DE3319248C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 15.

Ein Verfahren zur Überwachung der Arbeitsweise einer Zigarettenfertigungsmaschine ist beispielsweise beschrieben in der GB-PS 13 52 941 (DE-OS 20 13 078). Bei diesem Überwachungsverfahren wird bei einem Auftreten eines Fehlers im Verfahrensablauf bei der Herstellung der Zigaretten die Zigarettenfertigungsmaschine stillgesetzt. Zu diesem Zweck sind an der Maschine Sensoren angebracht, die das Auftreten von Verfahrensfehlern überwachen. Beim Auftreten eines Fehlers im Verfahrensablauf wird der zugeordnete Sensor aktiviert. Hierdurch erzeugt dieser ein Signal, welches seinerseits den Maschinenantrieb unterbricht und somit einen Halt der Maschine bewirkt. Signale werden weiterhin einer Zählvorrichtung und einer Zeitmeßvorrichtung zugeführt. Solche Vorrichtungen sind jeweils mit jedem der Sensoren verbunden. Bei Beginn eines Maschinenhalts infolge einer ermittelten Fehlerursache wird die Zählung der Zählvorrichtung, die dem aktivierten Sensor zugeordnet ist, um die Ziffer 1 erhöht. Die zugeordnete Zeitmeßvorrichtung wird aktiviert und bleibt aktiviert, solange bis eine Überwachungsperson die Fehlerursache beseitigt hat und die Maschine von neuem startet. Die Aktivierung hält an, bis die Maschine wieder auf voller Arbeitsdrehzahl ist. Tritt die gleiche Fehlerursache von neuem auf, dann wird die Zählung der Zählvorrichtung wiederum um 1 erhöht und die Zeitdauer, während der die Maschine stillgesetzt ist, wird in der Zeitmeßvorrichtung der dort bereits registrierten Zeit hinzuaddiert.

Ein weiteres Verfahren zur Überwachung einer Zigarettenfertigungsmaschine ist in der GB-PS 13 52 942 (DE-OS 20 15 619) beschrieben.

Hierbei wird die Anzahl der der Maschine zugeführten Artikel sowie die Anzahl der aus der Maschine kommenden einwandfreien Produkte gemessen. Das Verhältnis zwischen diesen beiden Zahlen wird automatisch errechnet. Dieses Verhältnis ist eine Anzeige für den Wirkungsgrad der Arbeitsweise der Maschine.

In der GB-OS 20 31 263 (DE-OS 28 42 461) ist ein Verfahren zur Identifizierung fehlerhafter Komponenten einer Zigarettenfertigungsmaschine beschrieben. Hierbei werden die Erzeugnisse der Zigarettenfertigungsmaschine periodisch überwacht und analysiert. Diese Methode beruht auf einer direkten ursächlichen Beziehung zwischen einem erfaßtem Merkmal des Produkts und der Fehlfunktion einer speziellen Maschinenkomponente. Weist beispielsweise die Filteransetzmaschine eine Anzahl von aufeinanderfolgend angeordneten Trommelförderern auf, bei denen die Anzahl der Saugnuten zum Festhalten der Filter jeweils unterschiedlich ist, und wird eine Saugnut bei einem der Förderer durch Klebstoff verschmutzt, so läßt sich durch Prüfen der Luftdurchlässigkeit jeder Zigarette derjenigen Förderer ermitteln, bei dem die Verschmutzung vorliegt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Zigarettenstrangmaschine anzugeben, die es bei Verwendung einer begrenzten Anzahl von Sensoren erlauben, die Ursache eines Fehlers einzugrenzen, ohne daß die Fehlerursache direkt durch einen Sensor erfaßt zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 15 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Aus der DE-OS 31 41 016, der GB-PS 14 98 372 und der GB-OS 20 83 258 sind Verfahren und Vorrichtungen zum Überwachen von Anlagen, insbesondere Kernkraftanlagen, bekannt, bei denen Verfahrensveränderliche mit Hilfe einer vorgegebenen Funktion miteinander verknüpft werden, um eine Anzeige einer bestimmten Fehlfunktion zu erhalten. Diese Anzeige wird mit einem vom Normalbetrieb des Systems abhängigen Faktor modifiziert, wodurch man eine Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Fehlfunktion erhält. Hierdurch ist es möglich, den Betrieb kontinuierlich auf die Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion, basierend auf zwei oder mehr Sensorablesungen zu überwachen, so daß Beeinträchtigungen des Normalbetriebs der Anlage und eine zunehmende Wahrscheinlichkeit vom Auftreten einer oder mehrerer Fehlfunktionen kontinuierlich festgestellt werden kann. Hierbei geht es jedoch in erster Linie um die Vermeidung eines Katastrophenfalls, der extrem selten ist.

Im Gegensatz hierzu treten bei Zigarettenstrangmaschinen Maschinenhalts regelmäßig auf (z. B. viermal pro Stunde), da wegen der hohen Produktionsgeschwindigkeiten (z. B. achttausend Zigaretten pro Minute) und der empfindlichen Natur des Tabaks Störungen unvermeidlich sind.

Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, einer Bedienungsperson anzuzeigen, wo ein Fehler vorhanden ist und wo die Wahrscheinlichkeit besteht, daß ein Fehler auftritt, so daß die Bedienungsperson innerhalb kürzester Zeit den Fehler beseitigen kann. Insbesondere erlaubt es die Erfindung, bei Einsatz nur einer begrenzten Anzahl von Sensoren die Ursache eines Fehlers weitgehend einzugrenzen, ohne daß die Fehlerursache direkt durch einen Sensor erfaßt zu werden braucht. Die Maschinenstillstandszeiten werden dadurch wesentlich vermindert. Außerdem kann die Produktionsqualität erhöht werden.

Die bei der Erfindung erfaßten Verfahrensveränderlichen können sich auf die Arbeitsweise der Maschine oder auf eine Eigenschaft des Materials bzw. des Produktes beziehen. Die Verfahrensveränderlichen können direkt bestimmt werden, oder sie können das Resultat der Verarbeitung mehrerer Signale sein, welche über eine Zeitdauer hinweg von einzelnen an der Zigarettenstrangmaschine angeordneten Sensoren empfangen werden. Beispielsweise kann ein arithmetisches Mittel oder eine Standardabweichung errechnet werden. Eine Verfahrensveränderliche kann ferner durch Errechnen bestimmter Signale von einer Mehrzahl von Sensoren abgeleitet werden. Ein einfaches Beispiel einer solchen Rechnung ist eine Verhältnisrechnung.

Die Zigarettenstrangmaschine kann eine Filteransetzmaschine umfassen, bei der Filterstäbe zwei- oder dreifacher Länge verarbeitet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Darstellung einer Maschinengruppe und der zugeordneten Überwachungsgeräte und

Fig. 2 ein Diagramm einer Ereignisfolge bei der Zigarettenherstellung.

Die in Fig. 1 gezeigte Maschinengruppe umfaßt vier miteinander verbundene Einheiten, nämlich eine Zigarettenstrangmaschine 1, eine Filteransetzmaschine 2, einen Förderer 3 mit einem Zigarettenspeicher und eine Zigarettenverpackungsmaschine 4.

Den Einheiten 1 bis 4 der Maschinengruppe sind zahlreiche Sensoren zugeordnet. Gemäß Fig. 1 sind der Zigarettenstrangmaschine 1 die Sensoren S₁ bis S₃ zugeordnet, der Filteransetzmaschine die Sensoren S₄ bis S₆, dem Förderer 3 die Sensoren S₇ bis S₈, während der Zigarettenverpackungsmaschine 4 die Sensoren S₉ und S₁₀ zugeordnet sind. In der Praxis können diesen vier Einheiten der Maschinengruppe mehr als 10 Sensoren zugeordnet sein. Die Sensoren S₁ bis S₆ sind mit dem Datenaquisitionsmodul 5 verbunden, der seinerseits verbunden ist mit einem programmierbaren Verfahrensanalysator 6. Die Sensoren S₇ und S₈ sind mit dem Datenaquisitionsmodul 7 und die Sensoren S₉ und S₁₀ sind mit dem Datenaquisitionsmodul 8 verbunden. Die Module 7 und 8 sind ihrerseits wiederum verbunden mit dem Verfahrensanalysator 6. Jedes der Datenaquisitionsmodule 5, 7 und 8 weist Mikroprozessoren auf und ist mit Eingangs-Ausgangs-Einheiten versehen, die eine rasche Datenübermittlung ermöglichen.

An geeigneten Stellen in der Nähe der Maschinen 1, 3 und 4 sind Kommunikationspulteinheiten 9, 10 und 11 angeordnet. Die Pulteinheiten 9, 10 und 11 sind mit dem Verfahrensanalysator 6 verbunden und umfassen jeweils ein Anzeigemodul 9′, 10′, 11′ und ein Anforderungstastenmodul 9′′, 10′′ und 11′′. Die Anzeigemodule 9′, 10′, 11′ dienen zur Anzeige von Informationen bezüglich der Betriebsweise der Maschinengruppe, wobei die Anzeigen entweder automatisch aufgrund der Steuerung des Verfahrensanalysators 6 oder in Abhängigkeit einer bei den Anforderungstastenmodulen eingegebenen Anfrage erfolgen. Diese Anfrage wird von der die Maschinen überwachenden Person eingegeben. Jedes Anzeigemodul 9′, 10′, 11′ umfaßt eine in Kopfhöhe befindliche Anzeigevorrichtung, bestehend aus 32 Zeichen, welche auf eine Distanz von 5 m ablesbar sind. Weiterhin ist jeweils eine Tafelanzeige vorhanden, welche 12 Zeilen zu jeweils 40 Zeichen umfaßt, welche auf eine Distanz von 2 m ablesbar sind.

Ein Produktionsterminal 12 ermöglicht es der Überwachungsperson Daten, Produkt- und Verfahrensparameter einzugeben.

