DE102018220064A1 - Determination of values of production parameters - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) eines Produktionsprozesses, wobei durch die Ausführung des Produktionsprozesses ein Produkt erzeugt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte (S2a, S4) aufweist:- Empfangen eines Modells (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses, das ein Ergebnis von maschinellem Lernen ist, wobei zumindest ein Produktionsparameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) Eingangsgröße (11-12; 11-14; I7-I9; 11-14, I7-I9) des Modells (1; 2; 3; 4; 5) ist und zumindest eine Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3) Ausgangsgröße (O1, O2; O; O3) des Modells ist;- Ermitteln zumindest eines Wertes zumindest eines Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) mithilfe eines Umkehrmodells (U1, U2) des Produktionsprozesses, wobei das Umkehrmodell (U1, U2) durch eine Umkehrung des Modells (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses erzeugt ist, sodass die zumindest eine Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3) Eingangsgröße ist und der zumindest eine Produktionsparameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) Ausgangsgröße ist.The invention relates to a method for determining values of production parameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) of a production process, a product being produced by the execution of the production process, the method following Steps (S2a, S4) comprises: - receiving a model (1; 2; 3; 4; 5) of the production process that is a result of machine learning, wherein at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9 ; PI1-PI4, PI7-PI9) input variable (11-12; 11-14; I7-I9; 11-14, I7-I9) of the model (1; 2; 3; 4; 5) and at least one product property ( PO1, PO2; PO3) is the output variable (O1, O2; O; O3) of the model; - Using at least one value of at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) a reversal model (U1, U2) of the production process, the reversal model (U1, U2) being generated by reversing the model (1; 2; 3; 4; 5) of the production process, so that the at least est a product property (PO1, PO2; PO3) is the input variable and the at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) is the output variable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern eines Produktionsprozesses, bei dessen Ausführung des Produktionsprozesses ein Produkt erzeugt wird.The invention relates to a method and an arrangement for determining values of production parameters of a production process, during the execution of which the production process produces a product.

Für einen Produktionsprozess können verschiedene Produktionsparameter maßgeblich sein. Zu den Produktionsparametern zählen zum Beispiel Umgebungsbedingungen der Produktionsumgebung, zum Beispiel die Temperatur oder die Luftfeuchtigkeit, Eigenschaften von im Produktionsprozess verwendeten Materialien und/oder Erzeugnissen, zum Beispiel eine Dichte oder eine Zusammensetzung des Materials, und/oder Eigenschaften von im Produktionsprozess verwendeten Maschinen, zum Beispiel eine Presskraft oder eine Drehgeschwindigkeit.Various production parameters can be decisive for a production process. The production parameters include, for example, ambient conditions of the production environment, for example the temperature or the humidity, properties of materials and / or products used in the production process, for example a density or a composition of the material, and / or properties of machines used in the production process, for example For example a pressing force or a rotational speed.

Produktionsparameter des Produktionsprozesses können Einfluss auf das Produkt haben, das durch die Ausführung des Produktionsprozesses erzeugt wird. Häufig soll zumindest ein Teil der Produkteigenschaften der erzeugten Produkte gleichbleibend sein und sollen die Werte der Produkteigenschaften zum Beispiel in vorgegebenen Toleranzbereichen liegen. Dies kann auch, insbesondere bei einer Serienfertigung, für alle Produkteigenschaften gelten. Alternativ oder zusätzlich kann es gewünscht sein, jeweils einer Vorgabe entsprechend unterschiedliche Produkteigenschaften zu erreichen, wobei die Werte der Produkteigenschaften dann zum Beispiel in Toleranzbereichen liegen sollen, die der jeweiligen Vorgabe entsprechen.Production parameters of the production process can influence the product that is generated by the execution of the production process. Frequently, at least part of the product properties of the products produced should be constant and the values of the product properties should be within predetermined tolerance ranges, for example. This can also apply to all product properties, especially in series production. As an alternative or in addition, it may be desirable to achieve different product properties in each case in accordance with a specification, the values of the product properties then being, for example, within tolerance ranges which correspond to the respective specification.

Insbesondere können für den Produktionsprozess ungeeignete Werte von Produktionsparametern, zum Beispiel ein falsch gewählter und/oder falsch eingestellter und/oder schwankender Wert eines Produktionsparameters, zu unerwünschten Produkteigenschaften führen bzw. Produkteigenschaften negativ beeinflussen. Solche unerwünschten Produkteigenschaften können in einer verminderten Qualität des Produkts und/oder Unbrauchbarkeit des Produkts resultieren.In particular, values of production parameters that are unsuitable for the production process, for example an incorrectly selected and / or incorrectly set and / or fluctuating value of a production parameter, can lead to undesirable product properties or negatively influence product properties. Such undesirable product properties can result in reduced quality of the product and / or uselessness of the product.

Insbesondere, wenn eine Vielzahl von Produktionsparametern im Produktionsprozess auftritt, sind Zusammenhänge zwischen Werten von Produkteigenschaften und Werten von Produktionsparametern nur schwierig ermittelbar.Especially when a large number of production parameters occur in the production process, relationships between values of product properties and values of production parameters can only be determined with difficulty.

Insbesondere können Kombinationen von Produktionsparametern, bei denen ein Wert eines Produktionsparameters zumindest in der Kombination mit einem Wert eines weiteren Produktionsparameters ungünstig ist, Produkteigenschaften negativ beeinflussen. Insbesondere solche Einflüsse sind nur schwierig erkennbar und/oder quantifizierbar. Eine solche Kombination kann zum Beispiel die Kombination aus einer Umformtemperatur, einer Umformkraft, einer Umformgeschwindigkeit und einer Blechdicke eines umzuformenden Halbzeugs sein.In particular, combinations of production parameters in which a value of a production parameter is unfavorable, at least in combination with a value of a further production parameter, can have a negative effect on product properties. Such influences in particular are difficult to identify and / or quantify. Such a combination can be, for example, the combination of a forming temperature, a forming force, a forming speed and a sheet thickness of a semi-finished product to be formed.

Werte von Produktionsparametern, die zu gewünschten Werten von Produkteigenschaften führen, können empirisch ermittelt werden. In der Regel ist dies jedoch mit hohem Aufwand verbunden, insbesondere, wenn eine große Anzahl von Produktionsparametern den Produktionsprozess beeinflusst und/oder eine große Anzahl von Produkteigenschaften ermittelt werden soll.Values of production parameters that lead to desired values of product properties can be determined empirically. As a rule, however, this is associated with great effort, in particular if a large number of production parameters are to influence the production process and / or a large number of product properties are to be determined.

Werte von Produktionsparametern können auch anhand von Erfahrungswerten ermittelt werden. Die Brauchbarkeit der Werte hängt jedoch davon ab, ob durch die Erfahrungen alle relevanten Umstände der Produktion abgedeckt sind.Values of production parameters can also be determined on the basis of empirical values. However, the usability of the values depends on whether the experience covers all relevant production circumstances.

Es ist ferner möglich, Produktionsprozesse zu simulieren, wobei Werte von Produktionsparametern vorgegeben werden können. Bei umfangreichen und/oder komplexen Produktionsprozessen ist eine vollständige oder nahezu vollständige physikalische Modellierung und/oder Simulation der Einflüsse von Produktionsparametern, insbesondere der Einflüsse von Wechselwirkungen zwischen Produktionsparametern, nicht oder nur mit hohem Rechenaufwand möglich. Zudem kann es schwierig und zeitintensiv sein, solche Simulationsmodelle zu validieren.It is also possible to simulate production processes, whereby values of production parameters can be specified. In the case of extensive and / or complex production processes, complete or almost complete physical modeling and / or simulation of the influences of production parameters, in particular the influences of interactions between production parameters, is not possible or only with a high level of computation effort. In addition, it can be difficult and time-consuming to validate such simulation models.

Weiterhelfen kann die Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens (zum Beispiel Regression, Support Vector Machine, Neuronales Netz). Hierdurch lassen sich Werte von Produkteigenschaften anhand von Werten von bekannten Produktionsparametern prognostizieren.The use of machine learning methods (e.g. regression, support vector machine, neural network) can help. In this way, values of product properties can be forecast on the basis of values of known production parameters.

Im Zusammenhang mit Modellen, die durch maschinelles Lernen erhalten werden, kann die sogenannte Backpropagation, auch „Fehlerrückführung“ genannt, insbesondere von neuronalen Netzen bei einem Anlernen eines Modells zur Verringerung von Fehlern eingesetzt werden. Sowohl für das Anlernen als auch für die Fehlerrückführung sind realistische Werte sowohl der Produktionsparameter als auch der Produkteigenschaften erforderlich.In connection with models that are obtained through machine learning, the so-called back propagation, also called "error feedback", can be used, especially of neural networks in one Learning a model can be used to reduce errors. Realistic values of both the production parameters and the product properties are required for both teaching and error feedback.

WO 2015/184729 A1 beschreibt ein Verfahren zur Hyperparameteroptimierung und Merkmalabstimmung von Maschinenlernalgorithmen. Das Verfahren umfasst: A: zufälliges Erzeugen eines anfänglichen Erfassungspools, der eine Vielzahl von Parametergruppen aufweist; B: Durchführen einer auf EnKF (Ensemble Kalman filter) basierenden iterativen Optimierung an der Vielzahl von Parametergruppen in dem anfänglichen Erfassungspool, um jeweils eine Vielzahl erster optimierter Parametergruppen zu erhalten; C: Auswerten der Vielzahl von ersten optimierten Parametergruppen, um jeweils einen ersten Erfassungspool und einen ersten Ergänzungsparameter-Erfassungspool zu erhalten; D: Aktualisieren des anfänglichen Erfassungspools mit dem Ergänzungsparameter- Erfassungspool; Wiederholen der Schritte B, C und D eine erste vorbestimmte Anzahl von Malen, um einen zweiten Erfassungspool und einen Satz von optimalen Parametern zu erhalten. Das Verfahren erhöht die Berechnungseffizienz und Genauigkeit der Hyperparameteroptimierung und der Funktionsoptimierung und hat eine hohe Allgemeingültigkeit. Darüber hinaus wird ferner ein System zur Hyperparameteroptimierung und Merkmalabstimmung von Maschinenlernalgorithmen beschrieben. WO 2015/184729 A1 describes a method for hyper parameter optimization and feature tuning of machine learning algorithms. The method includes: A: randomly generating an initial collection pool that has a plurality of parameter groups; B: performing an iterative optimization based on EnKF (Ensemble Kalman filter) on the large number of parameter groups in the initial acquisition pool in order to obtain a large number of first optimized parameter groups in each case; C: evaluating the plurality of first optimized parameter groups in order to obtain a first acquisition pool and a first supplementary parameter acquisition pool; D: Update the initial collection pool with the supplemental parameter collection pool; Repeating steps B, C and D a first predetermined number of times to obtain a second acquisition pool and a set of optimal parameters. The method increases the calculation efficiency and accuracy of the hyper parameter optimization and the function optimization and has a high degree of generality. In addition, a system for hyper-parameter optimization and feature matching of machine learning algorithms is also described.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern eines Produktionsprozesses, bei dessen Ausführung ein Produkt erzeugt wird, anzugeben. Insbesondere soll die Ermittlung von Werten der Produktionsparameter erleichtert sein und/oder deren Verwendung zuverlässig zu gewünschten Produkteigenschaften führen. Insbesondere soll das Verfahren die Ermittlung von Sätzen aus Werten einer Mehrzahl von Produktionsparametern für komplexe Produktionsprozesse ermöglichen und insbesondere für solche Produktionsprozesse, die eine große Anzahl von Produktionsparametern aufweisen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.It is an object of the invention to provide a method for determining values of production parameters of a production process, during the execution of which a product is produced. In particular, the determination of values of the production parameters should be facilitated and / or their use should reliably lead to desired product properties. In particular, the method should enable the determination of sets from values of a plurality of production parameters for complex production processes and in particular for those production processes that have a large number of production parameters. It is a further object of the invention to provide an arrangement for carrying out the method.

Es wird vorgeschlagen, zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern des Produktionsprozesses von einem Modell des Produktionsprozesses auszugehen, wobei das Modell ein Ergebnis von maschinellem Lernen ist. Maschinelles Lernen bietet insbesondere die Möglichkeit, Zusammenhänge zwischen einer Vielzahl von Produktionsparametern und einer Vielzahl von Produkteigenschaften zu ermitteln und/oder zu beschreiben. Hierbei kann es sich insbesondere um Zusammenhänge handeln, die nicht oder schwierig mithilfe von Simulationen physikalischer Prozesse und/oder von analytischen Verfahren zu beschreiben sind.It is proposed that a model of the production process be used to determine values of production parameters of the production process, the model being a result of machine learning. Machine learning in particular offers the possibility of determining and / or describing relationships between a large number of production parameters and a large number of product properties. In particular, these can be relationships that are not or difficult to describe using simulations of physical processes and / or analytical methods.

Insbesondere wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern eines Produktionsprozesses, bei dessen Ausführung ein Produkt erzeugt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  • - Empfangen eines Modells des Produktionsprozesses, das ein Ergebnis von maschinellem Lernen ist, wobei zumindest ein Produktionsparameter Eingangsgröße des Modells ist und zumindest eine Produkteigenschaft Ausgangsgröße des Modells ist;
  • - Ermitteln zumindest eines Wertes zumindest eines Produktionsparameters mithilfe eines Umkehrmodells des Produktionsprozesses, wobei das Umkehrmodell eine Umkehrung des Modells des Produktionsprozesses ist und zumindest ein Wert der zumindest einen Produkteigenschaft in das Umkehrmodell eingeht (d.h. bei dessen Ausführung verwendet wird) und der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters aus dem Umkehrmodell erhalten wird.
In particular, the following is proposed: A method for determining values of production parameters of a production process, during the execution of which a product is generated, the method comprising the following steps:
  • Receiving a model of the production process that is a result of machine learning, at least one production parameter being the input variable of the model and at least one product property being the output variable of the model;
  • - Determining at least one value of at least one production parameter with the aid of a reversal model of the production process, the reversal model being a reversal of the model of the production process and at least one value of the at least one product property being included in the reversal model (ie being used in its execution) and the at least one value of the at least one production parameter is obtained from the reverse model.

