Integrierte Telediagnose via Internet zum effizienten Service von Produktionssystemen

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Diss. Reihe Fertigungstechnik, Band 111

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2020-01-27
Issue Year
2001
Authors
Göhringer, Jürgen
Editor
Geiger, Manfred
Feldmann, Klaus
Publisher
Meisenbach
ISBN
3-87525-147-4
Abstract

Modern production systems require high availability in order to avoid costly downtimes and to ensure the cost-effectiveness of the investments. The worldwide use of these systems and the high level of complexity of the malfunctions require fast and adequate support from the manufacturer's experts. For this purpose, telediagnostics is the suitable tool, which also has great potential with regard to the factors of saving costs, increasing customer loyalty, reducing response times and flexibility in employee deployment. In the future, telediagnosis will therefore develop into a standard service in the service of manufacturers of capital goods. The currently available solutions are limited to the transmission of sensor and control data, with the partial addition of multimedia information, and are only realizations for specific applications. The aim of this work was therefore the development of an integrated, network-compatible telediagnostic system based on modern, standardized tools and communication structures of the Internet, which realizes the continuous computer support in the entire process chain of diagnosis with powerful software programs. The system and its distributed applications can be accessed by the user with a Java-enabled WWW browser, regardless of location and platform. This means parallel use by the machine operator directly on the production system for local diagnosis and by the experts in the manufacturer's service center for telediagnosis. This integrated approach, which is based on the central provision of the software system on a WWW server, also has the very important advantage of the permanent topicality of the expert knowledge and the applications for the diagnosis. A systematic analysis of the use of this technology in industrial production was carried out as the basis for the development of the telediagnostic system. Both technical, organizational and economic aspects were considered. The deficits of existing solutions were derived from the knowledge gained and converted into concrete requirements that served to develop the concept of the integrated telediagnostic system. Above all, the structural structure and architecture of the software system as well as the information technology content of the databases and the functionality of the applications were developed. The provision of this distributed information via cross-company networks, especially for processing with the applications, is an essential area of responsibility in the telediagnostic system. A communication system was therefore developed as a platform for this data exchange, for which innovative Internet technologies were adapted and used. With the visualization programs, problem-specific views of the production systems and their processes can be generated over the Internet, and valuable information for diagnosis can be obtained remotely. The status visualization provides a comprehensive overview of the current operating status of a production network. More detailed information about a machine can be obtained with the program for the virtual online representation of manufacturing processes in a three-dimensional world and with the software solution for remote control of the user interface of machine controls. The central tool of the telediagnostic system is the internet-capable diagnostic program, with which the user is very efficiently supported in determining the cause of the error and correcting it. This enables both the machine operator and the expert to make quick diagnoses with a uniform program, with the associated positive effects on availability and downtime costs. The main modules of the diagnostic program are the data model to represent the technical expert knowledge, the tool for the acquisition and dynamic adjustment of this information as well as the inference strategies for automatic and user-controlled problem solving. The user is supported in the telediagnostic system to support troubleshooting by web-based multimedia therapy measures. Increasing transparency in the production area, optimizing planning tasks and generating new knowledge for the telediagnostic system is the main field of application of the data mining program. This operates with intelligent analysis methods based on a comprehensive compression of machine and process data. Other programs, such as the notification module for personal information about the occurrence of faults and the tool for multimedia cooperation of several people via the Internet, serve to supplement and round off the tasks of the telediagnostic system. With the system designed and implemented in the context of this work, an important building block for the field of telediagnosis could be developed. Compared to existing solutions, the comprehensive provision of applications for computer support in diagnostics and the consistent use of the Internet as a platform for transferring data and executing programs are particularly worth mentioning. The potential of the telediagnostic system in the industrial environment could be demonstrated in the implementation of this solution on a machine tool at an automobile manufacturer. An analysis carried out in this context showed the acceptance of the overall system by the employees and the performance of the individual applications. In further work, the existing diagnostic tools can be optimized and procedures for data encryption can be integrated into the telediagnostic system. In addition, a functional expansion can take place with regard to comprehensive customer support by the manufacturer via the Internet. Here, e.g. the integration of applications for the optimization of production processes as well as for the administration of service information and orders are interesting additions.