Die Sensoren, wie beispielsweise die Sensoren S₁ bis S₁₀, die Datenaquisationsmodule 5, 7 und 8, der Verfahrensanalysator 6 und die Kommunikationspulteinheiten 9 bis 11 bilden ein Überwachungssystem. Dieses System erleichtert der Überwachungsperson die Überwachung der Maschineneinheit, indem einfache Wortmitteilungen übermittelt werden, die einen fehlerhaften Zustand anzeigen. Diese Anzeige erfolgt über die Anzeigemodule 9′, 10′, 11′. Das Überwachungssystem arbeitet auf einer stand-alone Basis, derart, daß nach einmaliger Eingabe der Vorschriftsdaten durch die Überwachungsabteilung über den Produktionsterminal 12 eine weitere Eingabe der Überwachungsperson zum Betrieb des Systems nicht erforderlich ist. Weiterhin kann das System so ausgebildet sein, daß die Maschinengruppe mit dem Überwachungssystem im ruhenden Zustand arbeitet.

Solche Sensoren, welche den Maschinen 1 bis 4 der Maschinengruppe zugeordnet sind und die einen Maschinenstillstand bewirken, wenn bestimmte Verfahrensereignisse auftreten, sind allgemein gesprochen solche Sensoren, mit denen die Maschinen üblicherweise ausgerüstet sind. Diese Sensoren, welche allgemein als Haltsensoren zu bezeichnen sind, bilden nicht einen Teil des Überwachungssystems und sind daher in Fig. 1 auch nicht dargestellt. Diese Haltsensoren sind jedoch mit dem Überwachungssystem verbunden, derart, daß wenn ein derartiger Sensor aktiviert wird, ein Haltsignal dem Überwachungssystem zugeführt wird.

Das Überwachungssystem dient dazu, bei den Anzeigemodulen 9′, 10′, 11′ der Kommunikationspulteinheiten 9, 10, 11 Mitteilungen über Maschinenhalts und Verfahrensbedingungen anzuzeigen. Wenn ein Maschinenhalt auftritt, wird angezeigt, an welcher Stelle des Verfahrensablaufs der Grund für den Halt zu sehen ist oder vermutet wird. Die geeignete Form der Haltinformation wird ausgewählt durch den Verfahrensanalysator 6 als Ergebnis einer Haltanalyse, welche vom Verfahrensanalysator 6 ausgeführt wird. Wenn die Maschinengruppe arbeitet, werden Informationen über die Verfahrensbedingungen angezeigt als Ergebnis einer Verfahrensanalyse der Verfahrensbedingungen, welche ebenfalls durch den Verfahrensanalysator 6 ausgeführt wird. Weitere Einzelheiten über die Durchführung der Halt- und der Verfahrensanalyse werden nachfolgend erläutert.

Tritt ein Maschinenhalt auf, führt die Ursache meist zu einer Kette von Folgeursachen, von denen mindestens einige zu einer Aktivierung von Sensoren des Überwachungssystems führen. Von den Sensoren wird hierbei erfaßt, daß der Status von Veränderlichen der Verfahrensbedingungen vom Zustand normal in den Zustand anormal wechselt. Auf diese Weise wird eine Anzahl von digitalen Eingangssignalen einem der Datenaquisitionsmodule 5, 7 oder 8 zugeführt. Diese Signale sind üblicherweise zeitmäßig voneinander getrennt durch Teile einer Sekunde, manchmal durch einige Millisekunden. Das Endergebnis ist das Öffnen des Hauptantriebsschalters, was in einem Maschinenhalt resultiert. Das Öffnen des Hauptantriebsschalters wird entweder durch die Aktivierung eines Haltsensors oder durch Betätigen einer Halttaste durch die Überwachungsperson bewirkt.

Die Digitalsignale werden im Datenaquisitionsmodul in einem Zyklusspeicher mit einer Zykluszeit von 20 s gespeichert. Wird ein Maschinenhalt signalisiert, dann wird für die Haltanalyse dem Verfahrensanalysator 6 eine zeitmäßig geordnete Signalfolge zugeführt. Die Signale dieser Signalfolge beziehen sich auf die Ursachen bzw. Ereignisse, beispielsweise auf die Feststellung eines nicht normalen Zustandes von Verfahrensveränderlichen, welche innerhalb einer Periode von bis zu 20 s auftreten. Die Zuführung eines Haltsignals zu einem Datenaquisitionsmodul beendet die Speicherung von aktiven Digitalsignalen, so daß ein Haltsignal jeweils das letzte Signal einer Signalkette sein wird.

Beispiele von Verfahrensereignissen bei den Maschinen 1 und 2, die zu einer Erzeugung von Digitalsignalen bei einem Sensor führen, werden nachfolgend aufgezählt:

Verstopfung des Ansaugschachtes oben
Verstopfung des Ansaugschachtes unten
Tabakverlust am Förderband
Verstopfung an der Schachtabdichtung
Verstopfung der Formatzunge
Papierkante verschoben
Offene Papiernaht
Fehlerhafte Klebung
Zu wenig Tabak
Unterbrochener Tabakstrang
Fehlendes Filter bei der Filterzufuhr
Stau an der Filterrollplatte
Filterpapier gerissen.