Produktionsparameter können insbesondere jegliche quantifizierbaren Größen sein, die während des Produktionsprozesses auftreten. Ein solcher Produktionsparameter kann insbesondere eine physikalische Größe sein, zum Beispiel ein Prozessparameter, ein Maschinenparameter, ein Materialparameter, ein Umgebungsparameter und/oder eine Eigenschaft eines Erzeugnisses, das im Produktionsprozess verwendet wird. Ein solches Erzeugnis kann zum Beispiel ein in einem vorherigen Produktionsprozess produziertes Erzeugnis sein.Production parameters can in particular be any quantifiable quantities that occur during the production process. Such a production parameter can in particular be a physical quantity, for example a process parameter, a machine parameter, a material parameter, an environmental parameter and / or a property of a product that is used in the production process. Such a product can be, for example, a product produced in a previous production process.

Produktionsparameter können einstellbar sein. Ein einstellbarer Produktionsparameter ist zum Beispiel ein Maschinenparameter oder eine Eigenschaft eines Erzeugnisses, das im Produktionsprozess verwendet wird. Andere Produktionsparameter können nicht einstellbar sein. Ein nicht einstellbarer Produktionsparameter kann zum Beispiel ein Umgebungsparameter sein.Production parameters can be adjustable. An adjustable production parameter is, for example, a machine parameter or a property of a product that is used in the production process. Other production parameters cannot be adjustable. A non-adjustable production parameter can be an environmental parameter, for example.

Der Produktionsprozess kann insbesondere mindestens eine Herstellung und/oder eine Bearbeitung und/oder eine Verarbeitung aufweisen oder in einer solchen bestehen. Eine Herstellung und/oder eine Bearbeitung und/oder eine Verarbeitung kann/können sich insbesondere auf ein Rohmaterial, ein Halbzeug und/oder ein vorhandenes Erzeugnis beziehen. Das vorhandene Erzeugnis kann insbesondere ein Stückgut, ein Schüttgut oder ein Fließgut sein.The production process can in particular have or consist of at least one production and / or processing and / or processing. Manufacturing and / or processing and / or processing can relate in particular to a raw material, a semi-finished product and / or purchase an existing product. The existing product can in particular be a piece goods, a bulk goods or a flow goods.

Das Modell des Produktionsprozesses kann insbesondere über eine Schnittstelle empfangen werden. Insbesondere kann ein Computer, der die Schnittstelle aufweist oder mit ihr verbunden ist, das Modell empfangen. „Empfangen“ kann insbesondere ein Empfangen von Daten - zum Beispiel von einem weiteren Computer und/oder aus einem Netzwerk und/oder von einer Speichereinrichtung - bedeuten. Auch kann unter „Empfangen“ eine Eingabe, zum Beispiel mithilfe von Eingabemitteln, verstanden werden. „Empfangen“ kann alternativ oder zusätzlich ein Einlesen des Modells oder von Teilen davon aufweisen. Insbesondere kann das Empfangen des Modells ein Ausführen und/oder Starten und/oder Anpassen des Modells ermöglichen.The model of the production process can in particular be received via an interface. In particular, a computer that has the interface or is connected to it can receive the model. "Receiving" can in particular mean receiving data - for example from another computer and / or from a network and / or from a storage device. “Receiving” can also be understood to mean an input, for example with the aid of input means. As an alternative or in addition, “receiving” can include reading in the model or parts thereof. In particular, receiving the model can enable the model to be executed and / or started and / or adapted.

Das Modell des Produktionsprozesses ist derart ausgestaltet, dass zumindest ein Produktionsparameter Eingangsgröße des Modells ist. Das heißt insbesondere, dass bei einer Anwendung des Modells (d. h. einer Modellierung des Produktionsprozesses mittels des Modells) zumindest ein Wert des zumindest einen Produktionsparameters in das Modell eingeht und zum Beispiel jeweils zumindest ein Wert und insbesondere jeweils genau ein Wert mehrerer Produktionsparameter in das Modell eingeht. Das Modell kann so ausgestaltet sein, dass in Bezug auf zumindest einen Produktionsparameter eine Mehrzahl von Werten in das Modell eingeht, zum Beispiel wenn der Produktionsparameter eine Prozessgröße ist, die sich im Laufe der Ausführung des Produktionsprozesses ändert.The model of the production process is designed in such a way that at least one production parameter is the input variable of the model. This means, in particular, that when the model is used (ie modeling the production process using the model), at least one value of the at least one production parameter is included in the model and, for example, at least one value and in particular one value of several production parameters is included in the model . The model can be configured in such a way that a plurality of values are included in the model with respect to at least one production parameter, for example if the production parameter is a process variable that changes in the course of the execution of the production process.

Das Modell des Produktionsprozesses ist insbesondere derart ausgestaltet, dass zumindest eine Produkteigenschaft Ausgangsgröße des Modells ist. Das heißt insbesondere, dass bei einer Anwendung des Modells zumindest ein Wert der zumindest einen Produkteigenschaft aus dem Modell ausgegeben wird, und zum Beispiel jeweils zumindest ein Wert und insbesondere jeweils genau ein Wert mehrerer Produkteigenschaften aus dem Modell ausgegeben wird. Das Modell kann so ausgestaltet sein, dass in Bezug auf zumindest eine Produkteigenschaft eine Mehrzahl von Werten aus dem Modell ausgegeben wird, z. B. wenn in dem Produktionsprozess nacheinander mehrere Produkte erzeugt werden und sich die Produkteigenschaft im Laufe der Ausführung ändert.The model of the production process is in particular designed such that at least one product property is the starting variable of the model. In particular, this means that when the model is used, at least one value of the at least one product property is output from the model, and for example at least one value and in particular in each case exactly one value of a plurality of product properties is output from the model. The model can be designed such that a plurality of values are output from the model with respect to at least one product property, e.g. B. if several products are generated in succession in the production process and the product property changes in the course of execution.

Eine „Mehrzahl von Werten“ kann insbesondere mehrere diskrete Werte und/oder einen oder mehrere Bereiche von Werten, zum Beispiel in Form mindestens eines Intervalls, bezeichnen. Das Eingehen einer Mehrzahl von Werten eines Produktionsparameters in das Modell kann daher realisiert werden, indem ein Wertebereich eingeht. Für das Modell wird dadurch festgelegt, dass der Produktionsparameter sich innerhalb der Grenzen des Wertebereichs befindet. Entsprechendes kann für das Umkehrmodell gelten, wenn ein Wertebereich einer Produkteigenschaft eingeht.A “plurality of values” can in particular denote a plurality of discrete values and / or one or more ranges of values, for example in the form of at least one interval. The entry of a plurality of values of a production parameter into the model can therefore be realized by entering a range of values. It is determined for the model that the production parameter is within the limits of the value range. The same can apply to the reversal model if a value range of a product property is received.

Das Modell des Produktionsprozesses kann insbesondere als mathematische Beschreibung oder als Mehrzahl mathematischer Beschreibungen vorliegen. Insbesondere kann das Modell des Produktionsprozesses ein analytisches Modell aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Modell des Produktionsprozesses ein numerisches Modell aufweisen. Der zumindest eine Produktionsparameter (Eingangsgröße) und/oder die zumindest eine Produkteigenschaft (Ausgangsgröße) können innerhalb des Modells des Produktionsprozesses insbesondere durch Variablen repräsentiert sein.The model of the production process can be available in particular as a mathematical description or as a plurality of mathematical descriptions. In particular, the model of the production process can have an analytical model. Alternatively or additionally, the model of the production process can have a numerical model. The at least one production parameter (input variable) and / or the at least one product property (output variable) can be represented in the model of the production process in particular by variables.

Das maschinelle Lernen kann zum Beispiel mithilfe von einem neuronalen Netz, und/oder mithilfe von Regression und/oder einer SVM (Support Vector Machine) durchgeführt sein.Machine learning can be carried out, for example, using a neural network and / or using regression and / or an SVM (Support Vector Machine).

Das Umkehrmodell, das eine Umkehrung des Modells des Produktionsprozesses ist, kann insbesondere eine Umkehrung zumindest eines Teils der mathematischen Beschreibung oder zumindest eines Teils einer der Mehrzahl der mathematischer Beschreibungen aufweisen. Insbesondere kann das Umkehrmodell eine Umkehrung zumindest eines Teils des analytischen Modells aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Umkehrmodell eine Umkehrung zumindest eines Teils des numerischen Modells aufweisen. Der zumindest eine Produktionsparameter (Ausgangsgröße des Umkehrmodells) und/oder die zumindest eine Produkteigenschaft (Eingangsgröße des Umkehrmodells) können innerhalb des Umkehrmodells insbesondere durch Variablen repräsentiert sein.The inversion model, which is an inversion of the model of the production process, can in particular have an inversion of at least part of the mathematical description or at least part of one of the plurality of mathematical descriptions. In particular, the reversal model can have an inversion of at least a part of the analytical model. Alternatively or additionally, the reversal model can have an inversion of at least a part of the numerical model. The at least one production parameter (output variable of the reversal model) and / or the at least one product property (input variable of the reversal model) can in particular be represented by variables within the reversal model.

Zumindest eine Produkteigenschaft ist Eingangsgröße des Umkehrmodells. Das heißt, dass zumindest ein Wert der zumindest einen Produkteigenschaft in das Umkehrmodell eingeht. Dabei kann der Wert oder einer der Werte jeweils zum Zweck einer einzelnen Anwendung des Umkehrmodells eingegeben werden. Alternativ kann der Wert oder einer der Werte vorgegeben sein und bei der Anwendung des Umkehrmodells wird darauf zugegriffen.At least one product property is the input variable of the reversal model. This means that at least one value of the at least one product property is included in the reversal model. The value or one of the values can be entered for the purpose of a single application of the reversal model. Alternatively, the value or one of the values can be specified and accessed when the reversal model is used.

Ferner ist zumindest ein Produktionsparameter Ausgangsgröße des Umkehrmodells. Das heißt, dass zumindest ein Wert des zumindest einen Produktionsparameters aus dem Umkehrmodell erhalten wird, insbesondere ausgegeben wird, wenn es angewendet wird um eine Umkehrung des Produktionsprozesses zu modellieren. Furthermore, at least one production parameter is the output variable of the reversal model. This means that at least one value of the at least one production parameter is obtained from the reversal model, in particular is output when it is used to model a reversal of the production process.

Das Modell des Produktionsprozesses kann insbesondere ausgestaltet sein zu prognostizieren, dass zumindest ein konkreter Wert des zumindest einen Produktionsparameters (Eingangsgröße) im Produktionsprozess zu einem konkreten Wert der zumindest einen Produkteigenschaft (Ausgangsgröße) führt. Das Umkehrmodell kann insbesondere ausgestaltet sein zu prognostizieren, dass zumindest ein konkreter Wert der zumindest einen Produkteigenschaft (Eingangsgröße) erreicht werden kann, wenn zumindest ein konkreter Wert des zumindest einen Produktionsparameters (Ausgangsgröße) im Produktionsprozess eingehalten wird.The model of the production process can in particular be designed to predict that at least one concrete value of the at least one production parameter (input variable) in the production process leads to a concrete value of the at least one product property (output variable). The reversal model can in particular be designed to predict that at least one concrete value of the at least one product property (input variable) can be achieved if at least one concrete value of the at least one production parameter (output variable) is maintained in the production process.

Das Umkehrmodell kann unmittelbar vor und/oder beim Ermitteln des zumindest einen Wertes des zumindest eines Produktionsparameters aus dem Modell des Produktionsprozesses erstellt werden, insbesondere auf Grundlage des Modells des Produktionsprozesses. In einem speziellen Fall kann das Umkehrmodell allein durch eine modifizierte Anwendung des Modells des Produktionsprozesses entstehen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine mathematische Beschreibung (zum Beispiel durch ein Gleichungssystem) das Modell des Produktionsprozesses beschreibt und in der mathematischen Beschreibung die Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen des Modells enthalten sind. Zur Anwendung des Umkehrmodells wird dann lediglich zumindest eine der Ausgangsgrößen des Modells oder die einzige Ausgangsgröße des Modells als Eingangsgröße des Umkehrmodells verwendet. Während für eine Anwendung des Modells des Produktionsprozesses zumindest ein Wert zumindest eines Produktionsparameters in die mathematische Beschreibung eingeht, geht für eine Anwendung des Umkehrmodells zumindest ein Wert zumindest einer Produkteigenschaft in die mathematische Beschreibung ein.The reversal model can be created immediately before and / or when determining the at least one value of the at least one production parameter from the model of the production process, in particular on the basis of the model of the production process. In a special case, the reversal model can arise solely from a modified application of the model of the production process. This is the case, for example, if a mathematical description (for example using a system of equations) describes the model of the production process and the mathematical description contains the input and output variables of the model. To use the reversal model, only at least one of the output variables of the model or the only output variable of the model is then used as the input variable of the reversal model. While at least one value of at least one production parameter is included in the mathematical description for an application of the model of the production process, at least one value of at least one product property is included in the mathematical description for an application of the reversal model.