Abstract

Moderne Produktionssysteme erfordern eine hohe Verfügbarkeit, um kostenintensive Stillstandszeiten zu vermeiden und die Wirtschaftlichkeit der Investitionen zu sichern. Der weltweite Einsatz dieser Systeme und die hohe Komplexität auftretender Störungen verlangen die schnelle und adäquate Unterstützung des Kunden durch Experten des Herstellers. Hierzu stellt die Telediagnose das geeignete Werkzeug dar, welches zudem hohe Potenziale hinsichtlich der Faktoren Kosteneinsparung, Verstärkung der Kundenbindung, Reduzierung der Reaktionszeiten und Flexibilität des Mitarbeitereinsatzes besitzt. Zukünftig wird sich die Telediagnose deshalb zu einem Standardangebot im Service der Hersteller von Investitionsgütern entwickeln. Die aktuell verfügbaren Lösungen beschränken sich nur auf die Übertragung von Sensor- und Steuerungsdaten, mit der teilweisen Ergänzung durch multimediale Informationen, und sind zudem lediglich Realisierungen für spezifische Anwendungsfälle. Ziel dieser Arbeit war deshalb die Entwicklung eines integrierten, netzwerkfähigen Telediagnosesystems auf der Basis moderner, standardisierter Werkzeuge und Kommunikationsstrukturen des Internets, das die durchgängige Rechnerunterstützung in der gesamten Prozesskette der Diagnose mit leistungsfähigen Softwareprogrammen realisiert. Das System und dessen verteilte Anwendungen können standort- und plattformunabhängig durch den Anwender mit einem javafähigen WWW-Browser aufgerufen werden. Somit ist eine parallele Nutzung durch den Maschinenbediener direkt am Produktionssystem zur lokalen Diagnose sowie durch den Experten in der Servicezentrale des Herstellers zur Telediagnose gegeben. Dieser integrierte Ansatz, der auf der zentralen Bereitstellung des Softwaresystems auf einem WWW-Server basiert, besitzt zudem den für die Diagnose sehr bedeutenden Vorteil der permanenten Aktualität des Expertenwissens und der Anwendungen. Als Grundlage für die Entwicklung des Telediagnosesystems wurde eine systematische Analyse des Einsatzes dieser Technologie in der industriellen Produktion durchgeführt. Dabei wurden sowohl technische und organisatorische als auch wirtschaftliche Aspekte betrachtet. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurden die Defizite bestehender Lösungen abgeleitet und in konkrete Anforderungen überführt, die zur Erarbeitung des Konzeptes des integrierten Telediagnosesystems dienten. Entwickelt wurde vor allem der strukturelle Aufbau und die Architektur des Softwaresystems sowie die informationstechnischen Inhalte der Datenbanken und die Funktionalität der Anwendungen. Die Bereitstellung dieser verteilten Informationen über unternehmensübergreifende Netzwerke, speziell zur Verarbeitung mit den Applikationen, ist ein wesentlicher Aufgabenbereich im Telediagnosesystem. Als Plattform für diesen Datenaustausch wurde deshalb ein Kommunikationssystem entwickelt, für das innovative Technologien des Internets adaptiert und genutzt wurden. Mit den Visualisierungsprogrammen können problemspezifische Sichten auf die Produktionssysteme und deren Prozesse über das Internet erzeugt, und somit wertvolle Informationen für eine Diagnose aus der Ferne gewonnen werden. Die Zustandsvisualisierung liefert einen umfassenden Überblick über die aktuellen Betriebszustände eines Produktionsverbundes. Detailliertere Informationen zu einer Maschine können mit dem Programm zur virtuellen Online-Darstellung von Fertigungsprozessen in einer dreidimensionalen Welt sowie mit der Softwarelösung zur Fernbedienung der Benutzeroberfläche von Maschinensteuerungen erhalten werden. Das zentrale Werkzeug des Telediagnosesystems ist das internetfähige Diagnoseprogramm, mit dem der Anwender sehr effizient bei der Ermittlung der Fehlerursache und der Fehlerbehebung unterstützt wird. Dadurch können sowohl der Maschinenbediener als auch der Experte schnelle Diagnosen mit einem einheitlichen Programm vornehmen, mit den damit verbundenen positiven Auswirkungen auf die Verfügbarkeit und die Stillstandskosten. Die wesentlichen Module des Diagnoseprogrammes sind das Datenmodell zur Repräsentation des technischen Expertenwissens, das Werkzeug zur Akquisition und dynamischen Anpassung dieser Informationen sowie die Inferenzstrategien zur automatischen und benutzergesteuerten Problemlösung. Zur Unterstützung der Störungsbehebung werden dem Anwender im Telediagnosesystem multimediale Therapiemaßnahmen webbasiert bereitgestellt. Die Steigerung der Transparenz im Produktionsbereich, zur Optimierung von Planungsaufgaben sowie zur Generierung neuen Wissens für das Telediagnosesystem, ist das wesentliche Anwendungsfeld des Data-Mining-Progrannmes. Dieses operiert mit intelligenten Analyseverfahren auf der Basis einer umfassenden Verdichtung von Maschinen- und Prozessdaten. Weitere Programme, wie das Benachrichtigungsmodul zur personenbezogenen Information über das Auftreten von Störungen und das Werkzeug zur multimedialen Kooperation mehrerer Personen über das Internet, dienen zur Ergänzung und zur Abrundung der Aufgaben des Telediagnosesystems. Mit dem im Rahmen dieser Arbeit konzipierten und implementierten System konnte ein wichtiger Baustein für das Gebiet der Telediagnose entwickelt werden. Im Vergleich zu bestehenden Lösungen sind insbesondere die umfassende Bereitstellung von Anwendungen zur Rechnerunterstützung bei der Diagnose sowie die konsequente Nutzung des Internets als Plattform zur Übertragung von Daten und zur Ausführung von Programmen zu nennen. Das Potenzial des Telediagnosesystems im industriellen Umfeld konnte im Rahmen der Umsetzung dieser Lösung auf einer Werkzeugmaschine bei einem Automobilhersteller nachgewiesen werden. Eine in diesem Zusammenhang durchgeführte Analyse zeigte die Akzeptanz des Gesamtsystems bei den Mitarbeitern und die Leistungsfähigkeit der einzelnen Anwendungen. In weiteren Arbeiten können die vorhandenen Diagnosewerkzeuge optimiert und Verfahren zur Datenverschlüsselung in das Telediagnosesystem integriert werden. Zudem kann eine funktionale Erweiterung erfolgen, hinsichtlich einer umfassenden Betreuung des Kunden durch den Hersteller über das Internet. Dabei stellen z.B. die Integration von Anwendungen zur Optimierung von Produktionsprozessen sowie zur Verwaltung von Serviceinformationen und -aufträgen interessante Ergänzungen dar.

Series
Fertigungstechnik - Erlangen
Series Nr.
111
Notes
Nach Rechteübertragung des Meisenbach-Verlags auf die FAU digitalisiert und online gestellt durch Geschäftsstelle Maschinenbau und Universitätsbibliothek der FAU im Jahr 2020. Koordination der Reihe: Dr.-Ing. Oliver Kreis. Für weitere Informationen zur Gesamtreihe siehe https://mb.fau.de/diss
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