用于优化和调整工业机器的运行参数的方法及相关系统技术方案

一种用于调整工业机器的运行参数的方法，包括以下步骤：a)提供一工业机器，其包括适用于检测该工业机器的运行参数的值的机器传感器；并且，在设定的时间段内：b1)根据工业机器的运行参数，检测并存储与工业机器的能量消耗有关的消耗信号或数据，b2)根据工业机器的运行参数，检测并存储与工业机器的生产效率有关的效率信号或数据；b3)根据工业机器的运行参数，检测并存储与工业机器的生产量有关的生产信号或数据；c1)计算能量消耗模型函数、效率模型函数和生产量模型函数；d)通过对工业机器的能量消耗模型函数、效率模型函数和生产量模型函数进行并发优化，来计算工业机器的运行参数的最优值；e)对工业机器设置计算出的最优值。

【技术实现步骤摘要】
用于优化和调整工业机器的运行参数的方法及相关系统
本专利技术的目的是一种用于调整工业机器的运行参数的方法。本专利技术的另一目的是一种用于调整工业机器的运行参数的系统。特别地，本专利技术的目的是一种用于调整纺织机器的运行参数的方法和系统，所述纺织机器例如为阵列纺织机器(拔毛机、混合机、开松机、上料混合机、秤装载机或簇绒混棉机)、或梳棉机、或精梳机(例如并条机、络筒机或精梳机)或纺纱机(例如粗纱机或纺纱机)或用于运输卷轴或清洁脏管的机器/系统。
技术介绍
众所周知，为了使工业机器在经济上有利可图，有必要使其连续工作，可能不会因中止(breakages，破损)或宕机而引起加工的中断，并且最重要的是以允许最大生产的加工能力运行。然而，搜索和优化机器运行参数——其允许获得高生产率——对于本领域技术人员而言是困难的任务，因为它们取决于工业机器的众多变量和边界条件，例如机器运行场所的温度和湿度、电机的转速、机器部件随时间推移的磨损、维修等。因此，非常需要识别工业机器的运行参数的最佳配置，这样的最佳配置允许在给定时间和工业机器的运行场所处获得工业机器的最佳性能。通常，使生产水平最大化的动力转化为提高加工速度和/或使确定产品质量或消耗增加的机器的某些运行参数达到限制值的需求。另一方面，这样的增加可能使由于中止或宕机而造成加工中断的风险升高。因此，有必要在最小化机器宕机时间、最大化生产率和降低成本之间找到最佳折衷方案。清楚的是，由专家操作员对所涉及的运行参数进行的手动调整的简单操作在某种程度上是复杂且几乎没有效果的。实际上，基于大量的运行小时数且根据随时间变化的机器运行条件而获得的仅配置值可以被认为是可靠的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于调整工业机器的工作参数的方法和系统，该方法和系统能够为工业机器的运行参数提供充足且有效的值，以便优化其效率和生产率水平。通过根据所附独立权利要求获得的方法、系统和计算机程序来实现该目的。从属权利要求描述了优选实施方式。附图说明根据下面的描述，本专利技术实现的方法和系统的特征和优点将变得明显，这样的描述是依照附图1以解释而非限制的方式作出的，附图1示出了根据本专利技术的实施方式的用于调整工业机器的运行参数的方法的框图。具体实施方式为了简单起见，在本说明书的后续部分中，将详细参考纺织领域中的特定工业机器例如粗纱机。然而，这种对粗纱机的特定参考不必一定要理解为限于这种类型的纺织机器，而是明显的是，本专利技术总体上涉及任何工业机器。例如，工业机器可以是纺织机器，诸如粗纱机或纺纱机或络纱机或在机架与纺纱机之间的运输系统。工业机器适于接收机器的运行参数p的调整值，以便确定其运行状态的变化。例如，这样的运行参数p是机器的一个或多个构件(例如，电动机)的期望速度，或者其是芯线的张力，或线筒(bobbin，梭芯、线轴)转动速度，或翼板(flap，翻板、襟翼、锭翼)转动速度，或并条(drawing，拉拔)参数，或线圈直径，或滑架的速度和位置；或者，在纺纱机的情况下，例如其是线筒速度，或滑架的速度和位置，或线的张力、并条和加捻等。鉴于到目前为止已经描述的内容，用于调整工业机器诸如纺织机器的的运行参数p以改变其运行状态的方法包括一系列步骤。