Alternativ kann das Umkehrmodell bereits vorliegen, insbesondere vorher erstellt und/oder empfangen worden sein, wenn der Wert oder die Werte der Produkteigenschaft/en noch nicht vorliegen, die als Eingangsgröße(n) für die Anwendung des Umkehrmodells dienen. Der Schritt des Ermittelns des zumindest einen Wertes des zumindest einen Produktionsparameters kann insbesondere einmalig, zum Beispiel vor der Ausführung des Produktionsprozesses oder vor einer wiederholten Ausführung des Produktionsprozesses, ausgeführt werden oder der Schritt kann wiederholt ausgeführt werden, zum Beispiel jeweils vor einer Ausführung des Produktionsprozesses.Alternatively, the reversal model can already exist, in particular have been created and / or received beforehand, if the value or values of the product property (s) which serve as input variable (s) for the application of the reversal model are not yet available. The step of determining the at least one value of the at least one production parameter can in particular be carried out once, for example before the execution of the production process or before a repeated execution of the production process, or the step can be carried out repeatedly, for example before each execution of the production process.

Insbesondere kann das Umkehrmodell produktionsbegleitend mehrmals angewendet, angepasst und/oder neu erstellt werden, zum Beispiel wiederholt in zeitlichen Abständen und/oder zum Beispiel aufgrund von geänderten Produktionsparametern. Hierbei kann es sich insbesondere um Produktionsparameter handeln, die nicht einstellbar sind und/oder nicht im Umkehrmodell berücksichtigt sind.In particular, the reversal model can be applied, adapted and / or newly created several times during production, for example repeatedly at intervals and / or for example on the basis of changed production parameters. In particular, these can be production parameters that cannot be set and / or are not taken into account in the reversal model.

Eine Anwendung des Umkehrmodells kann insbesondere ein Teil eines industriellen Produktionssystems sein, wobei das Verfahren mithilfe eines Computer-Servers, der ebenfalls Teil des industriellen Produktionssystems ist, ausgeführt wird. Eine Anwendung des Umkehrmodells kann alternativ oder zusätzlich cloudbasiert und/oder unter Nutzung einer virtuellen Maschine ausgeführt werden. Ermittelte Werte von Produktionsparametern können innerhalb des industriellen Produktionssystems manuell und/oder automatisiert eingestellt werden, um den Produktionsprozess entsprechend auszuführen.An application of the reversal model can in particular be part of an industrial production system, the method being carried out with the aid of a computer server, which is also part of the industrial production system. Alternatively or additionally, the reversal model can be used in a cloud-based manner and / or using a virtual machine. Determined values of production parameters can be set manually and / or automatically within the industrial production system in order to carry out the production process accordingly.

Eine mögliche Reihenfolge der beiden Schritte des Verfahrens besteht darin, dass der Schritt des Empfangens des Modells des Produktionsprozesses vor dem Ermitteln des zumindest einen Wertes des zumindest einen Produktionsparameters durchgeführt wird. Auch können beide Schritte mehrmals hintereinander durchgeführt werden, zum Beispiel, um das Modell des Produktionsprozesses und/oder das Umkehrmodell zu optimieren.A possible sequence of the two steps of the method is that the step of receiving the model of the production process is carried out before determining the at least one value of the at least one production parameter. Both steps can also be carried out several times in succession, for example in order to optimize the model of the production process and / or the reversal model.

Das vorgeschlagene Verfahren erleichtert das Ermitteln von Werten von Produktionsparametern eines Produktionsprozesses. Mithilfe des Umkehrmodells kann insbesondere nach Vorgabe zumindest eines (gewünschten) Wertes zumindest einer Produkteigenschaft zumindest ein Wert zumindest eines Produktionsparameters ermittelt werden. Der Schritt des Empfangens einer solchen Vorgabe kann als expliziter Schritt des Verfahrens betrachtet werden. Wenn das Umkehrmodell besteht, kann es mehrfach verwendet werden, zum Beispiel produktionsbegleitend, und es kann erreicht werden, dass der Wert der zumindest einen Produkteigenschaft gleichbleibt, obwohl sich der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters während der Produktion verändert oder verändert wird. Alternativ kann der Wert der zumindest einen Produkteigenschaft in gewünschter Weise verändert werden.The proposed method facilitates the determination of values of production parameters of a production process. With the aid of the reversal model, at least one value of at least one production parameter can be determined, in particular, according to the specification of at least one (desired) value of at least one product property. The step of receiving such a specification can be regarded as an explicit step of the method. If the reversal model exists, it can be used several times, for example during production, and it can be achieved that the value of the at least one product property remains the same, although the at least one value of the at least one production parameter changes or changes during production. Alternatively, the value of the at least one product property can be changed in the desired manner.

Beispielsweise kann zumindest auf einen veränderten Wert eines Produktionsparameters durch eine andere Veränderung zumindest eines Wertes zumindest eines weiteren Produktionsparameters, die das Umkehrmodell ermittelt, reagiert werden, sodass der zumindest eine Wert der zumindest einen Produkteigenschaft zum Beispiel gleichbleibend oder nach Wunsch angepasst ist. Entsprechende Kombinationen von Werten verschiedener Produktionsparameter können durch eine Anwendung des Umkehrmodells erhalten werden. For example, at least one changed value of a production parameter can be reacted to by another change in at least one value of at least one further production parameter, which the reversal model determines, so that the at least one value of the at least one product property is, for example, constant or adjusted as desired. Corresponding combinations of values of different production parameters can be obtained by using the reversal model.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt auf, der vor dem Schritt des Empfangens des Modells des Produktionsprozesses ausgeführt wird:

  • - Durchführen von maschinellem Lernen, um das Modell des Produktionsprozesses anhand von Daten anzulernen, die zumindest einen Wert des zumindest einen Produktionsparameters, der Eingangsgröße des Modells ist, und zumindest einen Wert der zumindest einen Produkteigenschaft, die Ausgangsgröße des Modells ist, enthalten.
According to one embodiment of the method, the method has the following additional step, which is carried out before the step of receiving the model of the production process:
  • Performing machine learning in order to teach the model of the production process on the basis of data which contain at least one value of the at least one production parameter, which is the input variable of the model, and at least one value of the at least one product property, which is the output variable of the model.

Das maschinelle Lernen kann zum Beispiel mithilfe von bekannten Daten, zum Beispiel Daten aus laufenden und/oder bereits abgeschlossenen Produktionsprozessen von Exemplaren des Produkts, oder mithilfe von Erfahrungswerten und/oder mithilfe von empirisch ermittelten Daten erfolgen, betreffend zum Beispiel einen und/oder einige und/oder alle Produktionsparameter, die Eingangsgrößen des Modells sind und/oder einen und/oder einige und/oder alle Produkteigenschaften, die Ausgangsgrößen des Modells sind.Machine learning can take place, for example, using known data, for example data from current and / or already completed production processes of copies of the product, or using empirical values and / or using empirically determined data, for example relating to one and / or some and / or all production parameters that are input variables of the model and / or one and / or some and / or all product properties that are output variables of the model.

Alternativ oder zusätzlich kann das Anlernen zum Beispiel mithilfe von Daten aus Simulationen erfolgen, betreffend zum Beispiel einen und/oder einige und/oder alle Produktionsparameter, die Eingangsgrößen des Modells sind und/oder einen und/oder einige und/oder alle Produkteigenschaften, die Ausgangsgrößen des Modells sind.As an alternative or in addition, teaching can take place, for example, using data from simulations, for example relating to one and / or some and / or all production parameters that are input variables of the model and / or one and / or some and / or all product properties, the output variables of the model.

Zum Anlernen genutzte Werte von Produktionsparametern können sowohl solche Produktparameter betreffen, die veränderbar sind, als auch solche, die nicht veränderbar sind.Values of production parameters used for teaching can relate both to product parameters that can be changed and to those that cannot be changed.

Maschinelles Lernen kann insbesondere als Teil eines industriellen Produktionssystems erfolgen, wobei das maschinelle Lernen mithilfe zumindest eines Computers des industriellen Produktionssystems durchgeführt wird. Maschinelles Lernen kann alternativ oder zusätzlich cloudbasiert und/oder unter Nutzung einer virtuellen Maschine erfolgen.Machine learning can take place in particular as part of an industrial production system, with machine learning being carried out using at least one computer of the industrial production system. Alternatively or additionally, machine learning can be cloud-based and / or using a virtual machine.

Innerhalb des Modells des Produktionsprozesses kann angelerntes Wissen zum Beispiel in Form von mathematischen Größen hinterlegt sein. Wenn das maschinelle Lernen zum Beispiel mithilfe eines neuronalen Netzes durchgeführt wird, kann Wissen zum Beispiel insbesondere in Form mindestens eines Gewichts und/oder mindestens eines Bias in dem neuronalen Netz hinterlegt werden. Gewichte und Bias sind grundsätzlich wesentliche Bestandteile von neuronalen Netzen, repräsentieren erlerntes Wissen und kommen in neuronalen Netzen grundsätzlich in Mehrzahl vor.Learned knowledge can, for example, be stored in the form of mathematical quantities within the model of the production process. If machine learning is carried out using a neural network, for example, knowledge can be stored in the neural network, for example in particular in the form of at least one weight and / or at least one bias. Weights and bias are fundamentally essential components of neural networks, represent acquired knowledge and generally occur in multiplicity in neural networks.

Maschinelles Lernen benötigt grundsätzlich Daten, um ein Anlernen realisieren zu können und als Ergebnis ein Modell zu generieren. Das Anlernen des Modells des Produktionsprozesses schafft eine Grundlage, um das Umkehrmodell zu erstellen.Machine learning generally requires data to be able to implement learning and to generate a model as a result. Teaching the model of the production process creates a basis for creating the reversal model.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt auf, der vor dem Schritt des Ermittelns des zumindest einen Wertes des zumindest einen Produktionsparameters durchgeführt wird:

  • - Ermitteln zumindest eines Werts zumindest einer Produkteigenschaft mithilfe des Modells des Produktionsprozesses, um das Modell des Produktionsprozesses zu validieren, wobei als Eingangsgröße zumindest ein Wert des zumindest einen Produktionsparameters vorgegeben wird und zumindest ein Wert der zumindest einen Produkteigenschaft als Ausgangsgröße ausgegeben wird.
According to one embodiment of the method, the method has the following additional step, which is carried out before the step of determining the at least one value of the at least one production parameter:
  • - Determining at least one value of at least one product property using the model of the production process in order to validate the model of the production process, at least one value of the at least one production parameter being specified as the input variable and at least one value of the at least one product property being output as the output variable.

Mithilfe dieses zusätzlichen Schritts kann das Modell des Produktionsprozesses validiert werden. So kann zum Beispiel der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters als Eingangswert in das Modell des Produktionsprozesses festgelegt werden. Der zumindest eine mithilfe des Modells ermittelte Wert der zumindest einen Produkteigenschaft kann dann überprüft werden, zum Beispiel anhand einer vorgegebenen Plausibilitätsprüfung. Insbesondere können der zumindest eine ermittelte Wert der zumindest einen Produkteigenschaft mithilfe zumindest eines bekannten Werts der zumindest einen Produkteigenschaft, der zu erwarten wäre, verglichen werden und der Vergleich bewertet werden. Der zumindest eine bekannte Wert der zumindest einen Produkteigenschaft kann zum Beispiel anhand mindestens eines Exemplars des Produkts ermittelt werden, wobei das mindestens eine Exemplar des Produkts unter Nutzung des zumindest einen Werts des zumindest einen Produktionsparameters produziert wurde.With this additional step, the model of the production process can be validated. For example, the at least one value of the at least one production parameter can be defined as an input value in the model of the production process. The at least one value of the at least one product property determined using the model can then be checked, for example on the basis of a predetermined plausibility check. In particular, the at least one determined value of the at least one product property can be compared using at least one known value of the at least one product property and the comparison can be evaluated. The at least one known value of the at least one product property can, for example, be based on at least one copy of the product are determined, wherein the at least one copy of the product was produced using the at least one value of the at least one production parameter.

Alternativ oder zusätzlich kann zum Beispiel der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters in einer Produktion verändert werden, sodass mehrere Exemplare des Produkts mit verschiedenen Werten der zumindest einen Produkteigenschaft produziert werden. Anhand dieser Exemplare kann dann eine Validierung des Modells des Produktionsprozesses durchgeführt werden.Alternatively or additionally, for example, the at least one value of the at least one production parameter can be changed in a production, so that several copies of the product are produced with different values of the at least one product property. These models can then be used to validate the model of the production process.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Validierung zum Beispiel anhand von bekannten Daten, zum Beispiel Daten aus laufenden und/oder bereits abgeschlossenen Produktionsprozessen von Exemplaren des Produkts, oder mithilfe von Erfahrungswerten und/oder mithilfe von empirisch ermittelten Daten erfolgen, betreffend zum Beispiel einen und/oder einige und/oder alle Produktionsparameter, die Eingangsgrößen des Modells sind und/oder einen und/oder einige und/oder alle Produkteigenschaften, die Ausgangsgrößen des Modells sind.As an alternative or in addition, a validation can be carried out, for example, on the basis of known data, for example data from current and / or already completed production processes of copies of the product, or using empirical values and / or using empirically determined data, for example relating to one and / or some and / or all production parameters that are input variables of the model and / or one and / or some and / or all product properties that are output variables of the model.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Validierung zum Beispiel mithilfe von Daten aus Simulationen erfolgen, betreffend zum Beispiel einen und/oder einige und/oder alle Produktionsparameter, die Eingangsgrößen des Modells sind und/oder einen und/oder einige und/oder alle Produkteigenschaften, die Ausgangsgrößen des Modells sind.As an alternative or in addition, validation can be carried out, for example, using data from simulations, for example relating to one and / or some and / or all production parameters which are input variables of the model and / or one and / or some and / or all product properties, the output variables of the model.

