Результат интеллектуальной деятельности: ГРУППА УЗЛОВ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА МАШИННОГО КОМПОНЕНТА, А ТАКЖЕ СПОСОБ ОБСЛУЖИВАНИЯ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Изобретение относится к группе узлов рельсового транспортного средства для генерирования электронного жизненного цикла машинного компонента, включающей в себя машинный компонент, причем блок памяти находится в или на машинном компоненте, по меньшей мере один блок управления, который пригоден для двусторонней связи с машинным компонентом, причем в блоке управления могут генерироваться эксплуатационные данные. Кроме того, изобретение относится к способу генерации жизненного цикла машинного компонента, а также к способу обслуживания для технического обслуживания.

В приводной системе поезда не существует однозначной связи между доступными данными в средстве управления (контроллере) приводного преобразователя (инвертора) и подключенными машинными компонентами. В частности, конфигурация, задокументированная к моменту поставки, теряется при замене машинных компонентов в парке, например, в рамках корректирующего или профилактического обслуживания.

Конфигурация транспортных средств обычно не поддерживается обслуживающим предприятием/сервисным обслуживанием на уровне машинных компонентов и поэтому чаше всего неизвестна или неверна.

Контроллер инвертора измеряет и определяет многие релевантные эксплуатационные данные (рабочие параметры) подключенных машинных компонентов и может их также интеллектуально коррелировать, оценивать, хранить, систематизировать и т.д.

Часто описывается передача эксплуатационных данных в центральную базу данных (например, облако), чтобы их там централизованно оценивать (Industrie 4.0…). Однако для этого требуется непрерывное соединение высокой ширины полосы (пропускной способности) от полевых компонентов к облаку. Все участники должны согласовать единый интерфейс, владение данными и т.д. Эти требования не всегда выполняются. В действительности, в настоящее время даже чаще бывает так, что поток информации, например, в процессе возврата товаров базируется на вручную заполняемых, прикрепляемых к машинным компонентам формах с кратким информационным содержанием.

Правда, в контроллере более высокого уровня имеются данные (например, спектры нагрузки) (например, в инверторе, например, для подключенного двигателя, коробки передач). Однако, так как не существует однозначной связи (соотнесения) между инвертором и двигателем, то могут оцениваться только усредненные данные нагрузки для парка транспортных средств и за более длительный период времени. Таким образом, можно определить только среднюю нагрузку на машинный компонент. Также нет отдельных данных для получения разъяснений об ущербе. Управление конфигурацией, например, какой машинный компонент используется на каком транспортном средстве и в течение какого интервала времени, должно поддерживаться вручную в производстве и/или техническом обслуживании, если желательно.

Поэтому первая и вторая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить группу узлов рельсового транспортного средства и способ, с помощью которых можно отказаться от такого поддерживаемого вручную управления конфигурацией. Еще одна, третья задача состоит в том, чтобы обеспечить способ обслуживания для технического обслуживания такого рельсового транспортного средства.

Первая задача решается путем обеспечения группы узлов рельсового транспортного средства для генерации электронного жизненного цикла машинного компонента, содержащей машинный компонент с блоком памяти, причем блок памяти находится в или на машинном компоненте. Кроме того, имеется по меньшей мере один блок управления, который пригоден для двусторонней связи с машинным компонентом. В блоке управления могут генерироваться эксплуатационные данные. При этом блок памяти пригоден по меньшей мере для двусторонней связи с блоком управления. Во время работы машинного компонента, предусматривается сохранение эксплуатационных данных, генерируемых блоком управления, посредством по меньшей мере двусторонней связи для генерации электронного жизненного цикла машинного компонента. При этом под электронным жизненным циклом может пониматься по меньшей мере временная последовательность всех данных/эксплуатационных данных. Блок хранения также имеет электронную фирменную табличку с наименованием модели машинного компонента (паспортную табличку). С помощью двусторонней связи между блоком управления и блоком памяти, таким образом, блок памяти во время ввода в эксплуатацию блока управления может отправить идентификационные данные машинного компонента из электронной паспортной таблички машинного компонента на блок управления, так что данные могут быть четко сопоставлены.