在第一步期间，提供了一种工业机器，其包括适于检测工业机器的运行参数p的值的机器传感器，例如，适于检测与机器构件的转动速度有关的值的机器传感器。随后，该方法提供下述步骤：b1)对于一预定时间间隔，根据工业机器的运行参数p，检测并存储与工业机器的能量消耗有关的消耗信号或数据，例如由机器吸收(absorb，消耗、耗费)的电能；b2)在所述预定时间间隔内，根据工业机器的运行参数p，检测并存储与工业机器的生产效率有关的效率信号或数据；b3)在所述预定时间间隔内，根据工业机器的运行参数p，检测并存储与工业机器的生产量有关的生产信号或数据。在给定的预定时间间隔的不同时刻，检测消耗信号或数据、效率信号或数据、以及生产信号或数据。预定的时间间隔例如是根据运行参数p的类型而持续一个或多个星期或一天或几个小时的间隔，或任何持续时间。优选地，通过检测装置检测消耗数据，该检测装置检测工业机器吸收的功率或直接检测吸收的能量，例如机器电机吸收的总能量。优选地，根据相对于工业机器的运行周期的总时间的机器宕机时间，来计算效率数据。例如，效率数据被计算为实际机器运行的时间段(即，除去机器宕机时间段之外的机器运行时间段)与工业机器的运行周期的总时间之间的比。工业机器的运行周期是指从将原料或材料从另一台生产机器装载到工业机器上的操作到卸载由工业机器加工并完成的产品的操作之间的时间段。例如，在粗纱机的情况下，运行周期是在将空管装载到机器上与卸载满纱线的线筒之间的时间段。优选地，生产数据是由工业机器生产的工件的数量的数值，或者是由工业机器生产的材料的重量或长度值。清楚的是，优选地，工业机器包括：消耗传感器，其适用于检测机器的能量消耗信号或数据；机器效率传感器，例如，其适用于检测机器的宕机时间和关于加工周期的工作时间的相关数量；生产传感器，其适用于检测工业机器生产的材料的量，例如秤、计件器或长度传感器。根据本专利技术的方法还提供以下步骤：c1)根据工业机器的运行参数p，通过处理步骤b1)中检测到的消耗信号或数据，来计算工业机器的能量消耗模型函数CE(p)；c2)根据工业机器的运行参数p，通过处理步骤b2)中检测到的效率信号或数据，来计算效率模型函数E(p)；c3)根据工业机器的运行参数p，通过处理步骤b3)中检测到的生产信号或数据，来计算生产量模型函数Q(p)。优选地，对步骤b1)中检测到的消耗信号或数据的处理、对步骤b2)中检测到的效率信号或数据的处理以及对步骤b3)中检测到的生产信号或数据的处理是回归法，例如线性或多项式回归。因此，遵循从c1)到c3)的步骤，获得函数CE(p)、E(p)、Q(p)，其根据运行参数p确定用于特定工业机器的特定模型。此外，根据本专利技术的方法包括以下步骤：d)通过对工业机器的能量消耗模型函数CE(p)、效率模型函数E(p)和生产量模型函数Q(p)进行并发优化(concurrentoptimization，同时优化、并行优化)，来计算工业机器的运行参数p的最优值；e)在工业机器上设置工业机器的运行参数p的最优值。特别地，步骤d)包括下述步骤：通过多目标优化算法对工业机器的能量消耗模型函数CE(p)、效率模型函数E(p)和生产量模型函数Q(p)进行并发优化。这允许，在同时考虑三个不同的能量消耗CE(p)、效率E(p)和生产量Q(p)模型函数的优化的情况下，确定工业机器的运行参数p的最优值。优选地，多目标优化算法是具有Karush–Kuhn–Tucker条件的Benson算法。