技术领域
[0001] 本
发明涉及工业工程化领域。更特别地，本发明涉及建模和追踪资产配置。
背景技术
[0002] 工业环境已经变得极其复杂。许多此类工厂包括数以百计或数以千计的设备件，诸如
电机、
联轴器、中间设备和从动设备，以及用以监测其行为和功能的
传感器和仪器，等等。
[0003] 保持此类资产的追踪已变得相当复杂。不仅需要追踪工厂中所有资产的
位置和功能，而且需要追踪放置于设备上的所有传感器的位置和功能。
[0004] 因此，需要一种有助于至少部分地满足诸如这些需求的系统。
发明内容
[0005] 上述和其它需求由一种用于创建资产的虚拟模型的数据结构的方法、程序和计算机化系统来满足。计算机包括处理器、存储模
块、
用户界面模块、显示模块和
软件，该软件当由处理器执行时实现下述步骤。系统通过用户界面模块从用户接收资产类型的名称，并且至少部分地于用户所选资产类型而在显示模块上向用户呈现资产的简化
框图形状。系统呈现规范数据录入字段的选择，其中该选择至少部分地基于资产类型，并且通过用户界面模块从用户接收关于资产类型的规范，如由规范数据录入字段的选择所指导。系统还如用户所
指定将由用户所指定的资产彼此相关联于数据结构中，并且在存储模块上将数据结构的非暂态副本存储为虚拟模型。
[0006] 在各种
实施例中，资产类型包括电机、联轴器、
齿轮箱、
泵、辊和
涡轮中的至少一者。在一些实施例中，简化框图形状包括轴、
轴承、齿轮和
叶片中的至少一者。在一些实施例中，规范数据录入字段的选择包括数字输入字段、单选按钮、复选框和下拉列表中的至少一者。在一些实施例中，简化框图形状包括用于传感器位置的可选指示器。在一些实施例中，规范数据录入字段动态地链接至具体对话框的选择以用于数据录入和编辑，并且具体对话框的选择至少部分地基于用户已录入规范数据录入字段中的内容。在一些实施例中，系统致使对一个资产所产生的变化以动态地致使相关联资产的变化。
附图说明
[0007] 本发明的其它优点当结合附图考虑时参考具体实施方式是显而易见的，这些附图未按比例绘制以更清晰地示出细节，其中类似附图标记在一些视图中指示类似元件，并且其中：
[0008] 图1为根据本发明的一个实施例的方法的
流程图；
[0009] 图2为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的数据录入屏幕；
[0010] 图3为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的驱动部件的数据录入屏幕；
[0011] 图4为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的驱动部件的传感器位置的数据录入屏幕；
[0012] 图5为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的驱动部件、中间部件和从动部件中的两者之间的联轴器的数据录入屏幕；
[0013] 图6为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的第一中间部件的数据录入屏幕；
[0014] 图7为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的第二中间部件的数据录入屏幕；
[0015] 图8为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的第一从动部件的数据录入屏幕；
[0016] 图9为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的第二从动部件的数据录入屏幕；
[0017] 图10为根据本发明的一个实施例的用于限定机组的第三从动部件的数据录入屏幕；
[0018] 图11为根据本发明的一个实施例的计算机化系统的功能框图。
具体实施方式
[0019] 基本系统