Вторая задача решается путем обеспечения способа для генерации электронного жизненного цикла машинного компонента для группы узлов рельсового транспортного средства, включающей в себя блок хранения, который находится в или на машинном компоненте. Кроме того, предусмотрен блок управления, который пригоден для двусторонней связи с машинным компонентом. В блоке управления генерируются эксплуатационные данные, которые передаются с помощью двусторонней связи на машинный компонент. При этом блок памяти пригоден по меньшей мере для двусторонней связи с блоком управления. Для генерации электронного жизненного цикла машинного компонента, во время работы машинного компонента посредством двусторонней связи осуществляется сохранение эксплуатационных данных, генерируемых блоком управления. При этом машинный компонент посредством электронной паспортной таблички однозначно идентифицируется в блоке памяти.

Третья задача решается путем обеспечения способа обслуживания для технического обслуживания такой группы узлов рельсового транспортного средства со следующими этапами:

- демонтаж машинного компонента из группы узлов рельсового транспортного средства и, в случае необходимости, демонтаж блока памяти,

- считывание блока памяти,

- монтаж прошедшего обслуживание машинного компонента с блоком памяти или новым блоком памяти_neu (ʺновыйʺ), причем новый блок памяти_neu оснащен по меньшей мере электронной паспортной табличкой и считанным электронным жизненным циклом,

- или монтаж нового машинного компонента_neu с блоком памяти или новым блоком памяти_neu, причем блок памяти или блок памяти_neu оснащен по меньшей мере электронной паспортной табличкой машинного компонента_neu.

Цифровой блок памяти содержит и передает, таким образом, идентификационные данные машинного компонента на блок управления и тем самым обеспечивает в любое время возможность считывания актуальной конфигурации системы. Кроме того, в течение срока службы компонента он хранит эксплуатационные данные, которые определил контроллер для машинного компонента, и передает их в случае обслуживания вместе с машинным компонентом обратно к производителю.

Эти данные доступны по каждому компоненту как документ жизненного цикла компонента для обслуживания, управления конфигурацией, проектирования, дальнейшего развития, выяснения ущерба и т.д. Отсюда следует, например, в качестве пользы для клиента, повышение эффективности управления обслуживанием или улучшение управления ценой.

С помощью электронной паспортной таблички на машинном компоненте, конфигурация транспортного средства также может быть считана в любое время. Не требуется ручное ведение списков конфигурации транспортных средств в центральных базах данных.

Изобретение позволяет использовать уже имеющийся в контроллере интеллект для индивидуального сбора данных отдельных машинных компонентов, приводимых в действие контроллером. Т.е. сам машинный компонент остается неинтеллектуальным по отношению к интеллектуальной оценке его эксплуатационных данных, потому что интеллект находится в подключенном контроллере, с помощью которого он приводится в действие. В противоположность ʺоблачному решениюʺ, данные отправляются не ʺвверхʺ в облако, а ʺвнизʺ в компонент и сохраняются там в блоке памяти. Тем самым исключается необходимость в широкополосном соединении компонента с центральным сервером данных, так как больше не нужна никакая инфраструктура для облака. Поэтому не требуется унификация интерфейсов, т.е. может быть выбран специфический для производителя формат данных. Кроме того, отсутствует гармонизация интересов всех сторон, например, производителя, сервисного обслуживания, эксплуатирующего предприятия, потому что производитель получает данные обратно с ʺматериальным потоком компонентаʺ, а не через поток данных, который должен быть установлен параллельно в облаке.

Посредством генерации жизненного цикла компонента, возможно лучшее выявление ущерба (повреждений), получение лучших данных о нагрузке для выбора параметров при проектировании и т.д.

С помощью изобретения также гарантируется, что, например, когда блок памяти заменяется, он получает идентификатор компонента посредством инициализации.

Отдельные данные могут использоваться в контроллере для лучшего регулирования, например, путем авто-IBN (автоматического запуска), защиты посредством пороговых значений и более высокого уровня использования. Кроме того, обеспечивается конкурентное преимущество за счет лучшего знания реальной нагрузки в полевых условиях для будущего проектирования, лучшее выявление ущерба с помощью электронной документации на неисправном компоненте и т.д.

