本發明涉及一種用于工業機器中的根本原因分析的方法、系統和計算機程序產品。
背景技術:
1、諸如輪胎成型機的工業機器正變得越來越模塊化。每個模塊通常配置成在將半成品遞送到下一個模塊之前重復有限數量的任務。當相應的模塊準備好供應和接收時,半成品在模塊之間轉移。在模塊化水平上,除了“準備供應”和“準備接收”之外,沒有信息交換。因而,模塊不知道彼此的狀態,并且模塊中的一個中的單個錯誤可能導致下游模塊中看似不相關的錯誤的連鎖反應。在同時和/或跨多個工業機器發生若干錯誤的情況下,難以區分根本原因和影響。因此,操作人員可能花費時間來解決影響,而沒有有效地解決根本原因。
2、此外,在系統級別上,工業機器的其他常規輸出可能存在中斷,具有可能在一個或多個上游模塊中同時或連續發生的一個或多個根本原因。取決于工業機器的前置時間和一個或多個根本原因的嚴重性,與一個或多個根本原因相關聯的錯誤可能在中斷發生之前已經被清除。因此,對中斷的(一個或多個)根本原因的追溯確定是困難的,并且再次需要大量的調查,包括手動定時各種模塊中的處理,研究本地模塊錯誤和工業機器的輸出之間的因果,以及手動生成停機時間報告。
3、實際上,至少五分之一的中斷不能追溯到特定的根本原因和/或被分類為不需要進一步調查的可接受的短停止。此外,如果存在相同中斷的多個根本原因,則難以分攤中斷期間損失時間的責任。
4、總之,已知的根本原因分析是耗時的、部分不完整的并且不是非常準確的。因此,不能有效地解決由于工業機器的輸出中斷而導致的時間損失,并且工業機器的效率沒有完全優化。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種用于工業機器中的根本原因分析的方法、系統和計算機程序產品,其中可以改善工業機器的根本原因分析和/或效率。
2、根據第一方面,本發明提供了一種用于工業機器中的根本原因分析的方法,其中,所述方法包括以下步驟:
3、a)當在所述工業機器中發生多個錯誤時記錄所述多個錯誤;
4、b)將第一因果時間窗口和第二因果時間窗口相應地分配給所述多個錯誤中的第一記錄錯誤和第二記錄錯誤,其中只要所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口相應地打開,就認為所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤是打開的;
5、c)當所述工業機器的輸出在中斷時間窗口期間已中斷時,確定所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤中的哪些記錄錯誤在所述中斷時間窗口期間仍然打開;以及
6、d)如果在步驟c)中確定所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤中的至少一個在所述中斷時間窗口期間仍然打開,則將所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤中的所述至少一個分類為所述工業機器的輸出的中斷的可能原因。
7、盡管上述實施例僅針對兩個錯誤描述了步驟b)、c)和d),但是應當領會,可能存在同時和/或連續發生的兩個以上的錯誤,可以對其應用相同的步驟。
8、因果時間窗口可以用于確定在不一定與中斷時間窗口重疊的時刻發生的記錄錯誤之間的因果關系。特別地,可以選擇因果時間窗口的長度,使得它們至少延伸到記錄錯誤對工業機器的輸出的影響預期表現出來的時間。因此,步驟c)中的確定和步驟d)中的分類可以是自動化的,并且不需要大量且耗時的手動調查。以該方式,可以更有效地確定、分析和/或解決工業機器的輸出的中斷的更多數量的根本原因,從而最終減少停機時間并改善工業機器的效率。
9、在一個實施例中,所述方法還包括以下步驟:
10、-只要所述第一因果時間窗和所述第二因果時間窗相應地打開,就將所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤存儲在緩沖器中;
11、-當所述第一因果時間窗口關閉時,從所述緩沖器清除所述第一記錄錯誤;
12、-當所述第二因果時間窗口關閉時,從所述緩沖器清除所述第二記錄錯誤;以及
