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Transformation von Daten für betriebliche Exzellenz durch maschinelles Lernen und prädiktive Analyse

Verbessern Sie Produktion, Qualität und Wartung mithilfe von Daten, die Ihnen möglicherweise bereits vorliegen

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Fabrikarbeiter in PSA, die sich Unterlagen ansehen

Als ein Notfall-Kühler aufgrund von Änderungen am Leistungskoeffizienten (COP) des primären Kühlers fälschlicherweise ausgelöst wurde, wandte sich ein Pharmaunternehmen an Transition Technologies PSC, um eine Lösung zu finden. Als vertrauenswürdiger Systemintegrator von Rockwell Automation arbeitete TT PSC mit drei Jahren historischer Daten zu Kühlern und Umgebungsbedingungen, die über die FactoryTalk® Historian Software verfügbar waren.

Das Ziel: Vorhersage des zukünftigen COP für den Hauptkühler, um die Bediener zu alarmieren, wenn der Notfall-Kühler gestartet werden muss. Das Team entwickelte ein Zeitreihenmodell für maschinelles Lernen (ML), das den COP-Wert innerhalb von sechs Stunden sehr genau auf der Grundlage der vorherigen 48 Stunden vorhersagt; integrierte das Modell mit Echtzeitdaten in die Internet der Dinge Plattform; und implementierte kontinuierliche Berechnungen, um Alarme auszulösen und den Betriebsleiter zu benachrichtigen, wenn der prognostizierte COP-Wert den festgelegten Schwellenwert überschreitet.

Das Ergebnis: Modell-Genauigkeit besser als 98 % und Vorhersagefehler (RMSE) von weniger als 5 %. Vorhersage des COP-Werts sechs Stunden im Voraus.

Was kann KI/ML für Sie tun?

Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) – also der Fähigkeit eines computer- oder computergesteuerten Roboters, Aufgaben auszuführen, die üblicherweise mit Menschen in Verbindung gebracht werden – oder maschinellem Lernen (ML) – der Fähigkeit einer Maschine, intelligentes menschliches Verhalten zu imitieren – können Hersteller ihre Leistung steigern durch:

Bis zu 10 % weniger Ausfallzeiten – Antizipieren Sie Gerätefehler mithilfe vorausschauender statt reaktiver Wartung und erhalten Sie Warnungen, wenn Geräte außerhalb der normalen Bereiche betrieben werden.

Bis zu 12 % bessere Qualität – frühere Erkennung von Prozess- oder Materialfehlern

Bis zu 30 % mehr Produktivität – Weniger Nacharbeit und Ausschuss, effiziente Instandhaltungsplanung und mehr Bewusstsein für Prozessprobleme

Laut Randy Thompson, Senior Business and Solution Architect bei TT PSC, erstellen ML-Algorithmen ein mathematisches Modell auf Basis verfügbarer Daten, um Vorhersagen oder Entscheidungen zu treffen, ohne explizit dafür programmiert zu sein. Während des Modellbildungsprozesses werden historische Daten als Eingabe verwendet, um das Modell zu trainieren – typischerweise 70 % für das Training und 30 % für die Auswertung und Bestätigung des Modells.

Was macht einen guten ML-Anwendungsfall aus?

Ein guter ML-Anwendungsfall besteht aus einem messbaren Prognoseziel, vielen Variablen und verfügbaren historischen Daten. Unternehmen verfügen in der Regel über viele Daten, aber oft nicht über die Daten, die sie benötigen, um das gewünschte Ziel vorherzusagen. Dies kann zusätzliche sensor Eingaben oder eine Anpassung der Prognoseziele erfordern. Dies ist ein Bereich, in dem ein erfahrener Partner helfen kann.

Ein gutes Beispiel für einen ML-Anwendungsfall ist ein Holz-Trocknungsprozess mit dem Ziel, das Holz auf einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt zu bringen. Mit maschinellem Lernen können Sie alle messbaren Variablen aus dem Prozess eingeben, um vorherzusagen, mit welcher Geschwindigkeit der Trockner betrieben werden muss, um den richtigen Trocknungsgrad zu erreichen. Das Tolle an maschinellem Lernen, sagt Thompson, ist, dass das Modell, nachdem Sie die benötigten Daten hinzugefügt haben, die Arbeit für Sie übernimmt. Weitere Fragen, die zu klären sind:

  • Handelt es sich um ein Problem, das es wert ist, adressiert zu werden? Welchen geschäftlichen Nutzen erwarten Sie?
  • Wie oft tritt das Problem auf? Im besten Fall tritt es regelmäßig genug auf, um Ihnen genügend Daten für die Erstellung eines Modells und die Beobachtung von Ergebnissen zu liefern.
  • Welche Kosten entstehen durch Ausfallzeiten?
  • Was werden Sie anders machen, wenn Sie diese Prognose haben?