С помощью изобретения теперь существует однозначно определенная связь между данными и компонентом, в частности, когда происходит замена компонентов в парке в рамках корректирующего и профилактического технического обслуживания. Кроме того, теперь известна конфигурация сложных систем со многими машинными компонентами для каждого отдельного компонента.

В зависимых пунктах формулы изобретения перечислены дополнительные предпочтительные меры, которые могут комбинироваться друг с другом любым образом, чтобы получить дополнительные преимущества.

В предпочтительном варианте осуществления машинный компонент имеет по меньшей мере один датчик для генерации сенсорных данных. Они могут регистрироваться посредством двусторонней связи во время работы машинного компонента в блоке управления, причем в блоке управления эксплуатационные данные по меньшей мере частично могут генерироваться с помощью зарегистрированных сенсорных данных. Блок памяти может быть предусмотрен в датчике, в частности, интегрирован в него. Один простой датчик (например, температуры) расширяется на дополнительную память для сохранения данных для компонента, на котором он смонтирован (например, двигателя, коробки передач). Это означает, что он используется как носитель данных в дополнение к функции датчика.

Соединение между ʺдатчиком с блоком памятиʺ и блоком управления используется не только для передачи измеренных значений, но и для передачи данных в интегрированный блок памяти и из него. Предпочтительным образом здесь применяется двустороннее соединение связи между датчиком и блоком управления; поэтому можно отказаться от дополнительного двустороннего соединения связи.

ʺДатчик с блоком памятиʺ содержит, таким образом, по меньшей мере идентификационные данные посредством электронной паспортной таблички. ʺДатчик с блоком памятиʺ с течением времени заполняется данными документации жизненного цикла (данными нагрузки, сервисными данными, данными об отказах и т.д.) машинного компонента, на котором он монтируется, от применяемого интеллектуального контроллера. Таким образом, может предотвращаться работа без инициализации замененного датчика (например, инвертор с блокировкой таймера). Тем самым в общем случае работа неидентифицированного компонента может блокироваться на блоке управления.

Предпочтительно, электронная паспортная табличка может быть введена в блок память перед вводом в эксплуатацию или во время ввода в эксплуатацию через блок управления.

Кроме того, эксплуатационные данные в блоке управления могут быть сжаты до передачи в блок памяти. Это может привести к более быстрой передаче и снижению требований к памяти.

Предпочтительно, блок управления для генерации электронного жизненного цикла машинного компонента передает только текущие эксплуатационные данные, которые он сравнивают с предыдущими эксплуатационными данными. Только в случае изменения эксплуатационных данных по отношению к предыдущим эксплуатационным данным, эти измененные эксплуатационные данные передаются в блок памяти для генерации электронного жизненного цикла.

Кроме того, блок памяти может включать в себя по меньшей мере первую и вторую область памяти, причем в первой области памяти хранится электронная паспортная табличка, т.е. данные, связанные с идентификацией, а во второй области памяти хранится сгенерированный жизненный цикл.

Электронный жизненный цикл также может быть считан после окончания срока службы машинного компонента, например, на заводе при возврате или ремонте машинного компонента. В качестве альтернативы или дополнительно, однако, он может также считываться для целей технического обслуживания во время работы машинного компонента.

Электронная паспортная табличка предпочтительно содержит по меньшей мере идентификационные данные для однозначной идентификации машинного компонента.

Кроме того, предпочтительно предусмотрен центральный сервер данных, в частности, облако, для хранения и/или дальнейшей обработки эксплуатационных данных, генерируемых блоком управления. В облаке может также предусматриваться дальнейшая обработка данных. Предпочтительным образом, данные из других параллельно работающих машинных компонентов также могут быть предусмотрены в облаке.

Блок хранения может также иметь цифровой интерфейс для передачи по меньшей мере эксплуатационных данных на мобильное оконечное устройство. Кроме того, может передаваться полный жизненный цикл и паспортная табличка. Таким образом, техническое обслуживание может быть упрощено.