[0020] 现参考图11，描述了根据本发明的一个实施例的
计算机系统1100的功能框图。系统1100包括如下文所描述的模块，这些模块包括
硬件结构和软件结构。系统1100包括至少一个处理器1102以用于系统1100的其它模块的计算能
力和控制。在一些实施例中，处理器1102包括一种以上的不同类型的计算模块或控
制模块，诸如数学计算单元、图形处理器、专用处理器等。处理器1102与系统1100的其它模块数据连通。
[0021] 系统1100的一些实施例还包括一个或多个输入/输出模块1104，诸如各种类型的端口，包括例如串行端口、并行端口、USB端口和专用数据端口。I/O模块1104提供数据至系统110的移入和移出。系统1100的一些实施例包括至少一个显示器1106，诸如平板显示器、投影显示器或全息显示器。显示模块1106向用户提供视觉表示。在一些实施例中，系统1100包括一个或多个用户界面模块1108，诸如
键盘、
鼠标、笔、
触摸屏、
生物辨识、触控板和绘图板。用户界面模块1108允许用户将数据输入系统1100中。
[0022] 在一些实施例中，系统1100还包括至少一个
存储器模块1110，诸如
随机存取存储器；在至少一个存储器模块1110中，数据和程序可进行加载、操作、运行、编辑等。在一些实施例中，存储器模块1110包括暂态存储器介质。系统1100的一些实施例包括一个或多个存储模块1112，诸如
软盘、
硬盘、磁盘阵列、光盘，等等。在一些实施例中，存储模块1112包括非暂态介质。存储模块1112向系统1100提供读取并存储如本文所描述的数据结构(虚拟模型)和读取用于资产配置的编程数据和预配置数据的能力。
[0023] 在一些实施例中，系统1100还包括功率源模块1114，诸如
电池或电池阵列或调节模块(以用于从外部功率源接收电力)，从而根据系统1100的各种其它模块需要提供电力。系统1100的一些实施例包括一个或多个网络模块1116，诸如用于与其它计算系统或其网络(根据各种协议中的一种或多种，诸如以太网)的无线或有线通信的模块。系统1100的一些实施例还包括系统编程模块1118，系统编程模块1118包括用于如本文所描述的系统1100的操作的专用编程。在一些实施例中，这些系统编程模块1118设置于存储器模块1110和存储模块1112中的一者或多者中，或时常至少部分地设置于其中。在其它实施例中，系统编程模块1118与存储器模块1110和存储模块1112分开。
[0024] 概述
[0025] 根据当前系统1100的各种实施例，描述了一种计算机系统1100，计算机系统1100具有用户界面以用于创建数据结构，该数据结构包括工厂中资产的计算机化模型，诸如制造工厂、发电站等。数据结构的各种数据元表示物理设备件(包括诸如机器、装置、仪器、监控器、工具和传感器的元件)，如下文更详细地描述，包括设备类型、位置、与其它设备件的关系、功能，等等。当由系统1100
访问时，数据结构允许系统1100呈现设备的物理方面和其它方面的框图形状，诸如框图。这些表示允许用户(诸如工业工程师、技术人员等)
定位设备并监测设备的操作。
[0026] 此外，这些框图有助于用户识别放置传感器(监测设备)的位置和所采用测量的类型，其均包括于由系统1100所产生的数据结构中。这些框图还由系统1100动态地链接至具体配置对话框，从而简化用户的信息录入。换句话讲，系统1100向用户呈现对话框，这些对话框使用户排演限定这些高度复杂物理系统和构建这些物理系统的计算机化模型的数据结构的过程。
[0027] 系统1100连同各种扩展部分用于管理工厂资产(包括其配置)，这对于监测具有各种装置的资产是需要的，诸如振动装置、过程装置和其它传感器。这些往往复杂的资产的配置对于设计或维持其的那些人员而言可为一种挑战。为简化该过程，已设计一系列简单框图形状来协助用户设定这些资产的具体配置。
[0028] 为示出该过程，当前实例描述了工厂
