DE10208251A1 - Verfahren und Einrichtung zur Überwachung von Prozessen in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Überwachung von Prozessen, insbesondere des Druckprozesses, in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine, wobei Prozessgrößen als Betriebswerte, welche wenigstens die Bahnspannung und die Bahngeschwindigkeit umfassen, in einem Prozessraum identifiziert werden, eine Messung von Istwerten der Betriebswerte durchgeführt wird, eine Vorgabe oder eine Messung von Istwerten wenigstens eines diese Betriebswerte beeinflussenden Betriebsparameters vorgenommen wird und Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter bewertet werden, vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, dass eine Karte des Prozessraumes erzeugt wird, wobei eine Zuweisung zumindest einer Teilmenge von Punkten des Prozessraumes zu wenigstens zwei Klassen vorgenommen wird, die ein Maß für das Risiko des Betriebszustandes der Druckmaschine darstellt. Es wird eine Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit wenigstens einer Diagnostikeinrichtung (34), einer Eingabeeinheit (44), einer Maschinensteuerungseinheit (50) und einer Darstellungseinrichtung (56) offenbart, welche eine Kartographieeinheit (40) aufweist, welche eine Karte des Prozessraumes der Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter zur Verfügung stellt. Mit besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Einrichtung in einer Druckmaschine zum Einsatz gelangen, in welcher risikobehaftete Kombinationen von Prozessgrößen, welche beispielsweise Bahnbruch verursachen, ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Prozessen, insbesondere des Druckprozesses, in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine, wobei Prozessgrößen als Betriebswerte, welche wenigstens die Bahnspannung und die Bahngeschwindigkeit umfassen, in einem Prozessraum identifiziert werden, eine Messung von Istwerten der Betriebswerte durchgeführt wird, eine Vorgabe oder eine Messung von Istwerten wenigstens eines diese Betriebswerte beeinflussenden Betriebsparameters vorgenommen wird und Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter bewertet werden.

Es ist allgemein bekannt, einzelne Prozessgrößen an einer Druckmaschine messtechnisch zu erfassen und auch prozesszustandsabhängig auszuwerten. In der Menge der einzelnen Prozessgrößen für den Fall einer bahnverarbeitenden Druckmaschine kommt dabei den Betriebswerten der Bahnspannung und der Bahngeschwindigkeit besondere Bedeutung zu. Eine Gefahrenquelle für die Nichtproduktivität einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn ist insbesondere ein Bahnbruch, welcher häufig auf eine unangemessene Bahnspannung und/oder Bahngeschwindigkeit zurückzuführen ist. Das Risiko des Auftretens einer derartigen Situation ist häufig nur schlecht bekannt oder schlecht abzuschätzen. Bekannte Kontrolleinrichtungen für Druckmaschinen erlauben mitunter eine nachträgliche Analyse einer Problemsituation, nicht aber deren Vermeidung durch eine Vorwarnung oder Vorhersage unangemessener Betriebswerte im Prozessraum der Prozessgrößen.

Eine angemessene und benutzerfreundliche Visualisierung von Prozesszuständen einer technischen Anlage ist aufgrund einer mehrdimensionalen Interdependenz häufig schwierig und mit einem großen rechentechnischen Aufwand verbunden. Beispielsweise wird in der EP 0 829 809 A1 ein Verfahren zur mehrdimensionalen Darstellung von Prozesszuständen einer technischen Anlage, insbesondere geeignet zur Darstellung von Prozesszuständen einer Kraftwerksanlage offenbart. Es wird vorgeschlagen, um eine gleichzeitige und zusammenhängende Bewertung und Anzeige relevanter Prozessgrößen der Anlage zu ermöglichen, die relevanten Prozessgrößen durch eine neuronale Analyse auf Grundlage selbstorganisierender Karten in Beziehung zueinander auszuwerten, indem eine Topologie erhaltende, nicht lineare Projektion von Daten der relevanten Prozessgrößen auf eine mehrdimensionale neuronale Karte realisiert wird. Durch eine dynamische Visualisierung von Gewinnerraten einzelner Neuronen wird eine Projektion der physikalischen Anlagenzustände auf eine entfaltete Karte durchgeführt, sodass mittels eines neuronalen "Winner-Takes-All"-Algorithmus das aktuelle Gewinnerneuron bestimmt werden und die aufsummierten Gewinnerraten der einzelnen Neuronen auf der Karte codiert dargestellt werden können. Durch das beschriebene Verfahren kann jeder Anlagenzustand, der durch mehrere unabhängige Prozessgrößen bestimmt wird, durch eine Projektion auf nur zwei bzw. drei Dimensionen dargestellt werden, sodass eine bessere Übersichtlichkeit über die tatsächlichen Prozesszustände erreicht wird. Es wird also verfahrensgemäß eine Projektion auf nicht lineare Flächen, sogenannten Hauptmannigfaltigkeiten, welche durch die Topologie erhaltende Karten im Zustandsraum aufgespannt sind, durchgeführt.

