DE102016224459A1

DE102016224459A1 - Mobile visuelle Assistenz in Hütten-, Walz-, Schmiede- und Röhrenwerken

Info

Publication number: DE102016224459A1
Application number: DE102016224459.0A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Christian Plociennik; Markus Reifferscheid
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2017-06-14
Also published as: DE202016009114U1; WO2017097902A1; EP3387589A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein visuelles Assistenzsystem, aufweisend mobile Geräte für einen Instandhalter in einer zu wartenden Anlage, stationäre Rechner und ein Netzwerk, über welches die stationären Rechner mit den mobilen Geräten verbunden sind. Zur Unterstützung von Arbeitstätigkeiten des Instandhalters direkt vor Ort in der Anlage weist das visuelle Assistenzsystem weiterhin auf: ein graphisches Ausgabegerät, ein Anlageninformationssystem mit instandhaltungsrelevanten Dokumenten zur Durchführung einer Schadensbehebung und technische Geräte zur Erkennung von relevanten Komponenten an Wartungs- und Inspektions-Kontrollstellen der Anlage.

Description

Kurzbeschreibung
Mobile visuelle Assistenz für den Betrieb hütten- und walzwerkstechnischer Anlagen sowie Anlagen der Schmiede-/Rohrtechnik mittels mobil tragbarer Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) und Industrie 4.0-Technologien sowie modellbasierten Ansätzen mit den Zielen:

– Bereitstellung, Darstellung (Visualisierung) und Editierbarkeit von relevanten Informationen zu jederzeit und an jedem Ort zur Unterstützung der jeweiligen Arbeitsprozesse.
– Effizienz- und Effektivitätssteigerung, z. B. im Bereich der Instandhaltung, durch zielgerichtetem und damit schnellem Finden von gesuchten Anlagenkomponenten sowie der Möglichkeit sich schnellen und übersichtlichen Gesamtüberblick zu verschaffen.

Relevante Betriebsbereiche sind beispielsweise die Produktion, das Qualitätswesen, die Instandhaltung sowie die Neubauplanung
(Modell = Geometriemodelle und Simulationsmodelle, sowie deren Kopplungen)
Komponenten der Mobilen Visuellen Assistenz

• mobil tragbarer Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)
• Industrie 4.0-Technologien
• Einrichtung bzw. Zugriff zu einem Anlageninformationssystem (z. B. BDIS) sowie auf weiteren Datenbanksystemen wie IBFS, QMS, ....
• modellbasierten Ansätze: Modell = Geometriemodelle und Simulationsmodelle, sowie deren Kopplungen

Die Ausprägung der benutzten Zugangstechnologien können dabei:

– global, lokal, drahtgebunden und Funknetze
– Unternehmensübergreifend (WWW, WWW mit VPN, ...)
– Unternehmensintern: Werkübergreifend
– Unternehmensintern: Werksintern

Einleitung
Die Automobilindustrie ist gekennzeichnet durch kürzer werdende Produktlebenszyklen, steigende Variantenzahlen, hohe Qualitätsansprüche und wachsende Komplexität der Erzeugnisse. Die Metallerzeugende und -weiterverarbeitende Industrien als Zulieferindustrie muss diesen Anforderungen gerecht werden. Ein entscheidender Wettbewerbsfaktor ist dabei die Verfügbarkeit (allgemeiner) produktionsrelevanter Informationen, die zu jeder Zeit, an jedem Ort und für jeden Mitarbeiter abrufbar sein sollten.
Dies ist heute innerhalb der einzelnen Produktionsbereichen von beispielsweise Stahlwerken eine Herausforderung; zwar sind die Informationen generell vorhanden, jedoch weisen die traditionell papiergebundene Informationsbereitstellung z. B. mittels Zeichnungen wesentliche Nachteile auf. Vorteilhafter kann die Nutzung digitaler Informationen sein, der Zugang ist jedoch häufig auf stationäre PCs (Büroarbeitsplatz) beschränkt, die im betrieblichen Arbeitsumfeld (Hitze, Dämpfe, Stäube, gefährliches Arbeitsumfeld) nur an bestimmten stationären Arbeitsplätzen (Leitwarten, Schalträume) verfügbar sind.
Konzept
Die Idee betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Durchführung von Arbeitstätigkeiten vor Ort in den Anlagen von Hütten- und Walzwerken sowie in Press-, Schmiede- und Rohrwerken unter Einsatz eines skalierbaren Systems zur mobilen visuellen Assistenz in der Produktion.
Relevante Betriebsbereiche sind beispielsweise die Produktion, das Qualitätswesen, die Instandhaltung sowie bei Umbaumaßnahmen durch die Neubauplanungsabteilungen, sowie die Materialwirtschaft.
Nachfolgende soll das skalierbare Visuelle Assistenzsystem am Beispiel „mobile Visuelle Assistenz bei der Instandhaltung” aufgezeigt werden.
Die Aufrechterhaltung der Funktionssicherheit und Energieeffizienz von Anlagen im Bereich der Metallerzeugung und der primären Formgebung erfordern auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes regelmäßige Kontrollen. In diesen energieintensiven Industrieanlagen sind funktionsrelevante Komponenten mit zeitlich beschränkter Lebensdauer eingebaut. Ein dauerhaft zuverlässiger Betrieb der Anlage ist nur bei ordnungsgemäßer Wartung sichergestellt. Vor diesem Hintergrund und unter Berücksichtigung von einzuhaltenden Richtlinien und Verordnungen (z. B. hins. Sicherheits- und Umweltschutz) sind eine Vielzahl von Inspektions- und Wartungsarbeiten vorzunehmen.
Begriffsdefinition Instandhaltung
Im Weiteren soll folgende Begriffsdefinitionen verwendet werden:
Die Instandhaltung (IH) gliedert sich in Erhaltungs- und Wiederherstellungsmaßnahmen.
Zu den Erhaltungsmaßnahmen zählen:

• Inspektionen (Tätigkeiten beschränken sich auf die Feststellung des IST-Zustandes), d. h. bei einer Inspektion wird festgestellt, ob eine Wartungsarbeiten erforderlich ist
• Wartungen (Tätigkeiten zur Erhaltung des SOLL-Zustandes)

Zu den Wiederherstellungsmaßnahmen zählt die:

• Instandsetzung (Tätigkeit zur Wiederherstellung des SOLL-Zustandes).