Das Umkehrmodell, das durch eine Umkehrung des Modells des Produktionsprozesses erzeugt ist, kann durch die Validierung des Modells des Produktionsprozesses zumindest teilweise oder vollständig auch validiert sein.The reversal model, which is generated by reversing the model of the production process, can also be at least partially or completely validated by validating the model of the production process.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt auf:

  • - Vorgeben zumindest eines Vorgabewertes zumindest eines Produktionsparameters, der Eingangsgröße des Modells des Produktionsprozesses ist, als Randbedingung im Umkehrmodell, sodass der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters, der aus dem Umkehrmodells erhalten wird, in Abhängigkeit des zumindest einen Vorgabewertes ermittelt wird.
According to one embodiment of the method, the method has the following additional step:
  • - Specifying at least one default value of at least one production parameter, which is the input variable of the model of the production process, as a boundary condition in the reversal model, so that the at least one value of the at least one production parameter, which is obtained from the reversal model, is determined as a function of the at least one default value.

Der zumindest eine Vorgabewert kann insbesondere ein Wert sein, der für den Produktionsprozess nicht oder nur schwierig einstellbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der zumindest eine Vorgabewert ein Wert sein, der für den Produktionsprozess zwar einstellbar ist, jedoch aus anderen Gründen dennoch vorgegeben werden soll. Zum Beispiel kann es von Interesse sein abhängig von dem Vorgabewert geeignete Sätze der Werte von Produktionsparametern aus dem Umkehrmodell zu erhalten.The at least one default value can in particular be a value that is difficult or impossible to set for the production process. As an alternative or in addition, the at least one default value can be a value that can be set for the production process, but should nevertheless be predetermined for other reasons. For example, depending on the default value, it may be of interest to obtain suitable sets of the values of production parameters from the reversal model.

Der zumindest eine Produktionsparameter, dessen Wert der zumindest eine Vorgabewert ist, ist eine Eingangsgröße des Modells des Produktionsprozesses. Dies ermöglicht es dem Umkehrmodell, den zumindest einen Vorgabewert zu berücksichtigen. Außerdem kann das Modell des Produktionsprozesses unter Verwendung von geeigneten Werten aller Produktionsparameter angelernt werden. Dies gewährleistet, dass das Umkehrmodells unter Berücksichtigung des zumindest einen Vorgabewertes zuverlässig angewendet werden kann und zumindest ein Wert zumindest eines Produktionsparameters von dem Umkehrmodell erhalten werden kann.The at least one production parameter, the value of which is the at least one default value, is an input variable of the model of the production process. This enables the reversal model to take the at least one default value into account. In addition, the model of the production process can be taught using suitable values of all production parameters. This ensures that the reversal model can be used reliably taking into account the at least one default value and that at least one value of at least one production parameter can be obtained from the reversal model.

Die Randbedingung kann in Bezug auf einen konkreten Produktionsparameter einen einzelnen Vorgabewert und/oder mehrere Vorgabewerte, zum Beispiel einen Vorgabe-Wertebereich und/oder mehrere diskrete Vorgabewerte, aufweisen. Entsprechendes kann jeweils auf eine Mehrzahl konkreter Produktionsparameter zutreffen.With regard to a specific production parameter, the boundary condition can have a single default value and / or several default values, for example a default value range and / or several discrete default values. The same can apply to a plurality of specific production parameters.

Die Randbedingung kann mathematisch formuliert sein, auch wenn es sich bei dem zumindest einen Vorgabewert um einen Wert einer physikalischen Größe handelt.The boundary condition can be formulated mathematically, even if the at least one default value is a value of a physical quantity.

Insbesondere kann das Umkehrmodell in Bezug auf die Randbedingung so genutzt werden, dass der zumindest eine ermittelte Wert des zumindest einen Produktionsparameters, der mithilfe des Umkehrmodells ermittelt wird, in Abhängigkeit der Randbedingung ermittelt wird. Dies bedeutet, dass Wert für verschiedene Vorgabewerte desselben Produktionsparameters oder für jeweils verschiedene Vorgabewerte derselben Produktionsparameter ermittelt wird.In particular, the reversal model can be used in relation to the boundary condition in such a way that the at least one determined value of the at least one production parameter, which is determined with the aid of the reversal model, is determined as a function of the boundary condition. This means that the value is determined for different default values of the same production parameter or for different default values of the same production parameter.

Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten, die auch miteinander kombiniert werden können. Einerseits kann das Umkehrmodell wiederholt für die verschiedenen Vorgabewerte desselben oder derselben Produktionsparameter angewendet werden. Andererseits kann die Randbedingung derart angewendet werden, dass auch Werte desjenigen Produktionsparameters oder derjenigen Produktionsparameter aus dem Umkehrmodells erhalten werden, für den oder die der Vorgabewert oder die Vorgabewerte als Randbedingung festgelegt sind. In diesem Fall erhält man aus dem Umkehrmodells eine Mehrzahl von Sätzen bzw. Kombinationen von Werten von Produktionsparametern. Aus diesen Sätzen kann dann jeweils derjenige Satz ausgewählt werden, der die Randbedingung erfüllt, d. h. den Vorgabewert oder die Vorgabewerte enthält. Die zuletzt genannte Ausgestaltung erlaubt es insbesondere, das Umkehrmodell vor einem längeren Zeitraum anzuwenden, in dem der Produktionsprozess mehrfach unter verschiedenen Randbedingungen ausgeführt wird. Für die jeweils gültige Randbedingung kann dann der zugehörige Satz von Produktionsparametern ausgewählt werden. There are various options for this, which can also be combined with one another. On the one hand, the reversal model can be used repeatedly for the various default values of the same or the same production parameter. On the other hand, the boundary condition can be applied in such a way that values of those production parameters or those production parameters from the reversal model are also obtained for which the default value or the default values are defined as a boundary condition. In this case, a plurality of sets or combinations of values of production parameters are obtained from the reversal model. The set that meets the boundary condition, that is to say contains the default value or the default values, can then be selected from these records. The last-mentioned embodiment makes it possible, in particular, to apply the reversal model before a longer period in which the production process is carried out several times under different boundary conditions. The associated set of production parameters can then be selected for the applicable boundary conditions.

Insbesondere führen die verschiedenen Sätze bzw. Kombinationen von Werten von Produktionsparametern, die aus dem Umkehrmodells erhalten werden, zu derselben Kombination von Werten der Produkteigenschaften. Wenn daher ein konkreter Produktionsparameter variiert, verändern sich auch die anderen Produktionsparameter und führt dies zu einer Kompensation der Veränderung des konkreten Produktionsparameters.In particular, the different sets or combinations of values of production parameters that are obtained from the reversal model lead to the same combination of values of the product properties. Therefore, if a specific production parameter varies, the other production parameters also change and this leads to compensation for the change in the specific production parameter.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist der zumindest eine Produktionsparameter, für den der zumindest eine Vorgabewert vorgegeben wird, ein Materialparameter und/oder ein Umgebungsparameter und/oder ein Maschinenparameter und/oder ein Prozessparameter und/oder eine Eigenschaft eines Erzeugnisses, das im Produktionsprozess verwendet wird.According to one embodiment of the method, the at least one production parameter for which the at least one default value is specified is a material parameter and / or an environmental parameter and / or a machine parameter and / or a process parameter and / or a property of a product that is used in the production process .

Zum Beispiel kann es sich bei diesem Produktionsparameter um einen Umgebungsparameter handeln, zum Beispiel eine Umgebungstemperatur oder eine Luftfeuchtigkeit. Alternativ kann es sich zum Beispiel um eine Maschineneigenschaft und/oder einen Prozessparameter handeln, zum Beispiel einen Abnutzungsgrad einer Maschine, oder eine Haltezeit in einem Wärmebehandlungszyklus, deren Veränderung unerwünschte Effekte hätte. Alternativ kann es sich zum Beispiel um eine Materialeigenschaft handeln, zum Beispiel einen Härtegrad oder einen Kohlenstoffgehalt eines verwendeten Stahls, eine Viskosität einer Paste, eine Partikelgröße eines Stoffes oder Anteile verschiedener Stoffe in einem bereits hergestellten Stoffgemisch. Es kann sich dabei optional auch um eine Materialeigenschaft eines Zwischenerzeugnisses handeln, das erst in dem Produktionsprozess entsteht, zum Beispiel eine Dicke einer Beschichtung oder eine Partikelgröße eines Stoffgemisches.For example, this production parameter can be an environmental parameter, for example an ambient temperature or a humidity. Alternatively, it can be, for example, a machine property and / or a process parameter, for example a degree of wear of a machine, or a holding time in a heat treatment cycle, the change of which would have undesirable effects. Alternatively, it can be, for example, a material property, for example a degree of hardness or a carbon content of a steel used, a viscosity of a paste, a particle size of a substance or proportions of different substances in a substance mixture that has already been produced. It can optionally also be a material property of an intermediate product that arises only in the production process, for example a thickness of a coating or a particle size of a mixture of substances.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verfahren für einen Produktionsprozess, bei dem zwischen dem Beginn und dem Ende des Produktionsprozesses mindestens ein Zwischenerzeugnis entsteht, derart durchgeführt, dass Eigenschaften des Zwischenerzeugnisses nicht als Eingangsgrößen des Umkehrmodells verwendet werden. Anders ausgedrückt gehen Eigenschaften des Zwischenerzeugnisses insbesondere weder in Form mindestens einer Eingangsgröße noch in Form mindestens einer Randbedingung in das Umkehrmodell ein. Eigenschaften des Zwischenerzeugnisses brauchen daher für die Anwendung des Umkehrmodells insbesondere nicht gemessen und/oder durch Simulation ermittelt und/oder auf anderem Wege bestimmt zu werden. Dagegen können derartige Messungen und/oder Simulationen zum Zwecke des Anlernens und/oder Validierens des Modells des Produktionsprozesses sinnvoll sein. Ausgangsgröße des Umkehrmodells kann daher insbesondere mindestens ein Produktionsparameter sein, der zum Beispiel ein Materialparameter und/oder eine Eigenschaft eines Erzeugnisses ist, das im Produktionsprozess verwendet wird, jedoch nicht selbst innerhalb des Produktionsprozesses hergestellt wird. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens können daher mithilfe des Umkehrmodells vor Beginn des Produktionsprozesses Werte von Produktionsparametern für den gesamten Produktionsprozess erhalten werden, ohne dass zwischenzeitlich Produkteigenschaften von Zwischenerzeugnisses ermittelt werden müssen oder jedenfalls feststehen müssen.According to one embodiment of the method, the method for a production process in which at least one intermediate product is formed between the start and the end of the production process is carried out in such a way that properties of the intermediate product are not used as input variables of the reversal model. In other words, properties of the intermediate product are not included in the reverse model in the form of at least one input variable or in the form of at least one boundary condition. Properties of the intermediate product therefore do not need to be measured and / or determined by simulation and / or determined in any other way in order to use the reversal model. In contrast, such measurements and / or simulations can be useful for the purpose of teaching and / or validating the model of the production process. The output variable of the reversal model can therefore in particular be at least one production parameter, which is for example a material parameter and / or a property of a product that is used in the production process, but is not itself produced within the production process. In this embodiment of the method, therefore, using the reversal model, values of production parameters for the entire production process can be obtained before the start of the production process, without the product properties of the intermediate product having to be determined in the meantime or in any case having to be established.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird in Bezug auf einen Produktionsprozess, in dem zumindest ein Zwischenerzeugnis erzeugt wird, eine Mehrzahl von Modellen des Produktionsprozesses empfangen, wobei die verschiedenen Modelle jeweils zeitlichen Abschnitten des Produktionsprozesses entsprechen, die mit der Erzeugung des Zwischenerzeugnisses enden bzw. unter Verwendung des Zwischenerzeugnisses ausgeführt werden. Insbesondere wird daher ein erstes Modell für den zeitlichen Abschnitt bis zur Erzeugung des Zwischenerzeugnisses und ein zweites Modell für den zeitlichen Abschnitt danach empfangen. Zu jedem dieser Mehrzahl von Modellen wird ein zugeordnetes Umkehrmodell dazu verwendet, jeweils zumindest einen Wert zumindest eines Produktionsparameters zu erhalten. Auf konkrete Ausgestaltungen Ausführungsformen dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird noch eingegangen.According to another embodiment of the method, a plurality of models of the production process are received in relation to a production process in which at least one intermediate product is produced, the various models corresponding in each case to temporal sections of the production process which end with or under the production of the intermediate product Use of the intermediate product. In particular, a first model for the time period up to the production of the intermediate product and a second model for the time period thereafter are therefore received. For each of these plurality of models, an associated reversal model is used to obtain at least one value of at least one production parameter. Specific embodiments of this embodiment of the method will still be discussed.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der zumindest eine ermittelte Wert des zumindest einen Produktionsparameters daraufhin geprüft, ob er ein insbesondere vorgegebenes Kriterium erfüllt, und/oder wird anhand eines insbesondere vorgegebenen Bewertungsschemas bewertet. In accordance with one embodiment of the method, the at least one determined value of the at least one production parameter is checked to determine whether it fulfills an especially predetermined criterion, and / or is evaluated using an especially predetermined evaluation scheme.