Nachteilig bei der Anwendung eines derartigen Verfahrens zur Darstellung von Prozesszuständen einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn ist insbesondere der hohe rechentechnische Aufwand. Des Weiteren kann der Prozessraum in Betriebswerte, denen ein Istwert und ein Sollwert zugeordnet werden kann, und diese Betriebswerte beeinflussende Betriebsparameter zerlegt werden. Mit anderen Worten: im Fall des Prozessraums einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn existieren niedrig dimensionale, typischerweise zwei- oder dreidimensionale Hyperflächen oder Hyperebenen im Prozessraum, deren Lage durch eine bestimmte Konstellation von Betriebsparameter bestimmt ist. Diese Tatsache vereinfacht die Vorgänge im Prozessraum erheblich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Überwachung von Prozessen, insbesondere des Druckprozesses, einer bahnverarbeitenden Druckmaschinen und eine zugehörige Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche dem Maschinenbediener eine einfache Analyse der Istwerte bestimmter Betriebswerte gestattet und einen Betrieb der Maschine in einem Bereich kritischer Betriebswerte und Betriebsparameter vermeiden hilft.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und einer Einrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.

Der erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung von Prozessen, insbesondere des Druckprozesses, in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine, wobei Prozessgrößen als Betriebswerte, welche wenigstens die Bahnspannung und die Bahngeschwindigkeit umfassen, in einem Prozessraum identifiziert werden, eine Messung von Istwerten der Betriebswerte durchgeführt wird, eine Vorgabe oder eine Messung von Istwerten wenigstens eines diese Betriebswerte beeinflussenden Betriebsparameters vorgenommen wird und Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter bewertet werden, zeichnet sich dadurch aus, dass eine Karte des Prozessraumes erzeugt wird, wobei eine Zuweisung zumindest einer Teilmenge von Punkten des Prozessraumes zu wenigstens zwei Klassen vorgenommen wird, die ein Maß für das Risiko des Betriebszustandes der Druckmaschine darstellt. Mit anderen Worten: Es zeichnet sich dadurch aus, dass eine Karte wenigstens einer Teilmenge des Prozessraums, typischerweise des Unterraums der Betriebswerte oder eines Prozessraumes der Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter, welches die möglichen Betriebswerte einer Zuordnung mit wenigstens zwei Klassen unterwirft, vorliegt. Der Prozessraum wird durch die Wertemenge aller Prozessgrößen gebildet, wobei eine Teilmenge der Prozessgrößen als Betriebswerte bezeichnet oder identifiziert werden, wenn deren besondere Bedeutung für den Prozess erkannt oder realisiert wurde. Beispielsweise handelt es sich dabei um Prozessgrößen, welche während des Betriebes vom Maschinenbediener aktiv verändert bzw. kontrolliert werden müssen, wie typischerweise die Bahngeschwindigkeit und die Bahnspannung. Eine Bewertung von Betriebswerten kann mittels eines einfachen funktionellen Zusammenhangs mit Maßzahlen aus einer Wertemenge erfolgen. Die Gruppe der Betriebsparameter umfasst dabei Bedruckstoffcharakteristika, die Zeit seit dem letzten Bahnschnitt, die Zeit seit letzter Gummituchreinigung, Parameter des Trockners, die Rate der Bedruckstoffdefekte auf der laufenden Rolle und dergleichen.

Der Prozessraum ist, in anderen Worten, die Menge aller möglichen Betriebszustände, welche durch Prozessgrößen, sogenannte Betriebswerte und Betriebsparameter, charakterisiert werden, also die Menge aller möglichen Kombinationen von Betriebswerten und Betriebsparametern. Mit anderen Worten: Der Prozessraum wird durch die Betriebswerte und die Betriebsparameter aufgespannt. Die Betriebswerte bilden dabei einen Unterprozessraum. Eine Hyperebene oder Hyperfläche im Prozessraum, welche durch wenigstens zwei Prozessgrößen aus der Menge der Betriebswerte bei festgehaltenen Betriebsparametern aufgespannt ist, also typischerweise ein affiner Unterraum des gesamten Prozessraumes, wird auch als ein Prozessraum der Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter bezeichnet.

