Quantensprung für das Condition Monitoring

Maschinenlernen eingebettet

Bisher wird der gewünschte Zusammenhang zwischen den jeweiligen Eingangs- und Ausgangsdaten einer Automatisierungsbaugruppe mittels wissensbasierter Regeln in einer Hoch- oder SPS-Programmiersprache kodiert und auf einem eingebetteten System ausgeführt. In Zukunft lassen sich Embedded-Systeme in der Automatisierung auch per Supervised Machine Learning für eine bestimmte Aufgaben trainieren.

Zur Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) eines elektrischen Antriebs mit Hilfe von Schwingungsdaten existieren unzählige konventionelle Lösungen. Einige nutzen PC-basierte Diagnosesoftware oder cloudbasierte Services. Andere basieren auf einfachen Handmessgeräten. (Bild: SSV SoftwareSystems GmbH)

In unzähligen eingebetteten Systemen diverser Automatisierungskomponenten wird eine in speziellen Hochsprachen erstellte Firmware genutzt, die den jeweils gewünschten Zusammenhang zwischen Ein- und Ausgangssignalen anhand von statischen Regeln herstellt, die auf lexikalisches Wissen basieren. Ein typischer Anwendungsfall aus dem Predictive-Maintenance-Umfeld wäre beispielsweise eine komplexe Sensorikapplikation zur Zustandsüberwachung eines elektrischen Antriebs mit Hilfe von triaxialen Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitssensoren: Die Mikrorechner-Firmware im Sensorsystem verarbeitet die analogen Rohdaten der einzelnen Sensorelemente und liefert anhand eines programmierten Regel-basierten Messverfahrens (welche Frequenzen und Amplituden sind jeweils zulässig?) das gewünschte digitale Ausgangssignal. Klassische Firmware-Entwicklungen für komplexe eingebettete Systeme sind aufwändig und über die gesamte Produktlebensdauer betrachtet, relativ unflexibel. Jede noch so kleine Änderung der Anforderungen löst einen neuen Entwicklungszyklus aus. Durch die zahlreichen Weiterentwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) ist nun ein weiterer Lösungsansatz möglich: Zwischen die Ein- und Ausgangsdaten eines Mikrorechners wird ein lernfähiger Machine-Learning-Algorithmus geschaltet und mittels spezieller Trainingsdaten für eine bestimmte Aufgabenstellung konfiguriert. Dabei entsteht ein mathematisches Modell, das den jeweiligen Zusammenhang der Ein- und Ausgänge abbildet. Anforderungsänderungen werden durch eine erneute Trainingsphase und mit Hilfe zusätzlicher Referenzdaten umgesetzt. Grundsätzlich lässt sich mit dieser Vorgehensweise jedes Problem lösen, dessen Zusammenhang zwischen Ein- und Ausgängen durch ein mathematisches Modell beschreibbar ist.

Durch einen ‘Trainieren statt programmieren’-Lösungsansatz lassen sich etwa universell nutzbare Machine-Learning-basierte Sensorkonzepte für das Condition Monitoring von Maschinen realisieren. Ob nun das Antriebselement einer Pumpe, eines Transportbandes oder einer Belüftungsanlage überwacht werden muss, spielt für die Embedded-Firmware praktisch keine Rolle. (Bild: SSV Software Systems GmbH)

Datum:4. Oktober 2019

Autoren:Klaus-Dieter Walter ist als CEO für die SSV Software Systems GmbH in Hannover tätig.

Themen: Industrie 4.0 / IoT

Webseite: www.ssv-embedded.de

Partner-Netzwerke

Microsoft-Partner

Mittelständische Unternehmen investieren selbst in schwierigen Zeiten in Microsoft-Technologien, weil sie überzeugt sind, dass ihre Mitarbeiterproduktivität steigt und sich ihre Kostenstruktur bessert. Microsoft hat mit dem Microsoft-Partner-Network ein Netzwerk aufgebaut, das ein Forum für den Aufbau von Partnerschaften, Zugang zu Ressourcen und einen Rahmen für Dialoge und Kooperationen bietet. Für unsere Leser gibt die Microsoft-Partnerübersicht in Ausgabe Juli/August der IT&Production Tipps für die Suche nach einer geeigneten Branchen- oder Speziallösung im Bereich des produzierenden Gewerbes.
SAP-Partner

Auf der Suche nach Innovation, nach neuen Lösungen und der Abgrenzung zum Mitbewerb vernetzen sich zunehmend mehr Unternehmen mit externen Experten und Partnern. SAP hat mit dem SAP-Ecosystem ein Netzwerk aufgebaut, das ein Forum für den Aufbau von Partnerschaften, Zugang zu Ressourcen und einen Rahmen für Dialoge und Kooperationen bietet. In der Maiausgabe der Fachzeitschrift IT&Production erhalten unsere Leser einen aktuellen Überblick zum SAP-Ecosystem im Bereich des produzierenden Gewerbes.

Reihe Wissen Kompakt

MES Manufacturing Execution Systems

Um alle Potenziale eines MES umfassend ausnutzen zu können, beleuchten unsere Autoren in der Serie von MES Wissen Kompakt die erfolgskritischen Faktoren, um Fertigungsunternehmen präventiv zu steuern. Darüber hinaus präsentiert MES Wissen Kompakt ein breites Spektrum an Firmenportraits, Produkt- neuheiten und Dienst- leistungen im MES-Umfeld.
ERP und CRM

Ein Unternehmen, das sich mit der Auswahl eines ERP- Systems befasst, muss sich gleichsam mit einem viel- schichtigen Software-Markt und unklaren Interessen- lagen an interne Abwick- lungsprozesse auseinander- setzen. Guter Rat bei der Investitionsentscheidung ist teuer. ERP/CRM Wissen Kompakt unterstützt Sie bei der gezielten Investition in die IT-Infrastruktur.
KI Künstliche Intelligenz

Immer mehr Anbieter von Maschinen, Automatisierungstechnik und Industriesoftware integrieren künstliche Intelligenz in ihre Produkte. Das ganze Potenzial spielen selbstlernende Systeme aber erst aus, wenn sie passgenau auf ihren Einsatz in Fertigung und Büro zugeschnitten wurden. Über beide Möglichkeiten, als Fertiger die Vorzüge von industrieller KI zu nutzen, geht es im regelmäßig aktualisierten Themenheft Künstliche Intelligenz.
IIoT Industrial Internet of Things

Das Internet of Things verändert Produktwelten und die Vernetzung in der Fertigung gleichermaßen. Entstehende Ökosysteme laden zur einer neuen Form der Zusammenarbeit ein. Die Spezialausgabe IoT Wissen Kompakt informiert über die Technologie, Projektierung und Anbieter für die eigene Applikation, in- und außerhalb der Fabrik.

Quantensprung für das Condition Monitoring

Maschinenlernen eingebettet

Das könnte Sie auch interessieren:

Anbieter & Produkte

Whitepaper

Videos

Partner-Netzwerke

Reihe Wissen Kompakt