Das Kriterium kann insbesondere dazu dienen, den zumindest einen ermittelten Wert des zumindest einen Produktionsparameters auf seine Eignung für die Produktion zu überprüfen. Sind mehrere ermittelte Werte des zumindest einen Produktionsparameters durch das Umkehrmodell ermittelt worden, können diese Werte separat mithilfe des Kriteriums überprüft werden. Ist jeweils ein Wert von verschiedenen Produktionsparametern ermittelt worden, also eine Kombination von Werten von verschiedenen Produktionsparametern, kann insbesondere eine jeweilige Prüfung anhand von verschiedenen Kriterien und/oder einem gemeinsamen Kriterium erfolgen. Das gemeinsame Kriterium kann insbesondere Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Produktionsparametern aufweisen.The criterion can in particular be used to check the suitability for production of the at least one determined value of the at least one production parameter. If several determined values of the at least one production parameter have been determined by the reversal model, these values can be checked separately using the criterion. If a value from different production parameters has been determined in each case, that is to say a combination of values from different production parameters, in particular a respective test can be carried out on the basis of different criteria and / or a common criterion. The common criterion can in particular show dependencies between different production parameters.

Sind jeweils mehrere Werte von verschiedenen Produktionsparametern ermittelt worden, also mehrere Kombination von Werten von verschiedenen Produktionsparametern, kann insbesondere eine jeweilige Prüfung anhand von verschiedenen Kriterien und/oder einem gemeinsamen Kriterium erfolgen. Das gemeinsame Kriterium kann insbesondere Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Produktionsparametern aufweisen.If several values from different production parameters have been determined in each case, that is to say several combinations of values from different production parameters, in particular a respective test can be carried out on the basis of different criteria and / or a common criterion. The common criterion can, in particular, have dependencies between different production parameters.

Mithilfe eines Kriteriums kann insbesondere die Eignung des zumindest einen ermittelten Wertes des zumindest einen Produktionsparameters für eine Produktion überprüft werden. Alternativ oder zusätzlich kann/können insbesondere die Plausibilität und/oder die Zulässigkeit überprüft werden. Alternativ oder zusätzlich kann überprüft werden, ob der zumindest eine ermittelte Wert des zumindest einen Produktionsparameters einer Produktionsstrategie entspricht, zum Beispiel im Hinblick auf möglichst niedrige Kosten, eine möglichst schnelle Produktion und/oder möglichst geringe Wirkungen auf die Umwelt. With the aid of a criterion, the suitability of the at least one determined value of the at least one production parameter for a production can be checked. As an alternative or in addition, the plausibility and / or the admissibility can be checked in particular. Alternatively or additionally, it can be checked whether the at least one determined value of the at least one production parameter corresponds to a production strategy, for example with regard to the lowest possible costs, the fastest possible production and / or the least possible effects on the environment.

Alternativ oder zusätzlich kann der zumindest eine ermittelte Wert des zumindest einen Produktionsparameters anhand eines vorgegebenen Bewertungsschemas bewertet werden.As an alternative or in addition, the at least one determined value of the at least one production parameter can be evaluated using a predetermined evaluation scheme.

Sind mehrere ermittelte Werte des zumindest einen Produktionsparameters durch das Umkehrmodell ermittelt worden, können diese Werte gemeinsam mithilfe des Bewertungsschemas bewertet werden. Insbesondere kann dann eine Rangfolge der ermittelten Werte des zumindest einen Produktionsparametern erstellt werden.If several determined values of the at least one production parameter have been determined by the reversal model, these values can be evaluated together using the evaluation scheme. In particular, a ranking of the determined values of the at least one production parameter can then be created.

Ist jeweils ein Wert von verschiedenen Produktionsparametern ermittelt worden, also eine Kombination von Werten von verschiedenen Produktionsparametern, kann insbesondere eine jeweilige Bewertung anhand von verschiedenen Bewertungsschemen und/oder einem gemeinsamen Bewertungsschema erfolgen. Das gemeinsame Bewertungsschema kann insbesondere Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Produktionsparametern aufweisen.If a value from different production parameters has been determined in each case, that is to say a combination of values from different production parameters, in particular a respective evaluation can be carried out using different evaluation schemes and / or a common evaluation scheme. The common evaluation scheme can in particular have dependencies between different production parameters.

Mithilfe eines Bewertungsschemas kann insbesondere die Eignung des zumindest einen ermittelten Wertes des zumindest einen Produktionsparameters für eine Produktion beurteilt werden. Alternativ oder zusätzlich kann/können insbesondere die Plausibilität und/oder die Zulässigkeit beurteilt werden. Alternativ oder zusätzlich kann beurteilt werden, in wieweit der zumindest eine ermittelte Wert des zumindest einen Produktionsparameters einer Produktionsstrategie entspricht, zum Beispiel im Hinblick auf möglichst niedrige Kosten, eine möglichst schnelle Produktion und/oder möglichst geringe Wirkungen auf die Umwelt.The suitability of the at least one determined value of the at least one production parameter for a production can in particular be assessed with the aid of an evaluation scheme. Alternatively or additionally, the plausibility and / or the admissibility can be assessed. Alternatively or additionally, it can be assessed to what extent the at least one determined value of the at least one production parameter corresponds to a production strategy, for example with regard to the lowest possible costs, the fastest possible production and / or the lowest possible effects on the environment.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist das Modell des Produktionsprozesses ein angelerntes künstliches neuronales Netz.According to one embodiment of the method, the model of the production process is a trained artificial neural network.

Die Anzahl der Eingangsgrößen des neuronalen Netzes kann hierbei insbesondere größer sein als die Anzahl der Ausgangsgrößen. Hieraus ergibt sich ein im Aufbau unsymmetrisches neuronales Netz. Alternativ kann die Anzahl der Eingangsgrößen mit der Anzahl der Ausgangsgrößen übereinstimmen. Hieraus kann sich ein im Aufbau symmetrisches neuronales Netz ergeben. Alternativ kann die Anzahl der Eingangsgrößen kleiner sein als die Anzahl der Ausgangsgrößen. Hieraus ergibt sich ein im Aufbau unsymmetrisches neuronales Netz.The number of input variables of the neural network can in particular be greater than the number of output variables. This results in a non-symmetrical neural network. Alternatively, the number of input variables can match the number of output variables. This can result in a neural network that is symmetrical in structure. Alternatively, the number of input variables can be smaller than the number of output variables. This results in a non-symmetrical neural network.

Die Struktur des neuronalen Netzes kann insbesondere vorgegeben sein. Insbesondere kann/können die Anzahl der Eingänge und/oder der Ausgänge vorgegeben sein. Auch kann/können eine Anzahl von Neuronen und/oder eine Anzahl von Ebenen von Neuronen und/oder eine Anzahl von auf einer Ebene liegenden Neuronen, die zwischen den Eingängen und den Ausgängen befindlich sind, vorgegeben sein.The structure of the neural network can in particular be predetermined. In particular, the number of inputs and / or outputs can be specified. A number of neurons and / or a number of levels of neurons and / or a number of neurons lying on one level, which are located between the inputs and the outputs, can also be predetermined.

Wie bereits erläutert kann das neuronale Netz mithilfe von maschinellem Lernen angelernt werden. Insbesondere können mithilfe von maschinellem Lernen Werte von Gewichten und/oder Bias, die sich innerhalb des neuronalen Netzes befinden, ermittelt werden. As already explained, the neural network can be learned using machine learning. In particular, machine learning can be used to determine values of weights and / or biases that are located within the neural network.

Das Modell des Produktionsprozesses, das ein Ergebnis von maschinellem Lernen ist, kann insbesondere in Form von einer mathematischen Vorschrift oder mehreren mathematischen Vorschriften vorliegen, die das neuronale Netz mindestens teilweise mathematisch beschreiben. Eine solche mathematische Vorschrift und/oder mehrere solcher mathematischen Vorschriften kann/können insbesondere mindestens eine Eingangsgröße (mindestens ein Produktionsparameter), mindestens eine Ausgangsgröße (mindestens eine Produkteigenschaft), mindestens ein Gewicht und/oder mindestens ein Bias aufweisen.The model of the production process, which is a result of machine learning, can in particular be in the form of a mathematical rule or several mathematical rules that describe the neural network at least partially mathematically. Such a mathematical regulation and / or several such mathematical regulations can in particular have at least one input variable (at least one production parameter), at least one output variable (at least one product characteristic), at least one weight and / or at least one bias.

Insbesondere kann eine solche mathematische Vorschrift im Falle eines unsymmetrischen neuronalen Netzes mit einer Ausgangsgröße und mehren Eingangsgrößen folgende Form aufweisen: O_1 = f ( l_1 l_m , b_1 b _ n , w_1 w_p ) .

Figure DE102018220064A1_0001
In particular, such a mathematical rule can have the following form in the case of an asymmetrical neural network with one output variable and several input variables: O_1 = f ( l_1 ... l_m , b_1 ... b _ n , w_1 ... w_p ) .
Figure DE102018220064A1_0001

Hierbei ist O_1 eine Ausgangsgröße, I_1 bis I_m sind m Eingangsgrößen, b_1 bis b_n sind n Bias, w_1 bis w_p sind p Gewichte, wobei m, n und p natürliche Zahlen sind.Here is O_1 an output quantity, I_1 to In the are m input variables, b_1 to b_n are n bias, w_1 to w_p are p weights, where m, n and p are natural numbers.

Sind für die Bias b_1 bis b_n und Gewichte w_1 bis w_p Werte bekannt, vereinfacht sich die Form einer solchen mathematischen Vorschrift wie folgt: O_1 = f ( l_1 l_m ) .

Figure DE102018220064A1_0002
Are for the bias b_1 to b_n and weights w_1 to w_p Known values, the form of such a mathematical rule is simplified as follows: O_1 = f ( l_1 ... l_m ) .
Figure DE102018220064A1_0002

Die Ausgangsgröße O_1 ist also von den Eingangsgrößen I_1 bis I_m abhängig.The initial size O_1 is from the input quantities I_1 to In the dependent.

Das Umkehrmodell, das durch eine Umkehrung des Modells des Produktionsprozesses erzeugt ist, kann insbesondere eine mathematische Umkehrung einer solchen mathematischen Vorschrift sein, die erlaubt, eine Ausgangsgröße O_1 vorzugeben und Lösungen für die Eingangsgrößen I_1 bis I_m zu ermitteln. Die Ausgangsgröße O_1 wird also durch die Umkehrung zu einer Eingangsgröße des Umkehrmodells, die Eingangsgrößen I_1 bis I_m werden zu Ausgangsgrößen des Umkehrmodells. Eine solche Umkehrung kann zum Beispiel folgendermaßen mathematisch darstellbar sein: l_1 = f ( O_1 , l_2 l_m )

Figure DE102018220064A1_0003
l_2 = f ( O_1 , l_1 , l_3 l_m )
Figure DE102018220064A1_0004
l_m 1 = f ( O_1 , l_1 ,  l_m 2 , l_m )
Figure DE102018220064A1_0005
l_m = f ( O_1 , l_1 , l_m 1 ) .
Figure DE102018220064A1_0006
The reversal model, which is generated by reversing the model of the production process, can in particular be a mathematical reversal of such a mathematical rule, which allows an output variable O_1 to specify and solutions for the input variables I_1 to In the to determine. The initial size O_1 through the inversion it becomes an input quantity of the inversion model, the input quantities I_1 to In the become output variables of the reversal model. Such an inversion can be represented mathematically, for example, as follows: l_1 = f ( O_1 , l_2 ... l_m )
Figure DE102018220064A1_0003
l_2 = f ( O_1 , l_1 , l_3 ... l_m )
Figure DE102018220064A1_0004
l_m - 1 = f ( O_1 , l_1 , ... l_m - 2nd , l_m )
Figure DE102018220064A1_0005
l_m = f ( O_1 , l_1 , ... l_m - 1 ) .
Figure DE102018220064A1_0006

Ein derartiges Gleichungssystem kann nicht eindeutig gelöst werden, weil es nur eine Eingangsgröße O_1, aber mehrere Ausgangsgrößen I_1 bis I_m aufweist. Es weist also eine Schar von Lösungen auf. Eine oder mehrere Lösungen kann/können insbesondere mithilfe eines Kriteriums und/oder anhand eines Bewertungsschemas ausgewählt und/oder bewertet werden.Such a system of equations cannot be uniquely solved because it is only an input quantity O_1 , but several output variables I_1 to In the having. So it has a bevy of solutions. One or more solutions can, in particular, be selected and / or evaluated using a criterion and / or using an evaluation scheme.

Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Umkehrung auch zum Beispiel folgendermaßen mathematisch darstellbar sein: 0 = f ( l_1 l_m ) O_1 ,

Figure DE102018220064A1_0007
wobei diese Gleichung unter Variation der Eingangsgrößen I_1 bis I_m für die vorgegebene Ausgangsgröße O_1 minimiert wird, zum Beispiel mithilfe eines numerischen Lösungsverfahrens.As an alternative or in addition, such an inversion can also be represented mathematically, for example, as follows: 0 = f ( l_1 ... l_m ) - O_1 ,
Figure DE102018220064A1_0007
this equation varying the input variables I_1 to In the for the given output variable O_1 is minimized, for example using a numerical solution method.

