Prozessführungskomponenten für die Integration von Machine Learning Modellen in die operative Prozessführung

Julian Alexander Grothoff

doi:10.51202/9783186277084

Zusammenfassung

In der Forschung finden sich vermehrt Anwendungsbeispiele des maschinellen Lernens. Einige der trainierten Modelle avisieren die direkte Steuerung oder Regelung von technischen Prozessen. Bei der Integration in industrielle Systeme ergeben sich jedoch Herausforderungen. Meist werden Lösungen individuell an das Prozessleitsystem angepasst und sind daher nicht interoperabel. In dieser Arbeit wird der Ansatz beschrieben, die Lösungen als Dienste standardisierter Komponenten zur Prozessführung zu kapseln. Ein Entwurfsmuster zeigt, wie die Herausforderungen adressiert werden und so eine schrittweise Integration sowie einheitliche Orchestrierung möglich wird. Zur Validierung wurde eine Simulation eines Transportprozesses in Unity erstellt und ein Neuronales Netz mit PyTorch trainiert. Anschließend wurde die Lösung in das Prozessleitsystem ACPLT/RTE integriert. Diese Arbeit richtet sich daher gleichermaßen an Ingenieur*innen und Wissenschaftler*innen der Automatisierung sowie der künstlichen Intelligenz.

Inhaltsverzeichnis

Abkurzungen ¨ IX

Kurzfassung XI

Abstract XI

1 Einleitung 1

1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Zielset...