Unter einer Karte im Prozessraum wird also eine Abbildung aus wenigstens einer Teilmenge der Punkte des Prozessraumes in die Menge der reellen Zahlen verstanden. Bevorzugt wird die Teilmenge der Punkte im Prozessraum der Unterprozessraum oder ein Prozessraum der Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter sein und die Wertemenge nur eine kleine Teilmenge der reellen Zahlen umfassen, welche wenigstens zwei Elemente aufweist. Die Abbildung hat die Bedeutung der Zuordnung einer Maßzahl für die Risikobewertung zu einem Punkt des Prozessraumes und wird daher auch als Risikoklassifikation bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prozessüberwachung einer Druckmaschine mit einer Karte wenigstens einer Teilmenge des Prozessraums ermöglicht auf einfache Art und Weise, dem Maschinenbediener ein Maß für das Risikoniveau, also insbesondere die Wahrscheinlichkeit oder für ein Intervall von Wahrscheinlichkeiten eines Bahnbruchs, zu geben. Es wird also nicht nur die Information über derzeitige Istwerte der Betriebswerte im Prozessraum geliefert, sondern gleichzeitig Information über die Umgebung dieser Betriebswerte im Prozessraum zur Verfügung gestellt. Die Berücksichtigung dieser Kenntnis für die Kontrolle, Steuerung und/oder Regelung der Druckmaschine kann zu einer Verringerung des Risikos eines Ausfalls oder eines Auftretens nicht produktiver Zeit verringern.

Es ist vorgesehen, dass die Genauigkeit der Karte des Prozessraums durch die mittels laufender Messungen gewonnene Information und deren Weiterverarbeitung erhöht wird. Mit zunehmender Anzahl von Messungen, sei es an allen Maschinen einer Baureihe oder nur an einer bestimmten vorliegenden Maschine, soll also die Kenntnis der Karte verfeinert werden. Die Ergebnisse der Messungen an anderen Maschinen einer Baureihe können beispielsweise einer bestimmten Maschine dieser Baureihe genutzt werden, indem entsprechende Daten der Maschinensteuerungseinheit sei es bei Auslieferung, sei es durch Übermittlung mitgeteilt werden. Im allgemeinen werden Funktionswerte an Punkten im Prozessraum durch Testläufe und im zunehmenden Maße durch Produktionsläufe gewonnen. Es wird sich dabei typischerweise um zunächst statistisch verteilte Punkte handeln, sodann werden Bereiche des Prozessraumes betrachtet, in denen sich die Funktionswerte stark ändern.

Zur Erstellung der Karte oder deren Verfeinerung können vorteilhafterweise Interpolationen der Funktionswerte der Bewertung oder Klassenzuordnung zwischen gemessenen Punkten im Prozessraum vorgenommen werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Erhöhung der Genauigkeit oder der Verfeinerung der Kenntnis der Karte auch durch Berechnung von Funktionswerten oder Klassenzuordnungen unter Ausnutzung einer Fuzzy-Logik mit geeigneten Fuzzy-Mengen und Fuzzy-Regeln erfolgen. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Weiterverarbeitung der mittels laufender Messungen gewonnen Informationen ein neuronales Netz eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prozessüberwachung einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn kann darüber hinaus vorteilhaft eine Vorgabe von Sollwerten für die Betriebswerte, welche wenigstens die Bahnspannung und die Bahngeschwindigkeit umfassen, einschließen.

Zur Vermeidung des Betriebs der bahnverarbeitenden Druckmaschine mit Betriebswerten und/oder Betriebsparametern, welche risikobehaftet sind, erfolgt die Veränderung von einem Istwert auf einen Sollwert der Betriebswerte entlang eines geeigneten Weges im Prozessraum, welcher Punkte des Prozessraums in einer bestimmten Klasse, deren Zugehörigkeit ein Maß für das Risiko repräsentiert, vermeidet.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zur Prozessüberwachung einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn umfasst wenigstens eine Diagnostikeinrichtung, eine Eingabeeinheit, eine Maschinensteuerungseinheit und zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kartographieeinheit eine Karte des Prozessraums der Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter zur Verfügung stellt. Für den Maschinenbediener ist eine Darstellungseinrichtung vorgesehen, sodass eine einfache und bequeme Visualisierung der durch die Betriebswerte aufgespannten Hyperfläche im Prozessraum erfolgen kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Navigationseinheit zur Ermittlung eines Weges im Prozessraum zur Verfügung gestellt, welche eine Veränderung wenigstens eines Betriebswertes von einem Istwert auf einen Sollwert unter Vermeidung von Punkten im Prozessraum, berechnet oder durchführt.