一起考虑三个能量消耗CE(p)、效率E(p)和生产量Q(p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于调整工业机器诸如纺织机器的运行参数(p)以改变其运行状态的方法，所述方法包括以下步骤：/na)提供一工业机器，所述工业机器包括适用于检测所述工业机器的所述运行参数(p)的值的机器传感器，例如适用于检测与所述机器的构件的转动速度有关的值的机器传感器；/nb1)针对一预定时间段，根据所述工业机器的所述运行参数(p)，检测并存储与所述工业机器的能量消耗有关的消耗信号或数据，例如由所述机器吸收的电能；/nb2)在所述预定时间间隔内，根据所述工业机器的所述运行参数(p)，检测并存储与所述工业机器的生产效率有关的效率信号或数据；b3)在所述预定时间间隔内，根据所述工业机器的所述运行参数(p)，检测并存储与所述工业机器的生产量相关的生产信号或数据；/nc1)根据所述工业机器的所述运行参数(p)，通过处理步骤b1)中检测到的消耗信号或数据，来计算所述工业机器的能量消耗模型函数(CE(p))；/nc2)根据所述工业机器的所述运行参数(p)，通过处理步骤b2)中检测到的效率信号或数据，来计算效率模型函数(E(p))；/nc3)根据所述工业机器的所述运行参数(p)，通过处理步骤b3)中检测到的生产信号或数据，来计算生产量模型函数(Q(p))；/nd)通过对所述工业机器的所述能量消耗模型函数(CE(p))、所述效率模型函数(E(p))和所述生产量模型函数(Q(p))进行并发优化，来计算所述工业机器的所述运行参数(p)的最优值；/ne)对所述工业机器设置所述工业机器的所述运行参数(p)的最优值。/n...

【技术特征摘要】
20190619 IT 1020190000094651.用于调整工业机器诸如纺织机器的运行参数(p)以改变其运行状态的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供一工业机器，所述工业机器包括适用于检测所述工业机器的所述运行参数(p)的值的机器传感器，例如适用于检测与所述机器的构件的转动速度有关的值的机器传感器；
b1)针对一预定时间段，根据所述工业机器的所述运行参数(p)，检测并存储与所述工业机器的能量消耗有关的消耗信号或数据，例如由所述机器吸收的电能；
b2)在所述预定时间间隔内，根据所述工业机器的所述运行参数(p)，检测并存储与所述工业机器的生产效率有关的效率信号或数据；b3)在所述预定时间间隔内，根据所述工业机器的所述运行参数(p)，检测并存储与所述工业机器的生产量相关的生产信号或数据；
c1)根据所述工业机器的所述运行参数(p)，通过处理步骤b1)中检测到的消耗信号或数据，来计算所述工业机器的能量消耗模型函数(CE(p))；
c2)根据所述工业机器的所述运行参数(p)，通过处理步骤b2)中检测到的效率信号或数据，来计算效率模型函数(E(p))；
c3)根据所述工业机器的所述运行参数(p)，通过处理步骤b3)中检测到的生产信号或数据，来计算生产量模型函数(Q(p))；
d)通过对所述工业机器的所述能量消耗模型函数(CE(p))、所述效率模型函数(E(p))和所述生产量模型函数(Q(p))进行并发优化，来计算所述工业机器的所述运行参数(p)的最优值；
e)对所述工业机器设置所述工业机器的所述运行参数(p)的最优值。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤d)包括下述步骤：通过多目标优化算法，对所述工业机器的所述能量消耗模型函数(CE(p))、所述效率模型函数(E(p))和所述生产量模型函数(Q(p))进行并发优化。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多目标优化算法是具有Karush-Kuhn-Tucker条件的Benson算法。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据相对于所述工业机器的运行周期的总时间的机器宕机时间，来计算所述效率数据。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述效率数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·洛卡泰利，西莫内·达尔科，罗伯托·贝莱里，
申请(专利权)人：卡莫齐数字电子责任有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT