DE202016009114U1 - Mobile visual assistance in metallurgical, rolling, forging and pipe works - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Visuelles Assistenzsystem, aufweisend:mobile Geräte für einen Instandhalter in einer zu wartenden Anlage; stationäre Rechner,ein Netzwerk, über welches die stationären Rechner mit den mobilen Geräten verbunden sind,ein graphisches Ausgabegerät;ein Anlageninformationssystem mit instandhaltungsrelevanten Informationsquellen, insbesondere Dokumenten, zur Durchführung einer Schadensbehebung; undtechnische Geräte zur Erkennung von relevanten Komponenten an Wartungs- und Inspektions-Kontrollstellen der Anlage.Visual assistance system, comprising:mobile devices for a maintenance worker in a facility to be maintained; stationary computers,a network via which the stationary computers are connected to the mobile devices,a graphic output device;a facility information system with maintenance-relevant information sources, in particular documents, for carrying out repairs to damage; andtechnical devices for detecting relevant components at maintenance and inspection control points of the plant.

Description

Translated fromGerman

Mobile visuelle Assistenz für den Betrieb hütten- und walzwerkstechnischer Anlagen sowie Anlagen der Schmiede- / Rohrtechnik mittels mobil tragbarer Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) und Industrie 4.0-Technologien sowie modellbasierten Ansätzen mit den Zielen:

• -Bereitstellung, Darstellung (Visualisierung) und Editierbarkeit von relevanten Informationen zu jederzeit und an jedem Ort zur Unterstützung der jeweiligen Arbeitsprozesse.
• -Effizienz- und Effektivitätssteigerung, z. B. im Bereich der Instandhaltung, durch zielgerichtetem und damit schnellem Finden von gesuchten Anlagenkomponenten sowie der Möglichkeit sich schnellen und übersichtlichen Gesamtüberblick zu verschaffen.

Mobile visual assistance for the operation of metallurgical plants and rolling mills as well as plants of forging / pipe technology using mobile portable information and communication technologies (ICT) and Industry 4.0 technologies as well as model-based approaches with the goals:

• -Provision, representation (visualization) and editability of relevant information at any time and anywhere to support the respective work processes.
• -Increase in efficiency and effectiveness, e.g. B. in the field of maintenance, through targeted and thus quick finding of required system components as well as the possibility to get a quick and clear overview.

Relevante Betriebsbereiche sind beispielsweise die Produktion, das Qualitätswesen, die Instandhaltung sowie die Neubauplanung
(Modell = Geometriemodelle und Simulationsmodelle, sowie deren Kopplungen)Relevant operating areas are, for example, production, quality control, maintenance and new construction planning
(Model = geometry models and simulation models, as well as their couplings)

Komponenten der Mobilen Visuellen AssistenzComponents of Mobile Visual Assistance

• • mobil tragbarer Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)• mobile wearable information and communication technologies (ICT)
• • Industrie 4.0-Technologien• Industry 4.0 technologies
• • Einrichtung bzw. Zugriff zu einem Anlageninformationssystem (z. B. BDIS) sowie auf weiteren Datenbanksystemen wie IBFS, QMS, ....• Setup or access to a plant information system (e.g. BDIS) and other database systems such as IBFS, QMS, ....
• • modellbasierten Ansätze: Modell = Geometriemodelle und Simulationsmodelle, sowie deren Kopplungen• Model-based approaches: Model = geometry models and simulation models, as well as their coupling

Die Ausprägung der benutzten Zugangstechnologien können dabei:

• ◯ global, lokal, drahtgebunden und Funknetze
• ◯ Unternehmensübergreifend (WWW, WWW mit VPN, ...)
• ◯ Unternehmensintern: Werkübergreifend
• ◯ Unternehmensintern: Werksintern

seinThe characteristics of the access technologies used can:

• ◯ Global, local, wired and wireless networks
• ◯ Cross-company (WWW, WWW with VPN, ...)
• ◯ Internal: across plants
• ◯ In-house: In-house

be

Einleitungintroduction

Die Automobilindustrie ist gekennzeichnet durch kürzer werdende Produktlebenszyklen, steigende Variantenzahlen, hohe Qualitätsansprüche und wachsende Komplexität der Erzeugnisse. Die Metallerzeugende und - weiterverarbeitende Industrien als Zulieferindustrie muss diesen Anforderungen gerecht werden. Ein entscheidender Wettbewerbsfaktor ist dabei die Verfügbarkeit (allgemeiner) produktionsrelevanter Informationen, die zu jeder Zeit, an jedem Ort und für jeden Mitarbeiter abrufbar sein sollten.The automotive industry is characterized by shorter product life cycles, increasing number of variants, high quality standards and growing complexity of the products. The metal producing and processing industries as a supplier industry must meet these requirements. A decisive competitive factor is the availability of (general) production-relevant information that should be accessible at any time, any place and for every employee.

Dies ist heute innerhalb der einzelnen Produktionsbereichen von beispielsweise Stahlwerken eine Herausforderung; zwar sind die Informationen generell vorhanden, jedoch weisen die traditionell papiergebundene Informationsbereitstellung z. B. mittels Zeichnungen wesentliche Nachteile auf. Vorteilhafter kann die Nutzung digitaler Informationen sein, der Zugang ist jedoch häufig auf stationäre PCs (Büroarbeitsplatz) beschränkt, die im betrieblichen Arbeitsumfeld (Hitze, Dämpfe, Stäube, gefährliches Arbeitsumfeld) nur an bestimmten stationären Arbeitsplätzen (Leitwarten, Schalträume) verfügbar sind.Today, this is a challenge within the individual production areas of, for example, steelworks; although the information is generally available, the traditional paper-based provision of information, e.g. B. by means of drawings on significant disadvantages. The use of digital information can be more advantageous, but access is often limited to stationary PCs (office workstations), which are only available at certain stationary workstations (control rooms, control rooms) in the operational work environment (heat, vapors, dust, hazardous work environment).

Konzeptconcept

Die Idee betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Durchführung von Arbeitstätigkeiten vor Ort in den Anlagen von Hütten- und Walzwerken sowie in Press-, Schmiede- und Rohrwerken unter Einsatz eines skalierbaren Systems zur mobilen visuellen Assistenz in der Produktion.The idea relates to devices and methods for carrying out work activities on site in the plants of metallurgical and rolling mills as well as in pressing, forging and pipe works using a scalable system for mobile visual assistance in production.

Relevante Betriebsbereiche sind beispielsweise die Produktion, das Qualitätswesen, die Instandhaltung sowie bei Umbaumaßnahmen durch die Neubauplanungsabteilungen, sowie die Materialwirtschaft.Relevant operating areas are, for example, production, quality control, maintenance and, in the case of conversion measures, the new building planning departments, as well as materials management.

Nachfolgende soll das skalierbare Visuelle Assistenzsystem am Beispiel „mobile Visuelle Assistenz bei der Instandhaltung“ aufgezeigt werden.In the following, the scalable visual assistance system is to be shown using the example of "mobile visual assistance in maintenance".

Die Aufrechterhaltung der Funktionssicherheit und Energieeffizienz von Anlagen im Bereich der Metallerzeugung und der primären Formgebung erfordern auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes regelmäßige Kontrollen. In diesen energieintensiven Industrieanlagen sind funktionsrelevante Komponenten mit zeitlich beschränkter Lebensdauer eingebaut. Ein dauerhaft zuverlässiger Betrieb der Anlage ist nur bei ordnungsgemäßer Wartung sichergestellt. Vor diesem Hintergrund und unter Berücksichtigung von einzuhaltenden Richtlinien und Verordnungen (z. B. hins. Sicherheits- und Umweltschutz) sind eine Vielzahl von Inspektions- und Wartungsarbeiten vorzunehmen.Maintaining the functional safety and energy efficiency of plants in the field of metal production and primary shaping also requires regular checks from the point of view of environmental protection. Functionally relevant components with a limited service life are installed in these energy-intensive industrial plants. Permanently reliable operation of the system can only be ensured with proper maintenance. Against this background and taking into account the guidelines and regulations to be observed (e.g. with regard to safety and environmental protection), a large number of inspection and maintenance work must be carried out.

Begriffsdefinition InstandhaltungDefinition of maintenance

Im Weiteren soll folgende Begriffsdefinitionen verwendet werden:In the following, the following definitions of terms should be used:

Die Instandhaltung (IH) gliedert sich in Erhaltungs- und Wiederherstellungsmaßnahmen.
Zu den Erhaltungsmaßnahmen zählen:

• • Inspektionen (Tätigkeiten beschränken sich auf die Feststellung des IST-Zustandes), d. h. bei einer Inspektion wird festgestellt, ob eine Wartungsarbeiten erforderlich ist
• • Wartungen (Tätigkeiten zur Erhaltung des SOLL-Zustandes)

Zu den Wiederherstellungsmaßnahmen zählt die:

• • Instandsetzung (Tätigkeit zur Wiederherstellung des SOLL-Zustandes).

Maintenance (IH) is divided into maintenance and restoration measures.
Conservation measures include:

• • Inspections (activities are limited to determining the current status), ie an inspection determines whether maintenance work is required
• • Maintenance (activities to maintain the TARGET condition)

The recovery measures include:

• • Repair (activity to restore the target condition).

Bei den Inspektions- und Wartungsarbeiten ist der Zustand von Verschleißteilen zu prüfen, ggf. werden Verschleißteile ersetzt. Bei Instandhaltung werden ggf. funktionsrelevante Komponenten (Ersatzteile) getauscht um die SOLL-Funktion wiederherzustellen.During the inspection and maintenance work, the condition of wear parts must be checked and wear parts replaced if necessary. During maintenance, function-relevant components (spare parts) may be exchanged in order to restore the TARGET function.

Der Inspektions- und Wartungsumfang richtet sich nach der Art der Geräte, den Komponenten der Anlage, den Umgebungseinflüssen, den Benutzergewohnheiten sowie den Angaben des Herstellers. Der Austausch von Verschleiß- und Ersatzteilen kann im Rahmen der Wartung oder eines Instandsetzungsauftrages erfolgen. Selbstdiagnoseeinrichtungen sind hinsichtlich der Verlängerung der Inspektionsintervalle nur zu berücksichtigen, wenn alle inspektionsrelevanten Funktionen selbstüberwachend sind.The scope of inspection and maintenance depends on the type of device, the components of the system, the environmental influences, user habits and the information provided by the manufacturer. Wear and spare parts can be replaced as part of maintenance or a repair order. Self-diagnostic devices are only to be taken into account with regard to the extension of the inspection intervals if all inspection-relevant functions are self-monitoring.

Typischer Inspektionstätigkeiten sind z. B. eine allgemeine Zustandsüberprüfung, Sicht- und Funktionskontrolle aller beanspruchten Teile einschließlich der Sicherheits- und Regeleinrichtungen, Überprüfung von gas-, dampf- und wasserführenden Anlagenteile auf Dichtheit, sichtbare Korrosions- und Alterungserscheinungen sowie einer Endkontrolle der Inspektionsarbeiten durch Messung und Dokumentation der Mess- und Prüfergebnisse.
Beispiele typischer Wartungsarbeiten sind der Austausch von Verschleißteilen, das Nachfüllen von Verbrauchsmedien (Schmieröl, Fette, Kühlwasser) sowie Endkontrolle der Wartungsarbeiten durch Messung und Dokumentation der Ergebnisse.Typical inspection activities are e.g. B. a general condition check, visual and functional check of all stressed parts including the safety and control devices, check of gas, steam and water-carrying system parts for leaks, visible signs of corrosion and aging as well as a final check of the inspection work by measuring and documenting the measuring and test results.
Examples of typical maintenance work are the replacement of wearing parts, the refilling of consumables (lubricating oil, grease, cooling water) and the final inspection of the maintenance work by measuring and documenting the results.

