DE102021209582A1

DE102021209582A1 - Method and controller for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters

Info

Publication number: DE102021209582A1
Application number: DE102021209582.8A
Authority: DE
Inventors: Stefano De Blasi
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern, wobei das Verfahren (1) folgende Schritte aufweist: Auswählen von geeigneten Parametern aus einem erlernten Prozessmodell basierend auf aktuellen Gegebenheiten (2), Ausführen des Prozesses durch das steuerbare System basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern (3), Überwachen des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses (4), und Optimieren des erlernten Prozessmodells basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses (5).

The invention relates to a method for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters, the method (1) having the following steps: selecting suitable parameters from a learned process model based on current circumstances (2), executing the process by the controllable system based on the selected suitable parameters (3), monitoring the process executed by the controllable system (4), and optimizing the learned process model based on a result of monitoring the process executed by the controllable system (5) .

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern, mit welchen eine automatisierte Optimierung von Prozessparametern während des Betriebs des steuerbaren Systems ermöglicht wird und insbesondere ein Verfahren und ein Steuergerät zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern, mit welchen eine automatisierte Optimierung von Prozessparametern während des Betriebs des steuerbaren Systems ermöglicht wird, ohne die Güte des entsprechenden Prozesses negativ zu beeinflussen.The invention relates to a method and a control device for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly set parameters, with which automated optimization of process parameters is made possible during operation of the controllable system, and in particular to a method and a control device for automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters, with which automated optimization of process parameters is made possible during the operation of the controllable system without negatively affecting the quality of the corresponding process.

Unter einem Prozessparameter wird eine zu einem bestimmten Prozess, insbesondere einem industriellen Prozess gehörende und diesen beeinflussende Rahmenbedingung verstanden. Es ist enorm wichtig, grundsätzlich alle Prozessparameter genau zu dokumentieren, um den Prozess reproduzierbar zu machen, bzw. falls diese vorgegeben sind, diese exakt einzuhalten, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.A process parameter is understood to mean a framework condition that belongs to a specific process, in particular an industrial process, and that influences it. It is extremely important to document all process parameters precisely in order to make the process reproducible, or if they are specified, to adhere to them exactly in order to achieve the desired results.

Bei steuerbaren Systemen, welche ausgebildet sind, einen Prozess basierend auf derartigen Prozessparametern beziehungsweise einstellbaren Parametern auszuführen, werden die Prozessparameter für gewöhnlich bei Inbetriebnahme des steuerbaren Systems durch entsprechende Domänenexperten auf die Prozessgüte hin optimiert.In the case of controllable systems which are designed to execute a process based on such process parameters or adjustable parameters, the process parameters are usually optimized with regard to the process quality when the controllable system is commissioned by corresponding domain experts.

Prozessgüte umschreibt dabei die Fähigkeit eines Prozesses, das von ihm verlangte Produkt ohne Abweichung immer und immer wieder zu reproduzieren. Je höher das Maß der Prozessgüte, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Abweichungen und das Fehler auftreten. Die Prozessgüte kann dabei beispielsweise basierend auf einer messbaren Qualität von durch den Prozess gewonnen Produkten, einer Menge an während der Ausführung des Prozesses verbrauchter Energie, oder einem Schleppabstand während der Ausführung des Prozesses handeln.Process quality describes the ability of a process to reproduce the product required of it over and over again without deviation. The higher the measure of process quality, the lower the likelihood of deviations and errors occurring. The process quality can be based, for example, on a measurable quality of products obtained by the process, an amount of energy consumed during the execution of the process, or a lag during the execution of the process.

Als nachteilig erweist es sich hierbei jedoch, dass das Verhalten einer entsprechenden Anlage beziehungsweise eines derartigen steuerbaren Systems nicht statisch ist und sich beispielsweise aufgrund von Verschleiß oder Materialänderungen in Folge eines Wechsels von Zulieferern ändern kann, was eine Anpassung der bei Inbetriebnahme eingestellten Prozessparameter erfordert, da diese mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht mehr optimal sind. Eine Anpassung der Prozessparameter kann ferner auch auf Wunsch eines Betreibers des steuerbaren Systems erfolgen, beispielsweise wenn starke Abweichungen in der Prozessgüte festgestellt werden.However, it has proven to be disadvantageous that the behavior of a corresponding system or such a controllable system is not static and can change, for example, due to wear or material changes as a result of a change of suppliers, which requires an adjustment of the process parameters set during commissioning, since there is a high probability that these are no longer optimal. The process parameters can also be adjusted at the request of an operator of the controllable system, for example if major deviations in the process quality are determined.

Eine entsprechende Optimierung der Parameter erfolgt dabei für gewöhnlich wiederum durch geschultes Personal, beispielsweise einen Domänenexperten, oder Algorithmen, welche den Prozess analysieren, was jedoch mit einem Stillstand des steuerbaren Systems und/oder Testdurchläufen verbunden ist.Corresponding optimization of the parameters is usually carried out by trained personnel, for example a domain expert, or algorithms that analyze the process, but this is associated with a standstill of the controllable system and/or test runs.

Aus der Druckschrift EP 0 875 808 A2 ist ein Verfahren zum Generieren eines Prozeßmodells eines technischen Prozesses, durch welches einer Anzahl von M Prozeßparametern als Eingangsgrößen eine Anzahl von L Qualitätsmerkmalen als Ausgangsgrößen zugeordnet werden, bekannt, wobei in einem ersten Schritt N Trainingsdatensätze des technischen Prozesses ermittelt werden, in einem zweiten Schritt während einer Lernphase mit einer Datenprozessoreinrichtung ein vorläufiges Abbildungsmodell erstellt wird, bei welchem parallel zu einem neuronalen Netz mit lokal approximierenden Eigenschaften, welches eine Anzahl von N neuronalen Zellen aufweist, ein lineares Netz geschaltet ist, welches eine gewichtete Linearkombination der M Prozeßparameter durchführt, wobei das lineare und das neuronale Netz einen gemeinsamen Ausgangssummenpunkt besitzen, und in einem dritten Schritt eine Reduktion des neuronalen und des linearen Netzes auf ein Prozeßmodell mit K neuronalen Zellen und M-R gewichteten Linearkombinationen durch Anwendung der Methode der schrittweisen Regression auf das vorläufige Abbildungsmodell erfolgt, und wobei in einem vierten Schritt aktuelle Prozeßparameter ermittelt werden und in einem fünften Schritt dem Prozeßmodell zugeführt werden, welches als Ausgangsgröße zu erwartende Qualitätsmerkmale bestimmt und in einem sechsten Schritt aus diesen berechneten Qualitätsmerkmalen mittels eines Optimierungsalgorithmus die einzustellenden Prozeßparameter ermittelt und diese anschließend in einem siebten Schritt am Prozess eingestellt werden.From the pamphlet EP 0 875 808 A2 a method for generating a process model of a technical process is known, by which a number of M process parameters as input variables are assigned a number of L quality features as output variables, wherein in a first step N training data sets of the technical process are determined, in a second step during a learning phase with a data processor device, a provisional mapping model is created in which parallel to a neural network with locally approximating properties, which has a number of N neuronal cells, a linear network is connected, which carries out a weighted linear combination of the M process parameters, with the linear and the neural network have a common output summation point, and in a third step, a reduction of the neural network and the linear network to a process model with K neural cells and MR-weighted linear combinations by applying the method the step-by-step regression to the provisional mapping model takes place, and in a fourth step current process parameters are determined and in a fifth step are fed to the process model, which determines the quality features to be expected as an output variable and in a sixth step from these calculated quality features by means of an optimization algorithm the ones to be set Process parameters are determined and these are then set in a seventh step in the process.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying an improved method for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is based on a method for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process provided parameters according to the features of claim 1 solved.

Weiter wird die Aufgabe mit einem Steuergerät zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.The object is also achieved with a control device for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters with the features of patent claim 8 .