13、-在步驟c)中通過檢查在所述中斷時間窗口期間哪些記錄錯誤仍然在所述緩沖器中來確定哪些記錄錯誤仍然打開。在該實施例中,步驟c)僅需要在中斷時間窗口開始時或在中斷時間窗口仍然打開的時間期間從所述緩沖器中檢索仍然在緩沖器中的記錄錯誤。因果時間窗口本身僅用作將記錄錯誤在緩沖器中保持一定量的時間的工具。一旦相關的因果時間窗口已期滿,則相關聯的記錄錯誤被清除,并且不再能夠被檢索作為在中斷時間窗口期間輸出的中斷的可能原因。
14、替代地,所述方法還包括以下步驟:
15、-在步驟c)中通過檢查在所述中斷時間窗口期間哪些因果時間窗口仍然打開并查找相關聯的記錄錯誤來確定哪些記錄錯誤仍然打開。該替代實施例具有優于先前實施例的技術優點,在于即使在分配的因果時間窗口以及分配的因果時間窗口期滿之后,記錄錯誤也可以保持可用,使得以后還可以基于因果時間窗口中的一個與中斷時間窗口之間的歷史重疊來確定記錄錯誤與輸出的中斷之間的因果關系。
16、在另一實施例中,如果在步驟c)中確定所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤在所述中斷時間窗口期間都仍然打開,則在步驟d)中在所述工業機器的輸出的將所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤相應地分類為中斷的第一可能原因和第二可能原因。因此,兩種可能原因可以分擔在中斷時間窗口期間工業機器的輸出的中斷的責任。
17、優選地,所述方法還包括以下步驟:
18、e)將所述中斷時間窗口分攤到所述第一可能原因和所述第二可能原因。分攤可以提供不同原因對工業機器的輸出的中斷的責任程度的額外洞察。
19、更優選地,在步驟e)中根據所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口中的一個的開始時間或結束時間來分攤所述中斷時間窗口。因此,因果時間窗口的屬性可以控制分攤中斷時間窗口的方式。
20、在另一實施例中,在步驟e)中通過將所述第一可能原因和所述第二可能原因相應地分配給所述中斷時間窗口的第一時間段和第二時間段來分攤所述中斷時間窗口。通過將中斷時間窗口實際劃分為時間段,可以將可能原因分配給相應的時間段并如此存儲以供進一步分析。
21、特別地,當所述第一因果時間窗口在所述第二因果時間窗口之前開始時,根據以下條件中的一個或多個分攤所述中斷時間窗口:
22、如果所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口重疊并且所述第一因果時間窗口在所述第二因果時間窗口已結束之前結束,則當所述第一因果時間窗口結束時,所述第一時間段結束并且所述第二時間段開始;或者
23、如果所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口重疊并且所述第二因果時間窗口在所述第一因果時間窗口已結束之前結束,則當所述第二因果時間窗口結束時,所述第二時間段結束并且所述第一時間段開始;或者
24、如果所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口不重疊,則當所述第二因果時間窗口開始時,所述第一時間段結束并且所述第二時間段開始。通過使用上面指定的條件中的一個或多個,可以以這樣的方式控制分攤,使得時間段或多或少地對應于因果時間窗口中的一個與中斷時間窗口的重疊的長度,而中斷時間窗口的剩余長度被分配給與另一因果時間窗口相關聯的可能原因。
25、在另一實施例中,所述方法還包括以下步驟:
26、-相應地生成所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤的第一時間戳和第二時間戳;以及
27、-相應地從所述第一時間戳和所述第二時間戳開始所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口。因此,在相應的記錄錯誤發生時生成的時間戳可以用作相應的因果時間窗口的開始點。
28、在另一實施例中,所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口相應地具有獨立確定的第一窗口長度和第二窗口長度。
29、優選地,在所述工業機器的正常操作期間,所述工業機器具有總前置時間和周期時間,其中,所述方法還包括以下步驟:
30、-將所述第一窗口長度設定為至少等于第一錯誤持續時間加上第一超時,所述第一超時長于所述周期時間并且短于所述總前置時間;和/或
