Form von Serviceportalen zentral bzw. dezentral sowie stationär bzw. instationär für die Nutzer bereitgestellt. Die integrierten Systeme greifen in den meisten Fällen auf bestehende Datenbanken zurück, die speziell für bestimmte Informationen eingerichtet worden sind. Dazu gehören u.a. Planungs- und Steuerungsdaten aller in der Produktion vorhandenen Ressourcen. Diese Daten werden dann genutzt, um die Produktionsprozesse zu überwachen bzw. zu kontrollieren, um auf geplante und ungeplante Situationen schnell und maßnahmenorientiert zu reagieren. Diese Systeme ermöglichen bereits eine verbesserte Identifikation des Benutzerverhaltens, die Erstellung von Mustern und Vorlagen sowie die präzise Adaption an neue Gegebenheiten. Bei der Bedienung dieser Systeme liegt jedoch häufig ein standardisiertes Vorgehen zur Analyse der Informationen vor, so dass der technische Prozess zur Erstellung von Informationen statisch erfolgt. Somit sind diese Systeme aufgrund der fehlenden Dynamik und Flexibilität trotz Dezentralität und Mobilität nicht als optimale Lösung für die steigende Komplexität von Produktionsabläufen und -prozessen anzusehen.
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Im Hinblick auf den Einsatz neuer Technologien im Produktionsumfeld fokussiert ein weiterer Bereich der Technik die Netzwerk-mobilen Interaktionsgeräte. Hierbei wird der Schwerpunkt auf die Verknüpfung von verschiedenen Informationen aus unterschiedlichen Datenbanken zur Generierung von Kontextwissen gelegt, um von einer zentralen Datenbank unabhängig zu sein. Diese Verknüpfungen werden durch kontextbasierte Systeme mit einem integrierten Netzwerk an Datenbanken ermöglicht. Dabei wurde bereits der Gedanke verfolgt, Personen mit mobilen Geräten auszustatten, um die Flexibilität eines effizienten Ressourceneinsatzes zu gewährleisten. Bisher werden diese Systeme vor allem im Bereich der Logistik genutzt. Zwar lassen sich, wie einige Ansätze zur mobilen Interaktion für die effektive und effiziente Zusammenarbeit von Arbeits- und Führungskräften zeigen, diese Ideen auch auf andere Anwendungsbereiche übertragen. Allerdings wird dabei deutlich, dass das Produktionsumfeld nur unzureichend beachtet wird.
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Insbesondere bei der Aus- und Bewertung von messbaren Indikatoren, wie Kennzahlen, Farben, Diagramme, etc. liegen noch heute die Verantwortungen und Rechte in der Regel bei den zentralen Planungs- und Steuerungsstellen. Soweit diese Indikatoren auf der Basis von Softwaresystemen o.ä. jedoch auf Produktionsebene zur Verfügung stehen, dienen sie vor allem zur Visualisierung und Darstellung. Mögliche Eingriffe des Personals in das System sind dabei infolge einer hohen Standardisierung im Verhaltens- und Vorgehensprozess definiert und aus diesem Grund nur geringfügig anpassbar, adaptierbar oder veränderbar.
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Aus der
US 2012/0166238 A1 ist ein Verfahren bekannt, das webbasierte Daten durch drag and drop zusammengestellt werden können.
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Aus der
US 2008/01151 03 A1 ist ein Verfahren zur Erstellung von Key Performance Indictaors (KPI) bekannt, das Kennzahlen zur Statuskontrolle.
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Aus der
DE 11 2010 001 881 T5 ist ein Verfahren bekannt, das eine Produktion online überwacht. Dabei werden online Daten auf externen Servern zur Störungsüberwachung bereitgestellt. Der Bediener sieht diese Auswertung in Form von Kennzahlen und kann dann bei bedarf selbst eingreifen. Dabei ist die Ermittlung der Kennzahlen statisch.
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Aus dem Fehlen einer geeigneten Lösung dieses Problems ergibt sich das Bedürfnis, eine Einrichtung und ein Verfahren in Form einer digitalen Arbeitsfläche für alle in diesem Bereich relevanten Aufgaben bereitzustellen. Zu diesen Aufgaben bzw. Rollen zählen u.a. Mitarbeiter in den Bereichen der Logistik, Montage, Fertigung, Instandhaltung, Qualitätssicherung, Planung und Steuerung, Entwicklung und Konstruktion sowie in allen administrativen Bereichen. Dieser Bedarf besteht überall dort, wo messbare Indikatoren genutzt werden können.
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Bei der Untersuchung von sozio-technischen Systemen können „Individual Human-Maschine Interfaces (HMI)“, die als Bediengerät für den Mitarbeiter in der Produktion Verwendung finden, herangezogen werden. Das wesentliche Merkmal dieser Interfaces ist ihr „Universal Design“. Eine universelle Benutzeroberfläche (UI) wird speziell für heterogene Nutzergruppen mit unterschiedlichen Anforderungen eingesetzt, so dass sich ein Interface individuell gestalten lässt. Im Rahmen der Individualisierung können somit Präferenzen und Wünsche der Benutzer berücksichtigt werden. Einige bestehende Systeme bieten auch eine automatische Adaption des Interface bzgl. des jeweiligen Benutzerprofils. Durch den Einsatz von kontext-adaptiven HMIs lässt sich die Komplexität innerhalb eines definierten Umfeldes reduzieren, indem sich das System sowohl durch Fremdeinwirkung als auch autonom an die aktuellen Situationen anpassen kann. Doch sind diese Verfahren noch zu komplex, um die dargestellten Probleme befriedigend zu lösen.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe
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Das Ziel der Erfindung in einem weiteren Sinne, wie es sich aus den in der Problemstellung hergeleiteten bestehenden Anforderungen und Systemen ergibt, ist demnach die Bereitstellung eines industriell anwendbaren Verfahrens zur Unterstützung der Planung und Steuerung in der Produktion und somit konkret von Anlagen und/oder Maschinen. Dabei steht im Fokus die Gestaltung einer digitalen, dynamischen Arbeitsoberfläche für die Analyse und Bewertung von messbaren Indikatoren von In- und Outputinformationen der Produktionsprozesse, -zustände und -abläufe, sowie die Fremd- und Selbststeuerung der Produktion. Dies soll durch ein technisches Vorgehen, basierend auf einem dynamischen, flexiblen und individuell adaptierenden, netzwerkfähigen System, realisierbar sein.
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In einem konkreter gefassten Sinn besteht die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe darin, am konkreten Beispiel für die Produktion die verschiedenen Rollen bzw. Personen in produzierenden Unternehmen bei der Planung und Steuerung zu unterstützen. Durch die Kombination stationärer und instationärer Hardware, wie Computer, mobile Endgeräte o.ä., und der hier vorgestellten dynamisch, individuell adaptierbaren Vorgehensweise werden Planungs- und Steuerungsvorgänge bzw. -verfahren realisiert, die bisher mit den bestehenden Systemen nicht möglich gewesen sind.
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Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, messbare Indikatoren flexibel für die Analyse und Überwachung zu erstellen, um diese für die Fremd- und Selbststeuerung von Produktionsprozessen, -zuständen und -abläufen zu nutzen. Zu beachten ist an dieser Stelle, dass die Planung und Steuerung speziell für jede einzelne Ressource in einem Produktionssystem erfolgen kann, welche wiederum Produktionsprozesse oder -abläufe durchführen bzw. Produktionszustände haben kann. Ressourcen können Maschinen und Anlagen, Lager, Handhabungsgeräte, Vorrichtungen u.ä. sein, aber auch Menschen mit unterschiedlichen Rollen, Rechten und Verantwortlichkeiten. Vorteile sollen sich vor allem durch die einfache und schnelle Bedienung, durch eine individuelle Konfiguration bei der Darstellung der Auswertung messbarer Indikatoren, bei Anordnung und Aufbau der Benutzeroberfläche, beim aktiven fremden und autonomen Eingreifen in Prozesse, Speicherung und Herleitung von Mustern und Vorlagen, bei der Integration verschiedener Datenquellen sowie der dezentralen Datenbereitstellung ergeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein industrielles Verfahren zur Planung und Steuerung von Produktionsprozessen gelöst, welches
- (a) eine oder mehrere Arbeits- bzw. Benutzeroberflächen für die Produktionsressourcen in Form der notwendigen Daten und Informationen, ihre Beschreibung, den Kontext, und die zu berücksichtigenden Korrelationen,
- (b) eine oder mehrere Arbeits- bzw. Benutzeroberflächen für bestimmte messbaren Indikatoren in Form der notwendigen Daten und Informationen ihre Beschreibung, den Kontext und die zu berücksichtigenden Korrelationen,
- (c) eine oder mehrere Arbeits- bzw. Benutzeroberflächen für die dynamische, individuelle, flexible und adaptierbare Zusammenstellung der gewünschten Aus- und Bewertungen zur Planung und Steuerung der Produktionsprozesse durch Analyse, Überwachung und Fremd- und/oder Selbststeuerung,
- (d) eine oder mehrere Arbeits- bzw. Benutzeroberflächen für die Erstellung von Mustern und Vorlagen,
- (e) eine oder mehrere Arbeits- bzw. Benutzeroberflächen für die Konfiguration der vorhandenen messbaren Indikatoren und Ressourcen und der Festlegung von Soll- Werten für die Fremd- und Selbststeuerung bei Soll-Ist- Abweichungen sowie aller unter (c) und (d) erstellen Aus- und Bewertungen in z.B. der Form von Diagrammen oder Kompositionen bereitstellt, sowie
- (f) dazu eingerichtet ist, online oder/ und offline die erforderlichen Daten und Informationen zur Ausführung der Aufgabe(n) aufzunehmen, zu verarbeiten, zu übermitteln und weiterzugeben, die auf externen oder internen Datenquellen bzw. Servern für die Funktionen, z.B. erinnern, dokumentieren, anleiten, auswerten, koordinieren, überwachen, benachrichtigen, kommunizieren, navigieren, suchen, kollaborieren, adhoc Informationsaustausch, personifizierte Informationsbereitstellung und fernsteuern, abgelegt und zur Verfügung gestellt werden.