Ferner wird die Aufgabe auch durch ein steuerbares System zum Ausführen eines Prozesses basierend auf einstellbaren Parametern gemäß dem Patentanspruch 15 gelöst.Furthermore, the object is also achieved by a controllable system for executing a process based on adjustable parameters according to patent claim 15.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die FigurenAdvantageous embodiments and developments result from the dependent claims and from the description with reference to the figures

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern, wobei geeignete Parameter aus einem erlernten Prozessmodell basierend auf aktuellen Gegebenheiten ausgewählt werden, der Prozess anschließend durch das steuerbare System basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern ausgeführt wird, der durch das steuerbare System ausgeführte Prozess überwacht wird, und wobei das erlernte Prozessmodell basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses optimiert wird.According to one embodiment of the invention, this object is achieved by a method for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters, suitable parameters being selected from a learned process model based on current conditions, the process then being controllable system is executed based on the selected appropriate parameters, the process executed by the controllable system is monitored, and wherein the learned process model is optimized based on a result of the monitoring of the process executed by the controllable system.

Bei dem steuerbaren System kann es sich dabei beispielsweise um ein Robotiksystem handeln, wobei es sich bei dem Robotiksystem wiederum beispielsweise um eine Anlage zur Ausführung eines Prozesses, insbesondere eines industriellen Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern beziehungsweise Prozessparametern handeln kann.The controllable system can be a robotic system, for example, which in turn can be a system for executing a process, in particular an industrial process, based on appropriately set parameters or process parameters.

Ein Prozessmodell ist ferner eine schematische Darstellung eines Prozesses oder Prozesssystems, beispielsweise eines durch das steuerbaren System basierend auf den eingestellten Parametern beziehungsweise Prozessparametern ausführbaren Prozesses und dient zur sinnvollen Ergänzung von Prozessbeschreibungen. Unter erlerntem Prozessmodell wird dabei ein während eines vorangegangenem beziehungsweise initialem Trainingsprozess basierend auf Trainingsdaten, beispielsweise historischen Daten, trainiertes Prozessmodell verstanden, wobei das erlernte Prozessmodell beispielsweise basierend auf Daten beziehungsweise Informationen, welche Einstellungen der Prozessparameter und entsprechende Qualitätsmerkmalen, wie optischen Qualitätsmerkmalen oder einer Prozessgüte des basierend auf den eingestellten Prozessparametern ausgeführten Prozesses, beispielsweise von basierend auf dem Prozess gewonnen Produkten, kennzeichnen, trainiert wurde. Dabei kann das erlernte Prozessmodell insbesondere derart trainiert sein, dass diesem die Zuordnung der Einstellungen der Prozessparameter zu den entsprechenden Qualitätsmerkmalen zu entnehmen ist, wobei die Prozessparameter entsprechende Eingangsgrößen und die Qualitätsmerkmale entsprechende Ausgangsgrößen bilden. Weiter kann das Trainieren des Prozessmodells auch basierend auf entsprechenden aktuellen Gegebenheiten während des Ausführen des Prozesses basierend auf den Einstellungen der Prozessparameter erfolgt sein, wobei das Prozessmodell insbesondere basierend auf historischen Ausführungen des Prozesses derart trainiert sein kann, dass dieses angibt, welche Einstellungen für die Prozessparameter bei Vorliegen gewisser aktueller Gegebenheiten gewählt werden sollten, um möglichst optimale Qualitätsmerkmale zu erzielen.A process model is also a schematic representation of a process or process system, for example a process that can be executed by the controllable system based on the set parameters or process parameters, and is used to meaningfully supplement process descriptions. A learned process model is understood to mean a process model trained during a previous or initial training process based on training data, for example historical data, the learned process model being based on data or information, for example, which settings of the process parameters and corresponding quality features, such as optical quality features or a process quality of the based on the set process parameters carried out process, for example based on the process products, characterize, was trained. The learned process model can be trained in such a way that the assignment of the settings of the process parameters to the corresponding quality features can be inferred from it, with the process parameters forming corresponding input variables and the quality features forming corresponding output variables. Furthermore, the process model can also be trained based on corresponding current circumstances during the execution of the process based on the settings of the process parameters, wherein the process model can be trained in particular based on historical executions of the process in such a way that it indicates which settings for the process parameters should be selected in the presence of certain current circumstances in order to achieve the best possible quality features.

Unter geeigneten Parametern werden hierbei Parameter beziehungsweise Einstellungen für die Prozessparameter verstanden, basierend auf welchen ein Resultat des ausführbaren Prozesses gemäß dem Prozessmodell gewisse Qualitätsmerkmale aufweisen sollte.In this context, suitable parameters are understood to mean parameters or settings for the process parameters, based on which a result of the executable process should have certain quality features according to the process model.

Unter aktuellen Gegebenheiten wird weiter eine während des Ausführens des Prozesses aktuelle Situation beziehungsweise ein Kontext während des Ausführens des Prozesses verstanden, beispielsweise entsprechende aktuelle Eingangsparameter des Prozesses, wie zum Beispiel ein aktueller Zustand eines durch den Prozess zu verarbeitenden Produktes.Current conditions are also understood to mean a current situation during execution of the process or a context during execution of the process, for example corresponding current input parameters of the process, such as a current status of a product to be processed by the process.

Dass der durch das steuerbare System ausgeführte Prozess überwacht wird, bedeutet ferner, dass überprüft wird, ob gewisse Qualitätsmerkmale beim Ausführen des Prozesses beziehungsweise in durch das Ausführen des Prozesses gewonnen Produkten vorliegen, beispielsweise ob in dem Prozessmodell angegebenen Qualitätsmerkmalen vorliegen beziehungsweise in welchem Umfang diese vorliegen.The fact that the process executed by the controllable system is monitored also means that it is checked whether certain quality characteristics are present when the process is executed or in products obtained by executing the process, for example whether quality characteristics specified in the process model are present or to what extent they are present .

Dabei kann das erlernte Prozessmodell basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses optimiert werden, insbesondere automatisiert optimiert werden, beispielsweise falls nach Ausführen des Prozesses nicht die entsprechend basierend auf dem Prozessmodell erwarteten Qualitätsparameter vorliegen beziehungsweise nicht in dem erwarteten Umfang. Das Optimieren des Prozessmodells kann dabei beispielsweise derart erfolgen, dass keine Änderungen vorgenommen werden, falls das Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses einem erwarteten Ergebnis entspricht und entsprechende Zuordnungen in dem Prozessmodell neu erlernt werden, falls das Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses nicht einem erwarteten Ergebnis entspricht, oder das Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses um mehr als einen Toleranzbereich von dem erwarteten Ergebnis abweicht.The learned process model can be optimized based on a result of the monitoring of the process executed by the controllable system, in particular automatically optimized, for example if, after the process has been executed, the quality parameters expected based on the process model are not available or not to the expected extent. Optimizing the process model can be done, for example, in such a way that no changes are made if the result of the monitoring of the process executed by the controllable system corresponds to an expected result and corresponding assignments in the process model are re-learned if the result of the monitoring of the process executed by the controllable system does not correspond to an expected result, or the result of the monitoring of the process carried out by the controllable system deviates from the expected result by more than a tolerance range.

Somit wird ein Verfahren angegeben, welches derart ausgebildet ist, dass eine Nachjustierung von erlernten Prozessparametern basierend auf während des Ausführens des Prozesses durch das steuerbare System gewonnen Daten ermöglicht wird. Durch Anwendung des Verfahrens kann somit ein selbstoptimierendes steuerbares System beziehungsweise eine automatisierte Optimierung der Prozessparameter ermöglicht werden, was sich beispielsweise bei Verschleiß oder Materialänderungen in Folge eines Wechsels von Zulieferern, oder auch wenn beispielsweise starke Abweichungen in der Prozessgüte festgestellt werden, als vorteilhaft erweist. Insbesondere wird ein Verfahren angegeben, bei denen es nicht erforderlich ist, dass ein Domänenexperte zur Prozessoptimierung anreist. Auch ist kein Stillstand des steuerbaren Systems und/oder sind keine Testdurchläufe zur Prozessparameteroptimierung erforderlich. Insgesamt wird somit ein verbessertes Verfahren zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern angegeben.A method is thus specified which is designed in such a way that a readjustment of learned process parameters based on data obtained by the controllable system during the execution of the process is made possible. By using the method, a self-optimizing controllable system or an automated optimization of the process parameters can thus be made possible, which proves to be advantageous, for example, in the case of wear or material changes as a result of a change of suppliers, or even if, for example, major deviations in the process quality are determined. In particular, a method is specified in which it is not necessary for a domain expert to travel to optimize the process. Also, the controllable system does not need to be at a standstill and/or no test runs are required for process parameter optimization. Overall, an improved method for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters is thus specified.