Предпочтительным образом, передача эксплуатационных данных из блока управления в блок памяти во время эксплуатации может осуществляться тактируемым образом. Таким образом, энергия/мощность могут сберегаться.

В конкретном варианте осуществления эксплуатационные данные сохраняются в блоке хранения без возможности перезаписи и без возможности изменения. За счет этого может предотвращаться манипулирование данными (например, после демонтажа).

В предпочтительном варианте осуществления, блок управления представляет собой инвертор.

Предпочтительным образом, эксплуатационные данные для генерации электронного жизненного цикла сохраняются в хронологическом порядке. Таким образом, всегда можно проследить историю состояния машинного компонента к любому моменту времени.

Дополнительные признаки, свойства и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания со ссылкой на прилагаемый чертеж. На нем схематично показано:

Фиг. 1: соответствующий изобретению блок памяти в процессе работы.

Хотя изобретение детально описано и проиллюстрировано в предпочтительном примере выполнения, изобретение не ограничивается раскрытыми примерами. Их вариации могут быть получены специалистом в данной области без отклонения от объема изобретения, как определено в приложенной формуле изобретения.

Конфигурация систем документируется в состоянии поставки производителем (например, также для возможности отслеживания). В течение срока службы систем часто происходят конверсии/реконфигурации. Начиная с ввода в эксплуатацию в течение многих циклов обслуживания и ремонта, знания о конфигурации системы постепенно теряются. Между данными и машинным компонентом нет однозначно определенной связи, особенно при замене машинных компонентов, например, в парке, в рамках корректирующего и профилактического технического обслуживания. Также часто не известна конфигурация транспортных средств с отдельными машинными компонентами. Нет обратной связи об изменениях в базу данных, первоначально созданную во время производства. Также отсутствуют единые интерфейсы и инструменты, и не существует всеобщий равный интерес производителей, сервисного обслуживания и эксплуатирующих предприятий.

Этого можно теперь избежать в соответствии с изобретением. Фиг. 1 показывает соответствующую изобретению группу узлов рельсового транспортного средства в эксплуатации. Для этой цели предусмотрен машинный компонент 2, который имеет по меньшей мере один блок 1 памяти и по меньшей мере один датчик 7. Кроме того, предусмотрен блок 4 управления, например, инвертор. Машинный компонент 2 передает вовремя работы сенсорные данные 5, которые генерируются по меньшей мере одним датчиком 7, на инвертор. Последний генерирует из этих сенсорных данных 5 управляющие данные, так называемые эксплуатационные данные 6. В соответствии с изобретением, блок 1 памяти теперь размещен в машинном компоненте 2 как жестко связанный с компонентом, то есть интегрированный в компонент. Он предпочтительно устанавливается в датчике 7, который расположен в или на машинном компоненте 2. Этот дополнительный блок 1 памяти служит исключительно хранению данных на месте, то есть на самом машинном компоненте 2. Блок 1 памяти хранит эксплуатационные данные 6, которые передаются от инвертора посредством двусторонней связи. При этом можно использовать соединение от датчика 7 к инвертору, так как оно так или иначе уже присутствует. За счет сохранения эксплуатационных данных 6 в блоке 1 памяти возможна генерация электронного жизненного цикла машинного компонента 2. То есть все данные во времени привязываются к жизненному циклу. Это будет объяснено ниже более подробно. Дополнительно предусмотрено хранение электронной паспортной таблички 11, то есть по меньшей мере идентификационных данных машинного компонента 2. Посредством двусторонней связи теперь по меньшей мере эти идентификационные данные машинного компонента 2 передаются на инвертор.

При этом электронная паспортная табличка 11 содержит идентификационные данные, то есть, по меньшей мере уникальный заводской (серийный) номер машинного компонента (двигателя, коробки передач,…). Дополнительно могут быть предусмотрены данные двигателя (например, сцепление магнитного потока индуктора РМ-машин), конфигурационные данные (год выпуска, характерные значения тока и/или мощности, номер партии и т.д.).

