CN1784641A - 表示机器运行状况的数据的生成 - Google Patents

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Abstract

与加工厂中机器的运行状况相关的信息被产生，其中所产生的信息处于第一数据格式中。该信息可以基于第二格式的数据来产生。该第二格式例如可对应于某个或某些类型的处理实体所使用的格式，而该第一格式例如可对应于用来处理加工厂中其它类型处理实体的运行状况信息的格式。例如，以普通格式为各种类型的处理实体提供运行状况数据，可以协助操作员为各种类型的实体确定运行状况的相对重要性。

Description

表示机器运行状况的数据的生成
技术领域
本公开内容通常涉及加工厂的维护、控制以及查看应用，特别是，涉及与加工厂中处理实体的运行状况相关的信息的生成和使用。
背景技术
那些用在化工、石油或其它过程中的过程控制系统一般包括一个或多个集中或分散的过程控制器，这些过程控制器经由模拟、数字或结合的模拟/数字总线通讯地耦合到至少一个主机或操作员工作站以及一个或多个诸如现场装置之类的过程控制与检测装置上。可能是诸如阀门、阀门定位器、交换机、发射机和传感器(例如，温度、压力和流速传感器)之类的现场装置在诸如开关阀门和测量过程参数之类的过程内执行功能。过程控制器接收信号，其指示出由现场装置做出或与现场装置相关的过程测量值或过程参数和/或关于现场装置的其它信息，用这些信息来执行控制程序然后产生控制信号，这些控制信号通过一条或多条总线被发送到现场装置以控制过程操作。来自于现场装置和控制器的信息一般可用于一个或多个由操作工作站执行的应用程序中，以使操作员能够执行所期望的关于过程的功能，例如查看过程的当前状态、变更过程操作等等。
虽然典型的加工厂具有许多诸如阀门、发射机、传感器等的过程控制与检测装置，它们被连接到一个或多个在过程操作期间执行控制这些装置的软件的过程控制器上，但是还存在加工厂操作所必需或相关的许多其它辅助装置。例如，这些附加装置包括供电设备、发电与配电设备、诸如涡轮之类的转动设备等，它们位于典型工厂中的很多位置。但是这些附加设备不一定创建或使用过程变量，并且在许多情况下为了不影响过程操作而没有被控制甚至没有耦合到过程控制器上，这些设备也很重要并且是过程与加工厂的正常运行所必需的。然而，过程控制器在过去不必察觉到这些其它装置，或者过程控制器简单地假定这些装置在执行过程控制时是正常运行的。
对于转动设备(例如，包括诸如轴承、轴、齿轮等的转动部件在内的机器)来说，一个机械设备将呈现出以其正常操作为特征的适当的振动水平。基于对单个机器部件的转速的认识，机器维护员可以监视在某些特征频率下机器的振动级以获取机器总体状况的指示。由于机器部件的机械完整性开始降低，与部件从其正常特征级别变化有关的振动级向机器维护员表明不久将需要采取校正措施。通过执行机器监测程序，可用常规计划来测量机器的振动级，而且异常机器运行的早期检测也是可能的。有了这类预警，可以在机器损坏和发生相关停工之前早早地计划机器修理。如此，可以预先计划好机器的″停机时间″，以使对制造操作的影响最小化。
标准的机器监测程序可能包括一打乃至好几百个转动机器。通常，在机器上的若干位置处为这些机器中的每台机器采集振动谱。测量数据中的特殊频谱特性可以包括与某些类型的机械设备故障有关的谐波族或差分族。分析员从这些采集到的数据中确定哪个机器正在故障状况下运行。对于事实上在故障状况下运转的机器，可以确定故障类型、位置及其严重程度。严重程度可以被表示为来自于严重程度指数的值，其中该严重程度指数提供与正常运行状况的偏差的量化指示。
许多加工厂都具有与其相连的其它计算机，执行与业务功能或维护功能相关的应用程序。例如，一些工厂包括计算机，用来执行与为工厂订购原材料、替换零件或装置相关的应用程序，执行与预测销售和生产需要等相关的应用程序。同样地，许多加工厂，特别是使用智能现场装置的加工厂，包括用来帮助监视和维护工厂内装置的应用程序，无论这些装置是过程控制与检测装置还是其它类型的装置。例如，费舍-柔斯蒙特系统(Fisher-RosemountSystems)公司所出售的资产管理方案(AMS)应用程序允许与现场装置通信并存储与现场装置有关的数据，以查明并跟踪现场装置的运行状态。这类系统的一个例子公开在No.5,960,214、题为“用于现场装置管理系统中的集成通信网络”的美国专利中。在某些情况下，可以用AMS应用程序来与装置通信以改变装置内的参数，从而使装置在其自身上运行诸如自校准程序或自诊断程序之类的应用程序，以获取有关装置状态或可用状态的信息等。这些信息可以由维护员存储以监视和维护这些装置。
主要负责确保过程内的实际设备有效地运行并负责修理和替换故障设备的维护员，使用诸如维护接口、上述的AMS应用程序之类的工具，还使用许多提供关于过程内装置运行状态的信息的其它诊断工具。维护员还安排可能需要停止部分工厂的维护工作。对于通常被称作智能现场装置的许多新型过程装置和设备而言，这些装置本身可包括检测和诊断工具，这些工具自动地感测装置的运行问题并经由标准的维护接口将这些问题自动地报告给维护员。例如，AMS软件向维护员报告装置的状态和诊断信息，并提供通信以及其它工具，这些其它工具使维护员能确定装置中发生了什么并能访问装置所提供的装置信息。
在过去，为维护员提供来自于加工厂内不同实体的各种诊断信息。例如，一般通过一个或多个格式和用户接口为维护员提供与智能现场装置相关的监视和/或诊断信息。类似地，通过另一组格式和用户接口为维护员提供与发电和配电设备相关的监视/诊断信息。此外，通过又一组格式和用户接口为维护员提供与转动设备相关的监视/诊断信息。因为在多种格式中并经由多个用户接口来提供用于各种类型的处理实体的监视/诊断信息，所以通常会导致这些信息的次最佳使用。