Haben Sie schließlich die Daten, die Sie zum Erstellen des Modells benötigen? Es beginnt mit einer Hypothese. Wählen Sie aus, was Sie für wichtig halten, anstatt alle Daten einzugeben. Fragen Sie dann, welche Daten verfügbar sind und ob genügend Daten vorhanden sind, um eine genaue Prognose zu treffen.

Verwendung des Analytics Accelerator für FactoryTalk® Historian

Analytics Accelerator für FactoryTalk® Historian ist eine Kombination von Tools, die Rockwell Automation entwickelt hat, um Hersteller bei der eigenen Modellierung zu unterstützen.

Es handelt sich um eine integrierte Portfoliolösung, die mit ThingWorx® entwickelt wurde, um die Anwendung von maschinellem Lernen auf Daten, die in FactoryTalk® Historian-Datenarchiven gespeichert sind, zu erleichtern. Die Lösung besteht aus mehreren Diensten und ThingWorx®-Mashups, die die Benutzerschnittstelle bilden.

Grafik zum Analyse Accelerator für FactoryTalk® Historian

Die Lösung ist nach dem Baukastenprinzip aufgebaut, um die Entwicklung zusätzlicher Funktionalität auf der Grundlage der bestehenden Funktionen zu erleichtern. Die folgenden Funktionen werden unterstützt:

  • Einfache Anwendung von Analyse und maschinellem Lernen auf im Archiv gespeicherte Daten
  • Analyse historischer und Live-Daten aus Ihrem FactoryTalk® Historian
  • Nutzen Sie die Leistungsfähigkeit einer Internet der Dinge-Plattform mit integrierten Analyse- und maschinelles Lernen-Funktionen
  • Intuitive Analyse-Tools, die für Betriebsexperten zugänglich sind
  • Schritt-für-Schritt-Anleitung für gängige Fertigungs- und gerätespezifische Anwendungsfälle
  • Funktionalität "Out of the Box", basierend auf jahrzehntelanger Industrieerfahrung

Die Erweiterung erfordert einfache installation- und Konfigurationsschritte in ThingWorx®, um vorhandene FactoryTalk® Historian-Daten zu verbinden und die Funktionen von ThingWorx® Analyse (ein Produkt add-on für ThingWorx®) zu konfigurieren. Die bereitgestellte Benutzerschnittstelle über ThingWorx® ermöglicht es den Benutzern, Datenmodelle einfach zu definieren und zu analysieren.

„Dies ist ein Technologie-Stack, das Sie zusammenstellen und dann mit dem Hinzufügen von Daten zu den Modellen beginnen. Eines der großartigen Merkmale ist, dass Sie dies ohne einen Data Scientist tun können. Sie werden den Prozess kennenlernen und viele Anwendungsmöglichkeiten dafür finden“, so Thompson.

Beginnen Sie mit dem Erstellen Ihrer eigenen ML-Modelle

Verbessern Sie Produktion, Qualität und Instandhaltung mit Daten, die Sie möglicherweise bereits mit FactoryTalk® Historian, Analytics Accelerator für FactoryTalk® Historian und dem Rockwell Automation Team haben. Kontaktieren Sie Transition Technologies PSC unter ttpsc.com.

Veröffentlicht 17. Juli 2024

Themen: Beschleunigte digitale Transformation Optimize Production Data Science & Industrial Analytics Digitale Transformation Intelligente Fertigung Artificial intelligence FactoryTalk Historian Thingworx IIoT

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Der Inhalt dieser Website wurde mit künstlicher Intelligenz (KI) übersetzt und nicht durch Menschen überprüft bzw. editiert. Der Inhalt ist möglicherweise fehlerhaft oder ungenau und wird ohne jegliche Gewährleistung zur Verfügung gestellt. Der offizielle Inhalt ist in der englischen Version zu finden.
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