Посредством электронной паспортной таблички 11 на каждом машинном компоненте 2, конфигурация машинного компонента 2 может быть считана в любое время. Не требуется ручное ведение списков конфигурации в центральной базе данных. Датчик 7 также может в любой момент передавать идентификационные данные машинного компонента 2 на инвертор, что позволяет в любое время считывать текущую конфигурацию системы.

Если датчик согласно уровню техники должен быть заменен при техническом обслуживании (корректирующем или профилактическом), то запасная часть не сохраняет данные машинного компонента. Это имеет место, например, если машинный компонент 2 (например, двигатель) и блок памяти или датчик с блоком памяти еще никогда не были подключены к контроллеру или инвертору. Поэтому нейтральный ʺсменный датчик с новым блоком памятиʺ оснащается перед монтажом на машинный компонент 2 его идентификационными данными (например, однозначно определенным серийным номером). Необходимые для этого данные могут, например, поступать из центральной базы данных, так называемого облака 10, или из машиночитаемой электронной паспортной таблички 11 старого датчика, которая была записана с помощью мобильного оконечного устройства и теперь программируется в блок памяти.

В другом случае, хотя машинный компонент 2 уже был подключен к контроллеру или инвертору заранее, заменяется только ʺдатчик 7 с новым блоком памяти_neuʺ. И здесь также нейтральный ʺзапасной датчик с блоком памяти_neuʺ именуется идентификационными данными (например, однозначно определенным заводским номером и т.д.) за счет того, что отсутствующие данные машинного компонента 2 после монтажа, например, в транспортное средство и подключения к инвертору автоматически перезагружаются в блок памяти_neu нового датчика 7. Также сгенерированный до сих пор жизненный цикл машинного компонента 2 загружается в блок памяти_neu. Это позволяет создавать электронный жизненный цикл в течение всего срока службы такого машинного компонента 2.

То есть датчик 7, который размещен в машинном компоненте 2, с интегрированным соответствующим изобретению блоком памяти 1 имеет электронно считываемую паспортную табличку 11 с данными машинного компонента (RFID, штрихкод, …), которая содержит по меньшей мере однозначно определенный заводский номер. Они считываются с помощью ручного прибора/мобильного оконечного устройства. Считанные данные передаются полностью или частично в новый блок памяти_neu с таким датчиком, расширенным в соответствии с изобретением.

Может быть предотвращена работа без инициализации такого сменного датчика (например, инвертор блокировки таймера). В общем случае, это могло бы блокировать работу неидентифицированных машинных компонентов на контроллере.

Цифровой блок 1 памяти содержит и передает идентификационные данные машинного компонента 2 в инвертор, что позволяет в любой момент считывать текущую конфигурацию системы.

Кроме того, эксплуатационные данные 6 сохраняются в блоке 1 памяти структурированным образом по времени. За счет сохранения эксплуатационных данных 6 в блоке 1 памяти, возможно создание электронного жизненного цикла машинного компонента 2. Эти эксплуатационные данные 6 могут включать в себя такие данные, как спектры нагрузки (мощность, число оборотов, момент, температуры, сообщения о повреждениях, интервалы технического обслуживания …), данные о пробеге и техническом обслуживании. Кроме того, такой жизненный цикл можно описать как историю машины. Конечно, возможны дополнительные данные. Эти эксплуатационные данные 6 доступны по каждому компоненту в виде документа жизненного цикла машинного компонента 2 для технического обслуживания, управления конфигурацией, проектирования, дальнейшего развития, выявления ущерба и т.д.

В соответствии с изобретением, таким образом, за срок службы машинного компонента 2, в блоке 1 памяти сохраняются эксплуатационные данные 6, которые определил контроллер для машинного компонента 2 и которые в форме электронного жизненного цикла в случае обслуживания вместе с машинным компонентом 2 передаются обратно к производителю, то есть на завод 8.

Это позволяет избежать того, что нет однозначной связи между эксплуатационными данными 6 и машинным компонентом 2, в частности, когда происходит замена машинного компонента 2 в парке в рамках корректирующего и профилактического технического обслуживания.

Датчик 7 может быть, например, датчиком температуры, датчиком числа оборотов или датчиком вибрации.