在典型的加工厂中，可使用差别很大的应用程序来独立地执行工厂内的不同功能，例如过程控制操作、维护操作以及业务操作。用于这些不同任务的不同应用程序通常没有集成，从而也就不会共享数据或信息。事实上，许多工厂只包括这些不同类型的应用程序中的一些而非全部。此外，即使工厂内有全部的应用程序，因为不同的人使用不同的应用程序和分析工具，并且因为这些工具通常位于工厂内不同的硬件位置，所以即使当这些信息可能有益于工厂内的其它功能时，从工厂的一个功能区域到另一个功能区域也几乎没有任何信息流。例如，维护员可以用诸如转动设备数据分析工具之类的工具来检测运行不佳的发电机或转动设备部分(基于非过程变量类型的数据)。这个工具可检测到问题并警告维护员该装置需要校准、修理或替换。然而，即使运行不佳的装置可能导致影响回路或某些被过程控制操作监视的其它组件的问题，过程控制操作员(人或软件专家)也无法从这些信息中受益。同样，即使发生故障的装置可能很严重，并且可能阻碍业务员以其所期望的方式来优化工厂，该业务员也没有察觉到这个事实。因为过程控制专家没有察觉到可能最终导致过程控制系统中的回路或单元性能不佳的装置问题，并且因为过程控制操作员或专家假定这个设备正在很好地运转，所以过程控制专家可能会错误地诊断它在过程控制回路内检测到的问题，或者可能试图使用事实上决不能解决该问题的诸如回路调谐器之类的工具。同样，由于发生故障的装置的原因，业务员可能做出业务决策以通过不会实现所期望的业务效果(比如优化利润)的方式来运转工厂。
由于在过程控制环境中有充裕可用的数据分析及其它检测与诊断工具，所以存在很多维护员可利用的关于装置可用状态和性能的信息，它们会有助于其它维护员、过程操作员、业务员等。然而，加工厂的一个功能区域中产生或采集的信息在过去根本没有被利用或没有在其它功能区域中被很好地利用，这导致加工厂内资产的总体次最佳使用。
发明内容
在此描述的示例性系统可以被用来产生与加工厂中机器的运行状况相关的信息，其中，被产生的信息处于第一数据格式。该信息可以基于第二格式的数据被产生。例如，该第二格式可对应于被某个或某些类型的处理实体使用的格式，而该第一格式可对应于被用来处理加工厂中其它类型处理实体的运行状况的信息的格式。例如，以普通格式为各种类型的处理实体提供运行状况数据，可以协助操作员为各种类型的实体确定运行状况的相对重要性。
在一个实施例中，提供一种方法，其中，与被监视的机器相关的第一数值被接收。该第一数值可来自于第一指数的数值范围，其中，该第一指数表示与被监视机器的可接受运行状态的不同偏差程度。例如，该第一指数可为与转动机器的振动信息相关的偏离严重程度指数。
然后，第二数值基于该第一数值被产生，其中该第二数值来自于第二指数的数值范围。该第二指数可表示适用于加工厂中的处理实体的相对可用状态的不同程度。例如，该第二指数可为与加工厂中处理实体的相对可用状态相关的可用状态指数。
接下来，与被监视机器有关的通知可被产生，其中该通知包括该第二数值。在一个示例中，该通知可以是告警信号的形式。
附图说明
参考以下的详细说明和附图，在此描述的技术特征和优点将被最好地理解，其中：
图1是示例加工厂的框图；
图2是关于图1的加工厂的数据和信息流程图；
图3是示例的机器振动监测系统的框图；
图4是图3的示例计算机的框图；
图5是加工厂的一部分中信息和数据流的框图；
图6是可由加工厂的一部分执行的方法的流程图；和
图7是用于基于严重程度值产生可用状态指数值的方法的流程图。
具体实施方式
加工厂
现在参见图1，示例加工厂10包括通过一个或多个通信网络与大量管理及维护系统相互连接的大量业务及其它计算机系统。加工厂10包括一个或多个过程控制系统12和14。过程控制系统12可以是诸如PROVOX或RS3系统之类的传统过程控制系统或任何其它的DCS，DCS包括耦合到控制器12B和输入/输出(I/O)卡12C的操作员接口12A，控制器12B和输入/输出(I/O)卡12C依次耦合到诸如模拟和总线可寻址远距离发射机(HART)现场装置15之类的各种现场装置上。可能是分布式进程控制系统的过程控制系统14包括一个或多个经由诸如以太网总线之类的总线耦合到一个或多个分布式控制器14B的操作员接口14A。例如，控制器14B可以是得克萨斯的奥斯汀的费舍-柔斯蒙特系统公司出售的DeltaVTM控制器或任何其它所期望类型的控制器。控制器14B经由输入/输出装置连接到一个或多个现场装置16，例如，HART或现场总线(Fieldbus)现场装置或任何其它智能或非智能的现场装置，例如包括那些使用PROFIBUS、WORLDFIP、Device-Net、AS接口和CAN协议中任何一个的现场装置，众所周知，现场装置16可以向与过程变量和其它装置信息相关的控制器14B提供模拟或数字信息。操作员接口14A可以存储并执行过程控制操作员可用来控制过程操作的工具，这些过程包括诸如控制优化器、诊断专家、神经网络、调谐器等。
更进一步地，诸如执行AMS应用程序和任何其它的装置监视与通信应用程序的计算机的维护系统可以连接到过程控制系统12和14上或连接到其中的单独装置上，以执行维护与监视工作。例如，维护计算机18可以经由任何所期望的通信线路或网络(包括无线或手持装置网络)连接到控制器12B和/或装置15上，从而与装置15通信并且在某些情况下在装置15上重新配置或执行其它维护工作。近似地，可以安装诸如AMS应用程序之类的维护应用程序，并由与分布式进程控制系统14相连的一个或多个用户接口14A运行，以执行维护与监控功能，包括与装置16的运行状态相关的数据采集。
加工厂10还包括各种诸如涡轮、电动机等的转动设备20，转动设备20经由一些常设或临时的通信链路(比如总线、无线通信系统或连接到设备20以执行读取然后被除去的手持装置)耦合到维护计算机22上。另外或替换地，维护计算机22还可以耦合到监视转动设备20的监视/诊断设备上。维护计算机22可以存储并运行由诸如CSI提供的已知的监视与诊断应用程序23，或者用来诊断、监视并优化转动设备20的运行状态的其它任何已知的应用程序。维护员通常使用应用程序23来维护与监视工厂10中转动设备20的性能，以确定转动设备20的问题并确定何时以及是否必须修理或替换转动设备20。与转动设备的监视、诊断和/或优化相关的数据可被存储在耦合到计算机22上的数据库(未示出)中。