Dabei kann der Schritt des Auswählens von geeigneten Parametern aus dem erlernten Prozessmodell basierend auf aktuellen Gegebenheiten ein Auswählen von geeigneten Parametern aus dem erlernten Prozessmodell derart, dass ein Ergebnis eines basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses voraussichtlich eine möglichst optimale Güte aufweist, aufweisen.The step of selecting suitable parameters from the learned process model based on current conditions can include selecting suitable parameters from the learned process model in such a way that a result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters is expected to have the best possible quality, exhibit.

Unter Ergebnis des basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wird hierbei ein Resultat und insbesondere ein durch Ausführen des Prozesses basierend auf den ausgewählten Parametern gewonnenes Produkt verstanden. Dass das Ergebnis dabei voraussichtlich eine möglichst optimale Güte aufweist bedeutet dabei, dass die Prozessparameter beziehungsweise geeigneten Parameter derart gewählt werden, dass das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses basierend auf bereits gewonnen Informationen und/oder in dem erlernten Prozessmodell hinterlegten Informationen beziehungsweise Zuordnung eine möglichst hohe Qualität beziehungsweise möglichst viele Qualitätsmerkmale aufweisen sollte.The result of the process executed by the controllable system on the basis of the selected parameters is understood here to mean a result and in particular a product obtained by executing the process based on the selected parameters. The fact that the result is expected to have the best possible quality means that the process parameters or suitable parameters are selected in such a way that the result of the process executed by the controllable system based on the selected parameters is based on information already obtained and/or in the learned process model stored information or assignment should have the highest possible quality or as many quality features as possible.

Insbesondere kann die Optimierung des Prozessmodells dabei basierend darauf, ob das steuerbare System in der Lage ist beziehungsweise noch in der Lage ist, basierend auf den eingestellten Parametern ein Ergebnis immer wieder mit derselben Güte zu reproduzieren, erfolgen.In particular, the process model can be optimized based on whether the controllable system is or is still able to repeatedly reproduce a result with the same quality based on the set parameters.

Weiter kann das Auswählen von geeigneten Parametern aus dem erlernten Prozessmodell derart, dass das Ergebnis eines basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses eine möglichst optimale Güte aufweist, ein Anwenden von wenigstens einem Gaußprozess aufweisen.Furthermore, selecting suitable parameters from the learned process model in such a way that the result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters has the best possible quality can include applying at least one Gaussian process.

Alternativ oder zusätzlich kann auch das Optimieren des erlernten Prozessmodells basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses ein Anwenden von wenigstens einem Gaußprozess aufweisen.Alternatively or additionally, optimizing the learned process model based on a result of the monitoring of the process executed by the controllable system can also include applying at least one Gaussian process.

Unter Gauß-Prozess wird dabei ein stochastischer Prozess verstanden, bei dem jede endliche Teilmenge von Zufallsvariablen mehrdimensional normalverteilt (gaußverteilt) ist. Verallgemeinert stellt ein Gauß-Prozess zeitliche, räumliche oder beliebige andere Funktionen dar, deren Funktionswerte aufgrund unvollständiger Information nur mit bestimmten Unsicherheiten und Wahrscheinlichkeiten modelliert werden können.The Gaussian process is understood to mean a stochastic process in which each finite subset of random variables is multidimensionally normally distributed (Gaussian distributed). In general, a Gaussian process represents temporal, spatial or any other function whose function values can only be modeled with certain uncertainties and probabilities due to incomplete information.

Ein derartiger Gauß-Prozess eignet sich somit dazu, um die geeigneten Parameter und/oder die Optimierung des erlernten Prozessmodells bereits relativ schnell und mit geringem Rechenaufwand zu erhalten, was weiter den Vorteil hat, dass das Verfahren auch auf Steuergeräten mit vergleichsweise geringen Rechen- beziehungsweise Speicherkapazitäten ausgeführt werden kann. Die Nutzung von Gaußprozessen hat zudem auch den Vorteil, dass auch Unsicherheiten beziehungsweise Ungewissheiten einer Entscheidung vorhergesagt werden können, was es ermöglicht, dass nur Parameter beziehungsweise Einstellungen für die Prozessparameter ausgewählt werden können, welche gewisse vordefinierte Mindestanforderungen erfüllen.Such a Gaussian process is therefore suitable for obtaining the appropriate parameters and/or the optimization of the learned process model relatively quickly and with little computing effort, which also has the advantage that the method can also be used on control units with comparatively little computing or storage capacities can be executed. The use of Gaussian processes also has the advantage that uncertainties or uncertainties of a decision can also be predicted, which makes it possible for only parameters or settings for the process parameters to be selected which meet certain predefined minimum requirements.

In einer Ausführungsform weist der Schritt des Überwachens des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses ein Überprüfen ob ein Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens eine geforderte Mindestgüte aufweist, auf.In one embodiment, the step of monitoring the process performed by the controllable system includes checking for a result of the based on the selected ones process executed by the controllable system with suitable parameters has at least a required minimum quality.

Unter Mindestgüte wird hierbei eine Minimalanforderung an die Güte des Ergebnisses des Prozesses, das heißt welche Güte dieses minimal aufweisen sollte, verstanden.In this context, minimum quality is understood to mean a minimum requirement for the quality of the result of the process, ie the minimum quality this should have.

Insgesamt können somit Anomalien beziehungsweise Ausreißer während der Ausführung des Prozesses beziehungsweise in durch das Ausführen des Prozesses gewonnen Produkten identifiziert und von häufiger auftretenden Abweichungen, beispielsweise aufgrund von Verschleiß oder dauerhaften Abweichungen in der Prozessgüte, unterschieden werden.Overall, anomalies or outliers during the execution of the process or in products obtained by executing the process can be identified and differentiated from deviations that occur more frequently, for example due to wear or permanent deviations in the process quality.

Dabei kann das Verfahren weiter ein Optimieren der erlernten Menge an möglichen Prozessparametern, falls das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens die geforderte Mindestgüte aufweist, und ein Initiieren wenigstens einer sicherheitsgerichteten Aktion, falls das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses nicht wenigstens die geforderte Mindestgüte aufweist, aufweisen.The method can further optimize the learned set of possible process parameters if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least the required minimum quality, and initiating at least one safety-related action if the result of the based on the selected suitable parameters performed by the controllable system does not have at least the required minimum quality.

Unter sicherheitsgerichteter Aktion wird hierbei eine Aktion um Warnmeldungen auszugeben und beispielsweise auf größere, beispielsweise die Sicherheit des steuerbaren Systems und/oder von Arbeitern beeinträchtigende Probleme beim Ausführen des Prozesses durch das steuerbare System oder Sicherheitsrisiken in durch den Prozess gewonnenen Produkten hinzuweisen beziehungsweise diese zu vermeiden, verstanden. Beispielsweise kann die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion dabei eine Meldung an das Anlagepersonal oder ein vollständiges Abschalten des steuerbaren Systems aufweisen. Ferner kann die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion aber auch ein Austauschen einer durch den Prozess verarbeiteten Materialcharge aufweisen.A safety-related action is an action to issue warning messages and, for example, to point out or avoid major problems affecting the safety of the controllable system and/or workers when the process is carried out by the controllable system or safety risks in products obtained through the process. understood. For example, the at least one safety-related action can include a message to the plant personnel or a complete shutdown of the controllable system. Furthermore, the at least one safety-related action can also include replacing a batch of material processed by the process.

Insgesamt ermöglicht das Verfahren somit, dass sich das steuerbare System bei kleineren, beispielsweise schleichenden Änderungen selbst optimieren kann, ohne dass der Prozess hierzu unterbrochen werden muss. Bei größeren Änderungen kann der Prozess hingegen beispielsweise sofort gestoppt werden, bevor es zu Sicherheitsrisiken kommt.Overall, the method thus enables the controllable system to be able to optimize itself in the case of smaller, for example gradual, changes without the process having to be interrupted for this purpose. In the case of major changes, however, the process can be stopped immediately before security risks arise.

Der Schritt des Optimierens des erlernten Prozessmodells basierend auf dem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses kann zudem auch ein Optimieren von Hyperparametern des wenigstens einen, zum Optimieren des erlernten Prozessmodells angewendeten Gaußprozesses aufweisen.The step of optimizing the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system can also include optimizing hyperparameters of the at least one Gaussian process used to optimize the learned process model.