То есть, эксплуатационные данные 6 сохраняются в блоке 1 памяти в датчике 7, жестко связанном с компонентом; т.е. машинный компонент 2 всегда несет с собой эксплуатационные данные 6. Кроме того, они еще могут храниться в центральной базе данных 10, например, облаке. Там также может осуществляться анализ и вычисления, прежде чем они будут запрашиваться, например, в случае проведения обслуживания на заводе 8.

В отличие от чисто ʺоблачного решенияʺ, эксплуатационные данные 6 будут посылаться не только ʺвверхʺ в облако, но и ʺвнизʺ в машинный компонент 2, чтобы там сохраняться в блоке 1 памяти. Таким образом, отпадает необходимость в широкополосном соединении машинного компонента 2 с центральным сервером данных (нет инфраструктуры для облака). Кроме того, не требуется унификация интерфейсов. Может выбираться специфический для производителя формат данных и отсутствовать гармонизация интересов всех сторон, например, производителя, сервисного обслуживания, эксплуатирующего предприятия, потому что производитель получает эксплуатационные данные 6 обратно с ʺматериальным потоком машинного компонента 2ʺ, а не только через параллельно установленный поток данных облака 10.

В соответствии с изобретением машинный компонент 2 может служить в качестве носителя своих собственных данных, чтобы они могли тогда децентрализованным образом оцениваться, например, на заводе 8. Поэтому должно гарантироваться, что по меньшей мере идентификатор машинного компонента 2 при замене дефектного блока 1 памяти или датчика 7 с блоком 1 памяти при техническом обслуживании надежно переносится на новый датчик.

Изобретение использует интеллект, уже присутствующий в контроллере для индивидуального сбора данных отдельных машинных компонентов, работающих на контроллере. Т.е. машинный компонент 2 сам остается ʺнеинтеллектуальнымʺ по отношению к интеллектуальной оценке своих эксплуатационных данных 6, потому что интеллект находится в подключенном блоке 4 управления, с которым он работает.

Путем генерации документации жизненного цикла машинного компонента 2, может осуществляться улучшенное выявление ущерба и улучшенное получение данных о нагрузке для выбора параметров при проектировании. Также гарантируется, что замененный датчик получает идентификатор машинного компонента посредством инициализации.

Отдельные данные могут применяться в контроллере для лучшего регулирования (авто-IBN), защиты (пороговые значения) и более высокого уровня использования.

Для простой реализации и переоснащения, простой сам по себе датчик (например, температуры) может быть расширен на дополнительную память с целью сохранения данных для машинного компонента, на котором он установлен (например, двигателя, коробки передач). То есть, в дополнение к сенсорной функции, блок 1 памяти используется исключительно в качестве носителя данных и для генерации электронного жизненного цикла. Для этой цели блок 1 памяти с течением времени заполняется данными документации жизненного цикла (данными нагрузки, сервисными данными, данными отказов) машинного компонента 2, на котором он установлен, от применяемого интеллектуального контроллера. Кроме того, блок 1 памяти содержит идентификационные данные в форме электронной паспортной таблички 11.

Предпочтительным образом, связь между датчиком 7 с блоком 1 памяти и инвертором используется не только для передачи измеренных значений, но также для передачи эксплуатационных данных 6 в интегрированную память и из нее.

Кроме того, предпочтительным образом, эксплуатационные данные 6 сохраняются в блоке памяти без возможности стирания или возможности замены. За счет этого можно избежать манипуляции извне, например, на заводе 8. Кроме того, перед передачей эксплуатационных данных 6 в блок 1 памяти может выполняться сжатие эксплуатационных данных 6. Эксплуатационные данные 6 могут сохраняться, например, в соответствии с их временным профилем. Кроме того, только изменяющиеся эксплуатационные данные 6 для сохранения и генерации электронного жизненного цикла могут передаваться в блок 1 памяти. Изобретение обеспечивает получение лучшего знания о реальной нагрузке в полевых условиях для будущего выбора параметров при проектировании, лучшее выявление ущерба с помощью электронного жизненного цикла на неисправном машинном компоненте и, следовательно, повышение конкурентного преимущества для клиентов.