Schlagworte

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2022
ISBN-Print: 978-3-18-527708-5
ISBN-Online: 978-3-18-627708-4
Verlag: VDI Verlag, Düsseldorf
Reihe: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik
Band: 1277
Sprache: Deutsch
Seiten: 168
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff Seiten I - XII
1. Motivation Kein Zugriff
2. Zielsetzung und Lösungsansatz Kein Zugriff
3. Kontext der Arbeit Kein Zugriff
4. Aufbau der Arbeit Kein Zugriff
1. 1. Steuerndes und gesteuertes System im Zweiweltenmodell Kein Zugriff
  2. Bildung von Softaktoren Kein Zugriff
  3. Technische Komponente Kein Zugriff
  4. Komponenten zur Prozessführung Kein Zugriff
  5. Komponentenbasierte Führungsarchitektur Kein Zugriff
2. 1. Architektur Kein Zugriff
  2. Trainingsverfahren Kein Zugriff
  3. Entwicklungsablauf Kein Zugriff
  4. Allgemeine Problemstellungen Kein Zugriff
  5. Bestärkendes Lernen Kein Zugriff
  6. Einbettung in die Prozessführung Kein Zugriff
3. 1. Anforderungen aus Operational Technology Sicht Kein Zugriff
  2. Anforderungen aus Machine Learning Sicht Kein Zugriff
  3. Herausforderungen beim Einsatz im industriellen Umfeld Kein Zugriff
1. 1. Sprechende Kommandos Kein Zugriff
  2. Fahrweisen als Dienste Kein Zugriff
2. 1. Belegung Kein Zugriff
  2. Betriebsart Kein Zugriff
  3. Betriebszustand Kein Zugriff
  4. Fahrweise Kein Zugriff
3. 1. Innerer Aufbau Kein Zugriff
  2. Fähigkeiten- und Fahrweisenebene Kein Zugriff
4. 1. Entwicklungsprozess Kein Zugriff
  2. Fähigkeitenbasiertes Engineering Kein Zugriff
5. Komponentenumgebung Kein Zugriff
1. 1. Deployment Kein Zugriff
  2. Relevante Verteilungsmöglichkeiten Kein Zugriff
2. 1. ML-Modell als Fahrweise Kein Zugriff
  2. Fahrweisenwahl Kein Zugriff
  3. Fähigkeitenebene Kein Zugriff
  4. Auftragsaufgabe Kein Zugriff
  5. Makro für Auftragsaufgabe Kein Zugriff
3. Interaktionen der ML-Fahrweise Kein Zugriff
4. 1. Anpassung der bestehenden Signatur Kein Zugriff
  2. Signatur der ML-Fahrweise Kein Zugriff
5. 1. Abbruch- und Stoppphase Kein Zugriff
  2. Synchronisierung über die Pausephase Kein Zugriff
  3. Haltephase Kein Zugriff
6. 1. Nutzung der Standard Betriebsarten Kein Zugriff
  2. Interpretation der Simulationsbetriebsart Kein Zugriff
  3. Erweiterung um Trainings-Betriebsarten Kein Zugriff
7. 1. Schnittstelle des ML-Modells Kein Zugriff
  2. Schnittstelle der ML-Fahrweise Kein Zugriff
8. 1. Steuerkopf Kein Zugriff
  2. Aktions- und Beobachtungsfunktion Kein Zugriff
9. 1. Verriegelung und Deployment Kein Zugriff
  2. überwachung Kein Zugriff
  3. Ausweichaktion Kein Zugriff
1. 1. Ansatz als AT-Pyramide Kein Zugriff
  2. Ansatz als Leitsystem Kein Zugriff
  3. Ansatz als Komponente Kein Zugriff
  4. Ansatz als Fahrweise Kein Zugriff
2. 1. Ausgangspunkt Kein Zugriff
  2. Prozess-Entwicklung Kein Zugriff
  3. Prozessleittechnik-Entwicklung Kein Zugriff
  4. System-Entwicklung Kein Zugriff
  5. Komponenten-Entwicklung Kein Zugriff
3. 1. Entwurf des ML-Modells Kein Zugriff
  2. Erstellung der Trainingsgrundlage Kein Zugriff
  3. Aufbau der Trainingsumgebung Kein Zugriff
  4. Training Kein Zugriff
4. 1. Bewertungsfunktion Kein Zugriff
  2. Interaktionen des ML-Modells Kein Zugriff
1. 1. Kaltwalzwerk Kein Zugriff
  2. Palettentransportsystem Kein Zugriff
  3. Komponentenbasierte Prozessführung Kein Zugriff
  4. Aufgabenstellung und Machine Learning Ansatz Kein Zugriff
2. 1. ACPLT/RTE Kein Zugriff
  2. PFK-Rahmen Kein Zugriff
  3. Art der Integration Kein Zugriff
  4. ML-Fahrweise Kein Zugriff
  5. ML-Modell Kein Zugriff
3. 1. Unity Kein Zugriff
  2. Simulation Kein Zugriff
  3. PFK-Rahmen Kein Zugriff
  4. ML-Fahrweise Kein Zugriff
  5. ML-Fahrweise der Palette Kein Zugriff
  6. ML-Modell Kein Zugriff
  7. Training Kein Zugriff
1. 1. Tests im Leitsystem Kein Zugriff
  2. Weitere Trainingsszenarien Kein Zugriff
2. 1. Integration Kein Zugriff
  2. Training Kein Zugriff
  3. Entwicklungsablauf Kein Zugriff
  4. Herausforderungen Kein Zugriff
  5. Erweiterungsmöglichkeiten des Trainingsprozesses Kein Zugriff
3. 1. Komponentenbasierte Prozessführung Kein Zugriff
  2. Trainingsgrundlage Kein Zugriff
4. 1. Prozessführungsstandards Kein Zugriff
  2. Verwaltungsschalen Kein Zugriff
1. 1. 1. 1. Zustandsautomaten Kein Zugriff
      2. Fahrweisenmakro Kein Zugriff
    2. 1. ML-Modell-Schnittstelle Kein Zugriff
      2. ML-Fahrweisen-Schnittstelle Kein Zugriff
      3. Betriebszustände Kein Zugriff
      4. Deployment als Co-Simulation Kein Zugriff
      5. Generische Aktionsfunktion Kein Zugriff
      6. Beispielsequenzen zur Kommunikation von ML-Modell und Fahrweise Kein Zugriff
    3. 1. Unity-ML-Agents-Toolkit Kein Zugriff
      2. Unity Klassendiagramme Kein Zugriff
      3. Trainingskonfiguration Kein Zugriff
      4. ACPLT/RTE CFCs Kein Zugriff
Literatur Kein Zugriff Seiten 152 - 162
Normen und Standards Kein Zugriff Seiten 163 - 163
Betreute Abschlussarbeiten Kein Zugriff Seiten 164 - 168

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