Die zuvor und im Folgenden beschriebenen Fälle sind lediglich Ausführungsbeispiele. Allgemeiner formuliert kann ein Gleichungssystem, das ein neuronales Netz beschreibt, immer dann eindeutig und daher zum Beispiel analytisch gelöst werden, wenn der beschriebene Produktionsprozess mehr Eingangsgrößen O als Ausgangsgrößen I aufweist (in diesem Fall wäre die Lösung des Gleichungssystems bei Anwendung des Umkehrmodells sogar überbestimmt) oder wenn der beschriebene Produktionsprozess genauso viele Eingangsgrößen O wie Ausgangsgrößen I aufweist. In all diesen Fällen wird davon ausgegangen, dass alle anderen Variablen und Konstanten des Gleichungssystems bekannt sind, insbesondere aufgrund des Anlernens des neuronalen Netzes. The cases described above and below are only exemplary embodiments. In more general terms, a system of equations that describes a neural network can always be solved unambiguously and therefore analytically, for example, if the described production process has more input variables O as output variables I. has (in this case the solution of the system of equations would even be overdetermined if the inverse model was used) or if the described production process had just as many input variables O like output quantities I. having. In all of these cases it is assumed that all other variables and constants of the system of equations are known, in particular due to the learning of the neural network.

Nicht nur bei den beiden oben beschriebenen mathematischen Darstellungen von neuronalen Netzen ist es möglich, auch mindestens einen Wert einer Ausgangsgröße festzuhalten. Eine solcher Wert kann insbesondere ein Wert des zumindest einen weiteren Produktionsparameters sein, der im Produktionsprozess nicht oder nur schwer durch Einflussnahme veränderbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der zumindest eine Wert des zumindest einen weiteren Produktionsparameters ein Wert sein, der im Produktionsprozess zwar veränderbar ist, jedoch trotzdem vorgegeben werden soll.Not only in the two mathematical representations of neural networks described above, it is also possible to record at least one value of an output variable. Such a value can be, in particular, a value of the at least one further production parameter that cannot be changed or can only be changed with difficulty in the production process. Alternatively or additionally, the at least one value of the at least one further production parameter can be a value that can be changed in the production process, but is nevertheless intended to be predetermined.

Ist das Umkehrmodell erzeugt, ist eine Anwendung des Umkehrmodells, zum Beispiel während einer laufenden Produktion, möglich. Eine (gewünschte) Eingangsgröße (z.B. O_1, siehe oben) des Umkehrmodells kann vorgegeben werden, zumindest eine (zum Beispiel gewünschte und/oder nicht oder nur schwer veränderbare) Ausgangsgröße kann überdies vorgegeben werden. Ergebnis ist dann ein Wert der zumindest einen (nicht vorgegebenen) Ausgangsgröße.Once the reversal model has been generated, the reversal model can be used, for example, during production. A (desired) input variable (e.g. O_1 , see above) of the reversal model can be specified, at least one (for example desired and / or not or only difficult to change) output variable can also be specified. The result is then a value of the at least one (unspecified) output variable.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist das Produkt, das in dem Produktionsprozess erzeugt werden soll, ein Energiespeicher, insbesondere ein Akkumulator, oder ein Bestandteil eines Energiespeichers, insbesondere eines Akkumulators, und wird zumindest ein Wert eines Produktionsparameters des Energiespeichers oder des Bestandteils des Energiespeichers mithilfe des Umkehrmodells ermittelt.According to one embodiment of the method, the product that is to be generated in the production process is an energy store, in particular an accumulator, or a component of an energy store, in particular an accumulator, and becomes at least one value of a production parameter of the energy store or of the component of the energy store with the aid of the Reversal model determined.

Der Energiespeicher kann insbesondere ein Speicher für thermische Energie und/oder ein Speicher für chemische Energie und/oder ein Speicher für mechanische Energie und/oder ein Speicher für elektrische Energie sein.The energy store can in particular be a store for thermal energy and / or a store for chemical energy and / or a store for mechanical energy and / or a store for electrical energy.

Insbesondere kann der Energiespeicher ein Speicher sein, der ausgestaltet ist, in einem Fahrzeug verwendet zu werden, insbesondere zur Bereitstellung von Antriebsleistung und/oder zur Bereitstellung von Leistung für andere Energieverbraucher des Fahrzeugs (zum Beispiel Ausstattungsdetails und/oder ein Steuergerät) und/oder von Energieverbrauchern, die mit dem Fahrzeug verbunden sind. Ein solcher Energieverbraucher kann zum Beispiel ein während der Fahrt mitgeführtes Gerät eines Passagiers, das über eine Schnittstelle mit dem Energiespeicher verbunden ist, sein.In particular, the energy store can be a memory which is designed to be used in a vehicle, in particular for providing drive power and / or for providing power to other energy consumers of the vehicle (for example equipment details and / or a control unit) and / or Energy consumers connected to the vehicle. Such an energy consumer can be, for example, a device carried by a passenger while driving, which is connected to the energy store via an interface.

Insbesondere kann der Energiespeicher ein Akkumulator sein, der wiederaufladbar ist und elektrische Energie auf elektrochemischer Basis speichert. Es kann sich zum Beispiel um einen Lithium-Ionen-Akkumulator und/oder ein Lithium-Polymer-Akkumulator und/oder ein Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator und/oder ein Lithium-Titanat-Akkumulator und/oder ein Lithium-Schwefel-Akkumulator und/oder ein Lithium-Luft-Akkumulator und/oder ein Nickel-Metallhydrid-Akkumulator und/oder ein Silber-Zink-Akkumulator und/oder ein Zinn-Schwefel-Lithium-Akkumulator und/oder ein Aluminium-Ionen-Akkumulator und/oder ein Nickel-Zink-Akkumulator und/oder ein Nickel-Wasserstoff-Akkumulator und/oder ein Nickel-Eisen-Akkumulator und/oder ein Nickel-Metallhybrid-Akkumulator und/oder ein Natrium-Nickelchlorid-Akkumulator und/oder ein Natrium-Schwefel-Akkumulator und/oder ein Bleiakkumulator und/oder eine Feststoffbatterie und/oder ein Akkumulator, in dem Silizium und/oder Magnesium und/oder Natrium und/oder Titan und/oder ein keramisches Material, zum Beispiel Titannitrid, und/oder Kohlenstoff und/oder ein Kohlenwasserstoff verwendet wird.In particular, the energy store can be an accumulator that is rechargeable and stores electrical energy on an electrochemical basis. For example, it can be a lithium-ion battery and / or a lithium-polymer battery and / or a lithium-iron-phosphate battery and / or a lithium-titanate battery and / or a lithium-sulfur battery and / or a lithium-air battery and / or a nickel-metal hydride battery and / or a silver-zinc battery and / or a tin-sulfur-lithium battery and / or an aluminum-ion battery and / or a nickel Zinc accumulator and / or a nickel-hydrogen accumulator and / or a nickel-iron accumulator and / or a nickel-metal hybrid accumulator and / or a sodium-nickel chloride accumulator and / or a sodium-sulfur accumulator and / or a lead accumulator and / or a solid-state battery and / or an accumulator in which silicon and / or magnesium and / or sodium and / or titanium and / or a ceramic material, for example titanium nitride, and / or carbon and / or a hydrocarbon is used.

In der Produktion von Akkumulatoren existieren sehr viele Produktionsparameter, die einen Einfluss auf Eigenschaften des Produkts haben. Insbesondere werden in der Produktion von Akkumulatoren komplexe Anlagen mit jeweils einer Vielzahl von einstellbaren Produktionsparametern verwendet. Einflüsse von Produktionsparametern auf Produkteigenschaften sind hierbei häufig nicht oder nicht direkt messbar. Sie wirken sich teilweise erst später im Produktionsprozess und/oder im Produkt aus. Das vorgeschlagene Verfahren bietet die Möglichkeit, derartige Einflüsse in der Produktion von Akkumulatoren innerhalb des Modells des Produktionsprozesses und innerhalb des Umkehrmodells zu berücksichtigen.There are many production parameters in the production of accumulators that influence the properties of the product. In particular, complex systems with a large number of adjustable production parameters are used in the production of accumulators. Influences of production parameters on product properties are often not or not directly measurable. They sometimes only have an effect later in the production process and / or in the product. The proposed method offers the possibility of taking such influences into account in the production of accumulators within the model of the production process and within the reversal model.

Weiterhin wird vorgeschlagen eine Anordnung, ausgestaltet zur Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern eines Produktionsprozesses, bei dessen Ausführung ein Produkt erzeugt wird, wobei die Anordnung aufweist:

  • - eine Schnittstelle, ausgestaltet zum Empfangen des Modells des Produktionsprozesses, das ein Ergebnis von maschinellem Lernen ist, wobei zumindest ein Produktionsparameter Eingangsgröße des Modells ist und zumindest eine Produkteigenschaft Ausgangsgröße des Modells ist;
  • - eine Ermittlungseinrichtung, ausgestaltet zum Ermitteln zumindest eines Wertes zumindest eines Produktionsparameters mithilfe eines Umkehrmodells des Produktionsprozesses, wobei das Umkehrmodell eine Umkehrung des Modells des Produktionsprozesses ist und wobei die Ermittlungseinrichtung ausgestaltet ist, das Umkehrmodell derart anzuwenden, dass der zumindest eine Wert der zumindest einen Produkteigenschaft in das Umkehrmodell eingeht und der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters aus dem Umkehrmodell erhalten wird.
Furthermore, an arrangement is proposed which is designed to carry out a method for determining values of production parameters of a production process, during the execution of which a product is produced, the arrangement comprising:
  • an interface configured to receive the model of the production process, which is a result of machine learning, at least one production parameter being the input variable of the model and at least one product property being the output variable of the model;
  • a determination device configured to determine at least one value of at least one production parameter using a reversal model of the production process, the reversal model being a reversal of the model of the production process and the determination device being designed to use the reversal model such that the at least one value of the at least one product property enters the reversal model and the at least one value of the at least one production parameter is obtained from the reversal model.

Die Schnittstelle kann insbesondere eine Datenschnittstelle sein, die ausgestaltet ist, digitale Daten zu empfangen. Es kann sich zum Beispiel um eine Netzwerkschnittstelle und/oder eine USB-Schnittstelle und/oder eine weitere Schnittstelle handeln, die im Bereich von Computern verwendet wird. Die Schnittstelle kann alternativ oder zusätzlich ein Eingabegerät sein, ausgestaltet derart, dass das Modell des Produktionsprozesses eingegeben werden kann. Die Schnittstelle kann auch innerhalb eines Computers angeordnet sein, zum Beispiel die Schnittstelle des Arbeitsspeichers sein, in den das Modell des Produktionsprozesses geladen werden kann.The interface can in particular be a data interface that is designed to receive digital data. For example, it can be a network interface and / or a USB interface and / or another interface that is used in the field of computers. As an alternative or in addition, the interface can be an input device configured in such a way that the model of the production process can be input. The interface can also be arranged within a computer, for example the interface of the main memory into which the model of the production process can be loaded.

Die Ermittlungseinrichtung kann insbesondere ein Computer oder ein Computernetz sein, der/das ausgestaltet ist, das Umkehrmodell anzuwenden. Das Umkehrmodell kann zum Beispiel durch zumindest eine mathematische Vorschrift beschrieben sein. Diese mathematische Vorschrift kann insbesondere auf der zumindest einen mathematischen Vorschrift basieren (z. B. gleich dieser Vorschrift sein oder daraus abgeleitet sein), die das Modell des Produktionsprozesses beschreibt.The determination device can in particular be a computer or a computer network that is designed to use the reversal model. The reversal model can be described, for example, by at least one mathematical rule. This mathematical regulation can in particular be based on the at least one mathematical regulation (e.g. be the same as or be derived from this regulation), which describes the model of the production process.

Das Verfahren zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern kann insbesondere das oben beschriebene Verfahren sein.The method for determining values of production parameters can in particular be the method described above.

Ausgestaltungen der Anordnung ergeben sich aus Ausgestaltungen des Verfahrens, die in dieser Beschreibung beschrieben sind.Refinements of the arrangement result from refinements of the method which are described in this description.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

  • 1a ein Beispiel für ein Modells eines Produktionsprozesses als symmetrisches neuronales Netz,
  • 1b ein Umkehrmodell des in 1a dargestellten Modells,
  • 2a ein weiteres Beispiel für ein Modell eines Produktionsprozesses als unsymmetrisches neuronales Netz,
  • 2b ein Umkehrmodell des in 2a dargestellten Modells,
  • 3a ein Flussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3b ein Beispiel eines Modells des Produktionsprozesses, den das in 3a gezeigte Verfahren betrifft,
  • 4 ein weiteres Beispiel eines Modells eines Produktionsprozesses,
  • 5 noch ein weiteres Beispiel eines Modells eines Produktionsprozesses,
  • 6 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung, die zur Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern ausgestaltet ist.
Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. The individual figures of the drawing show:
  • 1a an example of a model of a production process as a symmetrical neural network,
  • 1b a reverse model of the in 1a model shown,
  • 2a another example of a model of a production process as an asymmetrical neural network,
  • 2 B a reverse model of the in 2a model shown,
  • 3a 2 shows a flow chart according to an embodiment of the method according to the invention,
  • 3b an example of a model of the production process that the in 3a shown method concerns
  • 4th another example of a model of a production process,
  • 5 yet another example of a model of a production process,
  • 6 an embodiment of an arrangement which is designed to carry out the method for determining values of production parameters.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden gleiche Bezugszeichen für funktionsgleiche Einrichtungen und Elemente verwendet. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es sich bei den Ausführungsbeispielen um dasselbe Ausführungsbeispiel oder Teile desselben Ausführungsbeispiels handelt.In various exemplary embodiments, the same reference numerals are used for devices and elements with the same function. However, this does not mean that the exemplary embodiments are the same exemplary embodiment or parts of the same exemplary embodiment.