Unter Hyperparameter wird dabei ein Parameter verstanden, dessen Wert zur Steuerung des Lernprozesses verwendet wird. Hierdurch kann eine anschließend Anwendung des Gaußprozesses während der Optimierung des erlernten Prozessmodells und somit auch die Optimierung des erlernten Prozessmodells selbst beschleunigt werden.A hyperparameter is understood to be a parameter whose value is used to control the learning process. As a result, a subsequent application of the Gaussian process during the optimization of the learned process model and thus also the optimization of the learned process model itself can be accelerated.

Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auch ein Steuergerät zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern angegeben, wobei das Steuergerät eine Auswahleinheit, welche ausgebildet ist, geeignete Parametern aus einem erlernten Prozessmodell basierend auf aktuellen Gegebenheiten auszuwählen, eine Steuereinheit, welche ausgebildet ist, das steuerbare System basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern einzustellen, eine Überwachungseinheit, welche ausgebildet ist, einen durch das steuerbare System basierend auf den eingestellten Parametern ausgeführten Prozess zu überwachen, und eine Optimierungseinheit, welche ausgebildet ist, das erlernte Prozessmodell basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zu optimieren, aufweist.A further embodiment of the invention also specifies a control unit for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly set parameters, the control unit having a selection unit which is designed to select suitable parameters from a learned process model based on current conditions to select a control unit, which is designed to set the controllable system based on the selected suitable parameters, a monitoring unit, which is designed to monitor a process executed by the controllable system based on the set parameters, and an optimization unit, which is designed optimize the learned process model based on a result of monitoring the process performed by the controllable system.

Somit wird ein Steuergerät angegeben, welches derart ausgebildet ist, dass eine Nachjustierung von erlernten Prozessparametern basierend auf während des Ausführens des Prozesses durch das steuerbare System gewonnen Daten ermöglicht wird. Basierend auf dem Steuergerät kann somit ein selbstoptimierendes steuerbares System beziehungsweise eine automatisierte Optimierung der Prozessparameter ermöglicht werden, was sich beispielsweise bei Verschleiß oder Materialänderungen in Folge eines Wechsels von Zulieferern, oder auch wenn beispielsweise starke Abweichungen in der Prozessgüte festgestellt werden, als vorteilhaft erweist. Insbesondere ist es dabei nicht erforderlich, dass ein Domänenexperte zur Prozessoptimierung anreist. Auch ist kein Stillstand des steuerbaren Systems und/oder sind keine Testdurchläufe zur Prozessparameteroptimierung erforderlich. Insgesamt wird somit ein verbessertes Steuergerät zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf den Parametern angegeben.A control unit is thus specified which is designed in such a way that a readjustment of learned process parameters based on data obtained by the controllable system while the process is being carried out is made possible. Based on the control unit, a self-optimizing controllable system or an automated optimization of the process parameters can thus be made possible, which proves to be advantageous, for example, in the event of wear or material changes as a result of a change of supplier, or even if, for example, major deviations in the process quality are determined. In particular, it is not necessary for a domain expert to travel to optimize the process. Also, the controllable system does not need to be at a standstill and/or no test runs are required for process parameter optimization. Overall, an improved control device for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on the parameters is thus specified.

Dabei kann die Auswahleinheit weiter ausgebildet sein, die geeigneten Parameter derart auszuwählen, dass ein Ergebnis eines basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses voraussichtlich eine möglichst optimale Güte aufweist. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Optimierung des Prozessmodells dabei basierend darauf, ob das steuerbare System in der Lage ist beziehungsweise noch in der Lage ist, basierend auf den eingestellten Parametern ein Ergebnis immer wieder mit derselben Güte zu reproduzieren, erfolgen kann.The selection unit can be further developed to select the appropriate parameters in such a way that a result based on the selected parameters by the controllable system executed process presumably has the best possible quality. This makes it possible for the process model to be optimized based on whether the controllable system is capable or still capable of repeatedly reproducing a result with the same quality based on the set parameters.

Zudem kann die Auswahleinheit auch ausgebildet sein, wenigstens einen Gaußprozess anzuwenden, um die geeigneten Parameter derart auszuwählen, dass ein Ergebnis eines basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses voraussichtlich eine möglichst optimale Güte aufweist.In addition, the selection unit can also be designed to apply at least one Gaussian process in order to select the suitable parameters in such a way that a result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters is expected to have the best possible quality.

Alternativ oder zusätzlich kann auch die Optimierungseinheit ausgebildet sein, wenigstens einen Gaußprozess anzuwenden, um das erlernte Prozessmodell basierend auf dem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zu optimieren.Alternatively or additionally, the optimization unit can also be designed to apply at least one Gaussian process in order to optimize the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system.

Ein derartiger Gauß-Prozess eignet sich dabei dazu, um die geeigneten Parameter und/oder die Optimierung des erlernten Prozessmodells relativ schnell und mit geringem Rechenaufwand zu erhalten, was weiter den Vorteil hat, dass es sich bei dem Steuergerät auch um ein Steuergerät mit vergleichsweise geringen Rechen- beziehungsweise Speicherkapazitäten handeln kann. Die Nutzung von Gaußprozessen hat zudem gleichzeitig den Vorteil, dass auch Unsicherheiten beziehungsweise Ungewissheiten einer Entscheidung vorhergesagt werden können, was es beispielsweise ermöglicht, dass nur Parameter beziehungsweise Einstellungen für die Prozessparameter ausgewählt werden können, welche gewisse vordefinierte Mindestanforderungen erfüllen.Such a Gaussian process is suitable for obtaining the appropriate parameters and/or the optimization of the learned process model relatively quickly and with little computing effort, which also has the advantage that the control unit is also a control unit with comparatively low Computing or storage capacities can act. At the same time, the use of Gaussian processes also has the advantage that uncertainties or uncertainties of a decision can also be predicted, which makes it possible, for example, that only parameters or settings for the process parameters can be selected that meet certain predefined minimum requirements.

In einer Ausführungsform ist die Überwachungseinheit zudem ausgebildet zu überprüfen, ob ein Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens eine geforderte Mindestgüte aufweist. Hierdurch können Anomalien beziehungsweise Ausreißer während der Ausführung des Prozesses beziehungsweise in durch das Ausführen des Prozesses gewonnen Produkten identifiziert und von häufiger auftretenden Abweichungen, beispielsweise aufgrund von Verschleiß oder dauerhaften Abweichungen in der Prozessgüte, unterschieden werden.In one embodiment, the monitoring unit is also designed to check whether a result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least a required minimum quality. This allows anomalies or outliers to be identified during the execution of the process or in products obtained by executing the process and differentiated from deviations that occur more frequently, for example due to wear or permanent deviations in the process quality.

Dabei kann die Optimierungseinheit ausgebildet sein, das erlernte Prozessmodell basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zu optimieren, falls das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens die geforderte Mindestgüte aufweist, wobei das Steuereinheit weiter auch eine Initiierungseinheit aufweisen kann, welche ausgebildet ist, wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion zu initiieren, falls das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses nicht wenigstens die geforderte Mindestgüte aufweist. Insgesamt kann durch das Steuergerät somit ermöglicht werden, dass sich das steuerbare System bei kleineren, beispielsweise schleichenden Änderungen selbst optimieren kann, ohne dass der Prozess hierzu unterbrochen werden muss. Bei größeren Änderungen kann der Prozess hingegen beispielsweise sofort gestoppt werden, bevor es zu Sicherheitsrisiken kommt.The optimization unit can be designed to optimize the learned process model based on a result of the monitoring of the process executed by the controllable system if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least the required minimum quality, with the Control unit can further also have an initiation unit, which is designed to initiate at least one safety-related action if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters does not have at least the required minimum quality. Overall, the control unit can thus make it possible for the controllable system to be able to optimize itself in the case of smaller, for example gradual changes, without the process having to be interrupted for this purpose. In the case of major changes, however, the process can be stopped immediately before security risks arise.