Die Instandhaltungsstrategie, z. B. zu welchem Zeitpunkt erfolgt Einsatz, kann dabei ausfallorientierte oder vorbeugungsorientierte bzw. zustandsorientiert sein, z. B. ermittelt mit Selbstdiagnoseeinrichtungen (vorausschauende IH) sein. Entsprechend kann man Instandhaltungsprozesse u. a. nach planbarer Instandhaltung über Instandhaltungsanforderung und -auftrag, nach störungsbedingte Instandhaltung (nicht planbar, sofortige Bereitschaft vor Ort, kürzeste System-Reaktionszeiten erforderlich) sowie nach planmäßiger Instandhaltung (Wartung und Inspektion nach Wartungsplänen) unterscheiden.The maintenance strategy, e.g. e.g. when the deployment takes place, can be failure-oriented or prevention-oriented or condition-oriented, e.g. B. be determined with self-diagnostic devices (predictive IH). Accordingly, maintenance processes can be according to plannable maintenance via maintenance request and order, according to disruption-related maintenance (not plannable, immediate readiness on site, shortest system reaction times required) and according to planned maintenance (maintenance and inspection according to maintenance plans).

Wirtschaftliche Bedeutung - InstandhaltungEconomic importance - maintenance

Verbesserte und schnellere Informationsvermittlung führen zu schnelleren Ergebnissen und Qualitätsverbesserungen innerhalb der Instandhaltung (Störungsbewältigung, Störungsvermeidung/Optimierung). Die Folgen sind Kostenreduzierung durch Minimierung der Stillstandszeiten sowie Vermeidung ungeplante Stillstandszeiten und damit potentieller Produktionsausfälle. Die Qualität und Effizienz der Instandhaltung hängt beim bisherigen Stand der Technik sehr stark von der persönlichen Erfahrung des jeweiligen Instandhaltungspersonals ab. Vergrößerung von Verantwortlichkeitsbereichen in Rahmen von Personaleinsparungen aufgrund von hohen Kostendruck, führt zu einer Verschärfung dieses Problems (früher: verantwortlich für die Konverteranlage, jetzt: zusätzlich die Stranggießanlage)Improved and faster information transfer leads to faster results and quality improvements within maintenance (fault management, fault avoidance/optimization). The consequences are cost reductions by minimizing downtimes and avoiding unplanned downtimes and thus potential production losses. With the current state of the art, the quality and efficiency of maintenance depends very much on the personal experience of the respective maintenance personnel. Increase in areas of responsibility as part of personnel savings due to high cost pressure leads to an aggravation of this problem (formerly: responsible for the converter plant, now: also the continuous caster)

Instandhaltungsrelevante InformationenMaintenance-Relevant Information

Bei den oben genannten Instandhaltungsaufgaben in Industriebetrieben muss eine Vielzahl von instandhaltungsrelevanter Informationen verfügbar sein, wie z. B.:

• • Montage-, Demontage- und Betriebsanleitung; Sicherheitsanweisungen, Hinweisen zur Wartung und Pflege (z. B. Wartungsvorschriften und -hinweise der Hersteller, Wartungsplan, Pflegeanleitung), Teilelisten der Gerätehersteller (Auflistung von Ersatzteile, Verschleißteile und erforderliches Hilfsmaterial), Störungshilfe (Informationen zur Störungssuche und -behebung)
• • Kenntnis der Störfallhistorie (Schadens- / Alarmmeldungen, Instandhaltungstätigkeiten, etc.) zur Rückverfolgung und Ursachenanalyse bei der Störungsbewältigung
• • Kenntnis über den Aufbau und Gesamtüberblick über die relevanten installierte Medienversorgung und deren Anbindung an die Funktionssysteme: Medium A fließ durch Rohrleitung B mit dem erforderlichen Betriebsdruck p; elektrische Versorgung (Strom- / Signal- und Steuerkabel).

A large amount of maintenance-related information must be available for the above-mentioned maintenance tasks in industrial companies, e.g. e.g.:

• • assembly, disassembly and operating instructions; Safety instructions, information on maintenance and care (e.g. manufacturer's maintenance regulations and instructions, maintenance plan, care instructions), parts lists from the device manufacturers (list of spare parts, wearing parts and necessary auxiliary material), troubleshooting (information on troubleshooting and troubleshooting)
• • Knowledge of the incident history (damage / alarm messages, maintenance activities, etc.) for tracing and root cause analysis when dealing with the incident
• • Knowledge of the structure and general overview of the relevant installed media supply and its connection to the functional systems: Medium A flows through pipeline B with the required operating pressure p; electrical supply (power / signal and control cables).

Besonderheiten bei der Instandhaltung von Großanlagen z. B. der Hütten- und WalzwerksindustrieParticularities in the maintenance of large systems, e.g. B. the metallurgical and rolling mill industry

Neben den herkömmlichen Wartungs- und Inspektionsaufgaben jedes Industriebetriebs verfügen industrielle Großanlagen im Bereich der Metallerzeugung und primären Formgebung dabei über zusätzliche spezifische Probleme:

• • Hoher Komplexitätsgrad aufgrund der Vernetzung einer Vielzahl von Teilsystemen
• • Produktionsanlagen mit weitläufigen Hallenflächen und starker räumlicher Werksgeländeausdehnung. Damit verbunden sind einer sehr hohen Anzahl an Wartungs- und Kontrollstellen
• • Gewachsene, heterogener Systemlandschaft: die verwendeten (Teil-)Systeme sind komplex und bestehen aus einer Vielzahl verschiedener Komponenten mit ihrer individuellen Funktionalität, dabei werden Geräte unterschiedlicher Hersteller verwendet, mit häufig unterschiedlicher Technikgenerationen
• • Anwendung vielfältiger Inspektionstechnologien; dabei ist eine Vielzahl von ablaufenden Vorgängen und Anlagenteilen nicht sichtbar
• • Vielzahl von verschleißbehafteter Komponenten und kritischen Maschinenteilen (z. B. Führungseinrichtungen, Werkzeuge, Motoren, Getriebe, Lager, etc.) innerhalb der Anlage, welche die Qualität des Anlagenproduktes beeinflussen oder für die Lebensdauer der Maschinen und Anlagenkomponenten wesentlich sind
• • Teilweise gefährliche Arbeitsbedingungen während Prüfung und Wartung
• • Instandhaltungsarbeiten werden dezentral (nicht in einer Werkstattumgebung) vor Ort in der Anlage durchgeführt („im Feld“). In der Regel ist an diesem temporärer Arbeitsplatz kein Zugang zu Informationssystemen (BDIS oder IBFS) möglich.

In addition to the conventional maintenance and inspection tasks of every industrial company, large industrial plants in the field of metal production and primary shaping have additional specific problems:

• • High degree of complexity due to the networking of a large number of subsystems
• • Production facilities with extensive hall areas and a large spatial expansion of the factory premises. This is associated with a very high number of maintenance and control points
• • Grown, heterogeneous system landscape: the (partial) systems used are complex and consist of a large number of different components with their individual functionality, devices from different manufacturers are used, often with different technology generations
• • Application of diverse inspection technologies; a large number of ongoing processes and system parts are not visible
• • A large number of wear-prone components and critical machine parts (e.g. guide devices, tools, motors, gears, bearings, etc.) within the plant that affect the quality of the plant product or are essential for the service life of the machines and plant components
• • Some hazardous working conditions during testing and maintenance
• • Maintenance work is carried out decentrally (not in a workshop environment) on site in the plant ("in the field"). As a rule, no access to information systems (BDIS or IBFS) is possible at this temporary workplace.

Stand der Technik - Nachteile bisheriger LösungenState of the art - disadvantages of previous solutions

Die traditionelle papiergebundene Informationsbereitstellung durch Zeichnungen und Beschreibungen sowie mittels handschriftlichen Montageberichten weisen Nachteile auf, wie z. B.:

1. a) schlechte Lichtverhältnisse oder Schattenzonen vor Ort an der Anlage (z. B. die Kühlkammer einer Stranggußanlage)
2. b) umständliches Handhaben: u. U. begrenzter Platz, unbequeme Haltungen, begrenzte Bewegungen.Beispielweise ist kein ausreichender Platz zur Ablage vorhanden, so dass mindestens eine Hand gebraucht wird, oder die Platzverhältnisse sind so eingeschränkt; dass der Instandhalter den Ort wechseln muss zwischen dem Ort an dem die Zeichnung aufgehängt wurde und dem Arbeitsraum der Montage
3. c) die erforderliche Blickverschiebung (Bewegung der Augen, die ausgeführt wird um den Blick von der Zeichnung auf den Arbeitsraum der Montage zu lenken); Informationen zur Montage oder Bedienung werden nicht direkt in den Arbeitsbereich projiziert. Besonders hinderlich bei unbequemer Haltung oder begrenzten Bewegungsraum
4. d) widrige Umgebungsbedingungen, wie Wasser, Dampf, Staub, Hitze und korrosiven Betriebsmitteln
5. e) sowie die geringe Flexibilität (während der Tätigkeit werden weitere Informationen erforderlich, keine vollständige Information).

The traditional paper-based provision of information through drawings and descriptions as well as handwritten assembly reports have disadvantages, such as e.g.:

1. a) Poor lighting conditions or shadow zones on site at the plant (e.g. the cooling chamber of a continuous casting plant)
2. b) Awkward handling: possibly limited space, uncomfortable postures, limited movements. For example, there is not enough storage space that at least one hand is needed, or space is so limited; that the maintenance worker has to change the place between the place where the drawing was hung and the work space of the assembly
3. c) the required gaze shift (movement of the eyes performed to divert the gaze from the drawing to the assembly workspace); Installation or operation information is not projected directly into the workspace. Particularly cumbersome with uncomfortable posture or limited freedom of movement
4. d) adverse environmental conditions such as water, steam, dust, heat and corrosive equipment
5. e) as well as the low flexibility (additional information is required during the activity, not complete information).

Der Punkt (e) beinhaltet noch eine weitere, wesentliche Schwachstelle der traditionellen Arbeitsweise: ein häufiges Problem in der Praxis ist die Angabe einer unklaren Störungsbeschreibung durch die Produktion. Meldungen wie z. B. „Anlage defekt“ oder „Störung der Anlage“ ermöglichen der Instandhaltung keine eindeutige Arbeitsformulierungen, so dass keine verwertbaren Informationen vorliegen, was ist zu tun?, welche Informationen sind erforderlich?Point (e) contains another major weak point in the traditional way of working: a frequent problem in practice is the specification of an unclear fault description by production. messages such as B. "system defective" or "malfunction of the system" do not allow the maintenance unambiguous work formulations, so that no usable information is available, what is to be done?, what information is required?

