{"id":2148,"date":"2021-04-20T09:44:10","date_gmt":"2021-04-20T08:44:10","guid":{"rendered":"http:\/\/syram.eu\/?p=2148"},"modified":"2021-04-20T10:26:05","modified_gmt":"2021-04-20T09:26:05","slug":"apprentissage-automatique-pour-la-maintenance-predictive-par-ou-commencer","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/syram.eu\/de\/automatisiertes-lernen-fur-predictive-maintenance-durch-oder-beginnen\/","title":{"rendered":"Maschinelles Lernen f\u00fcr die vorausschauende Wartung: Wo soll ich anfangen?"},"content":{"rendered":"
Was ist vorausschauende Wartung? Denken Sie an all die Maschinen, die Sie im Laufe eines Jahres benutzen, vom morgendlichen Toaster bis zum Flugzeug in den Sommerferien. Stellen Sie sich nun vor, dass von nun an jeden Tag eine dieser Maschinen ausfallen w\u00fcrde. Wie w\u00fcrde sich das auswirken? <\/span> Tats\u00e4chlich sind wir von Maschinen umgeben, die uns das Leben erleichtern, aber wir sind auch zunehmend von ihnen abh\u00e4ngig. Daher h\u00e4ngt die Qualit\u00e4t einer Maschine nicht nur von ihrem Nutzen und ihrer Effizienz ab, sondern auch von ihrer Zuverl\u00e4ssigkeit. Und mit der Zuverl\u00e4ssigkeit kommt auch die Wartung.<\/span><\/p>\n Wenn die Auswirkungen eines Ausfalls nicht toleriert werden k\u00f6nnen, wie z. B. bei einem defekten Flugzeugtriebwerk, wird die Maschine einer vorbeugenden Wartung unterzogen, die eine regelm\u00e4\u00dfige Inspektion und Reparatur beinhaltet. <\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Das Ziel der vorausschauenden Wartung ist es also, diese Frage zu beantworten. Daher versuchen wir, Modelle zu erstellen, die das Risiko eines Maschinenausfalls zu jedem beliebigen Zeitpunkt quantifizieren und diese Informationen zur Verbesserung der Wartungsplanung nutzen.<\/span><\/p> Der Erfolg von Modellen zur vorausschauenden Wartung h\u00e4ngt von drei Hauptelementen ab: den richtigen Daten, einer angemessenen Definition des Problems und einer korrekten Bewertung der Vorhersagen.<\/b><\/p> In diesem Artikel werden wir die ersten beiden Punkte ausf\u00fchren und Informationen dazu geben, wie Sie die Modellierungstechnik ausw\u00e4hlen k\u00f6nnen, die am besten zu der Frage passt, die Sie zu beantworten versuchen, und zu den Daten, die Ihnen zur Verf\u00fcgung stehen.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Erstens: Um ein Ausfallmodell zu erstellen, ben\u00f6tigen wir ausreichend historische Daten, um Informationen \u00fcber Ereignisse, die zu einem Ausfall f\u00fchren, zu erfassen.\u00a0<\/span><\/p> Dar\u00fcber hinaus ergeben sich wertvolle Informationen aus den allgemeinen \"statischen\" Merkmalen des Systems, wie z. B. den mechanischen Eigenschaften, der durchschnittlichen Nutzung und den Betriebsbedingungen. Mehr Daten sind jedoch nicht immer besser. Bei der Sammlung von Daten und der Unterst\u00fctzung eines Ausfallmodells ist es wichtig, eine Bestandsaufnahme der folgenden Elemente vorzunehmen:<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Dies bedeutet, dass die Daten \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum gesammelt werden m\u00fcssen, um das System w\u00e4hrend des gesamten Verfallsprozesses zu beobachten.<\/span><\/p> In einem idealen Szenario w\u00e4re der Data Scientist in den Datenerhebungsplan eingebunden, um sicherzustellen, dass die gesammelten Daten f\u00fcr das zu erstellende Modell geeignet sind. Im wirklichen Leben ist es jedoch meist so, dass die Daten bereits vor der Ankunft des Data Scientists gesammelt wurden und er \/ sie versuchen muss, das Beste aus dem zu machen, was verf\u00fcgbar ist.<\/span><\/p> Welche Frage soll das Modell beantworten, und ist das mit den verf\u00fcgbaren Daten m\u00f6glich?<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Wenn Sie dar\u00fcber nachdenken, wie Sie ein Modell f\u00fcr vorausschauende Wartung definieren k\u00f6nnen, sollten Sie einige Fragen im Hinterkopf behalten:<\/span><\/p> Mit all diesen Informationen zur Hand k\u00f6nnen wir nun entscheiden, welche Modellierungsstrategie am besten zu den verf\u00fcgbaren Daten und der gew\u00fcnschten Ausgabe passt - oder zumindest, welche der beste Kandidat f\u00fcr den Anfang ist. Es gibt mehrere Modellierungsstrategien f\u00fcr die vorausschauende Wartung, und wir werden vier davon beschreiben, je nachdem, welche Frage sie beantworten sollen und welche Art von Daten sie ben\u00f6tigen:<\/span><\/p> AUSGANG: Wie viele Tage\/Zyklen bleiben, bevor das System ausf\u00e4llt?<\/span><\/p> DATENMERKMALE: Es sind statische und historische Daten verf\u00fcgbar, und jedes Ereignis ist mit einem Tag versehen. Der Datensatz enth\u00e4lt mehrere Ereignisse jeder Art von Stromausfall.<\/span><\/p> GRUNDLEGENDE ANNAHMEN \/ ANFORDERUNGEN:<\/span><\/p> Auf der Grundlage der statischen Eigenschaften des Systems und seines aktuellen Verhaltens kann die verbleibende Nutzungszeit vorhergesagt werden. Dies setzt voraus, dass statische und historische Daten ben\u00f6tigt werden und dass der Abbauprozess regelm\u00e4\u00dfig erfolgt.<\/span><\/p> Nur eine Art von \"Pfad zum Ausfall\" wird modelliert: Wenn mehrere Ausfallarten m\u00f6glich sind und sich das Systemverhalten vor jeder von ihnen unterscheidet, muss f\u00fcr jede von ihnen ein eigenes Modell erstellt werden.<\/span><\/p> Es liegen gekennzeichnete Daten vor und es wurden Messungen zu verschiedenen Zeitpunkten w\u00e4hrend der Lebensdauer des Systems durchgef\u00fchrt.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Ein Modell zu erstellen, das die Lebensdauer sehr genau vorhersagen kann, kann sehr schwierig sein.\u00a0<\/span><\/p> In der Praxis ist es jedoch meist nicht notwendig, die Lebensdauer genau vorherzusagen. Oft muss das Wartungsteam nur wissen, ob die Maschine bald ausfallen wird. Dies f\u00fchrt zu der folgenden Strategie:<\/span><\/p> FRAGE: Wird eine Maschine in den n\u00e4chsten N Tagen \/ Zyklen ausfallen?<\/span><\/p> DATENMERKMALE: Wie bei Strategie 1.<\/span><\/p> HYPOTHESEN \/ GRUNDLEGENDE ANFORDERUNGEN: Die Annahmen eines Klassifikationsmodells sind denen von Regressionsmodellen sehr \u00e4hnlich. Sie unterscheiden sich haupts\u00e4chlich in folgenden Punkten<\/span><\/p> Im Allgemeinen modellieren Regressions- und Klassifikationsmodelle die Beziehung zwischen den Merkmalen und dem Sch\u00e4digungspfad des Systems. Das hei\u00dft, wenn das Modell auf ein System angewendet wird, das einen anderen Ausfalltyp aufweist, der nicht in den Trainingsdaten vorhanden ist, wird das Modell nicht in der Lage sein, diesen vorherzusagen.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Die beiden vorherigen Strategien erfordern viele Beispiele sowohl f\u00fcr normales Verhalten (von dem wir oft viele haben) als auch f\u00fcr Fehlerbeispiele.<\/span><\/p> \u00a0<\/p> Aber wie viele Flugzeuge lassen Sie abst\u00fcrzen, um Daten zu sammeln? Wenn Sie kritische Systeme haben, bei denen akute Reparaturen schwierig sind, gibt es oft nur wenige oder gar keine Beispiele f\u00fcr Ausf\u00e4lle. In diesem Fall ist eine andere Strategie erforderlich:<\/span><\/p> \u00a0<\/p> FRAGE: Ist das gezeigte Verhalten normal?<\/span><\/p> \u00a0<\/p> DATENMERKMALE: Statische und historische Daten sind verf\u00fcgbar, aber entweder sind die Kennzeichnungen unbekannt, oder es wurden zu wenige Ausfallereignisse beobachtet oder es gibt zu viele Ausfallarten<\/span><\/p> \u00a0<\/p> BASISHYPOTHESEN \/ ANFORDERUNGEN: Es ist m\u00f6glich, normales Verhalten zu definieren, und der Unterschied zwischen dem aktuellen Verhalten und dem \"normalen\" Verhalten ist mit einer Verschlechterung verbunden, die zu einem Ausfall f\u00fchrt.<\/span><\/p> \u00a0<\/p> Die Allgemeing\u00fcltigkeit eines Anomalieerkennungsmodells ist sowohl sein gr\u00f6\u00dfter Vorteil als auch sein gr\u00f6\u00dfter Nachteil: Das Modell sollte in der Lage sein, alle Arten von Fehlern zu melden, selbst wenn es keine vorherige Kenntnis davon hat. Abnormales Verhalten muss jedoch nicht zwangsl\u00e4ufig zu einem Ausfall f\u00fchren. Und wenn dies der Fall ist, gibt das Modell keine Auskunft dar\u00fcber, wie lange es dauern sollte.