近似地，具有与工厂10相关的发电与配电设备25的发电与配电系统24经由总线连接到另一计算机26，计算机26运行并监视工厂10内发电与配电设备25的操作。计算机26可执行例如由Liebert和ASCO或其它公司提供的已知的功率控制与诊断应用程序27，以控制并维护发电与配电设备25。
过去，各种过程控制系统12和14以及发电和维护系统22和26不可以通过这种方式彼此互连，该方式使它们能共享每个系统中以有用的方式产生或采集的数据。结果，诸如过程控制功能、发电功能和转动设备功能之类的每个不同功能都已运行，假设工厂内可与特殊功能相互影响的其它设备都在很好地运转，而这当然是几乎未曾有过的情况。然而，因为功能是如此不同并且用来监督这些功能的设备和人员也是不同的，所以在工厂10内的不同功能系统之间通常几乎没有共享有价值的数据。
为了克服这个问题，提供可通信地连接到与工厂10内各种功能系统有关的计算机或接口的计算机系统30，各种功能系统包括过程控制功能12和14、在计算机18、14A、22和26中执行的维护功能、以及业务功能。特别地，全部经由网络32，计算机系统30可通信地连接到传统的过程控制系统12以及与那个控制系统有关的维护接口18，连接到分布式进程控制系统14的过程控制和/或维护接口14A，连接到转动设备维护计算机22以及发电与配电计算机26。网络32可以使用任何所期望或适当的局域网(LAN)或广域网(WAN)协议来提供通信。
正如图1所说明的，计算机30还经由相同或不同的网络32连接到业务系统计算机和维护计划计算机35和36，它们可以运行企业资源计划(ERP)、材料资源计划(MRP)、计费、生产与顾客定购系统、维护计划系统或诸如零件、补给与原材料订购应用程序、生产调度应用程序等其它任何所期望的业务应用程序。计算机30还可以经由网络32连接到工厂局域网37、公司广域网38以及计算机系统40中，计算机系统40允许从远距离遥控工厂10或与之通信。
在一个实施例中，通过总线32的通信使用XML协议来发生。在此，来自于每个计算机12A、18、14A、22、26、35、36等的数据被打包成XML包，并发送到例如可由计算机30执行的XML数据服务器。因为XML是描述性语言，所以服务器可以处理任何类型的数据。必要时，数据用新的XML封装器来封装，即这些数据从一个XML模式映射到为每个接收应用程序创建的一个或多个其它的XML模式。从而，每个数据始发方都可以用那个装置或应用程序所理解或合适的模式来封装其数据，并且每个接收应用程序都可以用接收应用程序所使用或能理解的不同模式来接收数据。取决于数据源和数据目的地，配置服务器以将一个模式映射到另一个模式。如果希望，服务器还可以基于数据接收来执行某些数据处理功能或其它功能。在这里描述的系统运行之前，建立并在服务器中存储映射和处理功能的规则。用这种方法，可以将数据从任何一个应用程序发送到一个或多个其它的应用程序。
一般来说，计算机30存储并执行资产利用专家50，它采集由过程控制系统12和14、维护系统18、22和26、业务系统35和36产生的数据及其它信息，以及由在每个系统中运行的数据分析工具产生的信息。例如，资产利用专家50可以基于当前由NEXUS提供的OZ专家系统。然而，资产利用专家50也可以是任何其它所期望类型的专家系统，例如包括任何类型的数据挖掘系统。重要地，资产利用专家50在加工厂10中作为数据和信息交换所来运行，并且能够将数据或信息的分配从诸如维护区之类的一个功能区域协调到诸如过程控制或业务功能区域之类的其它功能区域。资产利用专家50还可以用采集到的数据来产生新的信息或数据，该信息或数据可以被分配到与工厂10内的不同功能有关的一个或多个计算机系统中。更进一步，资产利用专家50可以执行或监视其它应用程序的运行，这些应用程序使用所采集的数据来产生在加工厂10内使用的新型数据。
特别地，资产利用专家50可以包括或运行指数生成软件51，其创建与诸如过程控制与检测装置、发电装置、转动设备、单元、区域等的装置有关的指数，或者该指数生成软件51与工厂10内诸如回路之类的过程控制实体相连。然后，可以将这些指数提供给过程控制应用程序以帮助优化过程控制，并且可以提供给业务软件或业务应用程序，以向业务员提供更完整和更能理解的与工厂10的运转有关的信息。资产利用专家50还可以向与过程控制系统14相连的控制专家52提供维护数据(比如装置状态信息)和业务数据(比如与预定的定购、时间段等有关的数据)，以帮助操作员执行诸如优化控制之类的控制工作。如果希望，控制专家52例如可以由用户接口14A或与控制系统14相连或计算机30内的任何其它计算机来执行。
在一个实施例中，控制专家52可以是在下列专利申请中描述的控制专家，如1999年2月22日申请的序列号09/256,585、题为“过程控制系统中的诊断”的美国专利申请和2000年2月7日申请的序列号09/499,445、题为“过程控制系统中的诊断专家”的美国专利申请，其全部内容在此被全部合并以供参考。然而，在这些控制专家做出的决策中，这些控制专家可以另外合并和使用与加工厂10内装置或其它硬件的状态相关的数据。特别地，软件控制专家通常在过去只使用过程变量数据和一些受限的装置状态数据来做出决定或向过程操作员建议。有了资产利用专家50提供的通信，特别是与诸如由计算机系统18、14A、22和26以及在其上执行的数据分析工具提供的装置状态信息相关的通信，控制专家52可接收并将诸如可用状态、性能、利用和变化性信息之类的装置状态信息合并到其随同过程变量信息一起做出的决策中。