31、-將所述第二窗口長度設定為至少等于第二錯誤持續時間加上第二超時,所述第二超時長于所述周期時間并且短于所述總前置時間。因此,因果時間窗口的長度可能延伸到記錄錯誤對工業機器的輸出的影響預期表現出來的時間。
32、更優選地,所述第一超時長于所述周期時間并且短于從所述工業機器中已發生所述第一記錄錯誤的位置測量的所述總前置時間的剩余前置時間;和/或其中所述第二超時長于所述周期時間并且短于從所述工業機器中已發生所述第二記錄錯誤的位置測量的所述總前置時間的剩余前置時間。以該方式,可以選擇因果時間窗口的長度,使得它們至少延伸到記錄錯誤對工業機器的輸出的影響預期表現出來的時間。
33、在另一實施例中,在所述工業機器的正常操作期間,所述工業機器具有周期時間,其中,所述方法還包括以下步驟:
34、-當所述輸出具有偏離所述周期時間的輸出間隔時,開始所述中斷時間窗口。優選地,當所述輸出間隔以所述周期時間的至少百分之十并且優選地以所述周期時間的至少百分之二十超過所述周期時間時,所述輸出間隔偏離所述周期時間。通過使用至少百分之十或至少百分之二十的公差,可以防止小的周期時間偏差觸發中斷時間窗口的開始。
35、在另一實施例中,所述方法還包括以下步驟:
36、-監測用戶輸入;
37、-當在所述中斷時間窗口期間在預定時間段內沒有檢測到用戶輸入時,在所述工業機器的輸出中將指示無操作的特殊錯誤分類為中斷的可能原因。以該方式,可以防止由于“無操作”而導致的輸出的中斷被分類為“未知”或“未定義”并且被不必要地調查。
38、在另一實施例中,所述方法還包括以下步驟:
39、-當恢復所述工業機器的輸出時,結束所述中斷時間窗口。
40、在另一實施例中,所述工業機器包括多個模塊,其中,所述方法還包括以下步驟:
41、-區分在所述模塊中的一個中作為根本原因發生的錯誤和在所述模塊中的一個中作為根本原因的影響而發生的錯誤,并且相應地對錯誤進行分類;以及
42、-將所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口僅分配給已被分類為根本原因的記錄錯誤。因此,可以防止僅作為根本原因的影響而發生的錯誤被分類為工業機器的輸出的中斷的可能原因。
43、根據第二方面,本發明提供了一種用于工業機器中的根本原因分析的方法,其中所述工業機器包括多個模塊,其中,所述方法包括以下步驟:
44、-向所述多個模塊中的每個模塊分配反映不需要人為干預的第一狀態和需要人為干預的第二狀態的狀態;
45、-當在所述多個模塊中的第一模塊中發生需要在所述第一模塊中進行人為干預的最早錯誤時,將所述第一模塊的狀態從所述第一狀態改變為所述第二狀態;以及
46、-將需要在所述第一模塊中進行人為干預的最早錯誤分類為所述第一模塊的狀態從所述第一狀態改變為所述第二狀態的根本原因。
47、通過僅將最早錯誤分類為根本原因,可以防止同一模塊中的任何另外的錯誤也被分類為根本原因。換句話說,將狀態從第一狀態改變為第二狀態的模塊可以僅因為單個根本原因而這樣做。任何另外的錯誤被認為是所述根本原因的影響,即使所述另外的錯誤也需要人為干預。通過僅示出單個根本原因,可以顯著減少錯誤數據的量,并且操作人員可以快速地針對單個根本原因以采取適當的動作。解決根本原因還可以自動解決作為根本原因的影響而生成的錯誤。
48、優選地,在需要在所述第一模塊中進行人為干預的最早錯誤之后并且在所述第一模塊的狀態從所述第二狀態改變回到所述第一狀態之前,在所述第一模塊中發生的任何另外的錯誤被忽略作為所述第一模塊的狀態從所述第一狀態改變為所述第二狀態的根本原因候選。更優選地,在所述第一模塊中發生的所述另外的錯誤被分類為根本原因的影響。例如,如果在所述第一模塊中不存在需要操作人員移動通過安全光幕的早期錯誤,則在操作人員移動通過第一模塊中的有效安全光幕時生成的錯誤被分類為根本原因。然而,如果在所述第一模塊中存在需要人為干預的較早錯誤,則由安全光幕生成的錯誤僅是最早錯誤的影響。
49、在另一實施例中,所述第一狀態表示:
50、-所述多個模塊中的相應模塊無錯誤地運行;
51、-所述多個模塊中的相應模塊由于所述相應模塊外部的原因而暫停;或
52、-所述多個模塊中的相應模塊具有可以在沒有人為干預的情況下自動解決的錯誤。顯然,無錯誤地運行的模塊不需要人為干預。一旦外部原因被清除,由于模塊外部的某種原因而暫停的模塊,例如不供應半成品的另一模塊,就可以恢復其處理。類似地,當相關錯誤(內部或外部)被解決時可以自動恢復其處理的模塊也不需要人為干預。
53、優選地,所述方法還包括以下步驟:
54、-使用所述第一狀態的兩個或更多個子狀態來區分無錯誤地運行、暫停或具有可以在沒有人為干預的情況下自動解決的錯誤的相應模塊。進一步的區分可以用于在視覺上通知操作人員正常運行的模塊與不需要人為干預的暫停的模塊之間的差異。
55、在另一實施例中,所述方法還包括以下步驟:
56、-在所述多個模塊中的第二模塊中發生需要在所述第二模塊中進行人為干預的最早錯誤時,將所述第二模塊的狀態從所述第一狀態改變為所述第二狀態;以及
57、-將需要在所述第二模塊中進行人為干預的最早錯誤分類為所述第二模塊的狀態從所述第一狀態改變為所述第二狀態的根本原因。不同的模塊可能由于不同的根本原因而改變狀態。該實施例具有與前面關于第一模塊描述的相同的優點,但是現在應用于第二模塊。因此,關于第一模塊和第二模塊的錯誤信息可以限于每個模塊的單個根本原因。
58、在另一實施例中,所述方法還包括以下步驟:
59、-提供人機接口;
60、-在所述人機接口上顯示所述多個模塊的狀態;以及
61、-在所述人機接口上僅顯示被分類為所述多個模塊中的任何模塊的狀態從所述第一狀態改變為所述第二狀態的根本原因的錯誤。通過僅示出根本原因,可以顯著減少錯誤數據的量,并且操作人員可以更快地確定每個模塊的適當動作過程。可選地,操作人員可以選擇查看更多的錯誤數據。而且,更詳細的錯誤數據可以顯示在靠近相應模塊或位于相應模塊處的人機接口上。附加地或替代地,可以基于人機接口相對于機器的位置或距離來過濾錯誤數據,從而一旦操作人員接近工業機器就提供更多細節。
62、優選地,所述方法還包括以下步驟:
63、-過濾掉被分類為根本原因的影響的任何另外的錯誤而不顯示在所述人機接口上。因此,可以防止操作人員對尚未被分類為相應模塊的根本原因的錯誤采取行動,從而在沒有解決根本原因的情況下恢復操作時可能導致另外的錯誤。
64、在另一實施例中,所述方法還包括以下步驟:
65、-將多個角色中的一個或多個角色分配給用于在所述第一模塊中生成錯誤的錯誤消息列表中的一個或多個錯誤消息;
66、-將人機接口與具有所述多個角色中的第一角色的操作人員相關聯;以及
67、-在所述第一模塊中發生一個或多個錯誤時,在所述人機接口上僅顯示已被分配所述第一角色的與所述一個或多個錯誤相關的錯誤消息。因此,人機接口僅顯示具有第一角色的操作人員感興趣的那些錯誤。這允許進一步減少錯誤信息以及操作人員的更快和更有效的響應。
68、在可以應用于根據本發明的第一方面和第二方面的方法的另一實施例中,所述工業機器是輪胎成型機。如本發明的背景技術中所述,輪胎成型機變得越來越模塊化。因此,當應用于輪胎成型機時,根據本發明的方法可以是特別有利的。
69、根據第三方面,本發明提供了一種用于工業機器中的根本原因分析的系統,其中,所述系統包括可連接到所述工業機器的控制單元,其中,所述控制單元在連接到所述工業機器時配置用于執行根據本發明的第一方面或第二方面的實施例中的任一個的方法的步驟。
70、根據本發明的第三方面的系統用于執行先前討論的方法,因此,具有相同的技術優點,這將在下文中不再重復。
71、在一個實施例中,所述系統還包括緩沖器,用于只要所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口相應地打開就存儲所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤,其中,當所述第一因果時間窗口和所述第二因果時間窗口相應地關閉時,從緩沖器清除所述第一記錄錯誤和所述第二記錄錯誤,其中,所述控制單元配置用于在步驟c)中通過檢查在所述中斷時間窗口期間哪些記錄錯誤仍然在所述緩沖器中來確定哪些記錄錯誤仍然打開。
72、替代地,所述控制單元配置用于在步驟c)中通過檢查在所述中斷時間窗口期間哪些因果時間窗口仍然打開并查找相關聯的記錄錯誤來確定哪些記錄錯誤仍然打開。
73、根據第四方面,本發明提供了一種計算機程序產品,其包括保持指令的非暫時性計算機可讀介質,所述指令在由處理器執行時使根據本發明的第三方面的實施例中的任一個的系統執行根據本發明的第一方面或第二方面的實施例中的任一個的方法的步驟。
74、根據本發明的第四方面的計算機程序產品用于使前述系統執行先前討論的方法的步驟,因此具有相同的技術優點,這將在下文中不再重復。
75、在說明書中描述和示出的各個方面和特征可以在任何可能的情況下單獨應用。這些單獨的方面,特別是所附從屬權利要求中描述的方面和特征,可以成為分案專利申請的主題。