Mit besonderem Vorteil kann ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Einrichtung in einer Druckmaschine, insbesondere einer Rollenrotationsdruckmaschine oder Offsetdruckmaschine, für eine Bedruckstoffbahn realisiert werden. Neben der Vermeidung gewisser Risiken durch bestimmte Betriebswerte und Betriebsparameter im Prozessraum kann die Kenntnis des Prozessraums auch zur Optimierung von Qualitätsparametern herangezogen werden. Im Voraus kann ein optimaler Betrieb mit minimiertem Risiko zumindest in einem lokalen Bereich des Prozessraums durchgeführt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Wertes der Risikoklassifikation mit einer zwei Klassen umfassenden Einteilung in Funktion der Bahngeschwindigkeit und der Bahnspannung bei festgehaltenen Betriebsparametern des höher dimensionalen Prozessraumes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Wertes der Risikoklassifikation mit einer alternativen Einteilung in mehrere Klassen in Funktion der Bahngeschwindigkeit und der Bahnspannung bei festgehaltenen Betriebsparametern des höher dimensionalen Prozessraumes,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Topologie einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung der Prozessüberwachung einer Druckmaschine für eine Druckstoffbahn und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Topologie einer vorteilhaft weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung der Prozessüberwachung einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn.

In der Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Wertes der Risikoklassifikation mit einer zwei Klassen umfassenden Einteilung in Funktion der Bahngeschwindigkeit und der Bahnspannung bei festgehaltenen Betriebsparametern des höher dimensionalen Prozessraumes gezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prozessüberwachung einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn umfasst die Bereitstellung oder die Vorlage einer Karte des Prozessraumes, insbesondere der Hyperebenen der Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter, wobei mögliche Betriebswerte, also Punkte in der Hyperebene, einer Zuordnung in Risikoklassen unterworfen sind. Die Fig. 1 zeigt also die Darstellung dieser Klassenzuordnung in Funktion der Betriebswerte Bahngeschwindigkeit 10 und Bahnspannung 12, aufgetragen in einem Koordinatensystem mit Ursprung 14. In der von den Betriebswerten Bahngeschwindigkeit 10 und Bahnspannung 12 aufgespannten Hyperebene liegen risikobehaftete Bereiche 16 und ungefährliche Bereiche 18. Beispielhaft ist hier eine Situation gezeigt, in der die risikobehafteten Bereiche 16 drei Inseln in einen ungefährlichen Bereich 18 bilden. Diese Konstellation soll nur der beispielhaften Erläuterung des Vorgehens der Kartenerstellung dienen: Den bekannten, gemessenen Punkten in der Hyperebene wird in diesem beispielhaften Maß entweder die Klasse "risikobehaftet" oder "ungefährlich" zugesprochen, mathematisch beispielsweise durch die Zahlen "1" und "0" repräsentiert. Anderen, noch nicht gemessenen Punkten in der Hyperebene wird durch Interpolation, sei es durch eine einfache analytische Vorschrift, eine Fuzzy-Logik oder durch Berechnung mittels eines neuronalen Netzes, eine entsprechende Klassenzugehörigkeit zugesprochen. Eine einfache analytische Vorschrift kann beispielsweise darin bestehen, dass allen Punkten innerhalb einer Umgebung um einen gegebenen Messpunkt mit bestimmtem maximalen Abstand, der kleiner als der minimale Abstand benachbarter Messpunkte ist, die Klasse des Messpunkts zugeordnet wird und dass zunächst Punkten, welche nicht von diesen Umgebungen überdeckt sind die Klasse "ungefährlich" zugesprochen wird.

Das gesicherte Wissen und/oder die Abschätzung der Zwischenwerte wird dann graphisch in Form einer Karte repräsentiert, insbesondere für den Maschinenbediener in geeigneter Form visualisiert, sei es auf einem Bildschirm, Display, Drucker oder dergleichen. Eine derartige Darstellung für den Maschinenbediener ermöglicht für diesen eine Abschätzung des mit bestimmten Betriebswerten und Betriebsparametern verbundenen Risikos durch eine Zuordnung des Risikos am Istwert im Prozessraum und eine Kenntnis bzw. Abschätzung benachbarter Betriebswerte und Betriebsparameter im Prozessraum.