Bei den Inspektions- und Wartungsarbeiten ist der Zustand von Verschleißteilen zu prüfen, ggf. werden Verschleißteile ersetzt. Bei Instandhaltung werden ggf. funktionsrelevante Komponenten (Ersatzteile) getauscht um die SOLL-Funktion wiederherzustellen.
Der Inspektions- und Wartungsumfang richtet sich nach der Art der Geräte, den Komponenten der Anlage, den Umgebungseinflüssen, den Benutzergewohnheiten sowie den Angaben des Herstellers. Der Austausch von Verschleiß- und Ersatzteilen kann im Rahmen der Wartung oder eines Instandsetzungsauftrages erfolgen. Selbstdiagnoseeinrichtungen sind hinsichtlich der Verlängerung der Inspektionsintervalle nur zu berücksichtigen, wenn alle inspektionsrelevanten Funktionen selbstüberwachend sind.
Typischer Inspektionstätigkeiten sind z. B. eine allgemeine Zustandsüberprüfung, Sicht- und Funktionskontrolle aller beanspruchten Teile einschließlich der Sicherheits- und Regeleinrichtungen, Überprüfung von gas-, dampf- und wasserführenden Anlagenteile auf Dichtheit, sichtbare Korrosions- und Alterungserscheinungen sowie einer Endkontrolle der Inspektionsarbeiten durch Messung und Dokumentation der Mess- und Prüfergebnisse. Beispiele typischer Wartungsarbeiten sind der Austausch von Verschleißteilen, das Nachfüllen von Verbrauchsmedien (Schmieröl, Fette, Kühlwasser) sowie Endkontrolle der Wartungsarbeiten durch Messung und Dokumentation der Ergebnisse.
Die Instandhaltungsstrategie, z. B. zu welchem Zeitpunkt erfolgt Einsatz, kann dabei ausfallorientierte oder vorbeugungsorientierte bzw. zustandsorientiert sein, z. B. ermittelt mit Selbstdiagnoseeinrichtungen (vorausschauende IH) sein. Entsprechend kann man Instandhaltungsprozesse u. a. nach planbarer Instandhaltung über Instandhaltungsanforderung und -auftrag, nach störungsbedingte Instandhaltung (nicht planbar, sofortige Bereitschaft vor Ort, kürzeste System-Reaktionszeiten erforderlich) sowie nach planmäßiger Instandhaltung (Wartung und Inspektion nach Wartungsplänen) unterscheiden.
Wirtschaftliche Bedeutung – Instandhaltung
Verbesserte und schnellere Informationsvermittlung führen zu schnelleren Ergebnissen und Qualitätsverbesserungen innerhalb der Instandhaltung (Störungsbewältigung, Störungsvermeidung/Optimierung). Die Folgen sind Kostenreduzierung durch Minimierung der Stillstandszeiten sowie Vermeidung ungeplante Stillstandszeiten und damit potentieller Produktionsausfälle. Die Qualität und Effizienz der Instandhaltung hängt beim bisherigen Stand der Technik sehr stark von der persönlichen Erfahrung des jeweiligen Instandhaltungspersonals ab. Vergrößerung von Verantwortlichkeitsbereichen in Rahmen von Personaleinsparungen aufgrund von hohen Kostendruck, führt zu einer Verschärfung dieses Problems (früher: verantwortlich für die Konverteranlage, jetzt: zusätzlich die Stranggießanlage)
Instandhaltungsrelevante Informationen
Bei den oben genannten Instandhaltungsaufgaben in Industriebetrieben muss eine Vielzahl von instandhaltungsrelevanter Informationen verfügbar sein, wie z. B.:

• Montage-, Demontage- und Betriebsanleitung; Sicherheitsanweisungen, Hinweisen zur Wartung und Pflege (z. B. Wartungsvorschriften und -hinweise der Hersteller, Wartungsplan, Pflegeanleitung), Teilelisten der Gerätehersteller (Auflistung von Ersatzteile, Verschleißteile und erforderliches Hilfsmaterial), Störungshilfe (Informationen zur Störungssuche und -behebung)
• Kenntnis der Störfallhistorie (Schadens-/Alarmmeldungen, Instandhaltungstätigkeiten, etc.) zur Rückverfolgung und Ursachenanalyse bei der Störungsbewältigung
• Kenntnis über den Aufbau und Gesamtüberblick über die relevanten installierte Medienversorgung und deren Anbindung an die Funktionssysteme: Medium A fließ durch Rohrleitung B mit dem erforderlichen Betriebsdruck p; elektrische Versorgung (Strom-/Signal- und Steuerkabel).

Besonderheiten bei der Instandhaltung von Großanlagen z. B. der Hütten- und Walzwerksindustrie
Neben den herkömmlichen Wartungs- und Inspektionsaufgaben jedes Industriebetriebs verfügen industrielle Großanlagen im Bereich der Metallerzeugung und primären Formgebung dabei über zusätzliche spezifische Probleme:

• Hoher Komplexitätsgrad aufgrund der Vernetzung einer Vielzahl von Teilsystemen
• Produktionsanlagen mit weitläufigen Hallenflächen und starker räumlicher Werksgeländeausdehnung. Damit verbunden sind einer sehr hohen Anzahl an Wartungs- und Kontrollstellen
• Gewachsene, heterogener Systemlandschaft: die verwendeten (Teil-)Systeme sind komplex und bestehen aus einer Vielzahl verschiedener Komponenten mit ihrer individuellen Funktionalität, dabei werden Geräte unterschiedlicher Hersteller verwendet, mit häufig unterschiedlicher Technikgenerationen
• Anwendung vielfältiger Inspektionstechnologien; dabei ist eine Vielzahl von ablaufenden Vorgängen und Anlagenteilen nicht sichtbar
• Vielzahl von verschleißbehafteter Komponenten und kritischen Maschinenteilen (z. B. Führungseinrichtungen, Werkzeuge, Motoren, Getriebe, Lager, etc.) innerhalb der Anlage, welche die Qualität des Anlagenproduktes beeinflussen oder für die Lebensdauer der Maschinen und Anlagenkomponenten wesentlich sind
• Teilweise gefährliche Arbeitsbedingungen während Prüfung und Wartung
• Instandhaltungsarbeiten werden dezentral (nicht in einer Werkstattumgebung) vor Ort in der Anlage durchgeführt („im Feld”). In der Regel ist an diesem temporärer Arbeitsplatz kein Zugang zu Informationssystemen (BDIS oder IBFS) möglich.

Stand der Technik – Nachteile bisheriger Lösungen
Die traditionelle papiergebundene Informationsbereitstellung durch Zeichnungen und Beschreibungen sowie mittels handschriftlichen Montageberichten weisen Nachteile auf, wie z. B.:

a) schlechte Lichtverhältnisse oder Schattenzonen vor Ort an der Anlage (z. B. die Kühlkammer einer Stranggußanlage)
b) umständliches Handhaben: u. U. begrenzter Platz, unbequeme Haltungen, begrenzte Bewegungen. Beispielweise ist kein ausreichender Platz zur Ablage vorhanden, so dass mindestens eine Hand gebraucht wird, oder die Platzverhältnisse sind so eingeschränkt; dass der Instandhalter den Ort wechseln muss zwischen dem Ort an dem die Zeichnung aufgehängt wurde und dem Arbeitsraum der Montage
c) die erforderliche Blickverschiebung (Bewegung der Augen, die ausgeführt wird um den Blick von der Zeichnung auf den Arbeitsraum der Montage zu lenken); Informationen zur Montage oder Bedienung werden nicht direkt in den Arbeitsbereich projiziert. Besonders hinderlich bei unbequemer Haltung oder begrenzten Bewegungsraum
d) widrige Umgebungsbedingungen, wie Wasser, Dampf, Staub, Hitze und korrosiven Betriebsmitteln
e) sowie die geringe Flexibilität (während der Tätigkeit werden weitere Informationen erforderlich, keine vollständige Information).