另外，资产利用专家50可以向业务系统35和36提供与工厂10内的装置状态和控制工作的操作有关的信息，其中，工作订单生成应用或程序54可以基于在工厂10内检测到的问题自动地产生工作订单和订购零件，或者可以基于正在执行的工作来订购供给。近似地，资产利用专家50检测到的控制系统变化可以使业务系统35或36运行诸如用程序54来执行计划与供给订购的应用程序。以同样的方式，也可以将顾客定购单等的变化输入到业务系统35或36中，并且这些数据可以发送到资产利用专家50以及控制程序或控制专家52中以促使控制中的变化，从而开始制造新订购的产品或执行业务系统35和36中做出的改变。当然，如果希望，连接到总线32的每个计算机系统都可以在其中具有应用程序，其功能是从计算机内的其它应用程序获取适当的数据并把这些数据发送到资产利用专家50中。
另外，资产利用专家50可以向工厂10内的一个或多个优化器55发送信息。例如，控制优化器55可以被置于计算机14A中并可运行一个或多个控制优化程序55A、55B等。另外或可选地，计算机30或任何其它计算机可存储并运行优化器程序55，因此必需的数据可以由资产利用专家50发送。如果希望，工厂10还可以包括对工厂10的某些方面进行模型化的模型56，并且这些模型56可以由资产利用专家50或诸如管理专家52之类的控制或其它专家运行来执行，以完成模型化功能，其目的将在这里被更详细地描述。然而，一般而言，模型56可用于确定装置、区域、单元、回路等的参数，以检测作为优化器程序55一部分的故障传感器或其它故障设备，从而产生诸如用于工厂10以及用于许多其它用途的性能和应用指数之类的指数，来执行性能或状况监视。模型56可以是诸如那些由位于英国Teeside的MDC技术创建和出售的模型，也可以是任何其它所期望的模式类型。当然，存在可提供在工厂10内并可使用来自于资产利用专家50的数据的许多其它应用程序，并且在此描述的系统不局限于在此特别提到的应用程序。然而，通过允许数据的共享和工厂10所有功能区域之间的资产协调，资产利用专家50有助于优化工厂10内所有资产的使用。
此外，一般说来，工厂10内的一个或多个计算机可存储并执行一个或多个用户接口程序58。例如，计算机30、用户接口14A、业务系统计算机35或任何其它计算机都可以运行用户接口程序58。每个用户接口程序58都可以从资产利用专家50接收或预订信息，并且相同或不同的数据组可被发送到每个用户接口程序58。任何一个用户接口程序58都可以用不同的屏幕向不同的用户提供不同类型的信息。例如，一个用户接口程序58中可以向控制操作员或业务员提供一个或一组屏幕，从而允许该人员为标准控制程序或控制优化器程序中的使用来设置限制或选择优化变量。用户接口程序58可以提供控制指导工具，其允许用户以某些协调方式来查看由指数生成软件51创建的指数。这个操作控制工具还可以允许操作员或任何其他人获取关于装置、控制回路、单元等的状态信息，并容易看到与这些实体的问题相关的信息，例如由加工厂10内其它软件检测到的那些信息。用户接口程序58还可以用性能监视数据来提供性能监视屏幕，性能监视数据由工具23和27、诸如AMS应用程序或任何其它维护程序之类的维护程序提供或产生，或者通过与资产利用专家50相结合的模型来产生。当然，用户接口程序58可以向任何用户提供访问并允许用户改变优先权或者工厂10的任何或全部功能区域中使用的其它变量。
现在参见图2，提供说明加工厂10内的资产利用专家50和其它计算机工具或应用程序之间的一些数据流的数据流程图。特别地，资产利用专家50可以接收来自于大量的数据采集器或数据源的信息，例如多路复用器、发射机、传感器、手持装置、控制系统、射频(RF)收发器、在线控制系统、网络服务器、记录器、控制模块或加工厂10内的其它控制应用程序、诸如用户接口和I/O接口之类的接口，以及诸如总线(例如现场总线、HART和以太网总线)之类的数据服务器、阀门、收发器、传感器、服务器和控制器及其它诸如过程检测仪、转动设备、电气设备、发电设备、变速驱动器等的工厂资产。这些数据可以基于数据怎样被其它功能系统产生或使用而采用任何所期望的形式。更进一步，可以用任何所期望或适当的诸如上述XML协议之类的数据通信协议和通信硬件将这些数据发送到资产利用专家50。然而，一般而言，工厂10将被这样配置，以便资产利用专家50可自动地从一个或多个数据源接收特殊种类的数据，并且资产利用专家50可以对那些数据执行预先决定的工作。
此外，资产利用专家50从诸如维护数据分析工具之类的数据分析工具、诸如与装置有关的性能跟踪工具、以及在美国专利申请序列号09/256,585和09/499,445中描述如上的用于过程控制系统的性能跟踪工具中接收信息(并且会实际执行)。例如，数据分析工具还可以包括检测某些类型的问题根本原因的根本原因应用程序，诸如在美国专利No.6,017,143中描述的事件检测，在1999年5月3日申请的美国专利申请No.09/303,869(其全部内容在此被完全合并以供参考)中公开的调整回路诊断，诸如在1999年2月25日申请的美国专利申请No.09/257,896(其全部内容在此被完全合并以供参考)中描述的脉冲线路闭塞检测应用程序，装置状态应用程序、装置配置应用程序和维护应用程序、装置存储、记录与信息显示工具，比如AMS，浏览器应用程序和审核跟踪应用程序。更进一步，专家50可以从诸如高级控制专家52之类的过程控制数据分析工具、诸如那些在美国专利申请号09/593,327(2000年6月14日申请)和09/412,078(1999年10月4日申请)中描述的其全部内容在此被完全合并以供参考的预测控制过程程序、调谐程序、模糊逻辑控制程序和神经网络控制程序、以及诸如在美国专利No.5,680,409中描述的虚拟传感器中接收数据和任何信息，它们都可以被提供在过程控制系统10内。
更进一步，资产利用专家50可以从与诸如在线振动之类的转动设备相关的数据分析工具、RP无线传感器和手持数据采集器、与转动设备有关的原油分析、温度记录、超声波系统以及激光调准与平衡系统中接收信息，它们全部都与检测加工厂10内的转动设备的问题或状态有关。
更进一步，资产利用专家50可以接收与诸如图1的应用程序23和27之类的电源管理以及电源设备和供给相关的数据，其可以包括任何所期望的电源管理和电源设备监视与分析工具。
在一个实施例中，资产利用专家50运行或监督工厂10内部分或所有设备的数学软件模型56的运行，比如装置模型、回路模型、单元模型、区域模型等，它们都由计算机30或加工厂10内任何其它所期望的计算机来运行。资产利用专家50可以因为很多理由而使用由这些模型开发或与这些模型有关的数据。一部分数据(或模型自身)可以被用来在工厂10内提供虚拟传感器。一部分数据、或模式自身可以被用来在工厂10内执行预测控制或实时最优控制。模型56产生的一部分数据可以被指数生成程序51用来产生用于诸如业务和过程控制应用程序之类的其它应用程序的指数。将在下面更详细地描述为了这些及其它目的的模型56的使用。
资产利用专家50通过加工厂10内的总线32或其它任何通信网络在数据产生的时候或以一定的周期来接收数据。其后，周期性地或根据需要，资产利用专家50向其它应用程序重新分配数据，或者使用那些数据来向工厂10内的其它功能系统产生和提供其它信息，这些信包有益于加工厂10的控制或运转的不同方面。特别地，资产利用专家50可以提供数据以使指数生成程序51创建一系列的综合指数，比如性能指数、应用指数、可用状态指数和可变性指数，这些指数与加工厂10内的一个或多个装置、单元、回路、区域或其它实体有关。这些指数的生成和使用还将在此更详细地讨论。
资产利用专家50还可以向控制程序62提供数据并从中接收数据，控制程序62可以位于过程控制器或与那些控制器有关的接口、优化器55、业务应用程序63、维护应用程序66等等之中。
此外，在过去完全地假定其所控制的装置正常工作或根本不工作的控制专家65(可包括预测过程控制器)可以从与其控制的装置的状态或可用状态相关的资产利用专家50中接收信息，比如上述的利用、变化性、可用状态或性能指数或与装置回路等的运转状态相关的其它信息，这些信息在试图控制过程时可以被考虑进去。预测控制器65以及优化器55可以向用户接口程序58提供附加信息。预测控制器65或优化器55可以使用与网络中装置的实际当前状态有关的状态信息，以及考虑目标和诸如那些从资产利用专家50提供的业务解决软件所识别的未来需要，如业务应用程序63所定义的，以基于控制系统内的预测来优化控制。
更进一步，资产利用专家50可以向诸如那些通常用在业务解决方案或商用计算机35和36中的企业资源计划工具提供数据并从中接收数据。这些应用程序可以包括控制生产计划、材料资源计划的生产计划工具，自动地产生用于业务应用程序的零件定购、工作定购或供给订单的工作订单生成工具54等等。当然，零件定购、工作定购和供给定购生成可以基于来自于资产利用专家50的信息而自动地完成，这缩短了识别出确定资产所需的时间以及提供与维护问题相关的修理动作所必需的零件而花费的时间。
资产利用专家50还可以向维护系统应用程序66提供信息，其不仅立即向维护员告警问题，而且还采取校正问题所需的诸如定购零件等的校正措施。更进一步，可以用资产利用专家50可用的而非先前不可用于任何单个系统的信息类型来产生新模型68。当然，从图2中可以理解，资产利用专家50不仅从数据模型和分析工具中接收信息或数据，而且还从企业资源工具、维护工具和过程控制工具中接收信息。
此外，一个或多个协作的用户接口程序58可以与资产利用专家50以及工厂10内的任何其它应用程序通信，以向操作员、维护员、业务员等等提供帮助和显示。操作员及其它用户可以使用协作的用户接口程序58来完成或者执行预测控制、工厂10的改变设定、查看工厂10内的帮助、或执行与资产利用专家50提供的信息相关的任何其它工作。如上所述，用户接口程序58可以包括接收来自于预测控制器65的信息以及与指数相关的信息的操作员指导工具，操作员或其它用户可以用该工具来帮助执行诸如查看过程或过程内装置的状态之类的许多功能，从而指导预测控制器65或执行预测或优化的控制。更进一步，用户接口程序58可以被用来经由例如资产利用专家50来查看数据或从加工厂10的其它部分的任何工具中获取数据。例如，管理员可能想知道过程中发生了什么或者可能需要与加工厂10相关的高级信息，以制定战略计划。
监视转动设备
如上所述，与加工厂中转动设备的问题或状态相关的信息可以由数据分析工具提供给资产利用专家50。例如，这些数据分析工具可包括监视由转动设备显示出的振动的工具。数据分析工具提供的信息可以是机器振动严重程度的大小的形式。
用于确定机器振动严重程度的大小的若干方法是已知的。例如，一个众所周知的方法包括把总体振动大小与为转动机器定义的可接受的总体振动级的图表相比较。例如，Rathbone图表提供容许的总体振动级，机器可以通过在九个递增步骤中由非常平滑到非常粗糙地排列的机器的运行状况来显示出该总体振动级。
基于机器振动谱来确定故障严重程度的另一个已知方法包括数值计算，这些数值表示振动谱的某些区域、或频带中存在的能量数值。可以指定这些分析参数频带中的几个，每个都具有可与计算出的参数值相比较的相关的报警限。用一个在分配给每个频带的A-D的范围内的严重程度值，通过检查计算值与其相关报警值的偏差，可表征机器的故障严重程度。
基于振动信息来确定故障严重程度的其它已知方法包括检测机器振动级是否超过限制级，然后确定振动级归入哪一类严重程度(例如″轻微″、″中等″、″严重″或″极端″)。