In der Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Wertes der Risikoklassifikation mit einer alternativen Einteilung in mehrere, hier beispielhaft vier Klassen in Funktion der Bahngeschwindigkeit und der Bahnspannung bei festgehaltenen Betriebsparametern des höher dimensionalen Prozessraumes gezeigt. Bahngeschwindigkeit 10 und Bahnspannung 12 spannen eine Hyperfläche mit Ursprung 14 auf. Jedem Punkt der Hyperfläche ist eine Zugehörigkeit in eine Klasse einer Klassifikation zugesprochen. Beispielhaft ist hier eine Klassifikation, welche die vier Klassen "risikobehaftet", "zu vermeiden", "mit Warnung verbunden" und "ungefährlich" umfasst. In Fig. 2 ist eine beispielhafte Situation gezeigt, in welcher die von Bahngeschwindigkeit 10 und Bahnspannung 12 aufgespannten Hyperebene in einen ungefährlichen Bereich 18 drei Inseln aufweist, welche risikobehaftete Bereiche 16, Vermeidungsbereiche 20 und Warnbereiche 22 aufweisen. Der Betrieb der zugehörigen Druckmaschine für einen Bedruckstoff sollte in einem ungefährlichen Bereich 18 des Prozessraumes stattfinden. Es sollte vermieden werden, Betriebswerte mit zugehörigen Betriebsparametern auszuwählen oder zu erreichen, welche im Vermeidungsbereich 20, Warnbereich 22 oder risikobehafteten Bereich 16 liegen. Durch das Maß einer abgestuften Klassifikation, hier also drei von vier Klassen, welche nicht "ungefährlich" sind, ist es möglich, bestimmte Handlungsempfehlungen dem Maschinenbediener zu suggerieren oder vorzugeben:
beispielsweise könnte der Vermeidungsbereich 20 derart definiert sein, dass das Risiko eines Ausfalls oder einer Nichtproduktivität der Maschine gering ist, trotzdem aber ein Betrieb an einem derartigen Punkt im Prozessraum nicht empfohlen wird. Der Warnbereich 22 kann dazu dienen, die entsprechende Information der Annäherung an einen risikobehafteten Bereich 16 dem Maschinenbediener durch geeignete visuelle oder audielle Signale zu vermitteln, sodass dieser entsprechende Handlungen durchführt, um einen Betrieb der Druckmaschine im risikobehafteten Bereich 16 zu verhindern oder zu vermeiden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann eine Darstellung der Risikoklassifikation besonders einprägsam und anschaulich durch die Verwendung von Farben für unterschiedliche Bereiche auf der Karte erfolgen. Für den Fachmann ist klar, dass neben der beispielhaft angesprochenen zweidimensionalen Hyperebene oder Hyperfläche, welche von Bahngeschwindigkeit 10 und Bahnspannung 12 aufgespannt ist, weitere Hyperebenen, Hyperflächen oder dreidimensionale Hyperräume analog visualisiert werden können. Der gegenwärtige Status, also der Istwert im Prozessraum, kann mittels eines geeigneten Cursors auf der Karte dargestellt werden.

In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass die darstellte Karte in den Sinne dynamisch sein kann, dass immer die aktuell gültige Hyperebene visualisiert wird.

Bei sich ändernden Betriebsparametern wird also eine diesen entsprechende Hyperebene gezeigt, welche also im allgemeinen Fall ein abweichendes Muster an Bereichen aufweisen kann.

In der Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Topologie einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung der Prozessüberwachung einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn gezeigt. Die Bedruckstoffbahn 30 bewegt sich mit einem Geschwindigkeitsvektor 32 an einer Messeinrichtung 36, bevorzugt zur Bestimmung der Bahngeschwindigkeit und der Bahnspannung, vorbei. Die Messeinrichtung 36 ist mit einer Datenverbindung 35 in Kontakt zu einer Diagnostikeinrichtung 34, welche Daten aus der Messung der Messeinrichtung 36 gewinnt. Über eine erste Verbindung zum Datentransfer 38 wird die Information über die Istwerte der Betriebswerte an eine Kartographieeinheit 40 übermittelt. Diese Kartographieeinheit 40 stellt eine Karte der Risikoklassifikation in Abhängigkeit der wenigstens zwei Betriebsparameter Bahnspannung und Bahngeschwindigkeit bei bestimmten Betriebsparametern her.