Der Punkt (e) beinhaltet noch eine weitere, wesentliche Schwachstelle der traditionellen Arbeitsweise: ein häufiges Problem in der Praxis ist die Angabe einer unklaren Störungsbeschreibung durch die Produktion. Meldungen wie z. B. „Anlage defekt” oder „Störung der Anlage” ermöglichen der Instandhaltung keine eindeutige Arbeitsformulierungen, so dass keine verwertbaren Informationen vorliegen, was ist zu tun?, welche Informationen sind erforderlich?
Digitale Arbeitshilfsmittel wie Industrie-PCs oder Industrie-Notebooks können bei temporären Arbeitsplätzen – insbesondere bei gefährlichen Arbeitsbereichen sowie aufgrund des rauen Betriebsumfeldes (Stäube, Hitze, Wasser oder Wasserdampf) – nicht eingerichtet werden oder effektiv genutzt werden. Mobile Endgeräte wie die vorrangig eingesetzten PDA Systeme sind in der Bedienung zu unergonomisch. Die Abbildung eines komplexen Wartungsprotokolls, dass aus mehreren DIN A4 Seiten besteht oder von komplexen Zeichnungen ist so nur unter großen Mühen für das Instandhaltungspersonal möglich. Des Weiteren ist es erforderlich, dass der Instandhalter seine primäre Arbeitsaufgabe (z. B. Demontage von Wechselteilen) unterbricht, da das Bedienungsprinzip (Interaktionsparadigma) des Mobile Computing auf Benutzungsschnittstellen beruht, die bei klassischen Desktop-Anwendungen eingesetzt werden (WIMP: = „window icon, menu, pointing”). Der Nutzer kann entweder das mobile Endgerät bedienen oder seine eigentliche Aufgabe ausüben. Beides gleichzeitig ist nahezu ausgeschlossen. Eine freihändige Bedienung (freihändige Interaktion), wie z. B. das Steuern, Bewegen von 3D-Datenmodellen eines Bauteils (3D CAD-Modell) durch die Kopfbewegung des Benutzers ermöglichen neue Techniken der Mensch-Computer-Interaktion (HCI). Beispiel für solche neuen Interaktionstechniken und -paradigmen sind die Technologie der Virtual Reality (VR), der Augmented Reality sowie die Wearable Computing-Technologie. Da die VR-Technologie sich definitionsgemäß auf die Darstellung eines virtuellen Raums beschränkt und Objekte der realen Umwelt nur in einem geringen Anteil mit einbezogen werden, ist sie ungeeignet, um mobile Arbeitskräfte direkt vor Ort an den Anlagen zu unterstützen. Am Körper tragbare Computer-Systeme (Wearable Computer) als auch die Augmented Reality(AR)-Technologie weisen die, bereits bei den PDA-gestützten Lösungen genannten Nachtteile eines zu kleinen und unpraktikablen Displays (Datenbrillen, PDA) auf.
Ein weiterer traditioneller Kommunikationskanal zur Informationsbeschaffung ist die Kommunikation des Instandhalter vorort in der Anlage mit dem Anlagen-Leitstand oder verschiedenen Schalträumen (= zentrale Sammelstelle sämtliche relevanten Anlagen- und verfahrenstechnische Informationen und Messwerten) mittels Funkgerät. Die mündliche Kommunikation ist effizient bei Nachfragen (welcher Anzeigewert ist zu sehen?), jedoch uneffektiv bei umfangreichen Informationen (wie ist der Kabelverlauf?).
Ziel
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible Lösung für die Gestaltung eines mobilen Informationssystems für Techniker bzw. allge. für Betriebspersonal im „shop-floor”-Bereich (engl. Fabrikhalle), als visuelles Assistenzsystem zu schaffen, zur Unterstützung von Arbeitstätigkeiten direkt vor Ort an den Anlagen von Hütten- und Walzwerken sowie in Press-, Schmiede- und Rohrwerken (im Folgenden bezeichnet als „mobiles visuelles Assistenzsystem”).
Das Ziel ist, die Bereitstellung und Darstellung (Visualisierung) von relevanten Informationen zu jederzeit und an jedem Ort für jeden Mitarbeiter abrufbar zur Unterstützung der jeweiligen Arbeitsprozesse. Ferner die Nutzung als mobiles, interaktives Dokumentationssystem. Das visuelle Assistenzsystem soll eine Effizienz- und Effektivitätssteigerung der Arbeiten im direkten Produktions-Umgebung (keine Büro-Umgebung!) ermöglichen, z. B. im Bereich der Instandhaltung durch zielgerichtetes – und damit schnellerem – Auffinden von gesuchten Anlagenkomponenten (schnelle Fehlererkennung) sowie durch eine schnelle Fehlerbehebung. Dies erfordert z. B. die Möglichkeit sich einen schnellen und übersichtlichen Gesamtüberblick zu verschaffen sowie die mobile Bereitstellung von Daten und relevanten Unterlagen.
Lösung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Möglichkeiten moderne Techniken der mobil tragbaren Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT), wie der Nutzung von Augmented Reality-Technologie, des Wearable Computings und mobiler Endgeräte sowie der Nutzung von speziellen Anlageninformationssystemen (als Datenbasis) eingesetzt, bzw. ermöglicht, und kombiniert werden.
Ferner werden hybride Ansätze durch Kombination Geräte oder der verwendeten Technologie im Bereich der eingesetzten Displays, im Bereich Lokalisierung und Ortung (wo befindet sich der Instandhalter?, wo das gesuchte Bauteil?), sowie im Bereich der eingesetzten Zugangstechnologie zur Datenübertragung verwendet.
Die Kombinationen werden gezielt genutzt, um Schwächen des einen durch Stärken des anderen Systems auszugleichen. Das Ziel dieser Bemühungen ist die Erhöhung der Genauigkeit, der Zuverlässigkeit und Robustheit der verschiedenen Systemkomponenten.
Als Beispiel für die mögliche Ausprägung der genutzten Zugangstechnologie für den mobilen Zugriff auf Datenquellen abseits des Büroarbeitsplatzes, sind die nachfolgenden Technologien aufgeführt:

– Grundsätzliche Typen: globale, lokale und Ad-hoc Netzwerke (drahtgebunden und/oder Funk)
– Unternehmensübergreifend: mittels WWW, WWW mit VPN oder eine eigene (Daten-)Standleitungen (z. B. ohne öffentliche IP-Adress-Zuweisung)
– Unternehmensintern: Werkübergreifend
– Unternehmensintern: Werksintern (z. B. werkseigenes Funknetz, WLAN)
– persönlichem Netzwerk (Personal Area Network, PAN), z. B. drahtloses persönliches Netzwerk (Wireless Personal Area Network, WPAN)

Dabei können die Geräte des PAN, d. h. die Wearable Computer (tragbare Datenverarbeitungsgeräte), in ein LAN eingebunden werden. Beispielsweise kann der Benutzer eines PAN-Geräts seine darauf gespeicherten Daten mit einer Datenbank auf einen Netzwerk-Server abgleichen. Weiterhin kann, ein Intra- oder Internetzugang für das PAN-Gerät durch das Einbinden in das LAN geschaffen werden.
Des Weiteren sollen Industrie 4.0-Technologien genutzt werden, wie z. B. neue Maschine-Maschine-Kommunikation, welche bei der Anwendung des „Internet-der-Dinge (IoT)” auf die Produktion erforderlich sind. Konkrete Beispiele sind, mit Cyber-Physikalischen-Systeme (CPS) ausgerüstete Maschinen (social maschines) oder Anlagenteile und deren Ersatzteilen (smart objects) sowie entsprechend ausgerüsteten Anlagenprodukte, wie z. B. Brammen, gewickelte Bunde, Bleche (smart products), die miteinander vernetzt sind (Kommunikation mittels Funksensor-Netzwerk).
Ergänzend sollen spezielle Datenmodelle verwendet werden (virtuelle Prototypen der Anlage), welche erweitert sind (enriched data) um, z. B. instandhaltungsrelevanter Informationen, welche über das Geometriemodell der Anlage (bzw. der Maschine und deren Bauteile) verortet sind und schnell aufgefunden werden können.
Mit Hilfe dieser speziellen Datenmodelle wird eine neue Möglichkeit und Arbeitsweise zum schnellen und sicheren Auffinden von instandhaltungsrelevanten Informationen, wie beispielsweise die Identifizierung von Maschinen- bzw. Ersatzteilen1

1: Aus Arbeitszeitstudien ist bekannt, dass der Instandhalter im Schnitt 10% seiner täglichen Arbeitszeit damit verwendet, passende Ersatzteile zu identifizieren und sie im Lager auch vorzufinden [Biedermann 2008].

Um Bauteile mit diesen speziellen Datenmodellen zu finden, kann beispielsweise nach der Philosophie „vom Groben zum Detail” gearbeitet werden. Über die Navigation innerhalb des Datenmodells der Anlage, zum Einbauort der übergeordnete Hauptbaugruppe und der anschließenden interaktiven Suche zum betreffenden Bauteil kann der Instandhalter relevante Maschinen- bzw. Ersatzteilen auffinden, z. B. während der Planung von Instandhaltungsarbeiten. Des Weiteren können die Subsysteme zur Berechnung des aktuellen Sichtfeldes des Instandhalters vor Ort in der Anlage (Positionsbestimmung mittels outdoor-/indoor-Systeme; Erfassung der Blickrichtung/Orientierung mittels elektronischem Kompaß, etc.) mit dem speziellen Datenmodell gekoppelt werden. Das Ergebnis ist ein getracktes 3D-Anlagenmodell, in welchem die aktuelle Position und Blickrichtung des Instandhalters innerhalb der realen Anlage identisch ist mit der Position innerhalb der virtuellen Anlage (Datenmodell). Beispielsweise kann der Nutzer durch anschließender interaktiver Suche betreffenden Bauteile auffinden.
Ergänzend zu effektiven Navigationsmethoden, wie z. B. die o. g. direkte Übertragung der Benutzerorientierung auf die Orientierung der virtuellen Kamera innerhalb des 3D-Anlagenmodells oder die Navigation durch vorher gespeicherte Ansichten, werden Filter-, Detail- und Kontexttechniken, wie z. B. gefilterte Sichten auf die Anlage, gefiltert nach Art der Störmeldung oder nach der Nutzergruppe (Instandhalter Elektrik) eingesetzt.
Die Flexibilität des „mobiles visuelles Assistenzsystem” wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das System unterschiedliche Arten von Displays (Datenbrille, Arm-Mounted Display, Industrie-Tablet-PC) zulässt und kombiniert werden kann (Multi-Display Umgebung des mobilen Assistenz-Systems). Die Kombination mit verschiedenen Anzeigegeräten unterschiedlicher Displaygröße bietet sich an, weil detaillierte Daten aufgrund der eingeschränkten Lesbarkeit kaum auf einer Datenbrille darstellbar sind.
Verwendung:
Diese Erfindung umfasst sämtliche Arbeitsplätze der Produktion, Qualitätssicherung und Instandhaltung sowie Tätigkeiten bei der Neu- oder Umplanung von Anlagen von Hütten- und Walzwerken sowie in Press-, Schmiede- und Rohrwerken, bei denen die Arbeitstätigkeiten direkt vor Ort an den Anlagen durchgeführt werden. Sie umfasst nicht Tätigkeiten in technischen Büros oder in den Leitständen der Anlagen, bei denen z. B. die Informationsbeschaffung an konventionellen PC-Arbeitsplätzen erfolgt, mit Maus und Tastatur als Eingabegeräte, für den typischen Büro-Betrieb ausgelegt („Büro-Umgebungen”).
Technische Handlungsanweisung
Ein so beschriebenes mobiles visuelles Assistenzsystem besteht wenigstens aus den Komponenten Roboter, Sicherheitssensorsystem, sichere Steuerung und MenschMaschine-Schnittstelle (Handsteuerung, Sprachsteuerung)
Ein so beschriebenes mobiles visuelles Assistenzsystem besteht dabei wenigstens aus den Komponenten:

• leistungsfähiger Rechner mit einer leistungsfähigen Graphikkarte, auf dem entsprechende Software-Anwendung laufen. Es kann ein Wearable Computer und/oder ein robuster Industrie Tablet-PC für extreme Arbeitsumgebungen (z. B. nach Schutzklasse IP54) und stationäre Rechner (Server, ...), die über ein Netzwerk (z. B. WLAN) mit den zu vor genannten mobilen Geräten verbunden ist Alternativ kann beim Einsatz von verteilten Anwendungen oder der Verwendung von Cloud-basierten Lösungen (s. unter Punkt Software im weiteren Text) auf leistungsfähige Rechner verzichtet werden.
• graphisches Ausgabegerät. Ein solches Anzeigesystem (Display) kann eine AR-Datenbrille sein (Kopfbasierte Anzeige, Head Mounted Display; HMD), vorzugsweise als optisches See Through System (OST-HMD) ausgeführt, und/oder ein Arm-Mounted Display bzw. Wrist-Mounted Display (am Handgelenk befestigte Anzeige) und/oder das Display des Industrie-Tablet-PCs sein.
• Subsysteme zur zuverlässigen und exakten Bestimmung, wie z. B.:
– von Position und Bewegungen sowie Blickrichtung (Orientierung) des Nutzers (mobiles Tracking), z. B. • die Kombination einem GPS-Subsystem in Form eines industrietauglichen Standalone-GPS-Moduls zur Positionsbestimmung und einem Kreiselkompass (Gyroskop) oder einem elektronischen Kompass (Magnetfeldsensor) für die Bestimmung der Blickrichtung
– von Position und Ausrichtung (Orientierung) aller relevanten Objekte in der Benutzer-Umgebung; diese Ortung gibt Hinweise auf die räumliche Positionen von Bauteilen (z. B. zur Komponentenerkennung von Maschinenteile) oder von Montageorten • Kamera zur Erfassung der realen Umgebung, bzw. zur Erfassung von Piktogrammen (Markern) • Verschiedene Sensoren

Hierzu können verschiedene Trackingverfahren (optisches, videobasiertes Tracking; inertiale Trackingverfahren/Trägheitsnavigationssysteme, RFID-Tracking, ...) und deren Kombinationen, vgl. z. B. [Köppe 2014], zum Einsatz kommen.
Hierzu wird ein Outdoor und Indoor Positions- und Orientierungssystem verwendet, wie beispielsweise die GPS-Lokalisierung (z. B. WAAS, RTG-GPS, mmGPS für den Outdoor-Bereich) oder für den Indoor-Bereich (z. B. Cricket System vom MIT oder MagicMap3

3: Positionsbestimmung auf Basis von Funkstandards wie WLAN, RFID, Bluetooth, Zigbee, GSM und UMTS

• Technische Geräte zur Komponentenerkennung (Leseeinrichtungen für Auto-ID Systeme, Scanfunktion), wie z. B.: Barcode-Reader oder RFID-Lesegerät

Die relevanten Anlagen- und Maschinenkomponenten an den Wartungs- und Inspektions-Kontrollstellen der Anlagen werden dazu, mit z. B. zusätzliche installierte Hardwarekomponenten Piktogrammen (Markern) für markerbasiertes Tracking (z. B. QR-Code) ausgerüstet, oder mittels Koordinaten (ortsgebundener Tracking des AR-Systems) oder auf Basis von „Markerless-3D” Tracking des AR-Systems. Beim Einsatz in stark verschmutzten Umgebungen bieten sich RFID-Tags als Marker an.