另外，1999年2月23日颁发的No.5,875,420、题为“基于偏离可接受状态的振动谱确定机器运行状况”的美国专利描述了基于振动信息来确定故障严重程度的方法实施例，并且其全部内容在此被完全合并以供参考。在至少一部分实施例中，可以基于机器振动谱内的峰值幅度确定机器的偏差严重程度值。该偏差严重程度值可以有助于表示机器与可接受状态的偏差严重程度，以便可对与一个或多个机器有关的故障排序。
图3说明了示例性机器振动监测系统100。机器振动监测系统100可以用来测量和分析诸如AC感应电动机之类的机器110的振动级。通过监视机器的振动谱，可以推导出机器的运行状况。系统100包括诸如便携振动分析器112之类的装置和计算机114，便携振动分析器112采集、存储和/或分析来自于一个或多个机器的振动数据，计算机114存储和分析诸如已经从便携振动分析器112下载的数据之类的振动数据。
由这类系统100中的便携振动分析器112和/或计算机14执行的分析可以包括把机器的振动数据转换成振动频率谱，其定义一旦超过机器振动级就将被认为是异常的振幅限制，确定机器振动级是否超过定义的限制，并产生可以表示异常振动状况的严重程度的定性值。例如，该定性值可以允许操作员用机器110做出关于分配给问题的优先级的理性决定。定性值可以是例如美国专利No.5,875,420中描述的偏差严重程度值。定性值也可以根据诸如上述确定故障严重程度大小的已知方法之类的其它方法来确定。
图4说明了图3的计算机114的示例。计算机114可以包括耦合到存储器124的处理器120、用户接口128和显示单元132。存储器124可以包括诸如只读存储器(RAM)之类的非永久性存储器，并且还可以包括诸如硬盘驱动器、软盘驱动器、只读存储器、FLASH存储器等等之类的永久性存储器。表示机器的测试振动谱的数据可以经由数据接口144而可用于处理器120，或者数据可以存在于处理器120可读的存储器124中。替换地，例如经由诸如磁盘或磁带驱动器之类的数据检索装置136和诸如磁盘或磁带之类的数据存储装置140，测试振动谱数据可以被下载到处理器120或存储器124中。另外，测试振动谱数据可以经由数据接口144或者网络接口148来下载。
当测试振动谱数据已经可用于处理器120时，处理器120可以运行在美国专利No.5,875,420中描述的一个过程，产生一个或多个偏差严重程度值。处理器120可以根据存储器124中存储的软件来执行过程步骤。
再次参见图1，计算机114可以耦合到计算机22。替换地，计算机22可以包括计算机114。计算机22可接收或产生对应于转动设备20的偏差严重程度值。然后，这些严重程度值可以存储在连接到计算机22的数据库(未示出)中。表1是可以存储在数据库中的可能的严重程度值的一个示例。
  偏差严重程度值   严重程度描述
  -1   无状态
  0   正常
  1-19   警惕
  20-39   告警
  40-69   极端
  70-99   灾难性
              表1
从表1中可以看出，严重程度值0表明被监视的机器的振动正常，而1-99的严重程度值表明严重程度不同的异常状况。特别地，数值1表明具有最低严重程度(告警信号)的异常状态，而数值99表明具有最严重程度(灾难性状况)的异常状态。另外，数值-1表明没有状态可用于被监视的机器。例如，这可以表明与计算机114和/或振动分析器112(图3)的通信没有发生。
可用状态指数
如上参考图1和2所述，可以由计算机30执行的资产利用专家50采集由过程控制系统12和14、维护系统18、22和26以及业务系统35和36产生的数据及其它信息，以及由在每个系统中运行的数据分析工具产生的信息。
还如上所述，资产利用专家50可以包括或运行指数生成软件51，其创建与诸如过程控制与检测装置、发电装置、转动设备、单元、区域等等之类的装置有关的指数，或者与工厂10内诸如回路之类的过程控制实体有关的指数。然后，这些指数被提供给过程控制应用程序，以有助于优化过程控制，并且可以被提供给业务软件或业务应用程序，以向业务员提供与工厂10运转有关的更完整或更可理解的信息。
2002年2月28日申请的No.10/085,439、题为“加工厂内的指数的创建与显示”的美国专利，其全部内容在此被全面合并以供参考，该申请描述了可由指数生成软件51产生的若干指数的示例。这些指数可以被用来量化与诸如装置、设备等的加工厂中的单独实体有关的各种特征，或量化与单独实体的逻辑或物理群有关的特征。例如，性能指数可以表明工厂内的装置、单元、区域等的相对性能。另外，可变性指数可以表明参数、信号等与其可预期的变化相比变化了多少。此外，应用指数可以表明单独的装置、单元、回路等的使用。此外，可用状态指数可以表明某些装置或加工厂10中其它实体的可用状态。
表2是可以组成由加工厂10中各种计算机系统使用的可用状态指数的数值的一个示例。
  可用状态指数值   描述
  0   无通信
  1-19   失败
  20-79   需要维护
  80-99   警告
  100   正常
              表2
从表2中可以看出，可用状态指数值100表明对应的实体或实体群的运行状况为正常，而1-99的可用状态指数值表明次最优状况的不同程度。特别是，数值1表明最坏状况(故障)，而数值99表明具有最低优先级的异常状态(警告)。另外，数值0表明与对应的实体或实体群的通信已失败。
确定转动设备的可用状态指数
图5是诸如图1的加工厂10之类的加工厂一部分中的信息和数据流的示意图。转动设备数据服务器204可以耦合到一个或多个参考图3描述的振动分析器112上。另外或替换地，转动设备数据服务器204可以耦合到一个或多个参考图3和4来描述的计算机114上。此外，转动设备数据服务器204可以包括计算机114。