<\/span><\/p> Die Bewertung eines Modells zur Fehlererkennung ist auch deshalb schwierig, weil es an gekennzeichneten Daten mangelt. Wenn zumindest einige gelabelte Daten von Ausf\u00e4llen verf\u00fcgbar sind, k\u00f6nnen und sollten sie zur Bewertung des Algorithmus verwendet werden. Wenn keine gelabelten Daten verf\u00fcgbar sind, wird das Modell in der Regel zur Verf\u00fcgung gestellt und Dom\u00e4nenexperten geben Feedback \u00fcber die Qualit\u00e4t seiner F\u00e4higkeit, Anomalien zu melden.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Die drei vorherigen Ans\u00e4tze konzentrieren sich auf die Vorhersage und geben Ihnen gen\u00fcgend Informationen, um die Wartung vor dem Ausfall anzuwenden. Wenn Sie sich jedoch f\u00fcr den Abbauprozess selbst und die daraus resultierende Ausfallwahrscheinlichkeit interessieren, ist die letzte Strategie f\u00fcr Sie am besten geeignet.<\/span><\/p> \u00a0<\/p> FRAGE: Wie ver\u00e4ndert sich das Ausfallrisiko unter Ber\u00fccksichtigung einer Reihe von Merkmalen im Laufe der Zeit?<\/span><\/p> \u00a0<\/p> DATENMERKMALE: Verf\u00fcgbare statische Daten, Informationen \u00fcber den Zeitpunkt des gemeldeten Ausfalls jeder Maschine oder das aufgezeichnete Datum, an dem eine bestimmte Maschine bei einem Ausfall unbeobachtbar wurde.<\/span><\/p> \u00a0<\/p> Ein \u00dcberlebensmodell sch\u00e4tzt die Ausfallwahrscheinlichkeit f\u00fcr einen bestimmten Maschinentyp in Abh\u00e4ngigkeit von statischen Merkmalen und ist auch n\u00fctzlich, um die Auswirkungen bestimmter Merkmale auf die Lebensdauer zu analysieren. Es liefert daher Sch\u00e4tzungen f\u00fcr eine Gruppe von Maschinen mit \u00e4hnlichen Eigenschaften. F\u00fcr eine bestimmte zu untersuchende Maschine ber\u00fccksichtigt er daher nicht ihren spezifischen aktuellen Zustand.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Welcher Ansatz ist f\u00fcr ein Modell zur vorausschauenden Wartung am besten geeignet? Wie bei allen anderen Problemen der Data Science gilt auch hier: Nichts ist beim ersten Versuch gewonnen! Der Ratschlag lautet hier, dass Sie zun\u00e4chst die Arten von Fehlern, die Sie zu modellieren versuchen, die Art der Ausgabe, die das Modell liefern soll, und die Art der verf\u00fcgbaren Daten verstehen sollten.\u00a0<\/span><\/p> Ich hoffe, Sie wissen jetzt, wo Sie anfangen sollen.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Wir ver\u00f6ffentlichen h\u00e4ufig in sozialen Netzwerken (Linkedin<\/a>,\u00a0Twitter<\/a>\u00a0und\u00a0Medium<\/a>) unsere Innovationen und die neuen Funktionen unserer L\u00f6sungen f\u00fcr das Industriemanagement.<\/p> Au\u00dferdem w\u00fcrden wir uns freuen, wenn wir Ihnen die neuesten Trends im Bereich Industrie 4.0 durch qualitativ hochwertige Inhalte, die Sie weiterverbreiten k\u00f6nnen, n\u00e4her bringen k\u00f6nnten.<\/p>
<\/p>\nDAS SAMMELN VON DATEN\n<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\nWie sieht der \"Pannenprozess\" aus? Handelt es sich um einen langsamen oder akuten Verfallsprozess?
\n\nWelche Teile der Maschine\/des Systems k\u00f6nnten mit jeder Art von St\u00f6rung in Verbindung stehen? Was kann man an jedem Teil messen, um den Zustand der Maschine\/des Systems widerzuspiegeln? Wie oft und wie genau sollten diese Messungen durchgef\u00fchrt werden?<\/span>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\tDIE DEFINITION DES PROBLEMS\n<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
STRATEGIE 1 VORAUSSCHAUENDE WARTUNG:
Regressionsmodelle zur Vorhersage der verbleibenden Nutzungsdauer.\n<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\tSTRATEGIE 2 VORAUSSCHAUENDE WARTUNG:
Klassifikationsmodelle zur Vorhersage eines Ausfalls in einem bestimmten Zeitfenster<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\tSTRATEGIE 3 VORAUSSCHAUENDE WARTUNG:
Abnormales Verhalten melden<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\tSTRATEGIE 4 VORAUSSCHAUENDE WARTUNG:
\u00dcberlebensmodelle f\u00fcr die Vorhersage der Ausfallwahrscheinlichkeit im Zeitverlauf<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\tZUM ABSCHLUSS<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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