Digitale Arbeitshilfsmittel wie Industrie-PCs oder Industrie-Notebooks können bei temporären Arbeitsplätzen - insbesondere bei gefährlichen Arbeitsbereichen sowie aufgrund des rauen Betriebsumfeldes (Stäube, Hitze, Wasser oder Wasserdampf) - nicht eingerichtet werden oder effektiv genutzt werden. Mobile Endgeräte wie die vorrangig eingesetzten PDA Systeme sind in der Bedienung zu unergonomisch. Die Abbildung eines komplexen Wartungsprotokolls, dass aus mehreren DIN A4 Seiten besteht oder von komplexen Zeichnungen ist so nur unter großen Mühen für das Instandhaltungspersonal möglich. Des Weiteren ist es erforderlich, dass der Instandhalter seine primäre Arbeitsaufgabe (z. B. Demontage von Wechselteilen) unterbricht, da das Bedienungsprinzip (Interaktionsparadigma) des Mobile Computing auf Benutzungsschnittstellen beruht, die bei klassischen Desktop-Anwendungen eingesetzt werden (WIMP: = „window icon, menu, pointing“). Der Nutzer kann entweder das mobile Endgerät bedienen oder seine eigentliche Aufgabe ausüben. Beides gleichzeitig ist nahezu ausgeschlossen. Eine freihändige Bedienung (freihändige Interaktion), wie z. B. das Steuern, Bewegen von 3D-Datenmodellen eines Bauteils (3D CAD-Modell) durch die Kopfbewegung des Benutzers ermöglichen neue Techniken der Mensch-Computer-Interaktion (HCI). Beispiel für solche neuen Interaktionstechniken und -paradigmen sind die Technologie der Virtual Reality (VR), der Augmented Reality sowie die Wearable Computing-Technologie. Da die VR-Technologie sich definitionsgemäß auf die Darstellung eines virtuellen Raums beschränkt und Objekte der realen Umwelt nur in einem geringen Anteil mit einbezogen werden, ist sie ungeeignet, um mobile Arbeitskräfte direkt vor Ort an den Anlagen zu unterstützen.Digital work aids such as industrial PCs or industrial notebooks cannot be set up or used effectively in temporary workplaces - especially in hazardous work areas and due to the harsh operating environment (dust, heat, water or steam). Mobile devices such as the PDA systems primarily used are too unergonomic to operate. The depiction of a complex maintenance log that consists of several DIN A4 pages or of complex drawings is only possible with great effort for the maintenance staff. Furthermore, it is necessary for the maintenance technician to interrupt his primary work task (e.g. disassembly of interchangeable parts), since the operating principle (interaction paradigm) of mobile computing is based on user interfaces that are used in classic desktop applications (WIMP: = "window icon, menu, pointing”). The user can either operate the mobile device or carry out his actual task. Both at the same time is almost impossible. Hands-free operation (hands-free interaction) such as B. the control, movement of 3D data models of a component (3D CAD model) by the user's head movement enable new techniques of human-computer interaction (HCI). Examples of such new interaction techniques and paradigms are the technology of virtual reality (VR), augmented reality and wearable computing technology. Since VR technology is by definition limited to the representation of a virtual space and objects from the real environment are only included to a small extent, it is unsuitable for supporting mobile workers directly on site at the systems.

Am Körper tragbare Computer-Systeme (Wearable Computer) als auch die Augmented Reality (AR)-Technologie weisen die, bereits bei den PDA-gestützten Lösungen genannten Nachtteile eines zu kleinen und unpraktikablen Displays (Datenbrillen, PDA) auf.Computer systems that can be worn on the body (wearable computers) and augmented reality (AR) technology have the disadvantages of a display that is too small and impractical (data glasses, PDA), already mentioned in the case of PDA-supported solutions.

Ein weiterer traditioneller Kommunikationskanal zur Informationsbeschaffung ist die Kommunikation des Instandhalter vorort in der Anlage mit dem Anlagen-Leitstand oder verschiedenen Schalträumen (= zentrale Sammelstelle sämtliche relevanten Anlagen- und verfahrenstechnische Informationen und Messwerten) mittels Funkgerät. Die mündliche Kommunikation ist effizient bei Nachfragen (welcher Anzeigewert ist zu sehen?), jedoch uneffektiv bei umfangreichen Informationen (wie ist der Kabelverlauf?).Another traditional communication channel for obtaining information is communication between the maintenance technician on site in the plant and the plant control center or various control rooms (= central collection point for all relevant plant and procedural information and measured values) using a radio. Verbal communication is efficient for queries (what reading is on the display?), but ineffective for extensive information (what is the wire route?).

Zieltarget

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible Lösung für die Gestaltung eines mobilen Informationssystems für Techniker bzw. allge. für Betriebspersonal im „shop-floor“-Bereich (engl. Fabrikhalle), als visuelles Assistenzsystem zu schaffen, zur Unterstützung von Arbeitstätigkeiten direkt vor Ort an den Anlagen von Hütten- und Walzwerken sowie in Press-, Schmiede- und Rohrwerken (im Folgenden bezeichnet als „mobiles visuelles Assistenzsystem“).The invention is based on the object of providing a flexible solution for the design of a mobile information system for technicians or general. for operating personnel in the "shop floor" area (factory hall) to create a visual assistance system to support work activities directly on site at the plants of metallurgical plants and rolling mills as well as in press, forge and tube plants (hereinafter referred to as a “mobile visual assistance system”).

Das Ziel ist, die Bereitstellung und Darstellung (Visualisierung) von relevanten Informationen zu jederzeit und an jedem Ort für jeden Mitarbeiter abrufbar zur Unterstützung der jeweiligen Arbeitsprozesse. Ferner die Nutzung als mobiles, interaktives Dokumentationssystem.The aim is to provide and display (visualize) relevant information that can be called up by any employee at any time and any place to support the respective work processes. Furthermore, use as a mobile, interactive documentation system.

Das visuelle Assistenzsystem soll eine Effizienz- und Effektivitätssteigerung der Arbeiten im direkten Produktions-Umgebung (keine Büro-Umgebung!) ermöglichen, z. B. im Bereich der Instandhaltung durch zielgerichtetes - und damit schnellerem - Auffinden von gesuchten Anlagenkomponenten (schnelle Fehlererkennung) sowie durch eine schnelle Fehlerbehebung. Dies erfordert z. B. die Möglichkeit sich einen schnellen und übersichtlichen Gesamtüberblick zu verschaffen sowie die mobile Bereitstellung von Daten und relevanten Unterlagen.The visual assistance system is intended to increase the efficiency and effectiveness of work in the direct production environment (no office environment!), e.g. B. in the field of maintenance through targeted - and thus faster - finding of the system components you are looking for (rapid error detection) and through quick troubleshooting. This requires z. B. the possibility to get a quick and clear overview as well as the mobile provision of data and relevant documents.

Lösungsolution

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Möglichkeiten moderne Techniken der mobil tragbaren Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT), wie der Nutzung von Augmented Reality-Technologie, des Wearable Computings und mobiler Endgeräte sowie der Nutzung von speziellen Anlageninformationssystemen (als Datenbasis) eingesetzt, bzw. ermöglicht, und kombiniert werden.According to the invention, the object is achieved in that the possibilities of modern techniques of mobile, portable information and communication technology (ICT), such as the use of augmented reality technology, wearable computing and mobile devices and the use of special plant information systems (as a database) are used, or enabled, and combined.

Ferner werden hybride Ansätze durch Kombination Geräte oder der verwendeten Technologie im Bereich der eingesetzten Displays, im Bereich Lokalisierung und Ortung (wo befindet sich der Instandhalter?, wo das gesuchte Bauteil?), sowie im Bereich der eingesetzten Zugangstechnologie zur Datenübertragung verwendet.Furthermore, hybrid approaches are used by combining devices or the technology used in the area of the displays used, in the area of localization and tracking (where is the maintenance technician located?, where is the component you are looking for?), and in the area of the access technology used for data transmission.

Die Kombinationen werden gezielt genutzt, um Schwächen des einen durch Stärken des anderen Systems auszugleichen. Das Ziel dieser Bemühungen ist die Erhöhung der Genauigkeit, der Zuverlässigkeit und Robustheit der verschiedenen Systemkomponenten.The combinations are used in a targeted manner to balance the weaknesses of one system with the strengths of the other system. The aim of these efforts is to increase the accuracy, reliability and robustness of the various system components.

Als Beispiel für die mögliche Ausprägung der genutzten Zugangstechnologie für den mobilen Zugriff auf Datenquellen abseits des Büroarbeitsplatzes, sind die nachfolgenden Technologien aufgeführt:

• ◯ Grundsätzliche Typen: globale, lokale und Ad-hoc Netzwerke (drahtgebunden und / oder Funk)
• ◯ Unternehmensübergreifend: mittels WWW, WWW mit VPN oder eine eigene (Daten-) Standleitungen (z. B. ohne öffentliche IP-Adress-Zuweisung)
• ◯ Unternehmensintern: Werkübergreifend
• ◯ Unternehmensintern: Werksintern (z. B. werkseigenes Funknetz, WLAN)
• ◯ persönlichem Netzwerk (Personal Area Network, PAN), z. B. drahtloses persönliches Netzwerk (Wireless Personal Area Network, WPAN)

The following technologies are listed as an example of the possible characteristics of the access technology used for mobile access to data sources away from the office workplace:

• ◯ Basic types: global, local and ad-hoc networks (wired and/or wireless)
• ◯ Cross-company: via WWW, WWW with VPN or your own (data) dedicated lines (e.g. without public IP address assignment)
• ◯ Internal: across plants
• ◯ In-house: In-house (e.g. in-house radio network, WLAN)
• ◯ personal network (Personal Area Network, PAN), e.g. B. Wireless Personal Area Network (WPAN)

Dabei können die Geräte des PAN, d.h. die Wearable Computer (tragbare Datenverarbeitungsgeräte), in ein LAN eingebunden werden. Beispielsweise kann der Benutzer eines PAN-Geräts seine darauf gespeicherten Daten mit einer Datenbank auf einen Netzwerk-Server abgleichen. Weiterhin kann, ein Intra- oder Internetzugang für das PAN-Gerät durch das Einbinden in das LAN geschaffen werden.The devices of the PAN, i.e. the wearable computers (portable data processing devices), can be integrated into a LAN. For example, the user of a PAN device can compare the data stored on it with a database on a network server. Furthermore, an intranet or internet access for the PAN device can be created by integrating it into the LAN.

Des Weiteren sollen Industrie 4.0-Technologien genutzt werden, wie z. B. neue Maschine-Maschine-Kommunikation, welche bei der Anwendung des „Internetder-Dinge (loT)“ auf die Produktion erforderlich sind. Konkrete Beispiele sind, mit Cyber-Physikalischen-Systeme (CPS) ausgerüstete Maschinen (social maschines) oder Anlagenteile und deren Ersatzteilen (smart objects) sowie entsprechend ausgerüsteten Anlagenprodukte, wie z. B. Brammen, gewickelte Bunde, Bleche (smart products), die miteinander vernetzt sind (Kommunikation mittels Funksensor-Netzwerk).Furthermore, Industry 4.0 technologies should be used, e.g. B. New machine-to-machine communication, which is required when applying the "Internet of Things (loT)" to production. Concrete examples are machines equipped with cyber-physical systems (CPS) (social machines) or system parts and their spare parts (smart objects) as well as correspondingly equipped system products, such as e.g. B. slabs, wound bundles, sheets (smart pro ducts) that are networked with each other (communication via wireless sensor network).

