LEC MCheck Key Features

Key Features im Überblick:

  • Automatisiertes System zur Messdatenplausibilisierung und Fehlererkennung von Messwerten
  • Identifizierung des fehlerhaften Sensors
  • Überprüfung der Messdatenqualität mittels unterschiedlicher physikalischer und statistischer Methoden
  • Automatische Generierung datenbasierter Modelle
  • Dynamische Ermittlung von Vertrauensbereichen und Grenzwerten für die Plausibilitätskriterien
  • Bestimmung der Überwachungsgüte
  • Software-Updates und Weiterentwicklung

LEC MCheck in der Praxis

Verbrennungsmotoren haben mittlerweile einen sehr hohen Entwicklungsstand erreicht, sodass das Potenzial für weitere Verbesserungen immer geringer wird. Im Bereich der Großmotoren etwa lassen sich mit einzelnen technologischen Maßnahmen oft nur mehr Verbesserungen erzielen, die in einem Wirkungsgradbereich von wenigen Zehntelprozentpunkten liegen. Um die sichere Bewertung solcher Maßnahmen bei der Entwicklung überhaupt erst zu ermöglichen, sind extrem hohe Anforderungen an die eingesetzte Messtechnik gegeben. Generell lässt sich sagen, dass in der Motorenentwicklung ein wesentlicher Kostenfaktor durch experimentelle Untersuchungen am Motorprüfstand entsteht.

Spät erkannte Fehler kosten 40 Prozent Prüfstandszeit

Um die Versuchsdauer und die dadurch anfallenden Kosten gering zu halten, ist es notwendig, die Aussagekraft von Versuchsergebnissen durch eine möglichst hohe Messdatenqualität zu maximieren. Fehlerhafte Messungen werden häufig erst in der Nachbearbeitung entdeckt und führen zu schwer interpretierbaren Ergebnissen, und damit häufig auch zur Notwendigkeit teurer Versuchswiederholungen. Schätzungen zufolge beläuft sich die verlorene Prüfstandszeit durch zu spät erkannte Fehler auf bis zu 40%. Es kann auch davon ausgegangen werden, dass viele Fehler überhaupt nicht erkannt werden, was im schlimmsten Fall dazu führen kann, dass durch die falsche Bewertung einer Technologie folgenschwere Fehlentscheidungen im Entwicklungsprozess getroffen werden.

Aus ökonomischen Gründen ist daher die Vermeidung solcher Ereignisse durch eine frühzeitige und zuverlässige Erkennung von fehlerhaften Sensoren und Messabweichungen entscheidend. Generell gilt: Je früher ein Fehler erkannt wird, desto eher können Fehlerbehebungsmaßnahmen eingeleitet werden um den Versuch produktiv fortzusetzen. Die Komplexität moderner Verbrennungsmotoren mit einer hohen Anzahl an Stell- und Regelgrößen bedingt zumeist eine ebenso umfangreiche Sensorik im Versuch, wodurch eine manuell durchgeführte Überwachung der Messdatenqualität zunehmend erschwert wird. Diese Faktoren führen gemeinsam dazu, dass der Bedarf nach einer automatisierten Fehlerdiagnose immer höher wird.

An neue Versuchsträger und Versuchsaufgaben anpassbare Diagnosesoftware

Eine der wesentlichen Herausforderung bei der Fehlerdiagnose an Motorprüfständen ist dadurch gegeben, dass derartige Prüfstände oft durch einen häufigen Versuchsträgerwechsel gekennzeichnet sind, das heißt es handelt sich in der Regel um Systeme, die vorab nicht immer eindeutig technisch beschreibbar sind. Unter diesen Rahmenbedingungen muss die Anforderung an die Adaptierbarkeit und flexible Einsatzfähigkeit besonders hervorgehoben werden. Die Diagnosesoftware muss schnell an neue Versuchsträger und Versuchsaufgaben angepasst werden können. Aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit muss dabei der Konfigurationsaufwand, also die Anzahl an Parametern, die eingestellt werden müssen, jedoch so gering wie möglich sein.

Die Software LEC MCheck ermöglicht eine umfangreiche und sichere Überwachung der Messung online und direkt am Prüfstand. Die Messdatenqualität wird in Form einer Ampel dargestellt, womit die Überwachung eines komplexen Systems auf einen einzigen primär zu beobachtenden Parameter reduziert werden kann. Für tiefergehende Analysen stehen natürlich detaillierte und umfangreiche Detailergebnisse zur Verfügung, wie weiter unten noch gezeigt werden wird. Bei unzureichender Messdatenqualität ist die Software in der Lage fehlerhafte Sensoren zu identifizieren, sodass zeitgerecht die richtigen Maßnahmen, wie etwa der Austausch oder die Neukalibrierung von Sensoren bzw. Messgeräten, eingeleitet werden können.