• Hardware zur Kommunikation mit stationären Servern (Content-Server) und anderen mobilen Geräten, wie z. B. WPAN, WLAN oder UMTS
• Hardware zur online-Kommunikation zwischen dem Instandhalter „vor Ort” und weiteren interne Experten (betriebs-/unternehmensintern) oder externen Experten (Teleservice mit Maschinenbau-Unternehmen). Die Kommunikation kann textbasiert, mit Video-/Audioübertragung (Experte sieht z. B. das Schadenbild Vorort) sowie mit Übertragung relevanter Sensordaten sein (Multimediale Unterstützung zur Störungsfindung und -beseitigung bei Einbindung von „entfernten Experten”).
• AR-Anwendungen und andere relevante Anwendungen, wie z. B.: Magic Map, virtuelles Anlageninformationssystem, digitale Handbücher (mit/ohne Interaktion für 3D-Modelle)
• Software: die beim mobilen, visuellen Assistenzsystem eingesetzten Software-Anwendungen können monolithische als auch verteilte Anwendungen sein, d. h. sie laufen nicht nur auf dem mobilen Gerät, sondern bestimmte Teilsysteme der Anwendung laufen auf stationären Servern, die über Netzwerke mit dem mobilen Gerät verbunden sind. Beispiele sind Datenbanken, die für die Ausführung der Anwendung notwendige Daten aufbereiten und bereitstellen, wie z. B. Lagepläne eines Gebäudes, Handbücher, etc. Ebenfalls ist es denkbar, die erforderliche grafische Berechnung bei der Darstellung von 3D-Modellen der Anlage auf stationären Rechnern ablaufen zu lassen, das mobile System dient in diesem Fall nur noch dazu, Videobilder von einer Kamera zu aufzunehmen, an einen Server zu schicken, die angereicherten Bilder (augmentierten Bilder) wieder vom Server zu empfangen und darzustellen. Hierzu können auch Cloud-basierte Lösungen eingesetzt werden.

Zur Steuerung bzw. Interaktion mit dem angeschlossen Rechnern des mobiles visuelles Assistenzsystems kann neben der Eingabe über die Kamera (z. B. der Datenbrille oder der Helmkamera) ebenfalls über eine Dateneingabe per Stift/Handschrifterkennung (Stiftbedienung) erfolgen oder ggf. mittels Spracherkennung. Ferner können verschiedene mobile Peripheriegeräte wie beispielsweise Tastatur angeschlossen werden, die z. B. per Bluetooth (Bluetooth Keyboard) angekoppelt sind.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in der beigefügten Figur veranschaulicht.
Konkretes Betriebsbeispiel: störungsbedingte Instandhaltungsabwicklung – Vergleich: mit und ohne Assistenzsystem
Beispielszenario mit und ohne visuellem Assistenzsystem für den Instandhalter: Im Leitstand der Stranggießanlage sinkt die Füllstandsanzeige für die Hydraulik-Systeme der Strangführungssegmente von 90% auf 30% ab. Dieser Störfall tritt während des Gießprozeses auf. Es ist kein Stillstand für eine Reparatur. Mögliche Störungsursachen könnten sein: ein Sensorfehler des Füllstandmessgerätes oder eine Leckage im hydraulischen System. Der Anlagenfahrer im Leitstand beauftragt Mitarbeiter der mechanischen und die elektrischen Instandhaltung mit Störungssuche und -behebung. Die Ursachenklärung durch die beiden Instandhalter findet bei vollem Anlagenbetrieb statt.
Die persönliche Ausrüstung der Instandhalter ist:
Nach Methode (A) „visuelles Assistenzsystem”: die übliche Arbeitsausrüstung bestehend aus Funkgerät mit Akku für den Informationsaustausch mit dem zentralen Leitstand und Schutzhelm mit Helmlampe sowie das relevante Werkzeuge, erweitert um die Komponenten des zuvor beschriebenen visuelles Assistenzsystem. Die relevanten Informationen liegen Digital vor, durch entsprechenden Zugriff auf das Anlageninformationssystem und den modellbasierten Informationen; oder
Nach Methode (B) „traditionelle Art”: die übliche Arbeitsausrüstung (Funkgerät, Schutzhelm mit Helmlampe,. relevante Werkzeuge). Ferner papiergebundene Informationen, welche aufgrund der Störungsmeldung durch die Produktion von der Instandhaltung mitgeführt werden. Hier erscheint unmittelbar die bereits im Abschnitt „Stand der Technik” erörtere Schwachstelle der traditionellen Arbeitsweise: die direkte Wechselwirkung zwischen unklarer Störungsbeschreibung und ineffektiver Störungsbewältigung.
Das relevante Werkzeug wird aufgrund der Störungsmeldung der Produktion an die Instandhaltung mitgeführt, in diesem Fall bspw. Reparaturkoffer mit Spannungsprüfern.
Die Störungssuche und -behebung erfolgt entweder durch Abarbeiten von Punkten innerhalb eines Störungshandbuches oder auf Basis persönlicher Erfahrungen (Diagnosekompetenz), die Arbeiten erfolgen dabei idealerweise systematisch, z. B. nach dem Prinzip des tastenden Suchens zur Fehlereingrenzung oder der Störungsbehebung nach der U-Methode. Die grundsätzlichen Schritte werden nachfolgend exemplarisch dargestellt. Mittels neuer Industrie 4.0 Technologien, wie beispielweise mit Sensoren und eingebetteten Systemen mit eigener IP-Adresse ausgestattete Anlagenkomponenten (z. B. ein Motor), können beispielsweise beim Ausfall des Motors über Funk (oder eine andere Schnittstelle) ein Fehlercode übermittelt werden, der eine Störfallmeldung auslöst in ERP-Systemen oder IPS Lösungen.
Nachfolgend sollen diese unterschiedlichen Fälle: mit Fehlercode basierter Störungshilfe und ohne Störungshilfe (eigene Diagnosekompetenz) betrachtet werden.
Fall: mit Fehlercode basierter Störungshilfe
Beispielweise verfügt das Hydraulik-Systeme der Strangführungssegmente über Industrie 4.0 Technologien, wie z. B. über integrierte kommunikationsfähigen Sensoren zur latenten Überwachung. Dieses System wird aktiv, wenn Sensoren den starken Abfall der Füllstandsanzeige registrieren. Eine Störungsmeldung wird automatisch ausgelöst, dabei wird z. B. an ein relevantes IT-System der Instandhaltung, wie ein Instandhaltungsplanungs- und -steuerungssysteme (IPS), beispielsweise SAP PM, übermittelt. Zusätzlich wird – in diesem Beispiel – ein Fehlercode mitgeteilt.
Nach Methode (A): Die Störungsmeldung erscheint mit Fehlercode im IPS-System, z. B. auf dem Arbeitsplatzrechner des Instandhaltungs-Meisters. Aufgrund der Dringlichkeit wird direkt ein Instandhaltungsauftrag mit dem IPS ausgelöst. Der Instandhaltungstechniker „im Feld” kann diese Meldung direkt als Nachricht aufs die Handhelds gesendet werden. Dabei kann nicht nur der Fehlercode übermittelt, sondern ebenfalls die Funktionsstörung sowie eine Störungshilfe in digitaler Form gesendet werden. Der Instandhalter ruft über das Anlageninformationssystem die erforderlichen instandhaltungsrelevanten Dokumente zur Durchführung der Schadensbehebung auf.
Nach Methode (B): Der Instandhalter „im Feld” erhält über das Funkgerät die Störfallmeldung. Unter Umständen wird im mündlich der Fehlercode und eine Beschreibung der Funktionsstörung mitgeteilt. Eine Bereitstellung von technischen Zeichnungen und Instandhaltungsunterlagen vor Ort ist nicht möglich! Die relevanten Unterlagen müssen vom Instandhalter nun beschafft werden, z. B. aus der Instandhaltungswerkstatt. Bei den hier betrachteten Großanlagen, mit den großen räumlichen Distanzen der Anlagen, führen allein die erforderlichen lange Wegezeiten zu einer Verlängerung von Störungszeiten.
Fazit – Fall: mit Fehlercode basierter Störungshilfe nach Methode B:
Die traditionelle Arbeitsweise weißt folgende Nachteile auf:

• hohe Wegezeitanteil (Beschaffen und Transfer von Arbeitspapieren)
• Informationslücken
• mangehafte Datenqualität

Fall: ohne Störungshilfe (eigene Diagnosekompetenz erforderlich)
1. Schritt: Verifizierung der Alarmmeldung; hier: Prüfung des Tankinhaltes mittels Ölmessstab. Hierzu ist die Orientierung am Ort des Störfalls sowie die Lokalisierung und korrekte Identifizierung der relevanten Anlagenkomponenten und -teile notwendig. Die erforderlichen Informationen sind z. B. Lageinformationen zu „welche Tanks kommen in Betracht?”, „wo ist der Tank bzw. die Tanks?” und „wo ist das Meßrohr und der Ölmeßstab”.
Nach Methode (A): Suchanfrage mittels Display an das Anlageninformationssystem und ggf. mit zusätzlichen Informationen der Komponentenerkennung mittels der Datenbrille. Dies könnte z. B die Einblendung der Komponentenbezeichnung sein, welche virtuell zusätzlich in das aktuelle Sichtfeld (die realen Arbeitsumgebung) des Instandhalters eingeblendet wird. Alternativ kann die Anzeige der relevanten Orte bzw. Bauteile anhand von digitalen Lageplänen und Zeichnungen auf den zusätzlichen, mobilen Displays (wrist-mounted Display oder Industrie Tablet-PC) erfolgen. Dabei wird die aktuelle Position und/oder Blickpostion des Instandhalters mittels den indoor Systemen verfolgt (getrackt) und auf dem Display (Datenbrille oder zusätzliches Displays) angezeigt werden (z. B: Ebene: Hüttenflur, Anlagenbereich: Hydraulikraum XY der Stranggießanlage Z).
Ferner kann die aktuelle Position beispielsweise innerhalb des dynamischen 2D-Lageplans (Grundrissplan der Anlage) oder mit dem 3D-Anlageninformationsmodells ebenfalls angezeigt werden (z. B. zur Orientierung innerhalb der zentralen Hydraulikanlage oder einer Lüftungszentrale).
Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten, papierbasierten Unterlagen aufgrund der Störungsmeldung durch die Produktion zum Ort der Störung mitgeführt haben.
Die Orientierung innerhalb der Anlage („wo bin ich in der Anlage?”, „was sehe ich?”) muss der Instandhalter aufgrund seiner Erfahrungen gewährleisten.
Eine weitere erforderliche Information kann die Frage sein: „Wie ist der aktuelle Anzeigewert der Füllstandmessung?”.
Nach Methode (A) hat der Instandhalter mit Hilfe der zus. Wearable Computer und dem Funknetz Zugriff auf das Anlageninformationssystem, hier das Betriebsdateninformationssystem. Er kann sich die entsprechende Anzeige (Anzeige von Signalen innerhalb des HMIs der Automatisierungs-Ebene 1) auf den zus. Displays anzeigen lassen. Bei Verwendung von Industrie 4.0 Technologien, wie drahtlose Sensoren die mittels drahtloser Funktechnologien kommunizieren, besteht zu dem die Möglichkeit, die drahtlos übermittelte Information auf den zusätzlichen Displays anzuzeigen und den räumlich betreffenden Bauteilen zuzuordnen.
Nach Methode (B) Anruf der Instandhalter bei der Leitzentrale oder im Rechnerraum und entsprechende Rückfrage stellen („bitte den Anzeigewert von Tankfüllmessung xy ablesen”).
2. Schritt: Eingrenzung durch Fehlerdiagnose zur Klärung Sensor- oder Prozessfehler. Im Falle Sensorfehler kann der Gießprozess weitergeführt werden. Bei einem Prozessfehler muss a) abgewogen werden, ob der Gießprozess sicher fortgeführt werden kann und b) müssen die betroffenen Bauteile identifiziert werden. Beispielsweise ist es ein elektrisches/elektronisches Problem oder ein hydraulisches? Mögliche Prüfmaßnahmen sind beispielsweise das Messen von elektrischen Spannungszuständen an bestimmten Messpunkten oder Prüfen des Hydrauliksystems auf Undichtigkeit. Hierzu müssen z. B. folgende Informationen vorliegen: An welchen Messpunkten können elektrische Spannungszustände abgegriffen werden? Wie sind die Kabelbezeichnungen? Wo liegen die relevanten Rohrleitungen und Komponenten (Filter, ...) des Hydrauliksystems (Druck- und Tankleitungen, Steuerölleitungen, Hydraulikaggregates, Steuerblöcke, etc.)? Die relevanten Informationsquellen (Dokumente) sind z. B. Stromlauf- und Kabelpläne mit der Nummerierung der Kabel sowie Hydraulikschaltplan mit nummerierten Rohrabgängen z. B. des Aggregates.
Nach Methode (A): Lokalisierung der relevanten Komponenten (elektrischen oder hydraulischen) entweder automatisch mittels getrackter Datenbrille und Anzeige im Brillendisplay oder durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, beispielsweise mittels getracktem 3D-Anlagenmodell und automatischer Angabe.
Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen in papiergebunden Form aufgrund der Störungsmeldung der Produktion an die Instandhaltung zum Ort der Störung mitgeführt haben (oder erahnt haben). Eine weitere Möglichkeit ist die mündliche Kommunikation über Sprechfunkgeräte, bei der sich die Instandhalter fehlende Informationen, z. B. beim Instandhaltungsleiter oder anderen Experten beschaffen.
3. Schritt: Aufrechterhaltung einer Grundfunktionalität für den Betrieb der Anlage, hier: Tank auffüllen. Hierzu müssen z. B. Informationen zum Befüllen und ggf. Entlüften des Tanks sowie die Spezifikation des Hydrauliköl bekannt sein. Relevante Informationsquellen (Dokumente) sind die Wartungsunterlagen der Hydraulikanlage mit Sicherheitsanweisungen.
Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem. Die Gefahr ein falsches Hydrauliköl einzufüllen, fällt dadurch weg.
Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen mitgeführt haben (vgl. Schritt 2).
4. Schritt: Der Schaden lässt sich exakt lokalisieren; geplatzter Hydraulikschlauch an einer schwer zugänglichen und schlecht einsehbaren Stelle. Die betroffene Maschinenkomponente (Segment der Strangführung) wird auf die aktuelle Stellposition gesichert (damit ist die Komponente auch ohne Hydrauliksystem betreibbar). Hierzu müssen die entsprechenden Informationen den Instandhaltern vorliegen.
Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, z. B. auf elektronisches Dokument (E-Book) oder auf Videodateien eines interaktiven Anleitungsfilms (Utility-Film) mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung.
Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen mitgeführt haben (vgl. Schritt 2).
Bei beiden Methoden müsste eine mündliche Nachfrage beim diensthabenden Schichtmeister erfolgen, um eine Freigabe für die Änderung an der Anlage zu erhalten. Nach Methode (A) könnte mittels Anlageninformationssystem eine entsprechende Nachricht durch den Instandhalter an den Leitstand abgesetzt werden.
Ferner muss Umgang mit dem ausgetretenen Hydrauliköl geklärt werden, wie z. B. besteht eine Brand-/Explosionsgefahr. Eventuell muss die Werksfeuerwehr benachrichtigt werden, z. B. beim Austritt großer Öl-Mengen (das Volumen der Hydrauliktank kann mehrere hundert Liter Hydrauliköl betragen).
Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem. Durch konkrete Angaben zum Öltyp könnte z. B. die Werksfeuerwehr das geeignete Bindemittel direkt mitführen.
Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen mitgeführt haben (vgl. Schritt 2).
5. Schritt: weiterer Gießbetrieb mit festgesetzten Segment; Klärung, ob eine Schadensbehebung bei der nächsten Gießpause möglich ist. Hierzu muss die Gießpause (normale Wert ca. 30 min) erweitert werden in Abstimmung mit dem vorgelagerten Konverter- bzw. Schmelzbetrieb. Dabei muss das notwendige Ersatzteil schnell und korrekt identifiziert werden (Schlauchtyp, Nenndurchmesser, maximaler Arbeitsdruck, ...). Ferner muss mit dem betriebseigenen Zentralmateriallager abgestimmt werden, ob das Ersatzteil bis zur nächsten Gießpause verfügbar ist. Bei der korrekten Identifizierung des Hydraulikschlauches durch Ablesen der Kennzeichnung auf dem Hydraulikschlauch sowie auf der Presshülse können Schwierigkeiten auftreten. Beispielsweise kann der Hydraulikschlauch sich an einer schwer zugänglichen und schlecht einsehbaren Stelle befinden, oder die Schlauchbezeichnung ist weggewischt bzw. abgerieben.
Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, z. B. mit Hilfe der relevanten Hydraulikschemata oder Betriebsanleitung der Hydraulikanlage sowie mittels Teileliste für Hydraulik-Schlauchleitungen.
Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen mitgeführt haben (vgl. Schritt 2). Gegebenenfalls müssen die Maße (Schlauchlänge) von Hand mittels Bandmaß an schwer zugänglichen Stellen nachgemessen werden.
6. Schritt: Mittels der korrekten Identifizierung des erforderlichen Ersatzteils (Hydraulikschlauch) kann eine Anforderung bei dem betriebseigenen Zentralmateriallager erfolgen und geklärt werden, ob eine Schadensbehebung bei der nächsten Gießpause möglich ist.
Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, z. B. über eine Anbindung mit der Lagerwirtschaft überprüft ein Programm, ob alle Materialien verfügbar sind oder, ob es bestellt werden muss. Alle Daten könnten anschließend automatisiert per Betriebsauftrag an das Zentralmateriallager übergeben werden, mit Information an die Produktion (Leitstand). Die Aktionen erfolgen über die zusätzlichen Handhelds. Danach kann abschließend entschieden werden, ob der Produktionsplan eingehalten werden kann. Günstigsten Falls könnte kurzfristig eine Reparatur durchgeführt, ohne eine Verzögerung im Betriebsablauf, so dass weder Qualitäts- und Produktionseinbußen erfolgen.
Nach Methode (B) erfolgt der Informationsaustausch zwischen Instandhalter, Zentralmateriallager und Produktion (Leitstand) rein auf Basis einer mündlichen Kommunikation mittels Funkgerät. Durch die Zeitverluste bei der Kommunikation zwischen den verschiedenen Informationsträgern und Entscheidern und den notwendigen Erklärungsbedarf, ist dann eine Reparatur nicht kurzfristig möglich. Damit entstehen Qualitätseinbußen (z. B. kein Softreduktion) oder Produktionseinbußen.
Fazit:

• es waren eine Vielzahl von instandhaltungsrelevanten Informationen erforderlich, wie Handbuch zur „Störungssuche und -behebung”, Funktionsdiagramme, Stromlauf-/Kabelpläne, Hydraulikschemata, isometrische Zeichnungen und konstruktive Maschinen-/Anlagenzeichnung sowie Lage- und Grundrisspläne als Bestandszeichnung
• Instandhalter bindet andere Ressourcen bei der Methode B, durch sein mehrfaches Rückfragen und der mündlichen Informationsbeschaffung beim Leitstand („wie ist jetzt der Anzeigewert”; „ist die Fehlermeldung nun weg”) oder anderen Experten, z. B. Instandhaltungsleiter („wir hatten den Fehler doch schon einmal ...”)
• statt dicken Manual oder (Papier-)Sammlung der technischen Dokumentation hat der Instandhalter Zugriff auf einen ”digitalen Werkzeugkoffer” am Ort der vermeintlichen Störungsstelle
• mittels der Verbesserung der Navigation und Orientierung der Instandhalter innerhalb der komplexen Anlage und deren Systeme (Verrohrungssyteme, Medienanlagen, ...), sowie die verbesserte Lokalisierung der Maschinenteile und -komponenten durch den visuellen Assistenten, können potentielle Störquellen schnell und zuverlässig lokalisiert und entsprechende Maßnahmen sofort durch den Instandhalter eingeleitet werden
• das Ersatzteil für die Funktions- bzw. Baugruppe wird nach Methode A schnell, einfach und korrekt identifiziert
• im gezeigten Szenario kann der Produktionsplan on-line angepaßt werden, so daß er eingehalten werden konnte und keine Qualitäts- und Produktionseinbußen stattfanden
• mittels der Methode A kann ein einzelner Instandhalter, einen größeren Maschinenpark instandhalten bei gleichbleibender Anlagenverfügbarkeit, als nach der konventionellen Methode B.