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Die Erfindung umfasst auch Unterkombinationen dieser Merkmale, die zur partiellen Lösung der beschriebenen Aufgaben oder sinnvoller Teilaufgaben geeignet sind. Die Erfindung umfasst ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung, die eine in drei separat für die Darstellung und Ausführung von Programmen nutzbare Felder enthält.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im Folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Das Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung als KPI-APPs (KPI APP = Key Performance Indicator Application). Es stellen dar:
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1: Mögliche Datenquellen und Softwareanbindungen;
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2: Eine Übersicht der verschiedenen Arbeitsflächen für
- 1. messbare Indikatoren (hier: Kennzahlen bzw. KPI),
- 2. Ressourcen,
- 3. Arbeitsfläche für Analyse/ Überwachung/ Planung/ Fremd- und Selbststeuerung,
- 4. Muster/ Vorlagen/ Konfiguration;
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3: Arbeits-/ Benutzeroberflächen gemäß den Merkmalen (a), (b), (c);
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4: Arbeits-/ Benutzeroberflächen gemäß Merkmal (d);
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5: Arbeits-/ Benutzeroberflächen gemäß Merkmal (e);
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6: Soll-Ist-Abweichungen für die Fremd- und Selbststeuerung (Aktives / Passives Systemverhalten);
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7: Zentrale Elemente der Erfindung;
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8: Das Zusammenspiel von Kennzahlen und Ressourcen.
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1 zeigt verschiedene mögliche Datenquellen und Softwareanbindungen an Assistenzsysteme in Form von APPs, d.h. menügesteuerten Softwaresystemen zur Ermittlung bestimmter Ergebnisse, in diesem Fall von Key Performance Indicators, von denen hier mehrere symbolisch dargestellt sind und eine ausgewählte als Beispiel dienende als KPI gekennzeichnet ist Die KPI-App als industrielles Softwaresystem steht in der Abbildung im Mittelpunkt der Betrachtung. Um die Softwareanwendung herum sind mögliche Datenquellen und Softwareanbindungen angeordnet. In Abhängigkeit der verwendeten Hardware (stationäres oder instationäres Endgerät) können die Daten auf unterschiedliche Art und Weise erhoben werden. Speziell die mobilen Endgeräte bieten besondere Eigenschaften, die bislang in produzierenden Bereichen trotz hoher Potentiale unbenutzt bleiben. Zu diesen gehören u.a. Vorder- und Rückkamera, Mikrofon, Lautsprecher, hochauflösender Bildschirm, Touchscreen, Sensoren sowie auch Near Field Communication. Durch die Vielfalt dieser Eigenschaften wird die Anwendungsvielfalt des Systems erhöht und bietet somit Funktionalitäten, wie Spracherkennung, Barcode-Scannung, Bild- und Videoaufnahmen. Diese Vorteile können beim Einsatz der Erfindung zur Datenerhebung und -sammlung genutzt werden. Folglich lassen sich nicht nur die Daten aus digitalen Systemen aufnehmen, sondern auch von Paper-Work oder durch den Menschen. Arbeitsblätter, Zeichnungen, etc. in Form von Papier sowie die verbale Kommunikation zwischen Menschen und Endgeräten werden dadurch zu wichtigen Informations- und Datenquellen in der Produktion.