另外，转动设备数据服务器204耦合到转动设备数据库208。参见图1、3和4，转动设备数据服务器204可以从计算机114中接收与转动设备22的运行状态相关的信息，并且可以把这些信息存储在转动设备数据库208中。另外或替换地，转动设备数据服务器204可以从振动分析器112接收振动数据，并且可以产生与转动设备22的运行状态相关的信息。近似地，这些产生的信息可以存储在转动设备数据库208中。与转动设备22的工作状态相关的信息可以包括如上所述的偏差严重程度值。参见图1，转动设备数据服务器204可以由计算机22来执行或者被通信地耦合到计算机22上。
转动设备数据服务器204被通信地耦合到数据采集系统212。数据采集系统212可将其采集的一部分或全部数据存储在数据库216中。参见图1，数据采集系统212可以由计算机系统30来执行。数据采集系统212可以是资产利用专家50的一个组件。转动设备数据服务器204和数据采集系统212可以经由总线或诸如局域网、广域网、互联网等之类的网络来彼此传递数据。这类数据通信可以用例如XML协议或任何其它适当的协议来执行。
一般而言，转动设备数据服务器204产生与各个转动设备有关的可用状态指数值，然后把那些可用状态指数值发送给数据采集系统212。数据采集系统212然后可以使与各个转动设备有关的可用状态指数值可用于其它各个诸如用户接口、维护系统、资产管理系统、控制系统、模式、诊断系统、业务系统等等之类的其它应用程序。
图6是可由诸如在图5中说明的部分之类的加工厂的一部分来执行的方法250的流程图，并且将参考图5被描述。在块254处，数据采集系统212请求与一个或多个转动设备实体相关的运行状态信息。数据采集系统212可以响应于一些触发事件等来周期性地请求运行状态信息。
为了便于解释，剩余的描述将假定请求(块254)只与一个转动设备实体有关。然而，应当理解，图6的流程可以适用于已经请求了与多个转动设备实体相关的运行状态信息的情况。
在块258处，转动设备数据服务器204从转动设备数据库208中检索与转动设备实体相关的运行状态信息。如上所述，数据库中存储的与实体有关的信息包括该实体的偏差严重程度值。
在块262处，转动设备数据服务器204基于从转动设备数据库208检索到的偏差严重程度值来产生可用状态指数值。可用状态指数值可以用各种各样的技术来产生，例如基于一个或多个等式、使用查询表等产生可用状态指数值。
图7说明用于基于偏差严重程度值来产生可用状态指数值的方法300的一个实施例的流程图。特别地，方法300提供了一项技术，用于把来自于表1的示例性偏差严重程度值的偏差严重程度转换成来自于表2的示例性可用状态指数值。
在块304处，确定严重程度值是否等于-1。作为替换，可以确定严重程度值是否小于零。如果严重程度值是-1，则流程进行到块308处。如果严重程度值不是-1，则流程进行到块312处。
在块308处，可用状态指数被确定为0。在块312处，可用状态指数被确定为100减去严重程度值。
本领域的普通技术人员将发现图7的流程的许多变化。例如，可以将块与其它块结合或省去。另外，本领域的普通技术人员将认识到可以将图7的流程执行为查询表。
此外，图7的流程假定使用表1的示例性偏差严重程度值和表2的示例性可用状态指数值。本领域的普通技术人员将认识到，如果使用其它类型的定性测量，则可以修改图7的流程。
再次参见图6，在块266处，转动设备数据服务器204可以产生包括在块262产生的可用状态指数值的通知和与可用状态指数值关联的转动设备实体的指示。消息还可以包括诸如严重程度值、推荐工作、与可用状态指数值有关的类别(例如″没有通信、″失败″、″需要维护″、″警告″、″正常″)之类的其它信息等。在块266产生的通知可能处于根据诸如现场总线协议或HART协议之类的协议的装置告警格式。
在块270处，转动设备数据服务器204将块266产生的通知发送到数据采集系统212。该通知可以通过XML协议或任何其它适当的协议来发送。
本领域的普通技术人员将认识到，可以对图6的流程做出许多变更。例如，可以将块与其它块结合或省去。另外，只要从数据采集系统212接收到信息请求，就无需产生可用状态指数值(块262)。作为替换，可用状态指数值可被提前产生并存储在转动设备数据库208中。
在此描述的每个方法都可以通过经由软件程序来配置的处理器来执行。该程序可以具体表现为存储在诸如CD-ROM、软盘、硬盘、数字万用磁盘(DVD)或存储器之类的有形介质上的软件，该存储器与处理器有关和/或被耦合到处理器上，但是本领域的普通技术人员将容易理解，整个或部分程序可以可选地由除了处理器之外的装置来执行，和/或以熟知的方式具体表现为固件和/或专用硬件。
虽然本发明很容易接收各种修改和替换结构，但是其某些说明性的实施例已经在附图中被示出并在此被详细描述。然而应当理解，不存在将本公开内容限制到公开的特殊形式的倾向，相反，倾向于覆盖所有落入由所附权利要求限定的本公开内容的精神和范围之内的所有修改、替换结构以及等效物。

Claims (37)

1.一种处理与加工厂中机器的运行状况相关的信息的方法，该方法包括：
接收与被监视的机器有关的第一数值，该第一数值来自于第一指数的数值范围，其中，该第一指数的数值范围的至少一部分表示与该被监视的机器的可接受运行状态的不同偏差程度；
基于该第一数值产生第二数值，该第二数值来自于第二指数的数值范围，该第二指数不同于第一指数，该第二指数表示适于用在加工厂中的处理实体的相对可用状态的不同程度；和
产生与该被监视的机器有关的通知，该通知包括该第二数值。
2.如权利要求1所述的方法，其中该被监视的机器包括转动机器。
3.如权利要求2所述的方法，其中该第一指数的数值范围的至少一部分基于与该被监视的机器有关的振动信息。
4.如权利要求1所述的方法，其中该第一指数的数值范围的至少一部分中增加的数值，表示与适于用在加工厂中的机器的可接受运行状态的增加的偏差。
5.如权利要求1所述的方法，其中该第一指数的数值范围的至少一部分中减少的数值，表示与适于用在加工厂中的机器的可接受运行状态的增加的偏差。
6.如权利要求1所述的方法，其中该第二指数的数值范围的至少一部分中增加的数值，表示适于用在加工厂中的处理实体的更好的相对可用状态。