旋转机器资产，这些工厂旋转机器资产通常利用振动分析装置和工具来监测。资产框图的基本理念不限于旋转机器资产，而且可适用于工厂中广泛种类的资产，诸如
阀、换热器、电气面板等。
[0029] 作为该过程的一部分，虚拟地构建了机组，诸如图2所示。机组通常包括均由联轴器所连接的驱动部件、中间部件和从动部件。这些部件和联轴器的每一者的具体配置可为十分复杂的。表示它们的配置框图(数据结构中所表示)示出于图3至图10中。这些框图的范围从较简单电机(图3)至极其复杂涡轮(图10)。框图形状的该列表仅为可能性的样品，并且理念可易于扩展成包括这些机器，诸如造纸机、
挖土机、拉索式挖掘机和极其复杂部件(诸如行星齿轮箱)。
[0030] 机组在数据结构中的虚拟构造可在不同时间点实现。例如，机组的虚拟构造可在实际物理机组被构建的时间之前实现，诸如在工厂的规划阶段。在另一个实施例中，机组的虚拟构造可在实际物理机组被构建之后完成。
[0031] 表示部件(诸如轴、轴承、齿轮等)的
基础部分的框图的理念还扩展成指示对部件进行监测的位置(诸如通过在显示器1106上呈现一系列的复选框和单选按钮)。复选框和单选按钮动态地链接至具体配置对话框，该具体配置对话框用于录入配置信息。至少部分地基于复选框是否选中，这些对话框动态地调整以仅示出相关信息。
[0032] 在一些情况下，诸如齿轮箱(图6)，框图中的轴数量也根据所需轴数量进行动态地调整。该实例还示出多个框图形状可动态地链接在一起的特征，由此轴承框图中的轴数量动态地调整以仅示出例如具有轴承的轴的数量。
[0033] 复选框至具体数据录入对话框的动态链接在复杂部件(诸如涡轮(图10))中是特别相关的。如该实例中可见，仅选中少数的可能测量位置，并且因此，所链接对话框通过仅示出需要具体配置的相关测量位置将极大地减小复杂性。
[0034] 因此，本发明的各种实施例提供了计算机化系统1100，诸如通用计算机运行专用软件，计算机化系统1100向用户呈现工厂设备的概括描述。用户利用系统1100中所呈现的配置工具(诸如单选按钮、滑块、下拉列表和空白框)来在为此呈现给用户的一系列的窗口中填写针对当前正描述的资产的信息。通过完成框图形状描述过程，用户能够向系统1100提供系统1100所需的细节以构建甚至极其复杂资产(诸如机组)的计算机化模型或数据结构表示。
[0035] 详述
[0036] 现参考图1，根据本发明的当前所述实施例示出了用于构建
虚拟机组(数据结构)的方法100。在步骤102中，资产管理平台(软件)安装于计算机系统1100上，诸如个人计算机、手持式计算装置，或其网络。资产扩展部分安装于管理系统1100中，如框104中所给出，包括各种类或类型的资产的预定义配置对话框。扩展部分为数据结构，该数据结构表示资产的各种现实世界物理部件，诸如一般格式的机组，该机组可由系统1100的用户针对工厂中的具体资产进行定制，如下文更详细地描述。
[0037] 如框106中所给出，位点位置创建于虚拟模型中，诸如表示特定位置的特定工厂—诸如美国俄亥俄州(Ohio,USA)任何城镇(anytown)大街123号的工厂。监测它们的物理资产和装置也创建于计算机系统1100中。
[0038] 选择待配置的资产(诸如当前实例所描述的机组)，如框108中所给出，并且选择构成机组的部件，如框110中所给出。该过程相对于图2更详细地描述。在当前实例中，机组的部件包括驱动部件、中间部件、从动部件、轴、联轴器(将轴固定于这些部件之间)，和不同位置的各种传感器和监视器。
[0039] 因此，在当前实例中，驱动部件如框112中所给出进行配置。这相对于图3更详细地描述。驱动部件和中间部件之间的联轴器如框114中所给出进行配置。这相对于图5更详细地描述。中间部件如框116中所给出进行配置。这相对于图6和图7更详细地描述。中间部件和从动部件之间的联轴器如框118中所给出进行配置。该过程与相对于图5所描述的过程相同，但是用于机组中的联轴器的精确配置无需在所有限定情况下相同。从动部件如框120中所给出进行配置。这相对于图8至图10更详细地描述。