Ergänzend sollen spezielle Datenmodelle verwendet werden (virtuelle Prototypen der Anlage), welche erweitert sind (enriched data) um, z. B. instandhaltungsrelevanter Informationen, welche über das Geometriemodell der Anlage (bzw. der Maschine und deren Bauteile) verortet sind und schnell aufgefunden werden können.In addition, special data models should be used (virtual prototypes of the system), which are expanded (enriched data) by, e.g. B. maintenance-relevant information, which is located via the geometric model of the system (or the machine and its components) and can be found quickly.

Mit Hilfe dieser speziellen Datenmodelle wird eine neue Möglichkeit und Arbeitsweise zum schnellen und sicheren Auffinden von instandhaltungsrelevanten Informationen, wie beispielsweise die Identifizierung von Maschinen- bzw. Ersatzteilen (Aus Arbeitszeitstudien ist bekannt, dass der Instandhalter im Schnitt 10% seiner täglichen Arbeitszeit damit verwendet, passende Ersatzteile zu identifizieren und sie im Lager auch vorzufinden [Biedermann 2008].) ermöglicht. Üblicherweise findet die Suche des korrekten Maschinenteile über (i) Materialnummern und (ii) Struktur- / Stücklisten (z. B. die Teilelisten der Gerätehersteller (Auflistung von Ersatzteile) sowie (ii) mittels abstrahierten Strukturgrafiken (Explosionszeichnung der Maschine oder 2D-Zeichnung) statt. Die nötigen Informationen sind in umfangreichen Reparatur-, Wartungsanleitungen, Zeichnungen, Aufstellanweisungen, etc., und, bei papiergebundener Archivierung, in unhandlichen und unübersichtlichen Ordnern.With the help of these special data models, a new possibility and way of working for finding maintenance-relevant information quickly and reliably, such as the identification of machine or spare parts (it is known from working time studies that the maintenance technician uses an average of 10% of his daily working time with it, is suitable Identifying spare parts and finding them in the warehouse [Biedermann 2008].) is possible. Usually, the search for the correct machine parts takes place via (i) material numbers and (ii) structure / parts lists (e.g. the parts lists of the device manufacturers (listing of spare parts) and (ii) using abstract structural graphics (exploded drawing of the machine or 2D drawing) The necessary information is in extensive repair and maintenance instructions, drawings, installation instructions, etc., and, in the case of paper-based archiving, in unwieldy and confusing folders.

Um Bauteile mit diesen speziellen Datenmodellen zu finden, kann beispielsweise nach der Philosophie „vom Groben zum Detail“ gearbeitet werden. Über die Navigation innerhalb des Datenmodells der Anlage, zum Einbauort der übergeordnete Hauptbaugruppe und der anschließenden interaktiven Suche zum betreffenden Bauteil kann der Instandhalter relevante Maschinen- bzw. Ersatzteilen auffinden, z. B. während der Planung von Instandhaltungsarbeiten. Des Weiteren können die Subsysteme zur Berechnung des aktuellen Sichtfeldes des Instandhalters vor Ort in der Anlage (Positionsbestimmung mittels outdoor- / indoor-Systeme; Erfassung der Blickrichtung / Orientierung mittels elektronischem Kompaß, etc.) mit dem speziellen Datenmodell gekoppelt werden. Das Ergebnis ist ein getracktes 3D-Anlagenmodell, in welchem die aktuelle Position und Blickrichtung des Instandhalters innerhalb der realen Anlage identisch ist mit der Position innerhalb der virtuellen Anlage (Datenmodell). Beispielsweise kann der Nutzer durch anschließender interaktiver Suche betreffenden Bauteile auffinden.In order to find components with these special data models, one can work according to the philosophy "from rough to detail". The maintenance technician can find relevant machine or spare parts by navigating within the data model of the system, to the installation location of the higher-level main assembly and the subsequent interactive search for the relevant component, e.g. B. during the planning of maintenance work. Furthermore, the subsystems for calculating the current field of view of the maintenance technician on site in the plant (position determination using outdoor/indoor systems; recording the viewing direction/orientation using an electronic compass, etc.) can be coupled with the special data model. The result is a tracked 3D plant model in which the current position and line of sight of the maintenance worker within the real plant is identical to the position within the virtual plant (data model). For example, the user can find relevant components by means of a subsequent interactive search.

Ergänzend zu effektiven Navigationsmethoden, wie z. B. die o. g. direkte Übertragung der Benutzerorientierung auf die Orientierung der virtuellen Kamera innerhalb des 3D-Anlagenmodells oder die Navigation durch vorher gespeicherte Ansichten, werden Filter-, Detail- und Kontexttechniken, wie z. B. gefilterte Sichten auf die Anlage, gefiltert nach Art der Störmeldung oder nach der Nutzergruppe (Instandhalter Elektrik) eingesetzt.In addition to effective navigation methods, such as B. the above direct transfer of the user orientation to the orientation of the virtual camera within the 3D plant model or navigation through previously saved views, filter, detail and context techniques, such as e.g. B. filtered views of the system, filtered according to the type of error message or according to the user group (maintenance electrician).

Die Flexibilität des „mobiles visuelles Assistenzsystem“ wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das System unterschiedliche Arten von Displays (Datenbrille, Arm-Mounted Display, Industrie-Tablet-PC) zulässt und kombiniert werden kann (Multi-Display Umgebung des mobilen Assistenz-Systems). Die Kombination mit verschiedenen Anzeigegeräten unterschiedlicher Displaygröße bietet sich an, weil detaillierte Daten aufgrund der eingeschränkten Lesbarkeit kaum auf einer Datenbrille darstellbar sind.The flexibility of the "mobile visual assistance system" is achieved, for example, by the fact that the system allows different types of displays (data glasses, arm-mounted displays, industrial tablet PCs) and can be combined (multi-display environment of the mobile assistance system). . The combination with different display devices with different display sizes is a good idea because detailed data can hardly be displayed on data glasses due to the limited legibility.

Verwendung:Use:

Diese Erfindung umfasst sämtliche Arbeitsplätze der Produktion, Qualitätssicherung und Instandhaltung sowie Tätigkeiten bei der Neu- oder Umplanung von Anlagen von Hütten- und Walzwerken sowie in Press-, Schmiede- und Rohrwerken, bei denen die Arbeitstätigkeiten direkt vor Ort an den Anlagen durchgeführt werden. Sie umfasst nicht Tätigkeiten in technischen Büros oder in den Leitständen der Anlagen, bei denen z. B. die Informationsbeschaffung an konventionellen PC-Arbeitsplätzen erfolgt, mit Maus und Tastatur als Eingabegeräte, für den typischen Büro-Betrieb ausgelegt („Büro-Umgebungen“).This invention includes all jobs in production, quality assurance and maintenance as well as activities in the new or replanning of plants in metallurgical and rolling mills as well as in press, forge and pipe plants, where the work activities are carried out directly on site at the plants. It does not include activities in technical offices or in the control rooms of the plants, where e.g. For example, information is obtained at conventional PC workstations, with mouse and keyboard as input devices, designed for typical office operations (“office environments”).

Technische HandlungsanweisungTechnical instructions

Ein so beschriebenes mobiles visuelles Assistenzsystem besteht wenigstens aus den Komponenten Roboter, Sicherheitssensorsystem, sichere Steuerung und MenschMaschine-Schnittstelle (Handsteuerung, Sprachsteuerung)A mobile visual assistance system described in this way consists at least of the components robot, safety sensor system, safe control and human-machine interface (manual control, voice control)

Ein so beschriebenes mobiles visuelles Assistenzsystem besteht dabei wenigstens aus den Komponenten:

• • leistungsfähiger Rechner mit einer leistungsfähigen Graphikkarte, auf dem entsprechende Software-Anwendung laufen. Es kann ein Wearable Computer und / oder ein robuster Industrie Tablet-PC für extreme Arbeitsumgebungen (z. B. nach Schutzklasse IP54) und stationäre Rechner (Server, ...), die über ein Netzwerk (z. B. WLAN) mit den zu vor genannten mobilen Geräten verbunden istAlternativ kann beim Einsatz von verteilten Anwendungen oder der Verwendung von Cloud-basierten Lösungen (s. unter Punkt Software im weiteren Text) auf leistungsfähige Rechner verzichtet werden.
• • graphisches Ausgabegerät. Ein solches Anzeigesystem (Display) kann eine AR-Datenbrille sein (Kopfbasierte Anzeige, Head Mounted Display; HMD), vorzugsweise als optisches See Through System (OST-HMD) ausgeführt, und / oder ein Arm-Mounted Display bzw. Wrist-Mounted Display (am Handgelenk befestigte Anzeige) und / oder das Display des Industrie-Tablet-PCs sein.
• • Subsysteme zur zuverlässigen und exakten Bestimmung, wie z. B.:
  • ◯ von Position und Bewegungen sowie Blickrichtung (Orientierung) des Nutzers (mobiles Tracking), z. B.
    • • die Kombination einem GPS-Subsystem in Form eines industrietauglichen Standalone-GPS-Moduls zur Positionsbestimmung und einem Kreiselkompass (Gyroskop) oder einem elektronischen Kompass (Magnetfeldsensor) für die Bestimmung der Blickrichtung
  • ◯ von Position und Ausrichtung (Orientierung) aller relevanten Objekte (Sollen Objekte in der Realität interagieren mit virtuellen Objekten bzw. mit den zugehörigen Kontextinformationen, muss auch deren Position und Orientierung bekannt sein.) in der Benutzer-Umgebung; diese Ortung gibt Hinweise auf die räumliche Positionen von Bauteilen (z. B. zur Komponentenerkennung von Maschinenteile) oder von Montageorten
    • ▪ Kamera zur Erfassung der realen Umgebung, bzw. zur Erfassung von Piktogrammen (Markern)
    • ▪ Verschiedene Sensoren

über unterschiedlich große Distanzen und unter wechselnden Umgebungsbedingungen, z. B. der Einsatz außerhalb oder innerhalb von Gebäuden (Outdoor Lokalisierung und Indoor Lokalisierung).A mobile visual assistance system described in this way consists at least of the following components:

• • powerful computer with a powerful graphics card running the appropriate software application. It can be a wearable computer and/or a robust industrial tablet PC for extreme working environments (e.g. according to protection class IP54) and stationary computers (servers, ...) that are connected via a network (e.g. WLAN) to the is connected to the mobile devices mentioned above. Alternatively, powerful computers can be dispensed with when using distributed applications or cloud-based solutions (see under Software in the following text).
• • graphic output device. Such a display system (display) can be AR data glasses (head-based display, head-mounted display; HMD), preferably designed as an optical see-through system (OST-HMD), and/or an arm-mounted display or wrist-mounted display (wrist-mounted display) and/or the display of the industrial tablet PC.
• • Subsystems for reliable and exact determination, such as e.g. e.g.:
  • ◯ of the position and movements as well as the viewing direction (orientation) of the user (mobile tracking), e.g. B.
    • • The combination of a GPS subsystem in the form of an industry-standard standalone GPS module for position determination and a gyrocompass (gyroscope) or an electronic compass (magnetic field sensor) for determining the line of sight
  • ◯ the position and alignment (orientation) of all relevant objects (if objects in reality are to interact with virtual objects or with the associated context information, their position and orientation must also be known.) in the user environment; this localization provides information on the spatial positions of components (e.g. for component recognition of machine parts) or assembly locations
    • ▪ Camera for capturing the real environment or for capturing pictograms (markers)
    • ▪ Various sensors

over different distances and under changing environmental conditions, e.g. B. use outside or inside buildings (outdoor localization and indoor localization).

Hierzu können verschiedene Trackingverfahren (optisches, videobasiertes Tracking; inertiale Trackingverfahren / Trägheitsnavigationssysteme, RFID-Tracking, ...) und deren Kombinationen, vgl. z. B. [Köppe 2014], zum Einsatz kommen.Various tracking methods (optical, video-based tracking; inertial tracking methods/inertial navigation systems, RFID tracking, ...) and their combinations, cf. B. [Köppe 2014], can be used.

Hierzu wird ein Outdoor und Indoor Positions- und Orientierungssystem verwendet, wie beispielsweise die GPS-Lokalisierung (z. B. WAAS, RTG-GPS, mmGPS für den Outdoor-Bereich) oder für den Indoor-Bereich (z. B. Cricket System vom MIT oder MagicMap (Positionsbestimmung auf Basis von Funkstandards wie WLAN, RFID, Bluetooth, Zigbee, GSM und UMTS)). Neuste Lokalisierungstechnologien und deren Weiterentwicklung reichen von der Satellitenortung über kombinierte Ortungslösungen wie awiloc (WLAN, GPS, INS) für z. B. Gebäude, drahtlose Sensornetzen wie s-net und flexibel einsetzbare Ortungstechnologien wie BlackFIR bis hin zu hochpräzisen Lokalisierungsverfahren wie RedFIR, vgl. [2014-Fh-IIS_CPS_NOP_Broschuere].

• • Technische Geräte zur Komponentenerkennung (Leseeinrichtungen für Auto-ID Systeme, Scanfunktion), wie z. B.: Barcode-Reader oder RFID-Lesegerät Die relevanten Anlagen- und Maschinenkomponenten an den Wartungs- und Inspektions-Kontrollstellen der Anlagen werden dazu, mit z. B. zusätzliche installierte Hardwarekomponenten Piktogrammen (Markern) für markerbasiertes Tracking (z.B. QR-Code) ausgerüstet, oder mittels Koordinaten (ortsgebundener Tracking des AR-Systems) oder auf Basis von „Markerless-3D“ Tracking des AR-Systems. Beim Einsatz in stark verschmutzten Umgebungen bieten sich RFID-Tags als Marker an.
• • Hardware zur Kommunikation mit stationären Servern (Content-Server) und anderen mobilen Geräten, wie z.B. WPAN, WLAN oder UMTS
• • Hardware zur online-Kommunikation zwischen dem Instandhalter „vor Ort“ und weiteren interne Experten (betriebs- / unternehmensintern) oder externen Experten (Teleservice mit Maschinenbau-Unternehmen). Die Kommunikation kann textbasiert, mit Video- / Audioübertragung (Experte sieht z. B. das Schadenbild Vorort) sowie mit Übertragung relevanter Sensordaten sein (Multimediale Unterstützung zur Störungsfindung und -beseitigung bei Einbindung von „entfernten Experten“).
• • AR-Anwendungen und andere relevante Anwendungen, wie z. B.: Magic Map, virtuelles Anlageninformationssystem, digitale Handbücher (mit / ohne Interaktion für 3D-Modelle)
• • Software: die beim mobilen, visuellen Assistenzsystem eingesetzten Software-Anwendungen können monolithische als auch verteilte Anwendungen sein, d.h. sie laufen nicht nur auf dem mobilen Gerät, sondern bestimmte Teilsysteme der Anwendung laufen auf stationären Servern, die über Netzwerke mit dem mobilen Gerät verbunden sind. Beispiele sind Datenbanken, die für die Ausführung der Anwendung notwendige Daten aufbereiten und bereitstellen, wie z.B. Lagepläne eines Gebäudes, Handbücher, etc. Ebenfalls ist es denkbar, die erforderliche grafische Berechnung bei der Darstellung von 3D-Modellen der Anlage auf stationären Rechnern ablaufen zu lassen, das mobile System dient in diesem Fall nur noch dazu, Videobilder von einer Kamera zu aufzunehmen, an einen Server zu schicken, die angereicherten Bilder (augmentierten Bilder) wieder vom Server zu empfangen und darzustellen. Hierzu können auch Cloud-basierte Lösungen eingesetzt werden.

For this purpose, an outdoor and indoor positioning and orientation system is used, such as GPS localization (e.g. WAAS, RTG-GPS, mmGPS for the outdoor area) or for the indoor area (e.g. Cricket System from MIT or MagicMap (position determination based on radio standards such as WLAN, RFID, Bluetooth, Zigbee, GSM and UMTS)). The latest localization technologies and their further development range from satellite localization to combined localization solutions such as awiloc (WLAN, GPS, INS) for e.g. B. buildings, wireless sensor networks such as s-net and flexible positioning technologies such as BlackFIR through to high-precision localization methods such as RedFIR, cf. [2014-Fh-IIS_CPS_NOP_Broschuere].

• • Technical devices for component recognition (reading devices for Auto-ID systems, scanning function), such as e.g. e.g.: barcode reader or RFID reader The relevant system and machine components at the maintenance and inspection control points of the systems are B. additional installed hardware components equipped with pictograms (markers) for marker-based tracking (e.g. QR code), or by means of coordinates (local tracking of the AR system) or based on "markerless 3D" tracking of the AR system. When used in heavily polluted environments, RFID tags are ideal as markers.
• • Hardware for communication with stationary servers (content server) and other mobile devices, such as WPAN, WLAN or UMTS
• • Hardware for online communication between the "on-site" maintenance technician and other internal experts (within the company/company) or external experts (teleservice with mechanical engineering companies). The communication can be text-based, with video/audio transmission (expert sees the damage picture on site, for example) and with transmission of relevant sensor data (multimedia support for fault finding and elimination with the involvement of "remote experts").
• • AR applications and other relevant applications, e.g. E.g.: Magic Map, virtual plant information system, digital manuals (with / without interaction for 3D models)
• • Software: the software applications used in the mobile, visual assistance system can be monolithic as well as distributed applications, ie they not only run on the mobile device, but certain subsystems of the application run on stationary servers that are connected to the mobile device via networks . Examples are databases that prepare and provide the data required for running the application, such as site plans of a building, manuals, etc. It is also conceivable to run the necessary graphic calculations when displaying 3D models of the system on stationary computers In this case, the mobile system only serves to record video images from a camera, send them to a server, receive the enhanced images (augmented images) from the server again and display them. Can do this Cloud-based solutions can also be used.

Zur Steuerung bzw. Interaktion mit dem angeschlossen Rechnern des mobiles visuelles Assistenzsystems kann neben der Eingabe über die Kamera (z. B. der Datenbrille oder der Helmkamera) ebenfalls über eine Dateneingabe per Stift/Handschrifterkennung (Stiftbedienung) erfolgen oder ggf. mittels Spracherkennung. Ferner können verschiedene mobile Peripheriegeräte wie beispielsweise Tastatur angeschlossen werden, die z. B. per Bluetooth (Bluetooth Keyboard) angekoppelt sind.In order to control or interact with the connected computers of the mobile visual assistance system, in addition to the input via the camera (e.g. the data glasses or the helmet camera), data can also be entered via pen/handwriting recognition (pen operation) or, if necessary, via voice recognition. Furthermore, various mobile peripherals such as keyboards can be connected, the z. B. via Bluetooth (Bluetooth Keyboard) are coupled.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in der beigefügten Figur veranschaulicht.The solution according to the invention is illustrated in the attached figure.

Konkretes Betriebsbeispiel: störungsbedingte Instandhaltungsabwicklung - Vergleich: mit und ohne AssistenzsystemConcrete operating example: fault-related maintenance processing - comparison: with and without an assistance system

Beispielszenario mit und ohne visuellem Assistenzsystem für den Instandhalter: Im Leitstand der Stranggießanlage sinkt die Füllstandsanzeige für die Hydraulik-Systeme der Strangführungssegmente von 90% auf 30% ab. Dieser Störfall tritt während des Gießprozeses auf. Es ist kein Stillstand für eine Reparatur. Mögliche Störungsursachen könnten sein: ein Sensorfehler des Füllstandmessgerätes oder eine Leckage im hydraulischen System.Example scenario with and without a visual assistance system for the maintenance technician: In the control room of the continuous caster, the level indicator for the hydraulic systems of the strand guide segments drops from 90% to 30%. This incident occurs during the casting process. There is no downtime for a repair. Possible causes of the fault could be: a sensor error in the level gauge or a leak in the hydraulic system.

Der Anlagenfahrer im Leitstand beauftragt Mitarbeiter der mechanischen und die elektrischen Instandhaltung mit Störungssuche und -behebung. Die Ursachenklärung durch die beiden Instandhalter findet bei vollem Anlagenbetrieb statt.The plant operator in the control room instructs mechanical and electrical maintenance staff to search for and rectify faults. The causes are clarified by the two maintenance technicians when the system is in full operation.

Die persönliche Ausrüstung der Instandhalter ist:

• Nach Methode (A) „visuelles Assistenzsystem“: die übliche Arbeitsausrüstung bestehend aus Funkgerät mit Akku für den Informationsaustausch mit dem zentralen Leitstand und Schutzhelm mit Helmlampe sowie das relevante Werkzeuge, erweitert um die Komponenten des zuvor beschriebenen visuelles Assistenzsystem. Die relevanten Informationen liegen Digital vor, durch entsprechenden Zugriff auf das Anlageninformationssystem und den modellbasierten Informationen; oder
• Nach Methode (B) „traditionelle Art“: die übliche Arbeitsausrüstung (Funkgerät, Schutzhelm mit Helmlampe,. relevante Werkzeuge). Ferner papiergebundene Informationen, welche aufgrund der Störungsmeldung durch die Produktion von der Instandhaltung mitgeführt werden. Hier erscheint unmittelbar die bereits im Abschnitt „Stand der Technik“ erörtere Schwachstelle der traditionellen Arbeitsweise: die direkte Wechselwirkung zwischen unklarer Störungsbeschreibung und ineffektiver Störungsbewältigung.

The personal equipment of the maintenance staff is:

• According to method (A) "visual assistance system": the usual work equipment consisting of a radio with a battery for exchanging information with the central control station and a protective helmet with a helmet lamp as well as the relevant tools, expanded to include the components of the visual assistance system described above. The relevant information is available digitally, through appropriate access to the plant information system and the model-based information; or
• According to method (B) "traditional way": the usual work equipment (radio, protective helmet with helmet lamp,. relevant tools). Furthermore, paper-based information, which is carried along by the maintenance department due to the fault report by production. Here the weak point of the traditional way of working, which was already discussed in the “State of the Art” section, appears immediately: the direct interaction between an unclear description of the fault and ineffective fault management.

Das relevante Werkzeug wird aufgrund der Störungsmeldung der Produktion an die Instandhaltung mitgeführt, in diesem Fall bspw. Reparaturkoffer mit Spannungsprüfern.The relevant tool is carried along to maintenance based on the fault report from production, in this case, for example, a repair case with voltage testers.

Die Störungssuche und -behebung erfolgt entweder durch Abarbeiten von Punkten innerhalb eines Störungshandbuches oder auf Basis persönlicher Erfahrungen (Diagnosekompetenz), die Arbeiten erfolgen dabei idealerweise systematisch, z. B. nach dem Prinzip des tastenden Suchens zur Fehlereingrenzung oder der Störungsbehebung nach der U-Methode. Die grundsätzlichen Schritte werden nachfolgend exemplarisch dargestellt. Mittels neuer Industrie 4.0 Technologien, wie beispielweise mit Sensoren und eingebetteten Systemen mit eigener IP-Adresse ausgestattete Anlagenkomponenten (z. B. ein Motor), können beispielsweise beim Ausfall des Motors über Funk (oder eine andere Schnittstelle) ein Fehlercode übermittelt werden, der eine Störfallmeldung auslöst in ERP-Systemen oder IPS Lösungen.Troubleshooting is carried out either by working through points in a fault manual or on the basis of personal experience (diagnostic competence). Ideally, the work is carried out systematically, e.g. B. according to the principle of groping for error localization or troubleshooting according to the U-method. The basic steps are shown below as an example. Using new Industry 4.0 technologies, such as system components (e.g. a motor) equipped with sensors and embedded systems with their own IP address, an error code can be transmitted via radio (or another interface) if the motor fails, for example Incident notification triggers in ERP systems or IPS solutions.

Nachfolgend sollen diese unterschiedlichen Fälle: mit Fehlercode basierter Störungshilfe und ohne Störungshilfe (eigene Diagnosekompetenz) betrachtet werden.These different cases are to be considered below: with error code-based troubleshooting and without troubleshooting (own diagnostic competence).

Fall: mit Fehlercode basierter StörungshilfeCase: with error code based troubleshooting

Beispielweise verfügt das Hydraulik-Systeme der Strangführungssegmente über Industrie 4.0 Technologien, wie z. B. über integrierte kommunikationsfähigen Sensoren zur latenten Überwachung. Dieses System wird aktiv, wenn Sensoren den starken Abfall der Füllstandsanzeige registrieren. Eine Störungsmeldung wird automatisch ausgelöst, dabei wird z. B. an ein relevantes IT-System der Instandhaltung, wie ein Instandhaltungsplanungs- und -steuerungssysteme (IPS), beispielsweise SAP PM, übermittelt. Zusätzlich wird - in diesem Beispiel - ein Fehlercode mitgeteilt.For example, the hydraulic systems of the strand guide segments have Industry 4.0 technologies, such as B. via integrated communication-capable sensors for latent monitoring. This system becomes active when sensors register the sharp drop in the level indicator. A fault message is triggered automatically, e.g. B. to a relevant maintenance IT system, such as a maintenance planning and control system (IPS), for example SAP PM. In addition - in this example - an error code is reported.

Nach Methode (A): Die Störungsmeldung erscheint mit Fehlercode im IPS-System, z. B. auf dem Arbeitsplatzrechner des Instandhaltungs-Meisters. Aufgrund der Dringlichkeit wird direkt ein Instandhaltungsauftr ag mit dem IPS ausgelöst. Der Instandhaltungstechniker „im Feld“ kann diese Meldung direkt als Nachricht aufs die Handhelds gesendet werden. Dabei kann nicht nur der Fehlercode übermittelt, sondern ebenfalls die Funktionsstörung sowie eine Störungshilfe in digitaler Form gesendet werden. Der Instandhalter ruft über das Anlageninformationssystem die erforderlichen instandhaltungsrelevanten Dokumente zur Durchführung der Schadensbehebung auf.According to method (A): The fault message appears with the error code in the IPS system, e.g. B. on the workstation computer of the maintenance foreman. Due to the urgency, a maintenance job is triggered directly with the IPS. The maintenance technician "in the field" can send this message directly to the handheld as a message. Not only can the error code be transmitted, but also the malfunction and troubleshooting help can be sent in digital form. The maintenance engineer calls the required maintenance via the plant information system relevant documents for carrying out the damage repair.

Nach Methode (B): Der Instandhalter „im Feld“ erhält über das Funkgerät die Störfallmeldung. Unter Umständen wird im mündlich der Fehlercode und eine Beschreibung der Funktionsstörung mitgeteilt. Eine Bereitstellung von technischen Zeichnungen und Instandhaltungsunterlagen vor Ort ist nicht möglich! Die relevanten Unterlagen müssen vom Instandhalter nun beschafft werden, z. B. aus der Instandhaltungswerkstatt. Bei den hier betrachteten Großanlagen, mit den großen räumlichen Distanzen der Anlagen, führen allein die erforderlichen lange Wegezeiten zu einer Verlängerung von Störungszeiten.According to method (B): The maintenance technician "in the field" receives the incident report via the radio device. Under certain circumstances, the error code and a description of the malfunction will be communicated verbally. It is not possible to provide technical drawings and maintenance documents on site! The relevant documents must now be procured by the maintenance engineer, e.g. B. from the maintenance workshop. In the large plants considered here, with the large physical distances between the plants, the long travel times required alone lead to an increase in disruption times.

Fazit - Fall: mit Fehlercode basierter Störungshilfe nach Methode B:Conclusion - case: with error code based troubleshooting according to method B:

Die traditionelle Arbeitsweise weißt folgende Nachteile auf:

• • hohe Wegezeitanteil (Beschaffen und Transfer von Arbeitspapieren)
• • Informationslücken
• • mangehafte Datenqualität

und führt somit zu Verlängerung von Störungszeiten, zu Produktions- und Qualitätseinbußen.The traditional way of working has the following disadvantages:

• • High proportion of travel time (procurement and transfer of working papers)
• • Information gaps
• • poor data quality

and thus leads to longer downtimes, production and quality losses.

Fall: ohne Störungshilfe (eigene Diagnosekompetenz erforderlich)Case: without troubleshooting assistance (own diagnostic skills required)

1. Schritt: Verifizierung der Alarmmeldung; hier: Prüfung des Tankinhaltes mittels Ölmessstab. Hierzu ist die Orientierung am Ort des Störfalls sowie die Lokalisierung und korrekte Identifizierung der relevanten Anlagenkomponenten und -teile notwendig. Die erforderlichen Informationen sind z. B. Lageinformationen zu „welche Tanks kommen in Betracht?“, „wo ist der Tank bzw. die Tanks?“ und „wo ist das Meßrohr und der Ölmeßstab“.1st step: verification of the alarm message; here: Checking the tank contents using an oil dipstick. This requires orientation at the site of the incident as well as localization and correct identification of the relevant system components and parts. The information required is e.g. B. Location information on "which tanks are suitable?", "where is the tank or tanks?" and "where is the measuring tube and the oil dipstick".

Nach Methode (A): Suchanfrage mittels Display an das Anlageninformationssystem und ggf. mit zusätzlichen Informationen der Komponentenerkennung mittels der Datenbrille. Dies könnte z. B die Einblendung der Komponentenbezeichnung sein, welche virtuell zusätzlich in das aktuelle Sichtfeld (die realen Arbeitsumgebung) des Instandhalters eingeblendet wird. Alternativ kann die Anzeige der relevanten Orte bzw. Bauteile anhand von digitalen Lageplänen und Zeichnungen auf den zusätzlichen, mobilen Displays (wrist-mounted Display oder Industrie Tablet-PC) erfolgen. Dabei wird die aktuelle Position und / oder Blickpostion des Instandhalters mittels den indoor Systemen verfolgt (getrackt) und auf dem Display (Datenbrille oder zusätzliches Displays) angezeigt werden (z. B: Ebene: Hüttenflur, Anlagenbereich: Hydraulikraum XY der Stranggießanlage Z).According to method (A): Search request via display to the plant information system and, if necessary, with additional information from the component recognition using the data glasses. This could e.g. B be the overlay of the component designation, which is virtually also overlaid in the current field of view (the real work environment) of the maintenance engineer. Alternatively, the relevant locations or components can be displayed on the additional, mobile displays (wrist-mounted display or industrial tablet PC) using digital site plans and drawings. The current position and / or viewing position of the maintenance technician is tracked using the indoor systems and shown on the display (data glasses or additional displays) (e.g. level: mill floor, plant area: hydraulic room XY of the continuous casting plant Z).

Ferner kann die aktuelle Position beispielsweise innerhalb des dynamischen 2D-Lageplans (Grundrissplan der Anlage) oder mit dem 3D-Anlageninformationsmodells ebenfalls angezeigt werden (z. B. zur Orientierung innerhalb der zentralen Hydraulikanlage oder einer Lüftungszentrale).Furthermore, the current position can also be displayed, for example, within the dynamic 2D site plan (floor plan of the system) or with the 3D system information model (e.g. for orientation within the central hydraulic system or a ventilation center).

Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten, papierbasierten Unterlagen aufgrund der Störungsmeldung durch die Produktion zum Ort der Störung mitgeführt haben.According to method (B), the maintenance workers must have taken these relevant, paper-based documents with them to the location of the fault due to the fault report by production.

Die Orientierung innerhalb der Anlage („wo bin ich in der Anlage?“, „was sehe ich?“) muss der Instandhalter aufgrund seiner Erfahrungen gewährleisten.Orientation within the system (“where am I in the system?”, “what do I see?”) must be guaranteed by the maintenance worker based on his or her experience.

Eine weitere erforderliche Information kann die Frage sein: „Wie ist der aktuelle Anzeigewert der Füllstandmessung?“.
Nach Methode (A) hat der Instandhalter mit Hilfe der zus. Wearable Computer und dem Funknetz Zugriff auf das Anlageninformationssystem, hier das Betriebsdateninformationssystem. Er kann sich die entsprechende Anzeige (Anzeige von Signalen innerhalb des HMIs der Automatisierungs-Ebene 1) auf den zus. Displays anzeigen lassen.
Bei Verwendung von Industrie 4.0 Technologien, wie drahtlose Sensoren die mittels drahtloser Funktechnologien kommunizieren, besteht zu dem die Möglichkeit, die drahtlos übermittelte Information auf den zusätzlichen Displays anzuzeigen und den räumlich betreffenden Bauteilen zuzuordnen.Another required information can be the question: "What is the current display value of the level measurement?".
According to method (A), the maintenance technician has access to the plant information system, here the operating data information system, with the help of the additional wearable computer and the radio network. He can have the corresponding display (display of signals within the HMI of automation level 1) shown on the additional displays.
When using Industry 4.0 technologies, such as wireless sensors that communicate using wireless radio technologies, there is also the possibility of displaying the wirelessly transmitted information on the additional displays and assigning it to the spatially relevant components.

Nach Methode (B) Anruf der Instandhalter bei der Leitzentrale oder im Rechnerraum und entsprechende Rückfrage stellen („bitte den Anzeigewert von Tankfüllmessung xy ablesen“).According to method (B), call the maintenance technician at the control center or in the computer room and ask the appropriate question ("please read the display value from tank filling measurement xy").

2. Schritt: Eingrenzung durch Fehlerdiagnose zur Klärung Sensor- oder Prozessfehler. Im Falle Sensorfehler kann der Gießprozess weitergeführt werden. Bei einem Prozessfehler muss a) abgewogen werden, ob der Gießprozess sicher fortgeführt werden kann und b) müssen die betroffenen Bauteile identifiziert werden. Beispielsweise ist es ein elektrisches / elektronisches Problem oder ein hydraulisches? Mögliche Prüfmaßnahmen sind beispielsweise das Messen von elektrischen Spannungszuständen an bestimmten Messpunkten oder Prüfen des Hydrauliksystems auf Undichtigkeit. Hierzu müssen z. B. folgende Informationen vorliegen: An welchen Messpunkten können elektrische Spannungszustände abgegriffen werden? Wie sind die Kabelbezeichnungen? Wo liegen die relevanten Rohrleitungen und Komponenten (Filter, ...) des Hydrauliksystems (Druck- und Tankleitungen, Steuerölleitungen, Hydraulikaggregates, Steuerblöcke, etc.)? Die relevanten Informationsquellen (Dokumente) sind z. B. Stromlauf- und Kabelpläne mit der Nummerierung der Kabel sowie Hydraulikschaltplan mit nummerierten Rohrabgängen z. B. des Aggregates.2nd step: Delimitation through error diagnosis to clarify sensor or process errors. In the event of a sensor error, the casting process can be continued. In the event of a process error, a) it must be weighed up whether the casting process can be safely continued and b) the affected components must be identified. For example, is it an electrical/electronic problem or a hydraulic one? Possible test measures are, for example, measuring electrical voltage states at certain measuring points or checking the hydraulic system for leaks. For this z. For example, the following information is available: At which measuring points can electrical voltage states be measured? What are the cable names? Where are the relevant pipes and components (filters, ...) of the hydraulic system (pressure and tank lines, control oil lines, hydraulic units, control blocks, etc.)? The relevant sources of information (documents) are e.g. B. Circuit and cable diagrams with the numbering of the cables and hydraulic circuit diagram with numbered pipe outlets, e.g. B. the aggregate.

Nach Methode (A): Lokalisierung der relevanten Komponenten (elektrischen oder hydraulischen) entweder automatisch mittels getrackter Datenbrille und Anzeige im Brillendisplay oder durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, beispielsweise mittels getracktem 3D-Anlagenmodell und automatischer Angabe.According to method (A): Localization of the relevant components (electrical or hydraulic) either automatically using tracked data glasses and display on the glasses or through information access to the plant information system, for example using a tracked 3D plant model and automatic information.

Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen in papiergebunden Form aufgrund der Störungsmeldung der Produktion an die Instandhaltung zum Ort der Störung mitgeführt haben (oder erahnt haben). Eine weitere Möglichkeit ist die mündliche Kommunikation über Sprechfunkgeräte, bei der sich die Instandhalter fehlende Informationen, z. B. beim Instandhaltungsleiter oder anderen Experten beschaffen.According to method (B), the maintenance technicians must have carried (or guessed) this relevant information in paper form to the location of the fault based on the fault report from production to maintenance. Another possibility is verbal communication via walkie-talkies, in which the maintenance staff find out about missing information, e.g. B. from the maintenance manager or other experts.

3. Schritt: Aufrechterhaltung einer Grundfunktionalität für den Betrieb der Anlage, hier: Tank auffüllen. Hierzu müssen z. B. Informationen zum Befüllen und ggf. Entlüften des Tanks sowie die Spezifikation des Hydrauliköl bekannt sein. Relevante Informationsquellen (Dokumente) sind die Wartungsunterlagen der Hydraulikanlage mit Sicherheitsanweisungen.3rd step: Maintaining a basic functionality for the operation of the system, here: fill up the tank. For this z. B. Information on filling and, if necessary, venting the tank and the specification of the hydraulic oil must be known. Relevant sources of information (documents) are the maintenance documents for the hydraulic system with safety instructions.

Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem. Die Gefahr ein falsches Hydrauliköl einzufüllen, fällt dadurch weg.According to method (A): Through information access to the plant information system. This eliminates the risk of filling in the wrong hydraulic oil.

Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen mitgeführt haben (vgl. Schritt 2).According to method (B), the maintenance workers must have carried this relevant information with them (cf. step 2).

4. Schritt: Der Schaden lässt sich exakt lokalisieren; geplatzter Hydraulikschlauch an einer schwer zugänglichen und schlecht einsehbaren Stelle. Die betroffene Maschinenkomponente (Segment der Strangführung) wird auf die aktuelle Stellposition gesichert (damit ist die Komponente auch ohne Hydrauliksystem betreibbar). Hierzu müssen die entsprechenden Informationen den Instandhaltern vorliegen.4th step: The damage can be localized exactly; burst hydraulic hose in a hard-to-reach and poorly visible place. The affected machine component (strand guide segment) is secured in the current setting position (this means that the component can also be operated without a hydraulic system). The relevant information must be available to the maintenance personnel for this purpose.

Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, z. B. auf elektronisches Dokument (E-Book) oder auf Videodateien eines interaktiven Anleitungsfilms (Utility-Film) mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung.According to method (A): Through information access to the plant information system, e.g. B. an electronic document (e-book) or video files of an interactive instruction film (utility film) with step-by-step instructions.

Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen mitgeführt haben (vgl. Schritt 2).According to method (B), the maintenance workers must have carried this relevant information with them (cf. step 2).

Bei beiden Methoden müsste eine mündliche Nachfrage beim diensthabenden Schichtmeister erfolgen, um eine Freigabe für die Änderung an der Anlage zu erhalten. Nach Methode (A) könnte mittels Anlageninformationssystem eine entsprechende Nachricht durch den Instandhalter an den Leitstand abgesetzt werden.With both methods, a verbal query would have to be made with the shift foreman on duty in order to receive approval for the change to the system. According to method (A), a corresponding message could be sent by the maintenance engineer to the control center using the plant information system.

Ferner muss Umgang mit dem ausgetretenen Hydrauliköl geklärt werden, wie z. B. besteht eine Brand- /Explosionsgefahr. Eventuell muss die Werksfeuerwehr benachrichtigt werden, z. B. beim Austritt großer Öl-Mengen (das Volumen der Hydrauliktank kann mehrere hundert Liter Hydrauliköl betragen).
Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem. Durch konkrete Angaben zum Öltyp könnte z. B. die Werksfeuerwehr das geeignete Bindemittel direkt mitführen.
Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen mitgeführt haben (vgl. Schritt 2).Furthermore, how to deal with the leaked hydraulic oil must be clarified, e.g. B. There is a risk of fire/explosion. The plant fire brigade may have to be notified, e.g. B. when large amounts of oil escape (the volume of the hydraulic tank can be several hundred liters of hydraulic oil).
According to method (A): Through information access to the plant information system. With specific information on the oil type, e.g. B. the plant fire brigade directly carry the suitable binding agent.
According to method (B), the maintenance workers must have carried this relevant information with them (cf. step 2).

5. Schritt: weiterer Gießbetrieb mit festgesetzten Segment; Klärung, ob eine Schadensbehebung bei der nächsten Gießpause möglich ist. Hierzu muss die Gießpause (normale Wert ca. 30 min) erweitert werden in Abstimmung mit dem vorgelagerten Konverter- bzw. Schmelzbetrieb.
Dabei muss das notwendige Ersatzteil schnell und korrekt identifiziert werden (Schlauchtyp, Nenndurchmesser, maximaler Arbeitsdruck, ...). Ferner muss mit dem betriebseigenen Zentralmateriallager abgestimmt werden, ob das Ersatzteil bis zur nächsten Gießpause verfügbar ist.
Bei der korrekten Identifizierung des Hydraulikschlauches durch Ablesen der Kennzeichnung auf dem Hydraulikschlauch sowie auf der Presshülse können Schwierigkeiten auftreten. Beispielsweise kann der Hydraulikschlauch sich an einer schwer zugänglichen und schlecht einsehbaren Stelle befinden, oder die Schlauchbezeichnung ist weggewischt bzw. abgerieben.5th step: further casting operation with fixed segment; Clarification as to whether the damage can be repaired during the next watering break. For this purpose, the casting break (normal value approx. 30 minutes) must be extended in coordination with the upstream converter or melting plant.
The necessary spare part must be identified quickly and correctly (hose type, nominal diameter, maximum working pressure, ...). Furthermore, it must be agreed with the company's own central material warehouse whether the spare part will be available by the next casting break.
Difficulties can arise when correctly identifying the hydraulic hose by reading the identification on the hydraulic hose and on the ferrule. For example, the hydraulic hose may be in a location that is difficult to access and hard to see, or the hose designation may have been wiped away or rubbed off.

Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, z. B. mit Hilfe der relevanten Hydraulikschemata oder Betriebsanleitung der Hydraulikanlage sowie mittels Teileliste für Hydraulik-Schlauchleitungen.According to method (A): Through information access to the plant information system, e.g. B. with the help of the relevant hydraulic diagrams or operating instructions for the hydraulic system as well as by means of a parts list for hydraulic hose lines.

Nach Methode (B) müssen die Instandhalter diese relevanten Informationen mitgeführt haben (vgl. Schritt 2). Gegebenenfalls müssen die Maße (Schlauchlänge) von Hand mittels Bandmaß an schwer zugänglichen Stellen nachgemessen werden.According to method (B), the maintenance workers must have carried this relevant information with them (cf. step 2). If necessary, the dimensions (hose length) must be checked by hand using a tape measure in places that are difficult to access.

6. Schritt: Mittels der korrekten Identifizierung des erforderlichen Ersatzteils (Hydraulikschlauch) kann eine Anforderung bei dem betriebseigenen Zentralmateriallager erfolgen und geklärt werden, ob eine Schadensbehebung bei der nächsten Gießpause möglich ist.Step 6: By correctly identifying the required spare part (hydraulic hose), a request can be made to the in-house central material warehouse and it is clarified whether the damage can be repaired during the next casting break.

Nach Methode (A): Durch Informationszugriff auf das Anlageninformationssystem, z. B. über eine Anbindung mit der Lagerwirtschaft überprüft ein Programm, ob alle Materialien verfügbar sind oder, ob es bestellt werden muss. Alle Daten könnten anschließend automatisiert per Betriebsauftrag an das Zentralmateriallager übergeben werden, mit Information an die Produktion (Leitstand). Die Aktionen erfolgen über die zusätzlichen Handhelds. Danach kann abschließend entschieden werden, ob der Produktionsplan eingehalten werden kann. Günstigsten Falls könnte kurzfristig eine Reparatur durchgeführt, ohne eine Verzögerung im Betriebsablauf, so dass weder Qualitäts- und Produktionseinbußen erfolgen.According to method (A): Through information access to the plant information system, e.g. B. via a connection to the warehousing, a program checks whether all materials are available or whether it has to be ordered. All data could then be automatically transferred to the central material warehouse via an operating order, with information sent to production (control center). The actions take place via the additional handhelds. A final decision can then be made as to whether the production plan can be adhered to. In the most favorable case, a repair could be carried out at short notice without any delay in the operational process, so that there are no losses in quality or production.

Nach Methode (B) erfolgt der Informationsaustausch zwischen Instandhalter, Zentralmateriallager und Produktion (Leitstand) rein auf Basis einer mündlichen Kommunikation mittels Funkgerät. Durch die Zeitverluste bei der Kommunikation zwischen den verschiedenen Informationsträgern und Entscheidern und den notwendigen Erklärungsbedarf, ist dann eine Reparatur nicht kurzfristig möglich. Damit entstehen Qualitätseinbußen (z. B. kein Softreduktion) oder Produktionseinbußen.According to method (B), the exchange of information between maintenance staff, the central material store and production (control room) takes place purely on the basis of verbal communication using a radio. Due to the loss of time in communication between the various information carriers and decision-makers and the need for explanation, a repair is then not possible at short notice. This results in quality losses (e.g. no soft reduction) or production losses.

Fazit:Conclusion:

• • es waren eine Vielzahl von instandhaltungsrelevanten Informationen erforderlich, wie Handbuch zur „Störungssuche und -behebung“, Funktionsdiagramme, Stromlauf- / Kabelpläne, Hydraulikschemata, isometrische Zeichnungen und konstruktive Maschinen-/ Anlagenzeichnung sowie Lage- und Grundrisspläne als Bestandszeichnung• A large amount of maintenance-related information was required, such as a "troubleshooting and troubleshooting" manual, functional diagrams, circuit diagrams/cable plans, hydraulic schemes, isometric drawings and constructive machine/system drawings as well as site and floor plans as as-built drawings
• • Instandhalter bindet andere Ressourcen bei der Methode B, durch sein mehrfaches Rückfragen und der mündlichen Informationsbeschaffung beim Leitstand („wie ist jetzt der Anzeigewert“; „ist die Fehlermeldung nun weg“) oder anderen Experten, z. B. Instandhaltungsleiter („wir hatten den Fehler doch schon einmal ...“)• The maintenance worker ties up other resources with method B, through his multiple queries and the verbal procurement of information from the control center (“what is the displayed value now”; “is the error message gone now”) or other experts, e.g. B. Maintenance manager ("we had the error before...")
• • statt dicken Manual oder (Papier-)Sammlung der technischen Dokumentation hat der Instandhalter Zugriff auf einen „digitalen Werkzeugkoffer“ am Ort der vermeintlichen Störungsstelle• Instead of thick manuals or (paper) collections of technical documentation, the maintenance technician has access to a "digital tool box" at the location of the supposed fault location
• • mittels der Verbesserung der Navigation und Orientierung der Instandhalter innerhalb der komplexen Anlage und deren Systeme (Verrohrungssyteme, Medienanlagen, ...), sowie die verbesserte Lokalisierung der Maschinenteile und -komponenten durch den visuellen Assistenten, können potentielle Störquellen schnell und zuverlässig lokalisiert und entsprechende Maßnahmen sofort durch den Instandhalter eingeleitet werden• by improving the navigation and orientation of the maintenance staff within the complex plant and its systems (piping systems, media systems, ...), as well as the improved localization of the machine parts and components through the visual assistant, potential sources of interference can be localized quickly and reliably and appropriate Measures are initiated immediately by the maintenance engineer
• • das Ersatzteil für die Funktions- bzw. Baugruppe wird nach Methode A schnell, einfach und korrekt identifiziert• The spare part for the functional or assembly group is identified quickly, easily and correctly using Method A
• • im gezeigten Szenario kann der Produktionsplan on-line angepaßt werden, so daß er eingehalten werden konnte und keine Qualitäts- und Produktionseinbußen stattfanden• In the scenario shown, the production plan can be adjusted online so that it can be adhered to and there are no losses in quality or production
• • mittels der Methode A kann ein einzelner Instandhalter, einen größeren Maschinenpark instandhalten bei gleichbleibender Anlagenverfügbarkeit, als nach der konventionellen Methode B.• Using method A, a single maintenance technician can maintain a larger machine park with the same system availability than using conventional method B.

In1 (Digitale Produktion - Die Verbindung von virtueller und realer Produktion, Gerätepool: skalierbare Lösung vom mobilen Informationssystem bis zum Wearable Computing Platform) haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung:

1

Subsysteme zur Lokalisierung und Orientierung z. B. GPS-Subsystem: mit industrietauglichem Standalone-GPS-Modul- Betriebsdateninformationssystem (BDIS) ggf. Anbindung an übergeordnete Managementsysteme (PPS, PAM, IBFS, QMS)

2

- Anbindung an zentrale DB d. Anlagendokumentation („Zentral-Archiv“)- Anbindung an Digitale Anlagen-Prototypen mit Simulations-Service Handheld Display (Wrist-Mounted oder Arm-Mounted Display, am Handgelenk gefestigte Anzeige)

3

AR-System

4

Industrie-Tablet-PC

5

Zusätzliche Helm-Kamera

6

Zusätzliches Audiosystem

7

Anlageninformationssystem, Ethernet, Wireless LAN ggf. LAN, „Internet-Wolke“ loS & IoD (optional) (offen)

8

Indoor-Navigation (ggf. digitale Karte)

9

Gyroskop, Lokalisierung

10

Lesefunktion für Auto-ID System, QR-Code, RFID-Tags

In 1 (Digital production - the connection of virtual and real production, device pool: scalable solution from the mobile information system to the wearable computing platform) the reference symbols have the following meaning:

1

Subsystems for localization and orientation, e.g. B. GPS subsystem: with standalone GPS module suitable for industry - production data information system (BDIS) if necessary connection to higher-level management systems (PPS, PAM, IBFS, QMS)

2

- Connection to central DB d. System documentation ("Central Archive") - connection to digital system prototypes with simulation service handheld display (wrist-mounted or arm-mounted display, display fixed to the wrist)

3

AR system

4

Industrial tablet PC

5

Additional helmet camera

6

Additional audio system

7

Plant information system, Ethernet, wireless LAN, LAN if necessary, "Internet cloud" loS & IoD (optional) (open)

8th

Indoor navigation (possibly digital map)

9

Gyroscope, localization

10

Reading function for Auto-ID system, QR code, RFID tags

Komponentenerkennung erfolgt z. B. mittels Marker oder ortsgebundenComponent recognition takes place e.g. B. by means of markers or location-based

Claims (9)

Translated fromGerman

Visuelles Assistenzsystem, aufweisend:mobile Geräte für einen Instandhalter in einer zu wartenden Anlage; stationäre Rechner,ein Netzwerk, über welches die stationären Rechner mit den mobilen Geräten verbunden sind,ein graphisches Ausgabegerät;ein Anlageninformationssystem mit instandhaltungsrelevanten Informationsquellen, insbesondere Dokumenten, zur Durchführung einer Schadensbehebung; undtechnische Geräte zur Erkennung von relevanten Komponenten an Wartungs- und Inspektions-Kontrollstellen der Anlage.Visual assistance system, comprising: mobile devices for a maintenance worker in one maintenance plant; stationary computers, a network via which the stationary computers are connected to the mobile devices, a graphic output device; a plant information system with sources of information relevant to maintenance, in particular documents, for carrying out damage repair; and technical devices for detecting relevant components at maintenance and inspection control points of the plant.Visuelles Assistenzsystem nachAnspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dass es sich bei dem Netzwerk um ein Personal Area Network PAN, ein Wireless PAN, ein WLAN oder um ein UMTS-Netzwerk handelt, wobei das Netzwerk unternehmensübergreifend oder unternehmensintern ausgebildet sein kann; undwobei das Netzwerk drahtgebunden oder auf Funk basierend ausgebildet sein kann.Visual assistance system claim 1 ,characterized in that the network is a personal area network PAN, a wireless PAN, a WLAN or a UMTS network, it being possible for the network to be designed across companies or within companies; and wherein the network can be wired or based on radio.Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem graphischen Ausgabegerät um eine Augmented-Reality AR-Datenbrille, z.B. in Form einer kopfbasierten Anzeige oder eines Head Mounted Display HMD, vorzugsweise ausgeführt als See Through System OST-HMD, und /oder um ein Arm/Wrist-Mounted Display und/oder um das Display eines Industrie-Tablet-PC handelt.Visual assistance system according to one of the preceding claims,characterized in that the graphical output device is augmented reality AR data glasses, for example in the form of a head-based display or a head-mounted display HMD, preferably designed as a see-through system OST-HMD, and/or an arm/wrist-mounted display and/or the display of an industrial tablet PC.Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,gekennzeichnet durch ein Subsystem zur zuverlässigen und exakten Bestimmung der Position, der Bewegungen sowie der Blickrichtung des Instandhalters, aufweisend eine Kombination von einem Global Positioning System GPS-Subsystem in Form eines industrietauglichen standalone-GPS-Moduls zur Positionsbestimmung und von einem Kreiselkompass oder einem elektronischen Kompass für die Bestimmung der Blickrichtung.Visual assistance system according to one of the preceding claims,characterized by a subsystem for the reliable and precise determination of the position, the movements and the line of sight of the maintenance worker, having a combination of a Global Positioning System GPS subsystem in the form of an industrial standalone GPS module for position determination and by a gyrocompass or electronic compass for determining line of sight.Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,gekennzeichnet durch ein Subsystem zur Bestimmung der Position und der Ausrichtung aller relevanten Objekte in der Umgebung des Instandhalters, aufweisend eine Kamera zur Erfassung der realen Umgebung oder zur Erfassung von Piktogrammen sowie verschiedene Sensoren.Visual assistance system according to one of the preceding claims,characterized by a subsystem for determining the position and orientation of all relevant objects in the vicinity of the maintenance worker, having a camera for capturing the real environment or for capturing pictograms and various sensors.Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den technischen Geräten zur Erkennung von relevanten Komponenten um Leseeinrichtungen für Auto-ID-Systeme oder Scanner handelt, wie zum Beispiel Barcode-oder Pictogramm-Reader oder RFID-Lesegeräte zum Lesen von Barcodes oder Pictogrammen oder zum Auslesen von Markern oder RFID-Tags, mit denen die Komponenten gekennzeichnet sind.Visual assistance system according to one of the preceding claims,characterized in that the technical devices for recognizing relevant components are reading devices for auto-ID systems or scanners, such as barcode or pictogram readers or RFID reading devices for reading of barcodes or pictograms or for reading markers or RFID tags with which the components are marked.Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,gekennzeichnet durch Hardware zur online-Kommunikation zwischen dem Instandhalter vor Ort und weiteren internen oder externen Experten.Visual assistance system according to one of the preceding claims,characterized by hardware for online communication between the on-site maintenance technician and other internal or external experts.Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem skalierbar ist.Visual assistance system according to one of the preceding claims,characterized in that the assistance system is scalable.Visuelles Assistenzsystem nach einem der vorangegagnenen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem ein Outdoor- oder Indoor- Positions- und Orientierungssystem aufweist.Visual assistance system according to one of the preceding claims,characterized in that the assistance system has an outdoor or indoor position and orientation system.

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