Bei der Analyse der Maschinenhaltsignalfolge zur Bestimmung der Ausgangsursache muß sowohl die Folge der Signale als auch die Ursachenbedeutung jedes Signals geprüft werden. Zur Interpretation einer Signalfolge in bezug auf die Zustandsprofile der Verfahrensveränderlichen, wobei sowohl die Folge als auch die Bedeutung in Betracht zu ziehen sind, wird die Signalfolge im Verfahrensanalysator 6 mittels eines Algorithmus überprüft, beispielsweise mittels einer Symbolstatustabelle. Einige Ursachensignale werden als Erstursachensignale ermittelt. Es handelt sich hierbei um Signale, welche sich auf Ursachen beziehen, die als Erstursachen in Frage kommen. Erstursachensignale treten üblicherweise jedoch nicht immer als erstes Signal in einer Haltsignalkette auf. Es gibt vergleichsweise seltene Fälle, bei welchen die Zeit zwischen den Ursachen von Bedeutung ist zur Bestimmung des Grunds für einen Maschinenhalt. Diese Fälle werden mittels eines Zeitalgorithmus analysiert und bestimmt.

Nach Vervollständigung der Haltanalyse bewirkt der Verfahrensanalysator 6 eine entsprechende Haltinformation, welche bei der Hauptanzeige eines der relevanten Module 9′, 10′, 11′ angezeigt wird. Die Ursachenbedeutung jedes Signals in der Haltsignalkette wird in der kleinen Anzeige des Anzeigemoduls angezeigt.

Beispiele für die Maschinen 1 und 2 für Haltursacheninformationen sind folgende:

Verstopfung im Saugschacht oben
Verstopfung im Saugschacht unten
Verstopfung am Tabaktrimmer
Verstopfung an der Formatzunge
Vermutete Verstopfung an der Formatzunge
Fehlerhafte Verklebung
Papierkante verschoben - stark
Getriebeöldruck zu gering.

Beispiele für Haltursachenmitteilungen bei den Maschinen 3 und 4 sind folgende:

Speicherkupplung ausgefallen
Vorratsbehälter leer
Fehler in den Zigarettenblöcken
Innerer Verpackungsgrahmen fehlt
Schachtelzuschnitt schief oder fehlt
Schachtelzuschnittzufuhr blockiert
Blockierung des Faltmechanismus
Zerstörtes Paket
Zerrissene Banderole
Packungsumhüllung zerstört.

Ist der Halt aufgetreten und hat die Überwachungsperson den Grund für den Halt beseitigt und einen Anlauf der Maschinen eingeleitet, dann wird eine Speicherung der aktiven Digitalsignale so lange nicht durchgeführt, bis bei der Zigarettenmaschine 1 ein Zigarettenzählsensor, beispielsweise der Sensor S₃ anzeigt, daß 90% der normalen Arbeitsgeschwindigkeit erreicht ist. Im Falle der Packmaschine wird die Speicherung so lange ausgesetzt, bis eine bestimmte Anzahl von Paketen an dem Paketzählsensor, beispielsweise dem Sensor S₁₀ vorbeigewandert ist.

Wie schon zuvor erwähnt, arbeitet das Überwachungssystem zur Durchführung von Analysen der Verfahrensbedingungen während Perioden, wenn die Maschinengruppe läuft, d. h. zwischen Maschinenhalts. Falls die Analyse der Verfahrensbedingungen ergibt, daß eine Abweichung von einem Normalzustand oder einem optimalen Wert vorliegt, beispielsweise in bezug auf die Arbeitsweise der Maschine oder in bezug auf die Produktqualität, dann wird eine Verfahrensbedingungsinformation im kleinen Anzeigefeld bei einem der diesbezüglichen Anzeigemodule 9′, 10′, 11′ angezeigt. Der Überwachungsperson wird auf diese Weise mitgeteilt, daß eine Abweichung aufgetreten ist, die anhält, bevor sich diese Abweichung soweit auswirkt, daß fehlerhafte Produkte ausgestoßen werden und/oder ein Maschinenhalt auftritt. Toleranzwerte oder Schwellwertgrenzen, deren Überschreitung zu einer Anzeige einer Abweichung führen, werden über den Produktionsterminal 12 in den Verfahrensanalysator 6 eingegeben.

Da die Maschinengruppe einen Zigarettenförderer 3 mit einem Speicher aufweist, können für begrenzte Haltzeiten von einer der Maschinen 1, 2 und der Verpackungsmaschine 4 die anderen Aggregate weiterarbeiten, bis diese begrenzte Zeitdauer überschritten ist, während der eine Analyse der Verfahrensbedingungen ausgeführt wird. Es ist anzumerken, daß die Maschinengruppe auch weitere Speicher aufweisen kann, beispielsweise zwischen den Maschinen 1 und 2.

Ein Teil des Eingangs der Analyse der Verfahrensbedingungen weist die Form einer Anzahl von Verfahrensveränderlichen, beispielsweise 200 auf. Die Signale, welche die Werte anzeigen, werden von den Datenaquisitionsmodulen 5, 7 und 8 einem Pufferspeicher des Prozeßanalysators 6 zugeführt. Diese Signale werden von den Datenaquisitionsmodulen 5, 7 und 8 entweder direkt von Primärsignalen abgeleitet, wobei es sich üblicherweise um Analogsignale handelt, in einigen Fällen jedoch auch um Digitalsignale, welche von bestimmten Sensoren S₁ bis S₁₀ in Fig. 1 erzeugt werden oder durch Manipulation dieser Primärsignale zur Erzeugung von Signalen, welche indikativ sind für Hauptwerte, Standardabweichungen, Mittelwerte von Gruppen, Standardabweichungen von Gruppen und verschiedene Geschwindigkeitswerte. Die Datenaquisitionsmodule rufen die Analogeingänge mit einer Geschwindigkeit ab, welche nicht notwendigerweise die gleiche für alle Sensoren ist. Die Stellung der Papierkante beispielsweise kann jede 7,5 ms abgerufen werden, während die Papierspannung alle 100 ms abgerufen wird, während der Tabaktrimmer jede Sekunde bezüglich seiner Funktion überprüft wird.

Der restliche Teil des Eingangs der Analyse der Verfahrensbedingungen weist die Form von Verfahrensbedingungssignalen auf, welche indikativ sind für Geschwindigkeiten, zeit- oder ereignisbezogen, welche im Verfahrensanalysator 6 von Haltsignalen abgeleitet werden, erzeugt von der Haltanalyse.

Die vorerwähnten Definitionen bedeuten folgendes:

MITTELWERT
Das arithmetische Mittel von mindestens a Werten eines Analogeingangs, der mit einer festgelegten Aquisitionsgeschwindigkeit abgelesen wird und bei jeweils b Werten auf den neuesten Stand gebracht wird.
S.D.=STANDARDABWEICHUNG	Standardabweichung der Werte von einem MITTELWERT.
BEREICH	Der höchste Wert minus dem niedrigsten von c Werten zur Berechnung eines MITTELWERTES.
MITTELWERT VON GRUPPEN	Das arithmetische Mittel von mindestens d Mittelwerten, bei jeweils e Werten auf den neuesten Stand gebracht.
S.D. VON GRUPPEN	Die Standardabweichung von Werten von MITTELWERTEN VON GRUPPEN.
ALARM INDEX	Eine Anzeige, ob die abgelaufene Zeit f zwischen dem aufeinanderfolgenden Auftreten einer Haltursache und dem augenblicklichen Zeitpunkt größer oder kleiner als g Sekunden ist.

Die Werte a bis g können über den Produktionsterminal 12 eingegeben und verändert werden. Vorzugsweise ist a=b und d=e.

Beispiele von Variablen der Prozeßbedingungen sind folgende:

Papierkantenstellung MITTELWERT
Papierkantenstellung STANDARDABWEICHUNG
Papierkantenstellung BEREICH
Papierkantenstellung GRUPPE MITTELWERT
Papierkantenstellung GRUPPE STANDARDABWEICHUNG
Tabakstrangumfang MITTELWERT
Tabakstrangumfang STANDARDABWEICHUNG
Tabakstrangumfang BEREICH
Tabakstrangumfang GRUPPE MITTELWERT
Tabakstrangumfang GRUPPE STANDARDABWEICHUNG
Antriebsgeschwindigkeit Tabakverteiler MITTELWERT
Antriebsgeschwindigkeit Tabakverteiler STANDARDABWEICHUNG
Antriebsgeschwindigkeit Tabakverteiler BEREICH
Antriebsgeschwindigkeit Tabakverteiler GRUPPE MITTEL
Antriebsgeschwindigkeit Tabakverteiler GRUPPE STANDARDABWEICHUNG
Fehlerrate leichte Zigarette
Fehlerrate schwere Zigarette
Fehlerrate offene Papiernaht
Fehlerrate gebrochene Hülle
Fehlerrate Stau an Filterrollplatte
Fehlerrate fehlendes Filter bei Filterzufuhr
Fehlerrate beim Fehlen des inneren Verpackungsrahmens

Die für die Signalanalyse einzugebenden Signale werden geglättet, um sicherzustellen, daß irgendwelche Übergangseffekte in den Signalen die Werte dieser Signale nicht unannehmbar beeinflussen. Die Glättungsfunktion wird beispielsweise nach folgender Gleichung durchgeführt

P = αP_o+(1-α) P_n

wobei

P = der Wert der Veränderlichen ist, der zur Vornahme der Analyse eingegeben wird,
P_o = der vorhergehende Wert der Variablen,
P_n = der gegenwärtige Wert der Variablen,
α=Glättungsfaktor 0α1.

Den geglätteten Verfahrensvariablen wird ein oberer und/oder unterer Grenzwert zugeordnet. Jede dieser Variablen hat zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Wert, welcher in eine der drei möglichen Statusklassifikationen fällt, nämlich hoch, normal oder niedrig.

Bei der Analyse der Verfahrensbedingungen wird der Status jeder Verfahrensveränderlichen durch den Verfahrensanalysator 6 in regelmäßigen Intervallen von beispielsweise 10 s überprüft. Hierbei wird geprüft, ob sich der Status irgendeiner Variablen gegenüber dem vorher geprüften Status verändert hat. Falls eine oder mehrere Veränderliche bezüglich ihres Status sich verändert haben, veranlaßt der Verfahrensanalysator 6 einen Vergleich, um das augenblickliche, gemessene Zustandsprofil der Verfahrensveränderlichen mit vorgegebenen Zustandsprofilen zu vergleichen. Jedes der vorgegebenen Zustandsprofile bezieht sich auf einen speziellen Verfahrensfehler oder Fehlerzustand. Die Zustandsprofile haben eine Obergrenzzahl von Variablen, beispielsweise 12. Falls eine Übereinstimmung zwischen einem gemessenen Zustandsprofil und einem vorgegebenen Zustandsprofil festgestellt wurde, wird eine Mitteilung von dem Verfahrensanalysator 6 veranlaßt, welche die Verfahrensbedingung beschreibt, auf welche sich das Profil bezieht und welche auf der kleinen Anzeigetafel beim betreffenden Anzeigemodul 9′, 10′, 11′ angezeigt wird. Hierbei kann mehr als eine Verfahrensinformation gleichzeitig auf einem der Module angezeigt werden, oder die Anzeigen wechseln miteinander ab. Eine Verfahrensbedingungsinformation bleibt so lange aktiv, bis eine folgende Vergleichsroutine feststellt, daß sie nicht länger gültig ist. Sie wird dann gelöscht.

Beispiele von Verfahrensbedingungsinformationen werden nachfolgend wiedergegeben:

Problem Karde
Nasser Tabak
Trockener Tabak
Abgenutztes Formatband
Schlupf der Formatbandtrommel
Abgenutzter Tabaktrimmer
Beschädigtes Förderband
Verklebeprobleme Hülle
Verschmutztes Format
Trocknerproblem
Problem an der Formatzunge
Verpackungsklebeproblem

Falls beim Vergleich eine Profilübereinstimmung festgestellt wurde, jedoch mit Ausnahme einer oder mehrerer spezieller Verfahrensveränderlichen im Satz, kann eine Anzeige bewirkt werden, welche auf die Möglichkeit einer fehlerhaften Arbeitsweise hinweist. Eine solche Anzeige besteht beispielsweise in dem vorgestellten Wort "vermutlich" oder dem nachgestellten Symbol "?". Bei einer teilweisen Übereinstimmung ist ein alternatives Vorgehen für diese Mitteilungen das Überprüfen einer hierarchischen Folge, ob zusätzliche Verfahrensveränderliche mit dem Profil übereinstimmen. Jede Mitteilung schränkt über die nächstfolgende Mitteilung den Verfahrensbedingungsbereich ein. Wird eine wesentliche, jedoch nicht völlige Profilübereinstimmung festgestellt, beispielsweise bei 7 Verfahrensveränderlichen eines Satzes von 8 Veränderlichen, dann wird eine Analyse durchgeführt, in welcher die übereinstimmenden Veränderlichen gewichtet werden. Hierbei wird die Wahrscheinlichkeit ermittelt, ob die Betriebsbedingungen trotz des Nichtvorhandenseins einer völligen Profilübereinstimmung zu einer Fehleranzeige oder zu keiner Anzeige führen. Falls die Gesamtwahrscheinlichkeit einen Wahrscheinlichkeitsschwellwert überschreitet, dann wird ein Fehlersignal erzeugt und damit eine entsprechende Anzeige ausgelöst.

Ein Beispiel einer Folge von Verfahrensursachen bei den Maschinen 1 und 2 und der darauffolgende Halt und die Anzeige der Verfahrensbedingung wird nachfolgend anhand der Fig. 2 beschrieben. In dem Beispiel bedeutet P.C.M. eine Verfahrensbedingungsanzeige, P.C.V. eine Verfahrensbedingungsveränderliche und S.M. eine Haltmitteilung. Der Pegel A entspricht einem Haltzustand, während der Pegel B einem Laufbetriebszustand entspricht. Der Pegel C entspricht einem Aktivzustand eines Schachtabdichtungsmonitors, während der Pegel D einem nicht aktiven Zustand des Monitors entspricht. Die Zeitachse wird durch den Pfeil verdeutlicht.

Zeitpunkt 1
Zigaretten-Filtermaschine läuft
Einige, nicht jedoch alle P.C.V. stimmen mit einem Profil überein
Gruppenmittelwert Luftdruck - hoch
Gruppenmittelwert Strom im Tabakschacht - hoch
Gruppenmittelwert Papierspannung - hoch
P.C.M. - TABAKZUFUHRALARM SCHACHTBEREICH
P.C.M. - FORMATALARM PAPIERZUFUHRBEREICH

Zeitpunkt 2
Zigaretten-Filtermaschine gestoppt
Haltefolge
  Tabakverlust am Förderband
  Unterbrochener Tabakstrang
  Blockierung der Schachtabdichtung
  Verstopfung im Tabakschacht oben
  Maschinenhalt
S.M. - BLOCKIERUNG SCHACHTABDICHTUNG
Schachtabdichtungs-Monitor aktiv

Zeitpunkt 3
Zigaretten-Filtermaschine wieder in Betrieb gesetzt
Zusätzliche P.C.V. stimmen mit Profil überein
  Gruppenmittelwert Luftdruck - hoch
  Gruppenmittelwert Strom im Tabakschacht - hoch
  Gruppenmittelwert Papierspannung - hoch
  Fehlerrate schwere Zigaretten - hoch
  Index Blockierung an der Schachtabdichtung - hoch
  P.C.M. - ALARM TABAKZUFUHR
  SCHACHTBEREICH
  GEWICHTSPROBLEME (SCHWERE ZIGARETTEN)
  P.C.M. - FORMATBEREICH
  PAPIERZUFUHRBEREICH
  Schachtabdichtungs-Monitor noch aktiv

Zeitpunkt 4
Zigaretten-Filtermaschine angehalten
Haltefolge
  Unterbrochener Tabakstrang
  Tabakverlust am Förderband
  Blockierung an der Schachtabdichtung
  Maschinenhalt
S.M. - BLOCKIERUNG SCHACHTABDICHTUNG
Blockierungshäufigkeit ist übermäßig, d. h. vergangene Zeit vom Zeitpunkt 2 ist nicht größer als Schwellwert

Zeitpunkt 5
Zigaretten-Filtermaschine angehalten
Haltefolge
  Papierriß
  Unterbrochener Tabakstrang
  Maschinenhalt
S.M. - PAPIERRISS

Zeitpunkt 6
Zigaretten-Filtermaschine wieder in Betrieb gesetzt
Weitere P.C.V. stimmen mit Profil überein
  Gruppenmittelwert Luftdruck - hoch
  Gruppenmittelwert Strom im Tabakschacht - hoch
  Gruppenmittelwert Papierspannung - hoch
  Gruppenmittelwert Tabakrückfuhr - hoch
  Fehlerrate schwere Zigaretten - hoch
  Index Blockierung an der Schachtabdichtung - hoch
  Blockierrate - hoch
P.C.M. - ZUFÜHRGESCHWINDIGKEIT ZU HOCH
Das Zustandsprofil für die Mitteilung ZUFÜHRGESCHWINDIGKEIT ZU HOCH ist zum Zeitpunkt 6 beendet

Zeitpunkt 7
Zigaretten-Filtermaschine gestoppt
Haltefolge wie zum Zeitpunkt 4
S.M. - BLOCKIERUNG SCHACHTABDICHTUNG
P.C.M. - ZUFÜHRGESCHWINDIGKEIT ZU HOCH

Zeitpunkt 8
Zigaretten-Filtermaschine gestoppt
Haltefolge
  Fehlende Filter
  Filterpapier gerissen
  Maschinenhalt
S.M. - FILTERBLOCKIERUNG

Zeitpunkt 9
Schwellenzeitwert vom Zeitpunkt 7 überschritten, daher Blockierindex und Ratenmonitore nicht mehr aktiv

Zeitpunkt 10
Zigaretten-Filtermaschine angehalten
Haltefolge wie zum Zeitpunkt 5
S.M. - PAPIERRISS

Bei der obigen Folge der Verfahrensereignisse wechseln die Anzeigen von Vorsorgeanzeigen zum Zeitpunkt 1 bis zu einer speziellen Anzeige "Zuführgeschwindigkeit zu hoch" zum Zeitpunkt 7. Eine der zusätzlichen Verfahrensvariablen, die es ermöglicht, den Fehler­ zustand näher zu definieren nach der Anzeige einer Vorsorgemitteilung zum Zeitpunkt 1, besteht in der Blockierrate. Es ist zu vermerken, daß der Halt zum Zeitpunkt 5 sich nicht bezieht auf die Halts zu den Zeitpunkten 2 und 4 und daß der Halt zum Zeitpunkt 8 keinen Bezug hat zu einem vor­ hergehenden Halt in der Periode der durch die darge­ stellte Folge erfaßten Maschinenoperation. Zum Zeit­ punkt 7 wird eine Zustandsanzeige wiedergegeben gleich­ zeitig mit einer zugeordneten Halteinformation. In diesem Fall wird die Überwachungsperson informiert nicht nur über die anscheinend den Halt auslösende Ursache, sondern auch über die kausale Verfahrensbedingung, welche zum Halt führte. Die Bedienungsperson kann auf diese Weise direkt geeignete Korrekturen ergreifen. Somit wird die Wahrscheinlichkeit verringert, daß die Überwachungsperson weniger wirksame Schritte unter­ nimmt.

Es ist nicht praktikabel, eine Zigarettenmaschine mit solch einer Anzahl von Sensoren zu versehen, daß direkt alle Komponenten der Maschine und des von der Maschine verarbeiteten Materials an allen Punkten der Maschine überwacht werden können. Mit dem vorbeschriebenen System ist es jedoch möglich, bei Verwendung einer begrenzten Anzahl von Sensoren die Fehlerursache weitgehend ein­ grenzen zu können, ohne diese Fehlerursache direkt durch einen Sensor zu erfassen.