[0040] 一旦构建物理机组(如果模型在物理机组的构建之前创建)，那么传感器和监测设备可用于收集物理资产上的操作数据，该信息可由系统1100的一些实施例收集并存储，如框122中所给出。
[0041] 具体实例
[0042] 现参考图2，构建待监测的机组的虚拟模型(数据结构)。如上文所介绍，机组通常包括由联轴器所连接的驱动部件、中间部件和从动部件。虽然这看起来十分简单，但是这些部件、联轴器和其相关联传感器中的每一者的具体配置可为十分复杂的。然而，其组成元件可由较简单框图表示，诸如图3至图10中所给出。这些框图的范围从图3的较简单电机至如图10所表示的极其复杂涡轮。附图中的框图仅为当前系统1100的实施例的样品，并且本发明的各种实施例可扩展成包括这些机器，诸如造纸机、挖土机、拉索式挖掘机和甚至更复杂部件(诸如行星齿轮箱)。
[0043] 表示部件(诸如轴、轴承、齿轮等)的基础部分的框图形状的理念还扩展成指示通过利用一系列的数据输入装置(诸如复选框、单选按钮、下拉列表、数据字段等)对部件进行监测的位置(放置传感器的位置)。复选框和单选按钮动态地链接至具体配置对话框，该具体配置对话框用于根据用户需要录入配置信息，添加和移除给定部件的各种元件。在一些实施例中，基于例如复选框是否选中，这些对话框动态地调整以仅示出相关信息。
[0044] 在一些情况下，诸如图6的齿轮箱，框图中的轴数量也根据所需轴数量进行动态地调整。该实例还示出多个框图可由系统1100动态地链接在一起的特征，由此轴承框图
中轴的数量也动态地调整以仅示出所需数量的具有轴承的轴。
[0045] 复选框至具体数据录入对话框的动态链接在复杂部件(诸如图10的涡轮)中是特别相关的。如该实例中可见，仅选中少数的可能测量位置，并且因此，所链接对话框通过仅示出需要具体配置的相关测量位置将极大地减小复杂性。
[0046] 再次参考图2，机组描述为具有部件，即驱动部件、中间部件、从动部件，和这些部件各自之间的联轴器，该联轴器通常为直接联轴器、皮带联轴器或链条联轴器或
流体联轴器中的一者，但可包括其它联轴器类型。诸如通过利用图2所示的单选按钮，选择如该组框图所示的所需部件。
[0047] 在一些实施例中，部件和联轴器中的每一者需要特定配置信息，并且下述附图示出了用于允许部件和联轴器的简易配置的框图。现参考图3，所示出机组包括表示机器的各种部件的一组标准构建块或形状，该机器在该实例中为电机(已如图2的框图中所指定)。在该实施例中，电机以简化形式表示为轴(该轴上具有两个轴承)，如图3所示。复选框用于指示端部止推轴承是否位于轴的任一端部上。
[0048] 附图中所示的框图在一些实施例中动态地链接至输入对话框，该对话框仅示出框图的相关信息。例如，如果未选中止推轴承，那么止推轴承输入信息将不示出于对话框中。这简化了用户的输入，这些用户仅需看到并录入相关信息。在一些实施例中，输入对话框自身也可动态地链接至信息库，诸如轴承库，该信息库包含关于正使用的每个独特轴承的详细信息。
[0049] 现参考图4，描述了具有复选框的框图，该复选框指示电机上的测量位置。一般来讲，测量位置表示传感器放置于机器(在这种情况下为电机)上的位置。同样，复选框动态地链接至输入对话框。在动态对话框的该实例中，示出了所有可能测量位置，但复选框动态地链接至下方传感器表，从而指示在上方机器框图中选中的传感器。在其它实施例中，仅框图中所指示的传感器位置呈现于表中。
[0050] 在一些实施例中，动态链接在两个方向上起作用，意味着如果在下方的对话框中选中复选框，那么自动地选中上方机器框图中的匹配复选框。这些链接使用户更容易限定有效的或正使用的测量位置。
[0051] 现参考图5，描述了机器联轴器框图的一个实例，该机器联轴器框图未动态地链接至其它框图或对话框。其目的是在对话框示出用户输入信息，从而使用户更容易理解输入字段的意义。如果选择流体型联轴器，那么其暗指变速联轴器。联轴器比率根据槽轮/
链轮直径进行计算。如果直径为未知的，那么可手动地录入联轴器比率。