7.如权利要求1所述的方法，其中该第二指数的数值范围的至少一部分中减少的数值，表示适于用在加工厂中的处理实体的更好的相对可用状态。
8.如权利要求1所述的方法，其中基于该第一数值产生该第二数值包括根据至少一个等式来计算该第二数值。
9.如权利要求1所述的方法，其中基于该第一数值产生该第二数值包括在查询表中查询该第二数值。
10.如权利要求1所述的方法，其中该通知包括该第一数值。
11.如权利要求1所述的方法，其中该第一指数的数值范围内的至少一个数值，表示缺乏有关该被监视机器的运行状况的信息。
12.如权利要求1所述的方法，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值，表示缺乏有关该被监视的机器的运行状况的信息。
13.如权利要求1所述的方法，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值表示失败的状况。
14.如权利要求1所述的方法，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值表示需要维护的状况。
15.如权利要求1所述的方法，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值表示警告的状况。
16.如权利要求1所述的方法，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值表示正常的状况。
17.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收用于与该被监视机器相关的信息的请求；和
响应于该请求，从数据库中检索该第一数值。
18.如权利要求17所述的方法，其中，该请求通过网络从请求计算机中被接收，该方法进一步包括：
响应于该请求，将该通知通过网络传递到该请求计算机。
19.一种存储机器可读指令的有形介质，其包括：
第一代码，用于接收与被监视机器有关的第一数值，该第一数值来自于第一指数的数值范围，其中该第一指数的数值范围的至少一部分表示与该被监视机器的可接受运行状态的不同偏差程度；
第二代码，用于基于该第一数值产生第二数值，该第二数值来自于第二指数的数值范围，该第二指数不同于第一指数，该第二指数表示适于用在加工厂中的处理实体的相对可用状态的不同程度；和
第三代码，用于产生与该被监视机器有关的通知，该通知包括该第二数值。
20.如权利要求19所述的有形介质，其中该被监视机器包括转动机器。
21.如权利要求20所述的有形介质，其中该第一指数的数值范围的至少一部分基于与该被监视机器有关的振动信息。
22.如权利要求19所述的有形介质，其中该第一指数的数值范围的至少一部分中增加的数值，表示与适于用在加工厂中的机器的可接受运转状态的增加的偏差。
23.如权利要求19所述的有形介质，其中该第一指数的数值范围的至少一部分中减少的数值，表示与适于用在加工厂中的机器的可接受运转状态的增加的偏差。
24.如权利要求19所述的有形介质，其中该第二指数的数值范围的至少一部分中增加的数值，表示适于用在加工厂中的处理实体的更好的相对可用状态。
25.如权利要求19所述的有形介质，其中该第二指数的数值范围的至少一部分中减少的数值，表示适于用在加工厂中的处理实体的更好的相对可用状态。
26.如权利要求19所述的有形介质，其中该第一指数的数值范围内的至少一个数值，表示缺乏有关该被监视机器的运行状况的信息。
27.如权利要求19所述的有形介质，进一步包括：
第四代码，用于接收与该被监视机器相关的信息的请求；和第五代码，用于响应于该请求，从数据库中检索该第一数值。
28.如权利要求27所述的有形介质，进一步包括第六代码，用于响应于该请求，将该通知通过网络传递到计算机。
29.如权利要求19所述的有形介质，其中用于基于第一数值产生第二数值的该第二代码，包括用于根据至少一个等式计算该第二数值的代码。
30.如权利要求19所述的有形介质，其中用于基于第一数值产生第二数值的该第二代码，包括用于在查询表中查询该第二数值的代码。
31.如权利要求19所述的有形介质，其中该通知包括该第一数值。
32.如权利要求19所述的有形介质，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值，表示缺乏有关该被监视机器的运行状况的信息。
33.如权利要求19所述的有形介质，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值，表示失败的状况。
34.如权利要求19所述的有形介质，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值表示需要维护的状况。
35.如权利要求19所述的有形介质，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值表示警告的状况。
36.如权利要求19所述的有形介质，其中该第二指数的数值范围内的至少一个数值表示正常的状态。
37.一种用于处理与加工厂中机器的运行状况相关的信息的设备，该设备包括：
存储器；
被耦合到该存储器的处理器，该处理器被编程以
接收与被监视机器有关的第一数值，该第一数值来自于第一指数的数值范围，其中该第一指数的数值范围的至少一部分表示与该被监视机器的可接受运转状态的不同偏差程度，
基于该第一数值产生第二数值，该第二数值来自于第二指数的数值范围，该第二指数不同于该第一指数，该第二指数表示适于用在加工厂中的处理实体的的相对可用状态的不同程度；和
产生与该被监视机器有关的通知，该通知包括该第二数值。
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