Zudem kann die Optimierungseinheit ausgebildet sein, Hyperparameter des wenigstens einen, zum Optimieren des erlernten Prozessmodells angewendeten Gaußprozesses basierend auf dem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zu optimieren. Hierdurch kann eine anschließend Anwendung des Gaußprozesses während der Optimierung des erlernten Prozessmodells und somit auch die Optimierung des erlernten Prozessmodells selbst beschleunigt werden.In addition, the optimization unit can be designed to optimize hyperparameters of the at least one Gaussian process used to optimize the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system. As a result, a subsequent application of the Gaussian process during the optimization of the learned process model and thus also the optimization of the learned process model itself can be accelerated.

Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ferner auch ein steuerbares System zum Ausführen eines Prozesses basierend auf einstellbaren Parametern angegeben, wobei das steuerbare System ein obenstehend beschriebenes Steuergerät aufweist.A further embodiment of the invention also specifies a controllable system for executing a process based on adjustable parameters, the controllable system having a control unit as described above.

Somit wird ein steuerbares System angegeben, welches ein Steuergerät aufweist, dass derart ausgebildet ist, dass eine Nachjustierung von erlernten Prozessparametern basierend auf während des Ausführens des Prozesses durch das steuerbare System gewonnen Daten ermöglicht wird. Somit kann das steuerbare System selbstoptimierend sein beziehungsweise eine automatisierte Optimierung der Prozessparameter ermöglicht werden, was sich beispielsweise bei Verschleiß oder Materialänderungen in Folge eines Wechsels von Zulieferern, oder auch wenn beispielsweise starke Abweichungen in der Prozessgüte festgestellt werden, als vorteilhaft erweist. Insbesondere ist es dabei nicht erforderlich, dass ein Domänenexperte zur Prozessoptimierung anreist. Auch ist kein Stillstand des steuerbaren Systems und/oder sind keine Testdurchläufe zur Prozessparameteroptimierung erforderlich. Insgesamt wird somit ein steuerbares System mit einem verbesserten Steuergerät zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern des steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf den Parametern angegeben.A controllable system is thus specified which has a control device which is designed in such a way that readjustment of learned process parameters based on data obtained by the controllable system while the process is being carried out is made possible. Thus, the controllable system can be self-optimizing or an automated optimization of the process parameters can be made possible, which proves to be advantageous, for example, in the case of wear or material changes as a result of a change of suppliers, or even if, for example, major deviations in the process quality are determined. In particular, it is not necessary for a domain expert to travel to optimize the process. Also, the controllable system does not need to be at a standstill and/or no test runs are required for process parameter optimization. Overall, a controllable system with an improved control device for the automated optimization of adjustable parameters of the controllable system is thus obtained tems to run a process based on the parameters specified.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern angegeben wird, mit welchen eine automatisierte Optimierung von Prozessparametern während des Betriebs des steuerbaren Systems ermöglicht wird und insbesondere ein Verfahren zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern, mit welchen eine automatisierte Optimierung von Prozessparametern während des Betriebs des steuerbaren Systems ermöglicht wird, ohne die Güte des entsprechenden Prozesses negativ zu beeinflussen.In summary, it can be stated that the present invention provides a method for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly set parameters, with which an automated optimization of process parameters during operation of the controllable system is made possible and in particular Method for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters, with which an automated optimization of process parameters during the operation of the controllable system is made possible without negatively affecting the quality of the corresponding process.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The configurations and developments described can be combined with one another as desired.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible configurations, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned.

Figurenlistecharacter list

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are provided to provide a further understanding of embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the foregoing advantages will become apparent by reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale with respect to one another.

Es zeigen:

1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern gemäß Ausführungsformen der Erfindung; und
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf einstellbaren Parametern gemäß Ausführungsformen der Erfindung.

Show it:

1 shows a flowchart of a method for automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on accordingly adjusted parameters according to embodiments of the invention; and
2 FIG. 12 shows a schematic block diagram of a controllable system for executing a process based on adjustable parameters according to embodiments of the invention.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, the same reference symbols designate the same or functionally identical elements, parts or components, unless otherwise stated.

1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1 zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 1 1 shows a flowchart of a method 1 for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters according to embodiments of the invention.

Bei steuerbaren Systemen, welche ausgebildet sind, einen Prozess basierend auf Prozessparametern beziehungsweise einstellbaren Parametern auszuführen, werden die Prozessparameter für gewöhnlich bei Inbetriebnahme des steuerbaren Systems durch entsprechende Domänenexperten auf die Prozessgüte hin optimiert.In the case of controllable systems which are designed to execute a process based on process parameters or adjustable parameters, the process parameters are usually optimized with regard to the process quality by corresponding domain experts when the controllable system is commissioned.

Als nachteilig erweist es sich hierbei jedoch, dass das Verhalten einer entsprechenden Anlage beziehungsweise eines derartigen steuerbaren Systems nicht statisch ist und sich beispielsweise aufgrund von Verschleiß oder Materialänderungen in Folge eines Wechsels von Zulieferern ändern kann, was eine Anpassung der bei Inbetriebnahme eingestellten Prozessparameter erfordert, da diese nicht mehr optimal sind. Eine Anpassung der Prozessparameter kann ferner auch auf Wunsch eines Betreibers des steuerbaren Systems erfolgen, beispielsweise wenn starke Abweichungen in der Prozessgüte festgestellt werden.However, it has proven to be disadvantageous that the behavior of a corresponding system or such a controllable system is not static and can change, for example, due to wear or material changes as a result of a change of suppliers, which requires an adjustment of the process parameters set during commissioning, since these are no longer optimal. The process parameters can also be adjusted at the request of an operator of the controllable system, for example if major deviations in the process quality are determined.

Eine entsprechende Optimierung der Parameter erfolgt dabei für gewöhnlich wiederum durch geschultes Personal oder Algorithmen, welche den Prozess analysieren, was jedoch mit einem Stillstand des steuerbaren Systems und/oder Testdurchläufen verbunden ist.Corresponding optimization of the parameters is usually carried out by trained personnel or algorithms, which analyze the process, but this is associated with a standstill of the controllable system and/or test runs.

Ein Beispiel für derartige steuerbare Systeme stellen dabei Anlagen dar, welche ausgebildet sind, Sägeblätter von Sägemaschinen durch Ausübung von Druckkräften auf ein Sägeblatt zu verformen um dieses wieder in eine gewünschte Form zu bringen, nachdem sich das Sägeblatt während der Benutzung verformt hat.An example of such controllable systems are systems that are designed to deform saw blades of sawing machines by exerting compressive forces on a saw blade in order to bring it back into a desired shape after the saw blade has deformed during use.

1 zeigt dabei ein Verfahren 1 zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern, wobei in einem Schritt 2 geeignete Parameter aus einem erlernten Prozessmodell basierend auf aktuellen Gegebenheiten ausgewählt werden, der Prozess anschließend in einem Schritt 3 durch das steuerbare System basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern ausgeführt wird, der durch das steuerbare System ausgeführte Prozess in einem Schritt 4 überwacht wird, und wobei das erlernte Prozessmodell basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses in einem Schritt 5 optimiert wird. 1 shows a method 1 for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters, with suitable parameters being selected from a learned process model based on current conditions in step 2, and the process then in step 3 is executed by the controllable system based on the selected suitable parameters, the process executed by the controllable system is monitored in a step 4, and wherein the learned process model is optimized based on a result of the monitoring of the process executed by the controllable system in a step 5 becomes.

Somit wird ein Verfahren 1 angegeben, welches derart ausgebildet ist, dass eine Nachjustierung von erlernten Prozessparametern basierend auf während des Ausführens des Prozesses durch das steuerbare System gewonnen Daten ermöglicht wird. Durch Anwendung des Verfahrens 1 kann somit ein selbstoptimierendes steuerbares System beziehungsweise eine automatisierte Optimierung der Prozessparameter ermöglicht werden, was sich beispielsweise bei Verschleiß oder Materialänderungen in Folge eines Wechsels von Zulieferern, oder auch wenn beispielsweise starke Abweichungen in der Prozessgüte festgestellt werden, als vorteilhaft erweist. Insbesondere wird ein Verfahren 1 angegeben, bei denen es nicht erforderlich ist, dass ein Domänenexperte zur Prozessoptimierung anreist. Auch ist kein Stillstand des steuerbaren Systems und/oder sind keine Testdurchläufe zur Prozessparameteroptimierung erforderlich. Insgesamt wird somit ein verbessertes Verfahren 1 zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf den Parametern angegeben.A method 1 is thus specified, which is designed in such a way that a readjustment of learned process parameters based on data obtained by the controllable system while the process is being carried out is made possible. By using method 1, a self-optimizing controllable system or an automated optimization of the process parameters can thus be made possible, which proves to be advantageous, for example, in the event of wear or material changes as a result of a change of suppliers, or even if, for example, major deviations in the process quality are determined. In particular, a method 1 is specified in which it is not necessary for a domain expert to travel to optimize the process. Also, the controllable system does not need to be at a standstill and/or no test runs are required for process parameter optimization. Overall, an improved method 1 for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on the parameters is thus specified.