1a zeigt ein Modell eines Produktionsprozesses in Form eines symmetrischen neuronalen Netzes 1. Das neuronale Netz 1 weist zwei Neuronen N11 und N12 in einer Eingangsebene (links in 1a dargestellt) auf. Das Neuron N11 erhält die Eingangsgröße I1. Das Neuron N12 erhält die Eingangsgröße I2. Das neuronale Netz 1 weist zudem zwei Neuronen N21 und N22 in einer Zwischenebene (mittig in 1a dargestellt) auf. Das Neuron N21 hat eine Zwischenausgangsgröße L1, das Neuron N22 hat eine Zwischenausgangsgröße L2. 1a shows a model of a production process in the form of a symmetrical neural network 1 . The neural network 1 has two neurons N11 and N12 on an entrance level (left in 1a shown). The neuron N11 receives the input variable I1 . The neuron N12 receives the input variable I2 . The neural network 1 also shows two neurons N21 and N22 in an intermediate level (middle in 1a shown). The neuron N21 has an intermediate output size L1 , the neuron N22 has an intermediate output size L2 .

Zudem weist das neuronale Netz 1 zwei Neuronen N31 und N32 in einer Ausgangsebene (rechts in 1a dargestellt) auf. Das Neuron N31 hat die Ausgangsgröße O1, das Neuron N32 hat die Ausgangsgröße O2. Das neuronale Netz 1 ist bereits angelernt, es weist Biaswerte für die Bias b1, b2 auf und Gewichtswerte für die Gewichte w111, w112, w121, w122, w211, w212, w221, w222 auf. Die Biaswerte für die Bias b1, b2 und Gewichtswerte für die Gewichte w111, w112, w121, w122, w211, w212, w221, w222 sind mithilfe von maschinellem Lernen ermittelt (zum Beispiel mittels Optimierung, Gradient Descent, Backpropagation).In addition, the neural network points 1 two neurons N31 and N32 in an exit level (right in 1a shown). The neuron N31 has the initial size O1 , the neuron N32 has the initial size O2 . The neural network 1 has already been learned, it shows bias values for the bias b1 , b2 on and weight values for the weights w111 , w112 , w121 , w122 , w211 , w212 , w221 , w222 on. The bias values for the bias b1 , b2 and weight values for the weights w111 , w112 , w121 , w122 , w211 , w212 , w221 , w222 are determined with the help of machine learning (for example by means of optimization, gradient descent, back propagation).

Das in 1a gezeigte neuronale Netz 1 lässt sich wie folgt mathematisch beschreiben: O1 = L1*w211 + L2*w221

Figure DE102018220064A1_0008
O2 = L1*w212 + L2*w222
Figure DE102018220064A1_0009
mit: L1 = a ( I1*w111 + I2*w121 + b1 )
Figure DE102018220064A1_0010
L2 = a ( I1*w112 + I2*w122 + b2 ) .
Figure DE102018220064A1_0011
This in 1a shown neural network 1 can be described mathematically as follows: O1 = L1 * w211 + L2 * w221
Figure DE102018220064A1_0008
O2 = L1 * w212 + L2 * w222
Figure DE102018220064A1_0009
With: L1 = a ( I1 * w111 + I2 * w121 + b1 )
Figure DE102018220064A1_0010
L2 = a ( I1 * w112 + I2 * w122 + b2 ) .
Figure DE102018220064A1_0011

Hierbei wird die Aktivierungsfunktion a verwendet. Die Aktivierungsfunktion a ist in diesem Beispiel die Sigmoid-Funktion. Sie kann alternativ oder zusätzlich auch eine andere Funktion sein, zum Beispiel die Identitätsfunktion oder die ReLu-Funktion.The activation function a is used here. The activation function a is the sigmoid function in this example. Alternatively or additionally, it can also be another function, for example the identity function or the ReLu function.

Werden die Gleichungen 1-4 miteinander kombiniert, so ergibt sich: O1 = a ( I1 + w111 + I2 + w121 + b1 ) * w211 + a ( I1 + w112 + I2 + w122 + b2 ) * w221

Figure DE102018220064A1_0012
O2 = a ( I1 + w111 + I2 + w121 + b1 ) * w212 + a ( I1 + w112 + I2 + w122 + b2 ) * w222 .
Figure DE102018220064A1_0013
If equations 1-4 are combined, the result is: O1 = a ( I1 + w111 + I2 + w121 + b1 ) * w211 + a ( I1 + w112 + I2 + w122 + b2 ) * w221
Figure DE102018220064A1_0012
O2 = a ( I1 + w111 + I2 + w121 + b1 ) * w212 + a ( I1 + w112 + I2 + w122 + b2 ) * w222 .
Figure DE102018220064A1_0013

In Kurzform ergibt sich: O1 = f ( I1 , I2 )

Figure DE102018220064A1_0014
O2 = f ( I1 , I2 ) .
Figure DE102018220064A1_0015
In short form: O1 = f ( I1 , I2 )
Figure DE102018220064A1_0014
O2 = f ( I1 , I2 ) .
Figure DE102018220064A1_0015

Das Gleichungssystem bestehend aus den Gleichungen (8) und (9) lässt sich eindeutig lösen. Zusätzlich lässt es sich umkehren, sodass sich das Umkehrmodell U1 ergibt, das in 1b dargestellt ist. Das Umkehrmodell U1 lässt sich wie folgt mathematisch beschreiben: I1 = f ( O1 , O2 )

Figure DE102018220064A1_0016
I2 = f ( O1 , O2 ) .
Figure DE102018220064A1_0017
The system of equations consisting of equations (8) and (9) can be clearly solved. In addition, it can be reversed, so that the reversal model U1 results in 1b is shown. The reverse model U1 can be described mathematically as follows: I1 = f ( O1 , O2 )
Figure DE102018220064A1_0016
I2 = f ( O1 , O2 ) .
Figure DE102018220064A1_0017

Die Eingangsgrößen I1, I2 sind im Umkehrmodell U1 Ausgangsgrößen. Die Ausgangsgrößen O1, O2 sind im Umkehrmodell U1 Eingangsgrößen.The input variables I1 , I2 are in the reverse model U1 Output variables. The output variables O1 , O2 are in the reverse model U1 Input variables.

Die Eingangsgrößen I1, I2 entsprechen Produktionsparametern PI1, PI2. Die Ausgangsgröße O1, O2 entsprechen Produkteigenschaften PO1, PO2. Werte für die Ausgangsgrößen O1, O2 werden als eingehende Werte des Umkehrmodells U1 festgelegt. Sie entsprechen Werte von Produkteigenschaften, die zum Beispiel gewünscht oder erforderlich sind.The input variables I1 , I2 correspond to production parameters PI1 , PI2 . The initial size O1 , O2 correspond to product properties PO1 , PO2 . Values for the output variables O1 , O2 are considered incoming values of the reverse model U1 fixed. They correspond to values of product properties that are desired or required, for example.

Werte für die Eingangsgrößen I1, I2 werden als ausgehende Werte des Umkehrmodells U1 ermittelt. Sie entsprechen Werten von Produktionsparametern, für die das Umkehrmodel U1 prognostiziert, dass sie zu den Werten der Produkteigenschaften führen. Values for the input variables I1 , I2 are called outgoing values of the reverse model U1 determined. They correspond to values of production parameters for which the reverse model U1 predicts that they will lead to the values of the product properties.

Der Produktionsprozess kann zum Beispiel ein Herstellungsvorgang einer Paste sein. Zum Beispiel kann es sich um eine Paste handeln, die in der Herstellung eines Akkumulators benötigt wird. Die Produktionsparameter können zum Beispiel eine Menge eines Materials (entsprechend der Eingangsgröße I1) und eine Dauer eines Mischvorganges (entsprechend der Eingangsgröße I2) sein. Alternativ können die Produktionsparameter andere Größen beschreiben. Die Produkteigenschaften können zum Beispiel die Viskosität (entsprechend der Ausgangsgröße O1) und die Homogenität (entsprechend der Ausgangsgröße O2) einer erzeugten Paste sein. Alternativ können die Produkteigenschaften andere Größen sein.The production process can be a paste manufacturing process, for example. For example, it can be a paste that is required in the manufacture of an accumulator. The production parameters can, for example, be a quantity of a material (according to the input size I1 ) and a duration of a mixing process (according to the input variable I2 ) be. Alternatively, the production parameters can describe other sizes. The product properties can, for example, the viscosity (according to the initial size O1 ) and the homogeneity (according to the initial size O2 ) of a paste produced. Alternatively, the product properties can be other sizes.

2a zeigt ein Modell eines Produktionsprozesses in Form eines unsymmetrischen neuronalen Netzes 2. Das neuronale Netz 2 weist zwei Neuronen N11 und N12 in einer Eingangsebene (links in 2a dargestellt) auf. Das Neuron N11 erhält die Eingangsgröße I1. Das Neuron N12 erhält die Eingangsgröße I2. Das neuronale Netz 2 weist zudem zwei Neuronen N21 und N22 in einer Zwischenebene (mittig in 2a dargestellt) auf. Das Neuron N21 hat eine Zwischenausgangsgröße L1, das Neuron N22 hat eine Zwischenausgangsgröße L2. 2a shows a model of a production process in the form of an asymmetrical neural network 2nd . The neural network 2nd has two neurons N11 and N12 on an entrance level (left in 2a shown). The neuron N11 receives the input variable I1 . The neuron N12 receives the input variable I2 . The neural network 2nd also shows two neurons N21 and N22 in an intermediate level (middle in 2a shown). The neuron N21 has an intermediate output size L1 , the neuron N22 has an intermediate output size L2 .

Zudem weist das neuronale Netz 2 ein Neuron N3 in einer Ausgangsebene (rechts in 2a dargestellt) auf. Das Neuron N3 hat die Ausgangsgröße O. Das neuronale Netz 2 ist bereits angelernt, es weist Biaswerte für die Bias b1, b2 auf und Gewichtswerte für die Gewichte w111, w112, w121, w122, w21_, w22_auf. Die Biaswerte für die Bias b1, b2 und die Gewichtswerte für die Gewichte w111, w112, w121, w122, w21_, w22_ sind mithilfe von maschinellem Lernen ermittelt.In addition, the neural network points 2nd a neuron N3 in an exit level (right in 2a shown). The neuron N3 has the initial size O . The neural network 2nd has already been learned, it shows bias values for the bias b1 , b2 on and weight values for the weights w111 , w112 , w121 , w122 , w21_ , w22_ on. The bias values for the bias b1 , b2 and the weight values for the weights w111 , w112 , w121 , w122 , w21_ , w22_ are determined using machine learning.

Das in 2a gezeigte neuronale Netz 2 lässt sich wie folgt mathematisch beschreiben: O1 = L1*w21 _ + L2*w22 _

Figure DE102018220064A1_0018
mit: L1 = a ( I1*w111 + I2*w121 + b1 )
Figure DE102018220064A1_0019
L2 = a ( I1*w112 + I2*w122 + b2 ) .
Figure DE102018220064A1_0020
This in 2a shown neural network 2nd can be described mathematically as follows: O1 = L1 * w21 _ + L2 * w22 _
Figure DE102018220064A1_0018
With: L1 = a ( I1 * w111 + I2 * w121 + b1 )
Figure DE102018220064A1_0019
L2 = a ( I1 * w112 + I2 * w122 + b2 ) .
Figure DE102018220064A1_0020

Hierbei wird die Aktivierungsfunktion a verwendet. Die Aktivierungsfunktion a ist in diesem Beispiel die Sigmoid-Funktion. Sie kann alternativ oder zusätzlich auch eine andere Funktion sein, zum Beispiel die Identitätsfunktion oder die ReLu-Funktion.The activation function a is used here. The activation function a is the sigmoid function in this example. Alternatively or additionally, it can also be another function, for example the identity function or the ReLu function.

Werden die Gleichungen 12-14 miteinander kombiniert, so ergibt sich: O = a ( I1*w111 + I2*w121 + b1 ) * w21_ + a ( I1*w112 + I2*w122 + b2 ) * w22_

Figure DE102018220064A1_0021
If equations 12-14 are combined, the result is: O = a ( I1 * w111 + I2 * w121 + b1 ) * w21_ + a ( I1 * w112 + I2 * w122 + b2 ) * w22_
Figure DE102018220064A1_0021

In Kurzform ergibt sich: O1 = f ( I1 ,  I2 ) .

Figure DE102018220064A1_0022
In short form: O1 = f ( I1 , I2 ) .
Figure DE102018220064A1_0022

Die Gleichung (16) lässt sich nicht eindeutig lösen. Sie lässt sich umformen, sodass sich das Umkehrmodell U2 ergibt, das in 2b dargestellt ist. Das Umkehrmodell U2 lässt sich wie folgt mathematisch beschreiben: 0 = f ( l1 , l2 ) O .

Figure DE102018220064A1_0023
wobei Gleichung 17 unter Variation der Eingangsgrößen I1 und I2 für die Ausgangsgröße O gelöst wird, zum Beispiel mithilfe eines numerischen Lösungsverfahrens. Die Eingangsgrößen I1, I2 sind um Umkehrmodell U2 Ausgangsgrößen. Die Ausgangsgröße O ist im Umkehrmodell U2 eine Eingangsgröße.Equation (16) cannot be clearly solved. It can be shaped so that the reverse model U2 results in 2 B is shown. The reverse model U2 can be described mathematically as follows: 0 = f ( l1 , l2 ) - O .
Figure DE102018220064A1_0023
where equation 17 varies the input variables I1 and I2 for the output size O is solved, for example using a numerical solution method. The input variables I1 , I2 are about reverse model U2 Output variables. The initial size O is in the reverse model U2 an input variable.