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Weitere Datenquellen sind End- und Lesegeräte, welche stationär oder instationär durch menschlichen Einfluss bzw. autonom die KPI-App mit Informationen versorgt werden und/oder sich auch selbst mit Informationen bedienen. Des Weiteren können Schnittstellen zu anderen Softwaresystemen, wie z.B. einem Manufacturing Execution System (MES), Enterprise Ressource Planning (ERP) System oder Systemen zur Betriebsdatenerfassung (BDE) oder - und Maschinendatenerfassung (MDE) hergestellt werden. Diese Systeme stellen Dienste und Services sowie Daten bereit, welche von einer KPI-App effizient genutzt werden können. Unter Cyber-physischen Systemen (CPS) werden alle diejenigen Ressourcen verstanden, welche eine gewisse Eigenintelligenz besitzen. Dies sind u.a. passive oder aktive Sensoren und Aktoren, netzwerkfähige Komponenten sowie auch Systeme, die ihre Einzelfähigkeiten intelligent kombinieren, um neue Fähigkeiten zur Verfügung zu stellen. Eine der häufigsten Datenquellen sind interne und externe Datenbanken, auf welche die KPI-App online bzw. offline zugreifen kann. Allerdings ist zu beachten, dass bei der Erfindung die notwendige Intelligenz für den Datenaustausch innerhalb der Software integriert ist, jedoch eine Hardware als Datenempfänger und -sender verwendet werden.
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Die vorgestellten Datenquellen können unterschiedliche Informationen zur Verfügung stellen. In der Regel sind diese Informationen von Rollen, Rechten und Verantwortlichkeiten der Personen im Unternehmen abhängig. Die bereitgestellten Informationen sind beispielsweise Auftrags-, Qualitäts-, Maschinendaten sowie personifizierte Daten.
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2 zeigt in Form einer Übersicht vereinzelnd die wichtigsten Arbeits- und Benutzeroberflächen, die bei Ausführung der Erfindung erzeugt werden Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Anordnung der Oberfläche jederzeit dynamisch adaptierbar und somit die Positionen der Arbeits- und Benutzeroberflächen ebenfalls flexibel anpassbar sind. Für alle dargestellten Arbeits- bzw. Benutzeroberflächen gilt, dass aufgrund der Usability bzw. dem Handling eines mobilen Endgeräts, hier ein Tablet basierend auf einem Android- Betriebssystem, die messbaren und festzustellenden Indikatoren zur linken Hand (vgl. auch 3), die Ressourcen zur rechten Hand (vgl. ebenfalls auch 3, die dynamische Arbeitsfläche mittig (vgl. auch 4), die Muster und Vorlagen mittig/unten sowie die Konfiguration mittig/oben angeordnet sind.
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Die Ansicht links oben in 2 und ebenso der Bereich auf der linken Seite von 3 zeigen eine Auflistung verschiedener messbarer Indikatoren – entsprechend Merkmal (b). Dies können der Bestand von Lagern, Ausschuss, Durchlaufzeit, Verfügbarkeit, Leistung und viele mehr sein.
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Sowohl für die messbaren Indikatoren als auch für die Ressourcen (siehe dazu weiter unten) gelten die gleichen Optionen zur flexiblen Bedienung der Arbeits- und Benutzeroberflächen. Daher wird zunächst von Objekten gesprochen, welche sich zum einen auf die messbare Indikatoren (KPI) und zum anderen auf Ressourcen beziehen. In beiden Fällen können Objekte einzeln oder gebündelt aufgeführt werden. Sie können u.a. über einzelne Optionen gesucht, gefiltert, zusammengeführt, hinzugefügt oder gelöscht werden.
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Die Ansicht rechts oben in 2 zeigt – entsprechend Merkmals (a) – eine Auflistung der Produktionssysteme (Aufträge, Organisationen, Produkte, Prozesse, Ressourcen). Einen Ausschnitt der verfügbaren Systeme zeigt der rechte Bereich der 3, nämlich – als Beispiele der Ressourcen – die Drehmaschine 01 und die Fräsmaschine 01.
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Wie im mittleren Bereich in 3 gezeigt, kann man nun durch eine Drag & Drop Aktion vom linken Bereich der KPIs den Key Performance Indicator OEE (= Overall Equipment Efficiency) und vom rechten Bereich die Ressource Schneidmaschine 01 in den mittleren Bereich – entsprechend Merkmal (c) hinüber ziehen. Aus diesem Vorgang des Hinüberziehens durch Drag & Drop erklärt sich auch, dass diese Objekte nicht mehr in den Bereichen links (b) und rechts (a) vorhanden sind. Sowohl der ausgewählte KPI als auch die ausgewählte Ressource sind dann im mittleren Bereich vorhanden. Dies ist dann die Arbeits- und Benutzeroberfläche für die dynamische, individuelle, flexible und adaptierbare Zusammenstellung der gewünschten Aus- und Bewertungen gemäß Merkmal (c). In diesem Bereich kann dann der von links herüber gezogene KPI aus den bzw. mit den von rechts herüber gezogenen Daten berechnet und zur Planung, Analyse und/oder Steuerung eines weiteren Prozesses weiter verwendet, d.h. an eine entsprechen für diese Funktion bereit stehende Einheit gesendet werden.