Das Verfahren 1 kann dabei wiederholt ausgeführt werden, insbesondere jedes Mal, wenn der Prozess durch das steuerbare System ausgeführt werden soll.The method 1 can be carried out repeatedly, in particular each time the process is to be carried out by the controllable system.

Weiter können, nachdem entsprechende geeignete Parameter ausgewählt wurden, diese beispielsweise in Form einer Look-up Tabelle hinterlegt werden, wobei die hinterlegten Daten aktualisiert werden können, nachdem das erlernte Prozessmodell optimiert wurde und/oder wenn sich die entsprechenden geeigneten Parameter nach Optimieren des erlernten Prozessmodells ändern sollten, insbesondere falls das Ergebnis des Prozesses nicht mehr zu dem passt, was zuvor erlernt wurden.Furthermore, after corresponding suitable parameters have been selected, they can be stored, for example, in the form of a look-up table, with the stored data being able to be updated after the learned process model has been optimized and/or when the corresponding suitable parameters change after the learned process model has been optimized should change, especially if the outcome of the process no longer fits what was previously learned.

Auch kann das Optimieren des erlernten Prozessmodells nur dann ausgeführt werden, wenn das Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von einem erwarteten Ergebnis abweicht, das heißt dieses außerhalb eines Toleranzbereichs um das erwartete Ergebnis herum liegt.The learned process model can only be optimized if the result of the monitoring of the process executed by the controllable system deviates from an expected result by more than a predetermined threshold value, i.e. it lies outside a tolerance range around the expected result.

Das Erlernen und das Optimieren des Prozessmodells können dabei insbesondere auf Basis eines Algorithmus des maschinellen Lernens erfolgen. Algorithmen des maschinellen Lernens basieren dabei darauf, dass Verfahren der Statistik verwendet werden, um eine Datenverarbeitungsanlage derart zu trainieren, dass diese eine bestimmte Aufgabe ausführen kann, ohne dass diese ursprünglich explizit hierzu programmiert wurde. Das Ziel des maschinellen Lernens besteht dabei darin, Algorithmen zu konstruieren, die aus Daten lernen und Vorhersagen treffen können. Diese Algorithmen erstellen mathematische Modelle, mit denen beispielsweise Daten klassifiziert werden können.The process model can be learned and optimized in particular on the basis of a machine learning algorithm. Machine learning algorithms are based on the fact that statistical methods are used to train a data processing system in such a way that it can perform a specific task without originally being explicitly programmed for this purpose. The goal of machine learning is to construct algorithms that can learn from data and make predictions. These algorithms create mathematical models that can be used, for example, to classify data.

Bei dem Algorithmus des maschinellen Lernens kann es sich dabei insbesondere um einen Unsicherheiten aufweisenden Algorithmus, beispielsweise einen Gaußprozess handeln. Unter Unsicherheit wird hierbei ein Wert beziehungsweise eine Variable verstanden, welcher beziehungsweise welche die Güte der Zuordnung zwischen dem Eingabewert und dem entsprechenden Ausgabewert durch den Algorithmus des maschinellen Lernens angibt, das heißt wieviel Informationsgehalt dieser Zuordnung zugrunde liegt bzw. wie viele Trainingsdaten in naher Umgebung der Zuordnung bisher aufgenommen wurden. The machine learning algorithm can in particular be an algorithm that has uncertainties, for example a Gaussian process. Uncertainty is understood to mean a value or a variable that indicates the quality of the assignment between the input value and the corresponding output value by the machine learning algorithm, i.e. how much information content this assignment is based on or how much training data is in the immediate vicinity of the assignment have been included so far.

Gemäß den Ausführungsformen der 1 weist der Schritt 2 des Auswählens von geeigneten Parametern aus dem erlernten Prozessmodell basierend auf aktuellen Gegebenheiten ein Auswählen von geeigneten Parametern aus dem erlernten Prozessmodell derart, dass ein Ergebnis eines basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses voraussichtlich eine möglichst optimale Güte aufweist, auf. Somit wird versucht, stetig eine gewisse Prozessgüte zu garantieren.According to the embodiments of 1 Step 2 of selecting suitable parameters from the learned process model based on current conditions includes selecting suitable parameters from the learned process model in such a way that a result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters is expected to have the best possible quality, on. In this way, an attempt is made to constantly guarantee a certain process quality.

Gemäß den Ausführungsformen der 1 weist das Auswählen von geeigneten Parametern aus dem erlernten Prozessmodell derart, dass das Ergebnis eines basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses eine möglichst optimale Güte aufweist, in Schritt 2 ein Anwenden von wenigstens einem Gaußprozess auf.According to the embodiments of 1 includes the selection of suitable parameters from the learned process model such that the result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters has the best possible quality, in step 2 an application of at least one Gaussian process.

Auch weist das Optimieren des erlernten Prozessmodells basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses in Schritt 5 ein Anwenden von wenigstens einem Gaußprozess auf.Also, optimizing the learned process model based on a result of monitoring the process performed by the controllable system in step 5 includes applying at least one Gaussian process.

Das Verfahren 1 gemäß den Ausführungsformen der 1 kann dabei in drei Modi untergliedert werden, wobei in einem ersten Modus das Systemverständnis erweitert werden kann, was sich insbesondere dann als vorteilhaft erweist, wenn das erlernte Prozessmodell basierend auf einem Unsicherheiten aufweisenden Algorithmus des maschinellen Lernens trainiert wurde. Ein zweiter Modus kann der Optimierung des Systems aufgrund von bekannten Systemverständnissen dienen, um sicherzustellen, dass möglichst stetig eine gewissen, möglichst optimale Prozessgüte garantiert werden kann. Anschließend wird das entsprechende Optimum in einem dritten Modus ausgeführt.The method 1 according to the embodiments of 1 can be subdivided into three modes, whereby in a first mode the understanding of the system can be expanded, which proves to be particularly advantageous if the learned process model is based on a Unsi machine learning algorithm with certainty. A second mode can be used to optimize the system on the basis of known system understandings in order to ensure that a certain process quality that is as optimal as possible can be guaranteed as constantly as possible. The corresponding optimum is then executed in a third mode.

Für den ersten Modus kann dabei ein Maximum eines oberen Konfidenzintervalls von zuvor besonders informativen beziehungsweise Punkten innerhalb eines Kombinationen einzelner Prozessparameter abbildenden Diagramms als Ausgangspunkt zur Erweiterung des Systemverständnisses gewählt werden, wobei die Punkte insbesondere auf der Grenze eines entsprechenden Bereichs, von dem mit großer Wahrscheinlichkeit angenommen werden kann, dass sich mit den in dem Bereich enthaltenen Kombinationen an Prozessparametern basierend auf dem aktuellen Kontext beziehungsweise den aktuellen Gegebenheiten mindestens eine vorgegebene gewissen Prozessgüte erzielen lässt. Ausgehend von diesem Ausgangspunkt und entsprechenden Informationen wird dann versucht, das Systemverständnis beziehungsweise den Bereich, dass sich mit den in dem Bereich enthaltenen Kombinationen an Prozessparametern basierend auf dem aktuellen Kontext beziehungsweise den aktuellen Gegebenheiten mindestens eine vorgegebene gewissen Prozessgüte erzielen lässt, entsprechend zu erweitern. Hierdurch wird versucht, den Bereich, von dem mit großer Wahrscheinlichkeit angenommen werden kann, dass sich mit den in dem Bereich enthaltenen Kombinationen an Prozessparametern mindestens eine gewissen Prozessgüte erzielen lässt, möglichst zu erweitern. Dabei kann beispielsweise von dem ersten Modus in den zweiten Modus umgeschaltet werden, wenn der Zugewinn des Systemverständnisses nahezu stagniert.For the first mode, a maximum of an upper confidence interval of previously particularly informative points or points within a diagram depicting combinations of individual process parameters can be selected as a starting point for expanding the understanding of the system, with the points in particular on the limit of a corresponding area from which it is assumed with a high degree of probability that at least a predetermined certain process quality can be achieved with the combinations of process parameters contained in the area based on the current context or the current circumstances. Based on this starting point and the corresponding information, an attempt is then made to correspondingly expand the understanding of the system or the area that can be used to achieve at least a certain predetermined process quality with the combinations of process parameters contained in the area based on the current context or the current circumstances. In this way, an attempt is made to expand as far as possible the range from which it can be assumed with a high degree of probability that at least a certain process quality can be achieved with the combinations of process parameters contained in the range. For example, it is possible to switch from the first mode to the second mode when the gain in understanding of the system is almost stagnant.

In dem zweiten Modus kann dann wiederum das Maximum des oberen Konfidenzbereichs gewählt werden, nunmehr jedoch für den in Modus eins möglichst erweiterten Bereich. Dies resultiert in einem sogenannten kontextbezogenen Optimum.In the second mode, the maximum of the upper confidence range can then be selected again, but now for the range that is as expanded as possible in mode one. This results in a so-called contextual optimum.

In dem dritten Modus kann anschließend der Prozess durch das steuerbare System basierend auf Prozessparametern, welche dem im zweiten Modus bestimmten kontextbezogenen Optimum entsprechen, ausgeführt werden, wobei der ausgeführte Prozess überwacht und das erlernte Prozessmodel und beispielsweise der Bereich, von dem mit großer Wahrscheinlichkeit angenommen werden kann, dass mit den in dem Bereich enthaltenen Kombinationen an Prozessparametern basierend auf dem aktuellen Kontext beziehungsweise den aktuellen Gegebenheiten mindestens eine vorgegebene gewissen Prozessgüte erzielen lässt, entsprechend angepasst beziehungsweise optimiert werden, beispielsweise wenn eine ermittelte Prozessgüte nicht mehr zu einer erwarteten Prozessgüte passt. Insgesamt sollte das steuerbare System nach den Lernphasen in den Modi eins und zwei somit am Optimum bezüglich der Prozessgüte arbeiten, wobei anschließend überprüft werden kann, ob das tatsächliche Ergebnis des ausgeführten Prozesses auch innerhalb eines Toleranzbereiches um dieses erwartete Optimum herum liegt.In the third mode, the process can then be executed by the controllable system based on process parameters that correspond to the contextual optimum determined in the second mode, the executed process being monitored and the learned process model and, for example, the area from which there is a high probability of being assumed that with the combinations of process parameters contained in the area based on the current context or the current circumstances at least a predetermined certain process quality can be achieved, adjusted or optimized accordingly, for example if a determined process quality no longer matches an expected process quality. Overall, after the learning phases in modes one and two, the controllable system should therefore work at the optimum in terms of process quality, and it can then be checked whether the actual result of the process carried out is also within a tolerance range around this expected optimum.

Zudem weist der Schritt 4 des Überwachens des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses einen Schritt 6 eines Überprüfens ob ein Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens eine geforderte Mindestgüte aufweist, auf. Gemäß den Ausführungsformen der 1 weist das Verfahren 1 somit eine Anomaliedetektion auf, wobei beim Überprüfen ob ein Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens eine geforderte Mindestgüte aufweist, ein Konfidenzbereich, welcher angibt, um wieviel das tatsächliche Ergebnis von dem erwarteten Ergebnis abweichen kann, berücksichtigt werden kann, wodurch auch gewisse Schwankungen in der Prozessgüte berücksichtigt werden können. Die geforderte Mindestgüte kann sich dabei ferner beispielsweise auch aus mehreren Größen beziehungsweise Bedingungen zusammensetzen.In addition, step 4 of monitoring the process executed by the controllable system has a step 6 of checking whether a result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least a required minimum quality. According to the embodiments of 1 the method 1 thus has an anomaly detection, wherein when checking whether a result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least a required minimum quality, a confidence range which indicates how much the actual result deviates from the expected result can, can be taken into account, whereby certain fluctuations in the process quality can also be taken into account. The required minimum quality can also be made up of a number of variables or conditions, for example.

Wie 1 zeigt, wird das erlernte Prozessmodell dabei in Schritt 5 optimiert, falls die Überprüfung in Schritt 6 ergibt, dass das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens die geforderte Mindestgüte aufweist. Falls das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses jedoch nicht wenigstens die geforderte Mindestgüte aufweist, wird in einem Schritt 7 wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion initiiert.How 1 shows, the learned process model is optimized in step 5 if the check in step 6 shows that the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least the required minimum quality. However, if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters does not have at least the required minimum quality, at least one safety-related action is initiated in a step 7 .

Die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion kann dabei beispielsweise eine Meldung an das Anlagepersonal oder ein vollständiges Abschalten des steuerbaren Systems aufweisen. Ferner kann die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion aber auch ein Austauschen einer durch den Prozess verarbeiteten Materialcharge aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion aber auch das Ausgeben von optischen, akustischen oder haptischen Warnsignalen umfassen.The at least one safety-related action can, for example, include a message to the plant personnel or a complete shutdown of the controllable system. Furthermore, the at least one safety-related action can also include replacing a batch of material processed by the process. Alternatively or additionally, the at least one safety-related action can also include the outputting of optical, acoustic or haptic warning signals.

Somit wird das erlernte Prozessmodell insbesondere dann optimiert, wenn eine Abweichung, welche signifikant von einem erwarteten Normalzustand abweicht, welche jedoch nicht gewisse Mindestanforderungen verletzt, detektiert wird. Wird jedoch eine Anomalie detektiert, welche signifikant abweichend von dem Normalzustand ist und auch die Mindestanforderungen verletzt, wird wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion initiiert.The learned process model is thus optimized in particular when a deviation, wel che deviates significantly from an expected normal state, which, however, does not violate certain minimum requirements, is detected. However, if an anomaly is detected that deviates significantly from the normal state and also violates the minimum requirements, at least one safety-related action is initiated.

Gemäß den Ausführungsformen der 1 weist der Schritt 5 des Optimierens des erlernten Prozessmodells basierend auf dem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zudem ein Optimieren von Hyperparametern des wenigstens einen, während des Optimierens angewendeten Gaußprozesses auf.According to the embodiments of 1 the step 5 of optimizing the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system also comprises an optimization of hyperparameters of the at least one Gaussian process applied during the optimization.

2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines steuerbaren Systems 10 zum Ausführen eines Prozesses basierend auf einstellbaren Parametern gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 2 1 shows a schematic block diagram of a controllable system 10 for executing a process based on adjustable parameters according to embodiments of the invention.

Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist das steuerbare System 10 dabei ausgebildet, einen Prozess, insbesondere einen industriellen Prozess basierend auf einstellbaren Parametern beziehungsweise Prozessparametern auszuführen.According to the embodiments of 2 the controllable system 10 is designed to execute a process, in particular an industrial process, based on adjustable parameters or process parameters.

Wie 2 zeigt, weist das System 10 dabei ein Steuergerät 11 zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf entsprechend eingestellten Parametern auf.How 2 shows, the system 10 has a control device 11 for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters.

Wie weiter zu erkennen ist, weist das Steuergerät 11 zur automatisierten Optimierung von einstellbaren Parametern eines steuerbaren Systems zum Ausführen eines Prozesses basierend auf den Parametern dabei eine Auswahleinheit 12, welche ausgebildet ist, geeignete Parametern aus einem erlernten Prozessmodell basierend auf aktuellen Gegebenheiten auszuwählen, eine Steuereinheit 13, welche ausgebildet ist, das steuerbare System basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern einzustellen, eine Überwachungseinheit 14, welche ausgebildet ist, einen durch das steuerbare System basierend auf den eingestellten Parametern ausgeführten Prozess zu überwachen, und eine Optimierungseinheit 15, welche ausgebildet ist, das erlernte Prozessmodell basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zu optimieren, auf.As can also be seen, for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on the parameters, control unit 11 has a selection unit 12, which is designed to select suitable parameters from a learned process model based on current conditions, a control unit 13, which is designed to adjust the controllable system based on the selected suitable parameters, a monitoring unit 14, which is designed to monitor a process executed by the controllable system based on the adjusted parameters, and an optimization unit 15, which is designed to to optimize the learned process model based on a result of monitoring the process performed by the controllable system.

Die Auswahleinheit und die Optimierungseinheit können dabei jeweils beispielsweise basierend auf in einem Speicher hinterlegten und durch einen Prozessor ausführbaren Code realisiert sein. Die Steuereinheit kann beispielsweise Aktoren oder Regler zum Einstellen entsprechender Prozessparameter aufweisen. Die Überwachungseinheit kann ferner Sensoren, beispielsweise optische Sensoren aufweisen, welche ausgebildet sind zu überprüfen, ob ein Ergebnis des Prozesses, beispielsweise ein durch den Prozess gewonnenes Produkt, erwartete Anforderungen beziehungsweise gewisse Mindestanforderungen erfüllt und beispielsweise eine erwartete Güte aufweist.The selection unit and the optimization unit can each be implemented, for example, based on code stored in a memory and executable by a processor. The control unit can, for example, have actuators or controllers for setting appropriate process parameters. The monitoring unit can also have sensors, for example optical sensors, which are designed to check whether a result of the process, for example a product obtained through the process, meets expected requirements or certain minimum requirements and has an expected quality, for example.

Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist die Auswahleinheit 12 dabei ausgebildet ist, die geeigneten Parameter derart auszuwählen, dass ein Ergebnis eines basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses voraussichtlich eine möglichst optimale Güte aufweist.According to the embodiments of 2 the selection unit 12 is designed to select the suitable parameters in such a way that a result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters is expected to have the best possible quality.

Zudem ist die Auswahleinheit 12 auch ausgebildet, wenigstens einen Gaußprozess anzuwenden, um die geeigneten Parameter derart auszuwählen, dass ein Ergebnis eines basierend auf den ausgewählten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses eine möglichst optimale Güte aufweist.In addition, the selection unit 12 is also designed to use at least one Gaussian process in order to select the suitable parameters in such a way that a result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters has the best possible quality.

Weiter ist auch die Optimierungseinheit 15 ausgebildet, wenigstens einen Gaußprozess anzuwenden, um das erlernte Prozessmodell basierend auf dem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zu optimieren.Furthermore, the optimization unit 15 is also designed to apply at least one Gaussian process in order to optimize the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system.

Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist zudem die Überwachungseinheit 14 ausgebildet zu überprüfen, ob ein Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens eine geforderte Mindestgüte aufweist. Die geforderte Mindestgüte kann sich dabei beispielsweise wiederum auch aus mehreren Größen beziehungsweise Bedingungen zusammensetzen.According to the embodiments of 2 In addition, the monitoring unit 14 is designed to check whether a result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least a required minimum quality. The required minimum quality can, for example, in turn also be made up of a number of variables or conditions.

Insbesondere ist die Optimierungseinheit 15 dabei ausgebildet, das erlernte Prozessmodell basierend auf einem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zu optimieren, falls das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses wenigstens die geforderte Mindestgüte aufweist, wobei das Steuergerät 11 weiter eine Initiierungseinheit 16, welche ausgebildet ist, wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion zu initiieren, falls das Ergebnis des basierend auf den ausgewählten geeigneten Parametern durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses nicht wenigstens die geforderte Mindestgüte aufweist, aufweist.In particular, the optimization unit 15 is designed to optimize the learned process model based on a result of the monitoring of the process executed by the controllable system if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least the required minimum quality, where the control unit 11 also has an initiation unit 16, which is designed to initiate at least one safety-related action if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters does not have at least the required minimum quality.

Die Initiierungseinheit kann dabei beispielsweise entsprechende Aktoren zum Initiieren beziehungsweise Einleiten von wenigstens einer sicherheitsgerichteten Aktion aufweisen, wobei die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion wiederum beispielsweise eine Meldung an das Anlagepersonal oder ein vollständiges Abschalten des steuerbaren Systems aufweisen kann. Ferner kann die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion aber auch ein Austauschen einer durch den Prozess verarbeiteten Materialcharge aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion aber auch das Ausgeben von optischen, akustischen oder haptischen Warnsignalen umfassen.The initiation unit can have, for example, corresponding actuators for initiating or initiating at least one safety-related action, the at least one safety-related action can in turn include, for example, a message to the plant personnel or a complete shutdown of the controllable system. Furthermore, the at least one safety-related action can also include replacing a batch of material processed by the process. Alternatively or additionally, the at least one safety-related action can also include the outputting of optical, acoustic or haptic warning signals.

Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist die Optimierungseinheit 15 ferner auch ausgebildet, Hyperparameter des wenigstens einen, zum Optimieren des erlernten Prozessmodells angewendeten Gaußprozesses basierend auf dem Ergebnis der Überwachung des durch das steuerbare System ausgeführten Prozesses zu optimieren.According to the embodiments of 2 the optimization unit 15 is also designed to optimize hyperparameters of the at least one Gaussian process used to optimize the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 0875808 A2 [0007]

Claims

Method for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly adjusted parameters, the method (1) having the following steps: - Selecting appropriate parameters from a learned process model based on current circumstances (2); - executing the process by the controllable system based on the selected appropriate parameters (3); - monitoring the process (4) executed by the controllable system; and - Optimizing the learned process model based on a result of Monitoring of the process performed by the controllable system (5).

procedure after claim 1 , wherein step (2) of selecting suitable parameters from the learned process model based on current conditions involves selecting suitable parameters from the learned process model in such a way that a result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters is expected to be as optimal as possible Goodness has, has.

procedure after claim 2 , wherein the selection of parameters from the learned process model such that the result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters has the best possible quality includes applying at least one Gaussian process.

Procedure according to one of Claims 1 until 3 , wherein optimizing the learned process model based on a result of monitoring the process (5) executed by the controllable system comprises applying at least one Gaussian process.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 wherein the step (4) of monitoring the process performed by the controllable system comprises checking whether a result of the process performed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least a required minimum quality (6).

procedure after claim 5 , wherein the learned process model is optimized if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least the required minimum quality, and wherein at least one safety-related action is initiated if the result of the based on the selected suitable parameters through the process carried out by the controllable system does not have at least the required minimum quality (7).

Procedure according to one of Claims 4 until 6 , wherein the step (5) of optimizing the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system comprises optimizing hyperparameters of the at least one Gaussian process applied during the optimization.

Control unit for the automated optimization of adjustable parameters of a controllable system for executing a process based on correspondingly set parameters, the control unit (11) having a selection unit (12) which is designed to select suitable parameters from a learned process model based on current conditions, a control unit (13) configured to adjust the controllable system based on the selected appropriate parameters, a monitoring unit (14) configured to monitor a process performed by the controllable system based on the adjusted parameters, and an optimization unit (15) , which is configured to optimize the learned process model based on a result of the monitoring of the process executed by the controllable system.

control unit claim 8 , wherein the selection unit (12) is designed to select the suitable parameters in such a way that a result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters is expected to have the best possible quality.

control unit claim 9 , wherein the selection unit (12) is designed to apply at least one Gaussian process in order to select the suitable parameters in such a way that a result of a process executed by the controllable system based on the selected parameters is expected to have the best possible quality.

Control unit according to one of Claims 8 until 10 , wherein the optimization unit (15) is designed to apply at least one Gaussian process in order to optimize the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system.

Control unit according to one of Claims 8 until 11 , wherein the monitoring unit (14) is designed to check whether a result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least a required minimum quality.

control unit claim 12 , wherein the optimization unit (15) is designed to optimize the learned process model based on a result of the monitoring of the process executed by the controllable system if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters has at least the required minimum quality , and wherein the control unit (11) further has an initiation unit (16), which is designed to initiate at least one safety-related action if the result of the process executed by the controllable system based on the selected suitable parameters does not have at least the required minimum quality .

Control unit according to one of Claims 10 until 13 , wherein the optimization unit (15) is designed to optimize hyperparameters of the at least one Gaussian process used to optimize the learned process model based on the result of the monitoring of the process executed by the controllable system.

Controllable system for executing a process based on adjustable parameters, the controllable system (10) having a control unit (11) according to one of Claims 8 until 14 having.