Modulare Software-Architektur für jede Art von Prüfständen

LEC MCheck unterstützt und entlastet somit nicht nur das Prüfstandspersonal, sondern besitzt auch das Potenzial einen erheblichen Beitrag zur Steigerung der Gesamteffizienz eines Motorenprüfstandes zu leisten. Zusätzlich wird eine kontinuierliche Selbstvalidierung der Überwachungsqualität durchgeführt. Dem Anwender steht daher zu jedem Zeitpunkt ausführliche Information darüber zur Verfügung, wie gut einzelne Sensoren bzw. Messgeräte überwacht werden können. Diese Funktion verhindert eine fehlerhafte Parametrierung des Diagnosesystems und stellt zudem sicher, dass keine falsche Erwartungshaltung entsteht. Das modulare Konzept, sowie die Kombination von datenbasierten und physikalischen Methoden ermöglichen eine schnelle und effiziente Anpassung an spezielle Prüfaufgaben oder neue Versuchsträger. LEC MCheck wurde zwar speziell für Motorprüfstände entwickelt, die modulare und erweiterbare Software-Architektur ermöglicht jedoch auch den Einsatz an anderen Prüfstandssystemen.

Informieren Sie sich persönlich beim LEC-Team über LEC MCheck hier. 

 

LEC-MCheck ist ein Diagnosesystem, mit dem auf Prüfständen gewonnene Messdaten auf Plausibilität überprüft werden können. Die zugrundeliegende Methodik besteht im Wesentlichen aus drei Schritten: Symptomerzeugung, Fehlererkennung und Fehlerisolation.

Im ersten Schritt, der Symptomerzeugung, wird der Prüfstand mit Hilfe von physikalischen Modellen, die für spezifische Komponenten in einer Modellbiblio­thek verfügbar sind, und mit datengetriebenen Methoden abgebildet. Jedes Modell liefert auf Basis der Abweichung zwischen Messung und modellbasierter Berechnung ein Residuum, das als Fehlerindikator dient.

Auf Basis der Residuen wird im zweiten Schritt der Diagnose durch Überprüfung der Fehlerbedingungen festgestellt, ob bei der Messung ein Fehler aufgetreten ist.

Im letzten Schritt werden für alle betrachteten Kanäle und Sensoren mit Hilfe eines geometrischen Klassifikationsverfahrens Fehlerwahrscheinlichkeiten berechnet, um im Fall eines Fehlers zu ermitteln, welcher Sensor fehlerhaft ist.

 

Auf Grund des modularen Aufbaus ist es möglich, LEC-MCheck an unterschiedliche Prüfstandssysteme anzupassen. Die Komponenten der Modellbibliothek können beliebig zusammengestellt werden, um das Prüfstandssystem abzubilden. In diesem Beispiel etwa wird ein Einzylinder-Prüfstand mit unterschiedlichen Komponenten ausgestattet. So können beispielsweise Zylinder, Rohrleitungen, Drosseln, aber auch das Gesamtsystem mit spezifischen Modellen abgebildet werden.

Datengetriebene Modelle werden automatisch auf Basis historischer Daten gebildet. Auch einfachere Überprüfungen wie etwa Grenzwertüberprüfungen einzelner Messkanäle können eingebunden werden. Weiteres Expertenwissen kann mit Hilfe von benutzerdefinierten Formeln in das System integriert werden. Dieser vollflexible Aufbau ist eine der entscheidenden Eigenschaften der Software.

Mit Hilfe von simulierten Fehlern kann die Überwachungsgüte des Systems analysiert werden. Dazu wird für unterschiedliche Fehlerintensitäten der durchschnittliche Anteil an korrekt klassifizierten und korrekt isolierten Fehlern berechnet. Je intensiver der Fehler ist, umso eher kann er vom System erkannt und dem richtigen Sensor zugeordnet werden.

 

Die Benutzeroberfläche von LEC-MCheck ist in drei Ebenen aufgeteilt. Links befindet sich eine Liste sämtlicher überwachter Kanäle und Sensoren. Dies können sowohl zeitbasierte als auch kurbelwinkel­basierte Messdaten sein. Auf der rechten Seite befinden sich die zur Fehlerdiagnose verwendeten Modelle. Dazu gehören die Basismodelle wie etwa Grenzwertüberprüfungen oder datengetriebene Modelle, aber auch die prüfstandsspezifischen Modelle der einzelnen Komponenten. In der Mitte der Oberfläche werden die aktuell ausgewählten Elemente dargestellt, die hier auch konfiguriert werden können.

LEC-MCheck besitzt einerseits einen Konfigurationsmodus, anderseits einen Diagnosemodus. Im Konfigurationsmodus können sämtliche Einstellungen für die Diagnose verwaltet werden. Ist die Konfiguration valide, kann in den Diagnosemodus gewechselt werden. In diesem Modus werden die gemessenen Punkte automatisch evaluiert. Das Ergebnis der Fehlerdiagnose wird zunächst übersichtlich mittels einer Ampel dargestellt. Detailliertere Ergebnisse, wie etwa Überwachungs­qualität im fehlerfreien Fall und Fehlerwahrschein­lichkeit im fehlerhaften Fall oder auch die Residuen der einzelnen Modelle, werden bei Bedarf in der Benutzeroberfläche dargestellt.