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Demgemäß wird das Zusammenführen und Gliedern durch eine flexible Ordnerstruktur möglich. Dadurch lassen sich zudem Kategorien, individuelle Daten- und Informationsmodelle anlegen. Jedes zur Verfügung stehende Objekt kann durch eine Drag & Drop Option in den mittleren Arbeitsbereich gezogen werden. Bereits bei diesem Vorgang reagiert die KPI-App auf die Aktionen des Bedieners, indem die Arbeits- bzw. Benutzeroberflächen nach der Objektauswahl auf der entsprechenden Seite des Endgeräts wieder verschwinden. Dies gewährleistet, dass das zentrale Element der Erfindung, die mittlere dynamische Arbeitsfläche, die der Zusammenführung und Auslösung weiterer Steuerungs- und/oder Planungsvorgänge dient, zu jedem Zeitpunkt für den Bediener frei von unnötigen Informationen ist.
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Das beschriebene technische Vorgehen gilt sowohl für die Arbeits- und Benutzeroberflächen der Objekte als auch für die Flächen der Muster und Vorlagen gemäß Merkmal (d) und in 4 dargestellt, als auch für die Konfiguration gemäß Merkmals (e) und in 5 dargestellt. Das Anzeigen dieser Flächen erfolgt jeweils durch den Vorgang des Wischens, so dass sie von jeder Seite des Endgeräts, auf dem die Arbeits- bzw. Benutzeroberflächen dargestellt werden, aus- und eingezogen werden können. Beim Einziehen einer weiteren Fläche von Seiten links, rechts, oben und unten erfolgt der Ausziehvorgang automatisiert.
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Der Arbeitsbereich in der Mitte passt sich individuell jeder Situation an. Zunächst ist die Positionierung der Objekte in diesem Arbeitsbereich zur Unterstützung des Bedieners vordefiniert, kann jedoch von Zeit zu Zeit geändert werden. So zeigen die beiden rechten Ansichten in 2 zwei von sehr vielen möglichen Anordnungen und Darstellungen der jeweiligen Objekte. Für den technischen Vorgang ist entscheidend, dass zunächst eine oder mehrere Ressourcen oder eine oder mehrere messbare Indikatoren in den mittleren Bereich und anschließend die gewünschten messbaren Indikatoren oder Ressourcen hereingezogen werden. Wird bspw. eine Ressource ausgewählt, erscheint diese im ersten Schritt zentral (siehe 2 unten rechts). Werden hingegen mehrere Ressourcen für die Planung und/oder Steuerung benötigt, können diese als Beispiel als Auflistung angezeigt werden (siehe 2 oben rechts).
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Aufgrund der dynamischen Datenverknüpfung der Ressourcen mit den bereits beschriebenen Datenquellen und durch ein intelligentes Kontextmodell im Back End ermöglicht die Erfindung somit eine schnelle und flexible Zusammenstellung der gewünschten Informationen. Die besonderen Funktionen und Eigenschaften sind u.a., dass bei der Auswahl einer oder mehrerer Ressourcen oder messbarer Indikatoren lediglich diejenigen messbaren Indikatoren oder Ressourcen in die Arbeits- bzw. Benutzeroberfläche herüber gezogen und angezeigt werden, welche sinnvoll im Verhältnis zueinander ausgewählt sind und zueinander passen. Dieser technische Vorgang reduziert die Menge an Informationen auf der Oberfläche und konzentriert sich somit auf die in der jeweiligen Situation geforderten Daten und daraus abgeleiteten Informationen. Damit fokussiert das Verfahren die Wünsche und Anforderungen des Bedieners. So macht z.B. die Krankheitsquote keinen Sinn für Maschinen und Anlagen und wird demgemäß ausgeblendet.
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Die mit den Ressourcen verknüpften Informationen aus den Datenquellen können als Inputdaten gekennzeichnet werden. Sie dienen zur Herleitung der messbaren Indikatoren, die die Outputdaten sind. Daher ist die Form der Anzeigen messbarer Indikatoren von der Anzeige der Ressourcen zu differenzieren. Dies folgt daraus, dass der Bediener in der Regel die ausgewählten Indikatoren als Planungs- und Steuerungsgrundlage für bestimmte Ressourcen benötigt und nicht anders herum. Daraus abgeleitet wird beim Hereinziehen einer Kennzahl o.ä. eine vordefinierte Auswertung dieser im Arbeitsbereich, d.h. der dafür vorgesehenen Arbeits- bzw. Benutzeroberfläche, veranschaulicht. Die Darstellungsmöglichkeiten der Auswertung sind vielfältig, d.h. sie können ein Diagramm, eine Zahl, eine Farbe o.ä., sein und durch kompatible Darstellungsarten ersetzt werden. Sie sind zudem jederzeit individuell konfigurierbar und auf der Arbeitsoberfläche zu positionieren oder zu verschieben. Über ein spezielles Menü durch das Anwählen einer Auswertung werden weitere Optionen, wie vergrößern, verkleinern, löschen, fixieren etc. ermöglicht. Diagramme lassen sich ebenfalls interaktiv aus- und bewerten, indem der Bediener interaktiv eine Auswertung durchführt. Zeitreihen können über die Diagrammachsen verschoben, verkleinert oder vergrößert werden. Im Fall der Auswahl einer weiteren messbaren Größe erscheint eine zusätzliche Auswertung im Arbeitsbereich. Sie ordnet sich nach einem vordefinierten Schema zu der bestehenden Auswertung an. Die Anzahl der Auswertungen auf der Arbeitsoberfläche kann begrenzt werden, um eine hohe Transparenz und anforderungsgerechte Visualisierung für den Bediener zu gewährleisten. Dabei lässt sich die vordefinierte Anordnung durchbrechen und nutzerspezifisch durch Verschieben der Auswertungen ändern. Mit Hilfe einer einfachen Rüttelfunktion kann wiederum innerhalb von kürzester Zeit der Ausgangszustand der Darstellung hergestellt werden.