Es kann vorgesehen sein, dass diese Kartographieeinheit 40 aus durch Messungen bekannte oder durch laufende Messungen erworbene Risikowerten Zwischenwerte für Punkte in der Hyperebene berechnet, wobei eine einfache analytische Interpolationsvorschrift oder Fuzzy-Logik mit geeigneten Regeln und Fuzzy-Mengen benutzt wird. Für eine geeignete Fuzzy-Logik können beispielsweise vier Klassen mit zugeordneter niedriger, mittlerer, höherer und höchster Wahrscheinlichkeit eines Bahnbruchs bestimmt werden. Aus bestimmten Regeln, welche bestimmte Betriebsparameter untereinander oder mit Betriebswerten verknüpfen bzw. Fuzzy-Regeln für die Zuordnung von Punkten im Prozessraum in bestimmte Klassen umfassen, kann nach Defuzzyfizierung einen Punkt im Prozessraum die Zugehörigkeit zu einer bestimmten Klasse zugesprochen werden. Derartige Regeln können aufgrund von Expertenwissen oder durch mathematischen Ableitung aus Versuchsresultaten gewonnen werden. Des Weiteren kann die Kartographieeinheit 40 mit einem neuronalen Netz ausgestattet sein. Dabei lernt das neuronale Netz über eine Vielzahl von Datensätzen, welches Konstellationen für eine bestimmte Risikoklasse von besonderer Bedeutung waren. Darüber hinaus ist es in der Lage, bestimmte Betriebsparameter ihrer Bedeutung entsprechend zu gewichten. Die zunehmende Ausprägung zentraler Zusammenhänge zwischen den Betriebswerten, respektive Betriebsparametern und der Risikoklassen, stellt gleichsam den wachsenden Erfahrungsschatz des neuronalen Netzes dar, durch den die Erfahrung oder Kenntnis über die Druckmaschine bzw. die Baureihe, welcher diese Druckmaschine angehört, simuliert wird. Das neuronale Netzwerk kann dabei sowohl aus Versuchssituation als auch während reellem Produktionsbetrieb der Maschine lernen.

Der Maschinenbediener 42 verfügt über eine Eingabeeinheit 44, in welche eine Eingabe von Sollwerten für Betriebswerte, wie beispielsweise die Bahngeschwindigkeit und die Bahnspannung und/oder Betriebsparameter 46 erfolgen kann. Mit einer zweiten Verbindung 48 zum Datentransfer kann diese Information in eine Maschinensteuerungseinheit 50 überführt werden. Die Maschinensteuerungseinheit 50 steht mit einer dritten Verbindung 52 zum Datentransfer in Wirkverbindung mit der Kartographieeinheit 40 und stellt damit beispielsweise Sollwerte für Betriebswerte und Betriebsparameter zur Erstellung einer Karte im Prozessraum zur Verfügung. Mittels einer vierten Verbindung zum Datentransfer 54 kann die in der Kartographieeinheit 40 vorhandene Information auf eine Darstellungseinrichtung 56, beispielsweise einen Monitor, ein Display, ein Drucker oder dergleichen, übermittelt werden. Dem Maschinenbediener 42 wird eine graphische Darstellung 58 der Karte des Prozessraums zur Verfügung gestellt. Durch einen Cursor, hier beispielhaft in Form eines Kreuzes, kann der Istwert der gegenwärtigen Betriebswerte bei gegenwärtigen Betriebsparametern visualisiert werden. Die Informationsaufnahme 62 für den Maschinenbediener 42 ist damit wesentlich vereinfacht und ihm wird gleichzeitig nicht nur der gegenwärtige Istzustand der Druckmaschine dargestellt, sondern auch die zugehörige Umgebung im Prozessraum. Dem Maschinenbediener 42 ist es möglich, durch Eingabe 46 von Sollwerten den Maschinenzustand zu ändern. Er kann dabei die Veränderung des Istwertes 60 in der graphischen Darstellung 48 der Karte des Prozessraumes auf der Darstellungseinrichtung 56 bequem und effizient verfolgen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann derart ausgeführt sein, dass die zu bestimmten, gerade vorherrschenden Betriebsparameter die entsprechende Hyperebene von Betriebswerten visualisiert wird. Mit anderen Worten: bei veränderten oder sich ändernden Bedingungen ist die angezeigte Karte nicht statisch, sondern die angezeigten Bereiche einzelner Klassen verändern die Lage ihrer Grenzen. Einerseits gilt es also für den Maschinenbediener 42 zu vermeiden, dass aufgrund einer Veränderung von Betriebsparametern oder Betriebswerten, welche er induziert, der Istzustand der Maschine in einem risikobehafteten Bereich zu liegen kommt, andererseits wird ihm durch die Darstellung der Hyperebene im Prozessraum die Dynamik der Maschine visualisiert. Der Maschinenbediener sieht also das Risikoniveau einer gegenwärtigen Situation, einem Punkt im Prozessraum entsprechend, und er kann die Gefahr abschätzen, in eine risikobehaftete Zone zu gelangen.

Für den Fachmann ist klar, dass die Visualisierung nicht ausschließlich auf die Bahngeschwindigkeit und die Bahnspannung beschränkt sein braucht, sondern dass das erfindungsgemäße Verfahren auch für weitere Betriebswerte anwendbar ist.

In der Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Topologie einer vorteilhaft weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung der Prozessüberwachung einer Druckmaschine für eine Bedruckstoffbahn gezeigt. Für eine Bedruckstoffbahn 30 mit Geschwindigkeitsvektor 32 ist eine Diagnostikeinrichtung 34 mit Messeinrichtung 36, welche durch eine Datenverbindung 35 miteinander verknüpft sind, vorgesehen. Die Diagnostikeinrichtung 34 generiert Information über Istwerte bestimmter Betriebswerte, beispielsweise der Bahnspannung und der Bahngeschwindigkeit, aus den mittels der Messeinrichtung 36 gewonnenen Messwerten. Die Diagnostikeinrichtung 34 steht über eine erste Verbindung zum Datentransfer 38 mit einer Kartographieeinheit 40 in Kontakt. Der Maschinenbediener 42 verfügt über ein Eingabegerät 44 zur Eingabe 46 von Sollwerten für Betriebswerte und/oder von Werten für Betriebsparameter. Über eine zweite Verbindung zum Datentransfer 48 kann diese Information an eine Maschinensteuerungseinheit 50 übermittelt werden. Diese Maschinensteuerungseinheit 50 steht mit einer dritten Verbindung zum Datentransfer 52 in Kontakt zur Kartographieeinheit 40 und kann dieser die Sollwerte für Betriebswerte und/oder Werte für Betriebsparameter mitteilen. Des Weiteren ist eine Navigationseinheit 64 vorgesehen, welche eine vierte Verbindung 54 zum Datentransfer zur Kartographieeinheit 40, eine fünfte Verbindung zum Datentransfer 66 zu einer Darstellungseinrichtung 56 und eine sechste Verbindung zum Datentransfer 68 zur Maschinensteuerungseinheit 50 aufweist. Die Darstellungseinrichtung 56 ermöglicht eine graphische Darstellung 58 der Karte des Prozessraumes mit einem Istwert 60 und einem Sollwert 70. Das Ziel der Navigationseinheit 64 ist es, automatisch einen gegebenenfalls optimierten (beispielsweise kürzesten oder schnellsten) Pfad oder Weg vom Istwert 60 zum Sollwert 70 unter Vermeidung von Bereichen in der Hyperebene außerhalb des ungefährlichen Bereichs zu bestimmen. Die automatische Navigation verfügt also über Wissen über die Karte des Prozessraumes und kann mittels eines geeigneten mathematischen Verfahrens einen Weg 72 im Prozessraum bestimmen, welcher mittels Veränderung von Maschinenparametern in der Maschinensteuerungseinheit 50 durchlaufen werden soll. Mit anderen Worten: durch zunehmende Kenntnis der Dynamik der Risikoklassen für verschiedene Produktionsbedingungen ist es möglich, einen bestimmten Weg im Prozessraum für eine bestimmte Produktion zu bestimmen, das heißt eine Vorhersage eines Druckmaschinensteuerungspfades auf der Karte des Prozessraumes für einen Teil oder die ganze Produktion.