In 1 (Digitale Produktion – Die Verbindung von virtueller und realer Produktion, Gerätepool: skalierbare Lösung vom mobilen Informationssystem bis zum Wearable Computing Platform) haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung:
Bezugszeichenliste

1: Subsysteme zur Lokalisierung und Orientierung z. B. GPS-Subsystem: mit industrietauglichem Standalone-GPS-Modul – Betriebsdateninformationssystem (BDIS) ggf. Anbindung an übergeordnete Managementsysteme (PPS, PAM, IBFS, QMS) – Anbindung an zentrale DB d. Anlagendokumentation („Zentral-Archiv”) – Anbindung an Digitale Anlagen-Prototypen mit Simulations-Service
2: Handheld Display (Wrist-Mounted oder Arm-Mounted Display, am Handgelenk gefestigte Anzeige)
3: AR-System
4: Industrie-Tablet-PC
5: Zusätzliche Helm-Kamera
6: Zusätzliches Audiosystem
7: Anlageninformationssystem, Ethernet, Wireless LAN ggf. LAN, „Internet-Wolke” IoS & IoD (optional) (offen)
8: Indoor-Navigation (ggf. digitale Karte)
9: Gyroskop, Lokalisierung
10: Lesefunktion für Auto-ID System, QR-Code, RFID-Tags Komponentenerkennung erfolgt z. B. mittels Marker oder ortsgebunden

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Köppe 2014 [0040]

Claims

Visuelles Assistenzsystem, aufweisend: mobile Geräte für einen Instandhalter in einer zu wartenden Anlage; stationäre Rechner, ein Netzwerk, über welches die stationären Rechner mit den mobilen Geräten verbunden sind, ein graphisches Ausgabegerät; ein Anlageninformationssystem mit instandhaltungsrelevanten Informationsquellen, insbesondere Dokumenten, zur Durchführung einer Schadensbehebung; und technische Geräte zur Erkennung von relevanten Komponenten an Wartungs- und Inspektions-Kontrollstellen der Anlage.
Visuelles Assistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Netzwerk um ein Personal Area Network PAN, ein Wireless PAN, ein WLAN oder um ein UMTS-Netzwerk handelt, wobei das Netzwerk unternehmensübergreifend oder unternehmensintern ausgebildet sein kann; und wobei das Netzwerk drahtgebunden oder auf Funk basierend ausgebildet sein kann.
Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem graphischen Ausgabegerät um eine Augmented-Reality AR-Datenbrille, z. B. in Form einer kopfbasierten Anzeige oder eines Head Mounted Display HMD, vorzugsweise ausgeführt als See Through System OST-HMD, und/oder um ein Arm/Wrist-Mounted Display und/oder um das Display eines Industrie-Tablet-PC handelt.
Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Subsystem zur zuverlässigen und exakten Bestimmung der Position, der Bewegungen sowie der Blickrichtung des Instandhalters, aufweisend eine Kombination von einem Global Positioning System GPS-Subsystem in Form eines industrietauglichen standalone-GPS-Moduls zur Positionsbestimmung und von einem Kreiselkompass oder einem elektronischen Kompass für die Bestimmung der Blickrichtung.
Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Subsystem zur Bestimmung der Position und der Ausrichtung aller relevanten Objekte in der Umgebung des Instandhalters, aufweisend eine Kamera zur Erfassung der realen Umgebung oder zur Erfassung von Piktogrammen sowie verschiedene Sensoren.
Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den technischen Geräten zur Erkennung von relevanten Komponenten um Leseeinrichtungen für Auto-ID-Systeme oder Scanner handelt, wie zum Beispiel Barcode- oder Pictogramm-Reader oder RFID-Lesegeräte zum Lesen von Barcodes oder Pictogrammen oder zum Auslesen von Markern oder RFID-Tags, mit denen die Komponenten gekennzeichnet sind.
Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch Hardware zur online-Kommunikation zwischen dem Instandhalter vor Ort und weiteren internen oder externen Experten.
Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem skalierbar ist.
Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegagnenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem ein Outdoor- oder Indoor-Positions- und Orientierungssystem aufweist.
Verwendung des visuellen Assistenzsystems zur Lokalisierung und Ortung eines Instandhalters oder eines gesuchten Bauteils.
Verwenden des visuellen Assistenzsystems zur Unterstützung von Arbeitstätigkeiten direkt vor Ort an Anlagen von Hütten- und Walzwerken sowie in Press-, Schmiede- und Rohrwerken durch Bereitstellung und zur Darstellung von relevanten Informationen zu jederzeit und an jedem Ort für jeden Mitarbeiter, insbesondere den Instandhalter.
Verwenden des visuellen Assistenzsystems als mobiles interaktives Dokumentationssystem.
Verfahren zur Durchführung einer Schadensbehebung mit Hilfe des visuellen Assistenzsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9; aufweisend folgende Schritte: Registrieren eines Abfalls einer Füllstandsanzeige eines Hydraulik-Systems eines Strangführungssegmentes durch einen kommunikationsfähigen Sensor; Automatisches Auslösen einer Störungsmeldung und Übermitteln der Störungsmeldung durch den kommunikationsfähigen Sensor an ein relevantes Informations-Technologie IT-System der Instandhaltung, vorzugsweise zusammen mit einem Fehlercode; je nach Dringlichkeit: Automatisches Auslösen eines Instandhaltungsauftrags durch das IT-System, wobei die Störungsmeldung direkt auf das mobile Gerät, insbesondere ein Handheld eines Instandhalters vor Ort gesendet wird, wobei die Störungsmeldung vorzugsweise nicht nur den Fehlercode, sondern ebenfalls die Funktionsstörung sowie eine Störungshilfe in digitaler Form aufweist; und Aufrufen von erforderlichen instandhaltungsrelevanten Dokumenten zur Durchführung der Schadensbehebung über das Anlageninformationssystem.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Orientierung des Instandhalters am Ort des Störfalls sowie zur Lokalisierung und konkreten Identifizierung der relevanten Anlagenkomponenten eine Suchanfrage an das Anlageninformationssystem gerichtet wird, ggf. mit zusätzlichen Informationen der Komponentenerkennung; und dass die Anzeige der relevanten Orte bzw. Bauteile anhand von digitalen Lageplänen und Zeichnungen auf zusätzlichen mobilen Geräten erfolgt, wobei die aktuelle Position und/oder Blickrichtung des Instandhalters mittels des Indoor-Positions- und Orientierungssystems verfolgt und auf der Datenbrille oder auf den zusätzlichen Displays der mobilen Geräte angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Klärung, ob ein Sensorfehler oder ein Prozessfehler vorliegt, eine Lokalisierung der zu prüfenden relevanten elektrischen oder hydraulischen Komponenten entweder automatisch mittels getrackter Datenbrille und Anzeige im Brillendisplay oder durch Zugriff auf das Anlageninformationssystem und automatischer Angabe erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für Informationen zum Befüllen und ggf. Entlüften eines Tanks, zur Spezifikation von Hydrauliköl, zur Feststellung einer Explosionsgefahr sowie evtl. zur Benachrichtigung der Werksfeuerwehr ein Zugriff auf das Anlageninformationssystem erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Lokalisierung des Schadens eine Schritt- für Schritt-Anleitung von dem Anlageninformationssystem abgerufen wird, um die betroffene Anlagenkomponente auf einer aktuellen Stellposition zu sichern.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Anlageninformationssystems eine Anfrage an den Leitstand der Anlage abgesetzt wird mit der Bitte um Freigabe für eine Änderung der Anlage in Form der Sicherung der Anlagenkomponente auf der aktuellen Stellposition.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Anlageninformationssystems eine Identifizierung eines notwendigen Ersatzteils erfolgt, beispielsweise durch Bereitstellung von relevanten Hydraulikschemata oder Betriebsanleitungen der Hydraulikanlage sowie mittels Teilelisten für Hydraulik-Schlauchleitungen.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, zum Beispiel über eine Anbindung mit der Lagerwirtschaft, ein Programm überprüft, ob alle Materialien verfügbar sind, oder ob sie bestellt werden müssen, und – in letzterem Fall – anschließend automatisierter Betriebsauftrag an das Zentralmateriallager, vorzugsweise mit Information an den Leitstand.