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Eine weitere wichtige Funktionalität ist die Erstellung von Diagramm-Kompositionen, die eine Zusammenführung und Trennung von messbaren Indikatoren sowie die Identifikation von Korrelationen zulässt. Bereits durch das Überlappen von Diagrammen durch Verschieben wird farblich kenntlich gemacht, ob Indikatoren kontextsensitive zusammenpassen oder nicht. Als Beispiel sei die Kennzahl OEE (Overall Equipment Effectiveness) genannt. Diese Kennzahl setzt sich aus der Verfügbarkeit, Qualität und Leistung zusammen. Die digitale, dynamische Arbeitsfläche ermöglicht die Erstellung der OEE durch Zusammenlegen der drei Kennzahlen oder auch Zerlegung in die drei Kennzahlen.
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Nach der technischen Gestaltung von den individuell angelegten Auswertungen ist es notwendig, Sollwerte für die jeweiligen messbaren Indikatoren zu identifizieren, um gegenüber den Istwerten eine direkte Abweichung ermitteln zu können. Sowohl bei der Festlegung von Sollwerten, Mustern und Vorlagen als auch bei der Identifikation von Abweichung kann die Erfindung Handlungsempfehlungen für zahlreiche weitere Vorgehensweisen und abzuleitende Maßnahmen liefern. Die gesamte bisher beschriebene Planungsgrundlage, welche vom Bediener individuell entwickelt und gestaltet worden ist, kann an die jeweiligen aktuellen Bedürfnisse angepasst werden, um kontinuierlich steuern bzw. analysieren, überwachen sowie zielgerichtet reagieren und jederzeit neu planen zu können.
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Die konzeptionelle und vor allem technische Fixierung von Soll/Ist-Abweichungen kann eingesetzt werden, um eine Fremd- und/oder eine Selbststeuerung zu unterstützen. Ein Beispiel ist die Häufigkeit einer bestimmten Alarmmeldung einer Maschine. Bei Überschreitung einer vorher festgelegten Abweichung kann die KPI-App eine Meldung an den Bediener des Endgeräts senden oder diese Meldung direkt an die betreffende Maschine weiterleiten. Demnach bezieht sich die Fremdsteuerung auf eine vom Bediener eingeleitete Reaktion, wobei sich die Selbststeuerung die autonome Reaktion der Erfindung bzw. des industriellen Softwaresystems fokussiert.
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Sobald der Bediener gewisse Muster oder Vorlagen erstellt hat, besteht die Möglichkeit weitere Muster und Vorlagen anzufertigen oder zu speichern bzw. zu löschen (siehe Ansicht in der Abbildung unten links). Somit sind Historien und Archive individuell zu nutzen.
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Zur Sicherung von geheimen und sensiblen Daten, wie beispielsweise personenspezifische Informationen, können Rechte und Verantwortlichkeiten an die einzelnen Rollen bzw. Bedienern verteilt werden. Im Hinblick auf diese und ähnliche Funktionen lassen sich die bereitgestellten Daten anforderungsspezifisch darstellen, so dass der Informationsgehalt der KPI-App personalisiert entsprechend der Notwendigkeit und Geheimhaltung zur Verfügung steht.
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In der 6 wird exemplarisch die Konfiguration einer Ressource erläutert.
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Anhand der Konfiguration von vorhandenen Ressourcen kann die Beschreibung und Definition von Eigenschaften der jeweiligen Ressourcen erfolgen. Zum Beispiel können Maschinen einen Maschinennamen, ein Bild, eine Zeichnung, einen Standort, etc. sowie Eigenschaften, wie Größe, Gewicht, etc. erhalten. Diese Konfiguration ist für alle Ressourcen (Aufträge, Produkt, Menschen, Betriebsmittel, etc.) realisierbar.