[0052] 在一些实施例中，系统1100接收用户的输入以构建虚拟模型，并且基于该输入而计算联轴器的所有参数。例如，对于直接联轴器，比率为1:1。皮带/链条长度可被直接地录入或对于中心至中心距离和直径进行计算，反之亦然。
[0053] 现参考图6，齿轮箱中间部件的实例还示出框图的能力：框图自身为动态链接的和可扩展的。录入轴数量的步骤动态地创建框图中所示的轴数量。相同数量的轴还动态地链接至轴承和测量位置的后续齿轮箱框图。在该实施例中，示出了五个轴。如果用户已仅录入两个轴，那么在框图中将示出仅两个轴。这进一步简化了用户的用户界面，诸如通过仅示出相关数量的轴。
[0054] 在该实施例中，用户还输入每个齿轮上的齿数量，这允许通过系统1100计算
输入轴和
输出轴之间的整体齿轮箱速度比。如果每个齿轮上的齿数为未知的，那么用户可简单地录入齿轮箱比率。如先前实例，框图动态地链接至输入对话框。图7示出了齿轮箱中间体的另选布置。
[0055] 现参考图8，描述了从动部件的表示对话框，该从动部件在该实例中为泵。类似于齿轮箱中间体实例，泵的框图根据级数(如用户所输入)也自动地调整。录入级数的步骤动态地创建框图中所示的级数。对于每个级，录入叶片的数量。还录入关于轴承和测量位置的其它信息，类似于如上文所描述。
[0056] 现参考图9，描述了从动部件的另一个实施例，该从动部件为辊。如用户所录入的辊数量在所链接的对话框中动态地生成适用行数。然后，数据录入对话框用于录入例如每个辊的直径。每个辊的旋转速度利用从其它框图所链接和由用户所输入的信息由系统1100根据进给速率(诸如英尺/分钟)进行自动地计算。
[0057] 每个辊上的复选框指示该辊是否被监测。每个辊的测量位置被动态地创建，该辊指示为被监测，类似于上文相对于齿轮箱中间体所描述的动态构造。
[0058] 现参考图10，描述了从动涡轮，该从动涡轮为待监测的较复杂机器中的一者。根据本发明的各种实施例的框图极大地简化了涡轮的监测设定和其它管理方面。如先前，从动涡轮的框图动态地链接至输入对话框。
[0059] 复杂设备的框图的其它实例包括用于造纸机、索斗铲(drag line)、挖土机、行星齿轮箱、阀、电气
开关齿轮等的那些。
[0060] 通过利用如由计算机化系统1100所提供的上文所描述的工具，可构建实际机器的虚拟模型。虚拟模型为数据结构，诸如可保存于非易失性计算机可读介质上，该数据结构可存储和用于不同系统1100上。例如，机器和其它资产的此类数据结构(根据上文所描述的过程创建)可根据需要保存并重复使用以表示存在于世界不同工厂中的类似机器和资产的不同实例。
[0061] 如果如本文所描述的系统1100用于在构建实际物理资产之前对资产进行建模，那么系统1100可用作设计资产的简化手段。例如，通过将不同规范录入齿轮箱的数据录入框中，如图6中所给出，工程师可指定期望(给定输入和输出旋转要求)的齿轮箱的类型。如果如本文所描述的系统1100用于在构建实际物理资产之后对资产进行建模，那么用户输入正被虚拟表示的资产的实际规范。
[0062] 这样，可对包括许多不同资产的整个复杂工厂进行虚拟地建模，并且所创建的数据结构可用于其它工厂的建模并可用作各种资产的位置和操作的详细记录。在一些实施例中，系统1100与所建模的传感器和监测器和机器数据连通，并且还监督来自这些资产的数据的收集、存储和分析。利用如本文所描述的系统1100的各种实施例，也可获得其它益处，诸如库存、实用要求和损耗。
[0063] 出于说明和描述的目的，本发明的实施例的前述描述已呈现。本文不旨在为穷尽的，或不旨在将本发明限制于所公开精确形式。根据上述教导，明显
修改和变型是可能的。选择并描述这些实施例的目的是提供对本发明的原理及其实际应用的说明，并从而允许本领域的技术人员能够将本发明用于各种实施例中并能够利用如适于特定预期用途的各种修改。当依照公平、合法和公正地授权的宽度解释时，所有这些修改和变型均在由附属
权利要求书所确定的本发明范围内。