Claims (19)

1. Verfahren zum Überwachen einer Zigaretten­ strangmaschine, bei dem zwischen Maschinenhalts von Sensoren Signale erzeugt werden, welche eine Anzahl von Verfahrens­ veränderlichen darstellen, die einen normalen oder anormalen Zustand aufweisen können, und diese Signale einem program­ mierbaren Verfahrensanalysator zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Verfahrensanalysator bei einem Maschinenhalt das augenblickliche, tatsächlich gemessene Zustandsprofil der Verfahrensveränderlichen, dessen letztes Signal ein Haltesignal ist, mit einem vorgegebenen, min­ destens einen anormalen Zustand enthaltenden Zustandsprofil verglichen wird, wobei der Vergleich eine Maschinenhaltana­ lyse umfaßt und eine Übereinstimmung der beiden Zustandspro­ file das dem Maschinenhalt zugeordnete Verfahrensereignis signalisiert, und bei Übereinstimmung der beiden Zustands­ profile eine dieses Verfahrensereignis darstellende Infor­ mation angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die angezeigte Information den Ort des betreffenden Verfahrensereignisses enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Analysator durchgeführte Ver­ gleich einen Vergleich der Reihenfolge der das gemessene Zustandsprofil darstellenden Signale umfaßt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale über eine bestimmte Zeitdauer in einem Zyklusspeicher gespeichert werden und die Speicherung weiterer Signale beim Auftreten eines Maschinenhalts unterbrochen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Analysator in der Zeit zwischen Maschinen­ halts eine Verfahrensanalyse durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Folge der Verfahrensanalyse eine Verfah­ rensbedingungsinformation, die eine Abweichung von einem Optimalwert einer Verfahrensbedingung darstellt, während des Betriebs der überwachten Maschine angezeigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der beim Vergleich verwendeten Signale von einer statistischen Analyse mehrerer Primärsignale abgeleitet sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verfahrensanalyse Verfahrensbedingungssignale verwendet werden, die eine zeitbezogene Größe darstellen, welche von Haltsignalen aufgrund der Maschinenhaltanalyse abgeleitet ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verfahrensveränderliche in regelmäßigen Abständen abgetastet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Vergleichsroutine eingeleitet wird, falls der Zustand einer Verfahrensveränderlichen bei der nächst­ folgenden Zustandsüberprüfung vom vorhergehenden Zustand abweicht.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn sich bei einer Vergleichs­ routine ergibt, daß die beiden Zustandsprofile mit Ausnahme hinsichtlich eines oder mehrerer spezieller Signale überein­ stimmen, der Analysator eine Anzeige einer Verfahrensbe­ dingungsinformation bewirkt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzeige eine Vorwarnung beinhaltet.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aufeinanderfolgende Verfahrensbedingungsinfor­ mationen in Übereinstimmung mit einer bestimmten hierarchi­ schen Folge stehten, soweit mit dem vorgegebenen Zustandspro­ fil übereinstimmende zusätzliche Signale erfaßt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Analyse eine Wahrscheinlichkeits­ wertung bei den Verfahrensveränderlichen, deren augen­ blickliches, gemessenes Zustandsprofil mit dem vorgegebenen Zustandsprofil übereinstimmt, vorgenommen wird, eine Gesamtwahrscheinlichkeit des Auftretens der betreffenden Verfahrensbedingung bestimmt wird und die Gesamtwahrschein­ lichkeit mit einer Grenzwahrscheinlichkeit verglichen wird, bei deren Überschreiten eine Anzeige des Vorhandenseins dieser Verfahrensbedingung erfolgt.

15. Vorrichtung zur Überwachung einer Zigaretten­ strangmaschine mit einem programmierbaren Verfahrensanalysa­ tor und einer Anzeigevorrichtung, von denen der Verfahrens­ analysator zwischen Maschinenhalts Signale empfängt, die eine Anzahl von Verfahrensveränderlichen darstellen, welche einen normalen oder anormalen Zustand aufweisen können, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensanalysator (6) so ausgebildet ist, daß er bei einem Maschinenhalt das augenblickliche, tatsächlich gemessene Zustandsprofil der Verfahrensveränderlichen, dessen letztes Signal ein Haltsignal ist, mit einem vorgegebenen, mindestens einen anormalen Zustand enthaltenden Zustandsprofil vergleicht, wobei der Vergleich eine Maschinenhaltanalyse umfaßt und eine Übereinstimmung der beiden Zustandsprofile das dem Maschinenhalt zugeordnete Verfahrensereignis signalisiert, und daß er bei Übereinstimmung der beiden Zustandsprofile eine dieses Verfahrensereignis darstellende Information an der Anzeigevorrichtung (9′, 10′, 11′) erscheinen läßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Analysator (6) und die Sensoren (S₁-S₁₀) mindestens ein Datenaquisitionsmodul (5, 7, 8) geschaltet ist, das die Signale von den Sensoren (S₁- S₁₀) abruft und diese dem Analysator (6) zuführt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenaquisitionsmodul (5, 7, 8) einen Zyklusspeicher aufweist, der Signale über eine bestimmte Zeitdauer hinweg speichert.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysator (6) eine Maschinenhaltanalyse durchführt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysator (6) eine Verfahrensanalyse durchführt.