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Mit Hilfe der Konfiguration von Sollwerten für einen Soll-Ist- Abgleich der messbaren Indikatoren kann die Anpassung bisher festgelegter Parameter vorgenommen werden. Diese Parameter, hier die Sollwerte, sind speziell für die Fremd- und Selbststeuerung notwendig. Fremdsteuerung bezieht sich dabei auf die manuelle Steuerung von Prozessen durch den Nutzer des Verfahrens; Selbststeuerung eher auf die automatische Regelung von Prozessen. Die Prozesse konzentrieren sich immer auf den Einsatz einer oder mehrerer Ressourcen, d.h. zum Beispiel die Durchführung von Auftragsprozessen, Montageprozessen durch den Mitarbeiter, Maschinenprozesse, usw..
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Die Anpassung von Sollwerten kann anhand der 6 erläutert werden. Einerseits können Soll-Werte direkt über eine Konfigurationsfläche durch Ändern von Daten beeinflusst und neu gesetzt werden (z.B. Tastatur, Schieberegler, u.ä.), andererseits über die Änderung direkt in der Darstellung (z.B. Diagramm). Im Hinblick auf die 6 kann die Linie für den Soll-Wert zur Bewertung der Leistung einer Maschine über die y-Achse per Touch manuell verschoben werden, um die Untergrenze zu aktualisieren. Wird diese Grenze nach Veränderung neu im Soll-Ist-Vergleich über- oder unterschritten, wird eine Reaktion für die Fremd- oder Selbststeuerung ausgelöst. Wie und in welcher Form daraufhin eine Maßnahme zur Optimierung manuell oder automatisiert erfolgt, wird ebenfalls über das Konfigurationsmenü festgelegt. Im Vergleich zu heutigen Systemen wird bei dieser Konfiguration der Innovationsgrad des hier vorgestellten Verfahrens nochmals unterstrichen. Andere Systeme oder Verfahren konzentrieren sich in der Regel auf die Überwachung von Prozessen (Monitoring), wohingegen hier ein direkter dezentraler Eingriff auf Ressourcen möglich ist. Diese Eingriffe sind bei herkömmlichen Systemen zwar teilweise auch umzusetzen, erfolgen allerdings zentral. Dies wird alleine durch das Beispiel der Veränderung von Soll-Linien direkt im Diagramm zur Beeinflussung der Leistung einer Maschine betont. Die Logik hierzu liegt als Funktion nicht mehr in der Ressource selbst, sondern in der technologischen Komponente des hier vorgestellten Verfahrens. Bei der Konfiguration von Aus- und Bewertung bzw. der Darstellungen gibt es unterschiedliche Anpassungs- und Änderungsmöglichkeiten zur individuellen Abbildungen der messbaren Indikatoren bzgl. vorhandener Ressourcen. Zunächst muss vom Nutzer entschieden werden, in welcher Form die Darstellung sein soll (Zahl, Grafik, Diagramm, Korrelationen, Kompositionen, ...). Des Weiteren müssen bspw. Achsen beschriftet, Intervalle festgelegt, Aktualisierungszeitpunkte definiert sowie Farben ausgewählt werden. Diese Konfigurationsoberfläche greift neben den eigenen Einstellungsmöglichkeiten auf ein großes Angebot von Darstellungen aus Bibliotheken zurück, um eine individuelle Anpassungen des Nutzers zu ermöglichen.
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Nachfolgend wird das Zusammenspiel der in den 5 bis 8 dargestellten Sachverhalte und Zusammenhänge erläutert. Dabei wird vor allem auf den Anspruch 2 Bezug genommen. Der bisherigen Erläuterung für das Agieren im Bereich der Arbeits- und Benutzerfläche kann entnommen werden, dass sich durch das Zusammenziehen per Drag-and-Drop messbare Indikatoren (b) zu konkret ausgewählten Produktionsressourcen (a) erstellen lassen. Die jeweiligen messbaren Indikatoren lassen sich dabei auf unterschiedliche Art und Weise darstellen, d.h. zum Beispiel als Zahl, Graphik oder Diagramm. Im Hinblick auf die Aus- und Bewertung wird bei dem hier vorgestellten Verfahren zunächst ein Standard bzw. ein Vorschlag für die Darstellung angezeigt und im Bereich der Arbeits- und Benutzeroberfläche abgebildet (c). Ein entscheidendes Element des Verfahrens ist jedoch nicht nur die Bereitstellung von standardisierten Zahlen, Graphiken oder Diagrammen, sondern auch die entsprechende Konfiguration dieser (e). In 5 ist exemplarisch dargestellt, wie eine mögliche Konfigurationsoberfläche aussehen kann. Dabei kann zwischen der Konfiguration von folgenden Kernelementen unterschieden werden:
- • Konfiguration von vorhandenen messbaren Indikatoren
- • Konfiguration von vorhandenen Ressourcen
- • Konfiguration von Sollwerten für einen Soll-Ist-Abgleich der messbaren Indikatoren
- • Konfiguration von Aus- und Bewertung bzw. der Darstellungen (Zahl, Grafik, Diagramm, Korrelationen, Kompositionen, ...)