Für den Fachmann ist klar, dass der Zusammenfall der verschiedenen funktionellen Einheiten, wie sie in Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigt sind, nur zu einer äquivalenten Ausführung nicht aber zu einer geänderten Topologie der erfindungsgemäßen Einrichtung führen wird. In dieser Hinsicht führt die Hinzufügung direkter, zusätzlicher Verbindungen zwischen den Einheiten zu einer äquivalenten Topologie, da der funktionelle Zusammenhang der einzelnen Einheiten gewahrt bleibt.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Bahngeschwindigkeit

12

Bahnspannung

14

Ursprung

16

risikobehafteter Bereich

18

ungefährlicher Bereich

20

Vermeidungsbereich

22

Warnbereich

30

Bedruckstoffbahn

32

Geschwindigkeitsvektor

34

Diagnostikeinrichtung

35

Datenverbindung

36

Messeinrichtung

38

erste Verbindung zum Datentransfer

40

Kartographieeinheit

42

Maschinenbediener

44

Eingabeeinheit

46

Eingabe von Sollwerten für Betriebswerte

48

zweite Verbindung zum Datentransfer

50

Maschinensteuerungseinheit

52

dritte Verbindung zum Datentransfer

54

vierte Verbindung zum Datentransfer

56

Darstellungseinrichtung

58

graphische Darstellung der Karte des Prozessraumes

60

Istwert

62

Informationsaufnahme

64

Navigationseinheit

66

fünfte Verbindung zum Datentransfer

68

sechste Verbindung zum Datentransfer

70

Sollwert

72

Weg im Prozessraum

Claims (10)

1. Verfahren zur Überwachung von Prozessen, insbesondere des Druckprozesses, in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine, wobei Prozessgrößen als Betriebswerte, welche wenigstens die Bahnspannung und die Bahngeschwindigkeit umfassen, in einem Prozessraum identifiziert werden, eine Messung von Istwerten der Betriebswerte durchgeführt wird, eine Vorgabe oder eine Messung von Istwerten wenigstens eines diese Betriebswerte beeinflussenden Betriebsparameters vorgenommen wird und Betriebswerte in Abhängigkeit der Betriebsparameter bewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Karte des Prozessraumes erzeugt wird, wobei eine Zuweisung zumindest einer Teilmenge von Punkten des Prozessraumes zu wenigstens zwei Klassen vorgenommen wird, die ein Maß für das Risiko des Betriebszustandes der Druckmaschine darstellt.

2. Verfahren zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Genauigkeit der Karte des Prozessraumes durch die mittels laufender Messungen gewonnene Information und deren Weiterverarbeitung erhöht wird.

3. Verfahren zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betriebsparameter aus der Gruppe Bedruckstoffcharakteristika, Zeit seit letztem Bahnschnitt, Zeit seit letzter Gummituchreinigung, Parameter des Trockners, Rate der Bedruckstoffdefekte auf der laufenden Rolle stammt.

4. Verfahren zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung oder Verfeinerung der Karte Interpolationen der Funktionswerte oder Klassenzuordnung zwischen gemessenen Punkten im Prozessraum vorgenommen werden.

5. Verfahren zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Genauigkeit oder der Verfeinerung der Kenntnis der Karte eine Berechnung von Funktionswerten oder Klassenzuordnungen unter Ausnutzung einer Fuzzy-Logik erfolgt.

6. Verfahren zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Weiterverarbeitung der mittels laufender Messungen gewonnenen Information ein neuronales Netz eingesetzt wird.

7. Verfahren zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine, wobei zusätzlich Sollwerte für Betriebswerte vorgegeben sind, gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung von einem Istwert auf einen Sollwert der Betriebswerte entlang eines geeigneten Weges im Prozessraum unter Vermeidung von Punkten in wenigstens einer bestimmten Klasse erfolgt.

8. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit wenigstens einer Diagnostikeinrichtung (34), einer Eingabeeinheit (44), einer Maschinensteuerungseinheit (50) und einer Darstellungseinrichtung (56) für den Maschinenbediener (42), dadurch gekennzeichnet, dass eine Kartographieeinheit (40) eine Karte des Prozessraums zur Verfügung stellt.

9. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Überwachung von Prozessen einer bahnverarbeitenden Druckmaschine gemäß Anspruch 8, wobei zusätzlich Sollwerte für Betriebswerte vorgegeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Navigationseinheit (64) zur Veränderung eines Istwertes (60) auf einen Sollwert auf einem Weg (72) im Prozessraum unter Vermeidung von Punkten in einer bestimmten Klasse vorgesehen ist.

10. Bahnverarbeitende Druckmaschine, insbesondere eine Rollenrotationsdruckmaschine oder Offsetdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmaschine einer Einrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9 aufweist.