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Bei der Konfiguration von vorhandenen messbaren Indikatoren wird die Möglichkeit für den Nutzer des Verfahrens geschaffen, die bereits bestehenden Indikatoren zu nutzen oder neue messbare Indikatoren zu entwickeln. Demnach muss eine technische Funktion vorliegen, welche die Herleitung bzw. Berechnung von messbaren Indikatoren ermöglicht.
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Diese Berechnungen können dabei unterstützen, neue Muster (d) zu erkennen und Rückschlüsse für Aus- und Bewertungen aus diesen zu ziehen. Als Muster wird ein physikalischer statistischer oder sonstiger Zusammenhang zwischen zwei oder mehreren Größen.
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Ein Beispiel für ein solches Muster hierfür ist ein Temperaturwert, welcher in eine Berechnung für die Zuverlässigkeit / die Fertigungsgenauigkeit einer Maschine mit einfließt.
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Wenn die Außentemperatur steigt, verändert sich die Länge des zu bearbeitenden Materials, welches wiederum zu Ungenauigkeiten in der Geometrie von Produktbauteilen führt. Konfiguration bedeutet hierbei, durch eine neue Berechnung unter Einbeziehung von Umgebungstemperaturen, ein Muster bzw. eine Korrelation oder einen Zusammenhang mit den geometrischen Abmessungen der produzierten Bauteile als messbare Indikatoren herzuleiten.
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Mögliche Muster (d) und Zusammenhänge sind in 8 genauer abgebildet. Insgesamt spielen für die Konfiguration eines Zusammenhangs / eines Musters zwischen den messbaren Indikatoren (Kennzahlen) und den Ressourcen die folgenden Bereiche eine wichtige Rolle: Kontext, Architektur/ Abläufe, Daten- und Informationsfluss sowie die Zustände. Der Kontext bezieht sich auf die Korrelation der Kennzahlen und in welchem Verhältnis die Ressourcen zueinander stehen (negativ/positiv).
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Architektur und Abläufe beschreiben vor allem die Zusammensetzung und den Weg zur Berechnung von Kennzahlen.
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Daten- und Informationsflüsse zeigen, woher die notwenigen Daten kommen und wozu diese genutzt werden.
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Die Zustände beziehen sich insbesondere auf die zeitliche Erhebung sowie Aus- und Bewertung von Daten in Form von Kennzahlen, d.h. die Konfiguration von messbaren Indikatoren ermöglicht, die Daten für die Berechnung von Indikatoren in verschiedenen zeitlichen Abständen bzw. Zuständen bereitzustellen. Entweder erfolgt die Aus- und Bewertung der Indikatoren in Echt-Zeit bzw. in zeitlichen Abständen oder über einen bestimmten Zeitraum.
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Zu beachten ist: Die unter (d) angesprochenen Vorlagen, o.a. Templates, sind weniger mit den hier beschriebenen Mustern zu vergleichen, sondern sie fokussieren vor allem die Anordnung der Darstellungen (z.B. Diagramme) auf der in (c) definierten Arbeits- und Benutzeroberfläche. Grund für die Vorlagen ist zum einen das Speichern von vorher erstellten digitalen Aus- und Bewertungen, zum anderen das Bereitstellen der Aus- und Bewertungen von außen bzw. extern (z.B. Update des Verfahrens).
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All diese und weitere Optionen veranschaulichen die innovative und neuartige Dynamik der Erfindung als industrielle Verfahrensweise, welche für die Auswertung von messbaren Indikatoren in produzierenden Unternehmen bisher nicht in Verbindung mit einer individuell zu gestaltenden digitalen Arbeitsoberfläche zu finden ist. Die Erfindung schafft neue Ideen und neue Betrachtungswinkel bis hin zur Entdeckung unvorhersehbarer Zusammenhänge. Bislang besteht in heutigen Systemen eine statische Sicht auf eine Menge von Diagrammen, die als Baumstrukturen aufgebaut und bei denen die Positionen fix, nicht bewegbar und nicht austauchbar sind. Die Erfindung hingegen fokussiert die dynamische Sicht auf die Anordnung und Gestaltung von Diagrammen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0166238 A1 [0007]
- US 2008/0115103 A1 [0008]
- DE 112010001881 T5 [0009]