Die Eingangsgrößen I1, I2 entsprechen Produktionsparametern (PI1, PI2). Die Ausgangsgröße O entspricht einer Produkteigenschaft (PO). Ein Wert für die Ausgangsgröße O wird als eingehender Wert des Umkehrmodells U2 festgelegt. Er entspricht einem Wert einer Produkteigenschaft, die zum Beispiel gewünscht oder erforderlich ist.The input variables I1 , I2 correspond to production parameters ( PI1 , PI2 ). The initial size O corresponds to a product property ( PO ). A value for the output quantity O is used as the incoming value of the reverse model U2 fixed. It corresponds to a value of a product property that is desired or required, for example.

Werte für die Eingangsgrößen I1, I2 werden als ausgehende Werte des Umkehrmodells U2 ermittelt. Sie entsprechen Werten von Produktionsparametern, für die das Umkehrmodel U2 prognostiziert, dass sie zu dem Wert der Produkteigenschaft führt.Values for the input variables I1 , I2 are called outgoing values of the reverse model U2 determined. They correspond to values of production parameters for which the reverse model U2 predicts that it will lead to the value of the product property.

In 3a wird ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Im ersten Schritt S1 wird ein Produktionsprozess, der beschrieben werden soll, mehrfach durchgeführt. Es handelt sich bei dem Produktionsprozess um einen Herstellungsprozess einer Paste, der ein Teilschritt in der Herstellung eines Akkumulators ist. Sechs Produktionsparameter PI1-PI6 des Produktionsprozesses werden betrachtet. Beispielhaft sind dies:

  • PI1: Menge Material 1,
  • PI2: Menge Material 2,
  • PI3: Dauer des Mischvorgangs,
  • PI4: Leistungsaufnahme Mischer,
  • PI5: Partikelgröße Material 1,
  • PI6: Partikelgröße Material 2.
In 3a a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention is shown. In the first step S1 A production process that is to be described is carried out several times. The production process is a manufacturing process of a paste, which is a sub-step in the production of an accumulator. Six production parameters PI1-PI6 of the production process are considered. Examples are:
  • PI1: amount of material 1 ,
  • PI2: amount of material 2nd ,
  • PI3: duration of the mixing process,
  • PI4: power consumption mixer,
  • PI5: particle size material 1 ,
  • PI6: Particle size material 2nd .

Zwei Produkteigenschaften PO1, PO2 werden betrachtet. Beispielhaft sind dies:

  • PO1: Viskosität der Paste,
  • PO2: Homogenität der Paste.
Two product features PO1 , PO2 are considered. Examples are:
  • PO1: viscosity of the paste,
  • PO2: homogeneity of the paste.

Der Produktionsprozess wird im ersten Schritt S1 mehrfach durchgeführt und hierbei wird der Wert eines jeden Produktionsparameters PI1-PI6 variiert. Die Werte der Produktionsparameter PI1-PI6 können hierbei zum Beispiel jeweils innerhalb eines Intervalls eines jeweils relevanten Wertebereichs variiert werden. Der Produktionsprozess kann dann insbesondere für Stützstellen der Werte der Produktionsparameter PI1-PI6, die jeweils innerhalb der Intervalle liegen, durchgeführt werden.The production process is the first step S1 carried out several times and here the value of each production parameter PI1-PI6 varies. The values of the production parameters PI1-PI6 can be varied, for example, within an interval of a relevant range of values. The production process can then be used in particular for points of support for the values of the production parameters PI1-PI6 , which are within the intervals.

Anhand der erhaltenen Exemplare des Produkts werden jeweils Werte der Produkteigenschaften PO1, PO2 bestimmt, zum Beispiel durch Messung und/oder Simulation. Für jedes Exemplar des Produkts ergibt sich ein Datensatz D, der Werte der Produktionsparameter PI1-PI6 und Werte der Produkteigenschaften PO1, PO2 aufweist.On the basis of the copies of the product obtained, values of the product properties are shown PO1 , PO2 determined, for example by measurement and / or simulation. There is one record for each copy of the product D , the values of the production parameters PI1-PI6 and values of product properties PO1 , PO2 having.

Die Datensätze D werden im zweiten Schritt S2 genutzt um maschinelles Lernen anhand eines vorgegebenen neuronalen Netzes 3, das vereinfacht in 3b dargestellt ist, durchzuführen. Das heißt insbesondere, dass Werte von Gewichten und oder Bias des neuronalen Netzes 3 bestimmt und/oder angepasst werden. Da sechs Produktionsparameter PI1-PI6 und zwei Produkteigenschaften PO1, PO2 betrachtet werden, besitzt das neuronale Netz 3 sechs Eingangsgrößen I1-I6 (für Werte der Produktionsparameter PI1-PI6) und zwei Ausgangsgrößen O1, O2 (für Werte der Produkteigenschaften PO1, PO2).The records D be in the second step S2 used for machine learning based on a given neural network 3rd that simplifies in 3b is shown to perform. That means in particular that values of weights and or or bias of the neural network 3rd be determined and / or adjusted. Because six production parameters PI1-PI6 and two product features PO1 , PO2 the neural network possesses 3rd six input variables I1-I6 (for values of the production parameters PI1-PI6 ) and two output variables O1 , O2 (for values of the product properties PO1 , PO2 ).

Sobald das neuronale Netz 3 mithilfe des maschinellen Lernens angelernt ist, ist es ein Modell des Produktionsprozesses, das Zusammenhänge zwischen den sechs Produktionsparametern PI1-PI6 und den zwei Produkteigenschaften P01-P06 enthält. Insbesondere kann das Modell des Produktionsprozesses für einen Wert mindestens eines Produktionsparameters PI1-PI6, der zwischen zwei Stützstellen liegt, in einer Ermittlung der Werte der Produkteigenschaften PO1, PO2 interpolieren. Das Modell des Produktionsprozesses wird in Schritt S3 validiert, indem zunächst verschiedene Wertekombinationen von Produktionsparametern PI1-PI6 vorgegeben werden, das Modell jeweils ausgeführt wird und die Werte von Produkteigenschaften PO1, PO2 ermittelt werden. Die ermittelten Werte von Produkteigenschaften PO1, PO2 können dann zum Beispiel mit gemessenen Produkteigenschaften von entsprechend produzierten Exemplaren des Produkts und/oder mit Ergebnissen von entsprechenden Simulationen des Produktionsprozesses verglichen werden und/oder auf Plausibilität überprüft werden.Once the neural network 3rd learned with the help of machine learning, it is a model of the production process, the relationship between the six production parameters PI1-PI6 and the two product features P01-P06 contains. In particular, the model of the production process for a value of at least one production parameter PI1-PI6 , which lies between two support points, in a determination of the values of the product properties PO1 , PO2 interpolate. The model of the production process is in step S3 validated by first different combinations of values of production parameters PI1-PI6 be specified, the model is executed in each case and the values of product properties PO1 , PO2 be determined. The determined values of product properties PO1 , PO2 can then, for example, with measured product properties of appropriately produced copies of the product and / or are compared with the results of corresponding simulations of the production process and / or checked for plausibility.

In einem Schritt S2a, der nach dem zweiten Schritt S2 und vor dem vierten Schritt S4 ausgeführt wird, wird das Modell des Produktionsprozesses empfangen, zum Beispiel mithilfe eines Computers. Dies kann insbesondere derart durchgeführt werden, dass der Computer das Modell über eine Schnittstelle erhält. Es kann sich hierbei um eine interne Schnittstelle handeln - das Modell des Produktionsprozesses kann zum Beispiel zur Bearbeitung in einen Arbeitsspeicher zur Verwendung geladen werden - und/oder eine externe Schnittstelle, zum Beispiel einen Netzwerkanschluss oder ein Lesegerät, zum Beispiel ein Lesegerät eines Datenträgers. „Empfangen“ kann alternativ oder zusätzlich ein Einlesen des Modells oder von Teilen davon aufweisen. Insbesondere ermöglicht das Empfangen des Modells ein Ausführen und/oder Starten des Modells.In one step S2a after the second step S2 and before the fourth step S4 the model of the production process is received, for example using a computer. This can in particular be carried out in such a way that the computer receives the model via an interface. This can be an internal interface - the model of the production process can, for example, be loaded into a working memory for use for processing - and / or an external interface, for example a network connection or a reading device, for example a reading device of a data carrier. As an alternative or in addition, “receiving” can include reading in the model or parts thereof. In particular, receiving the model enables the model to be executed and / or started.

Im vierten Schritt S4 erfolgt eine Erstellung des Umkehrmodells. Da das in 3b gezeigte neuronale Netz 3 asymmetrisch ist, kann die Erstellung des Umkehrmodells zum Beispiel in analoger Weise wie in Bezug auf das in 2a gezeigte neuronale Netz 2 beschrieben ist, erfolgen. Es kann also zum Beispiel eine mathematische Beschreibung des Modells vorliegen, die vereinfacht dargestellt werden kann als: 0 = f ( l1 , l2 , l3 , l4 , l5 , l6 ) O1

Figure DE102018220064A1_0024
0 = f ( l1 , l2 , l3 , l4 , l5 , l6 ) O2 .
Figure DE102018220064A1_0025
In the fourth step S4 the reversal model is created. Since that in 3b shown neural network 3rd is asymmetrical, the creation of the reversal model can be done, for example, in an analogous manner to that in 2a shown neural network 2nd is described. For example, there may be a mathematical description of the model that can be represented in simplified form as: 0 = f ( l1 , l2 , l3 , l4 , l5 , l6 ) - O1
Figure DE102018220064A1_0024
0 = f ( l1 , l2 , l3 , l4 , l5 , l6 ) - O2 .
Figure DE102018220064A1_0025

Die Gleichungen können dann unter Variation von Werten der Eingangsgrößen I1-I6 (also Werten der Produktionsparameter PI1-PI6) für vorgegebene Werte von Ausgangsgrößen O1, O2 (also vorgegebene Werte der Produkteigenschaften PO1, PO2) gelöst werden, zum Beispiel mithilfe eines numerischen Lösungsverfahrens. Resultat ist eine Schar von Lösungen von Werten der Produktionsparameter PI1-PI6.The equations can then be varied by varying values of the input variables I1-I6 (i.e. values of the production parameters PI1-PI6 ) for specified values of output variables O1 , O2 (i.e. predetermined values of the product properties PO1 , PO2 ) can be solved, for example using a numerical solution method. The result is a bevy of solutions of values of the production parameters PI1-PI6 .

Im fünften Schritt S5 werden zwei Randbedingungen R1, R2 aufgestellt: Werte für die Produktionsparameter PI5 und PI6 sollen vorgegeben geben werden, denn es handelt sich bei der Partikelgröße Material 1 und der Partikelgröße Material 2 um Produktionsparameter, die nicht beeinflussbar sind. Die zwei Randbedingungen R1, R2 können auf zweierlei Weise umgesetzt werden:

  • Entsprechende Werte der Produktionsparameter PI5 und PI6 können in den Gleichungen (19) und (20) für die Eingangsgrößen I5 und I6 eingesetzt werden. Die Gleichungen können dann unter Variation von Werten der Eingangsgrößen I1-I4 (also Werten der Produktionsparameter PI1-PI4) für vorgegebene Werte von Ausgangsgrößen O1, O2 (also vorgegebene Werte der Produkteigenschaften PO1, PO2) gelöst werden, zum Beispiel mithilfe eines numerischen Lösungsverfahrens. Resultat ist eine Schar von Lösungen von Werten der Produktionsparameter PI1-PI4.
In the fifth step S5 become two boundary conditions R1 , R2 set up: values for the production parameters PI5 and PI6 should be given, because the particle size is material 1 and the particle size material 2nd production parameters that cannot be influenced. The two boundary conditions R1 , R2 can be implemented in two ways:
  • Corresponding values of the production parameters PI5 and PI6 can be found in equations (19) and (20) for the input variables I5 and I6 be used. The equations can then be varied by varying values of the input variables I1-I4 (i.e. values of the production parameters PI1-PI4 ) for specified values of output variables O1 , O2 (i.e. predetermined values of the product properties PO1 , PO2 ) can be solved, for example using a numerical solution method. The result is a bevy of solutions of values of the production parameters PI1-PI4 .

Alternativ oder zusätzlich können aus der Schar von Lösungen von Werten der Produktionsparametern PI1-PI6 (siehe oben) ohne erneutes Rechnen die Lösungen ausgewählt werden, die die Randbedingungen in Bezug auf die Produktionsparameter PI5 und PI6 erfüllen.Alternatively or additionally, from the host of solutions of values of the production parameters PI1-PI6 (see above) the solutions can be selected without recalculating the boundary conditions in relation to the production parameters PI5 and PI6 fulfill.

Im Schritt S6 wird zum Beispiel anhand eines Kriteriums und/oder anhand eines vorgegebenen Bewertungsschemas ein Satz an Werten der Produktionsparameter PI1-PI4 ausgewählt, der in einer Produktion der Paste genutzt werden soll.In step S6 For example, a set of values of the production parameters is based on a criterion and / or on the basis of a predefined evaluation scheme PI1-PI4 selected to be used in a paste production.

Die bei einer Produktion der Paste erhaltene Produkteigenschaft PO1, die Viskosität der Paste, kann in einem nachfolgenden Produktionsschritt als Randbedingung genutzt werden. Der nachfolgende Produktionsschritt ist ein Schritt des Beschichtens einer Metallfolie mithilfe der Paste. Die Paste wird in einem ersten Vorlagebehälter angefüllt, aus der sie in den Beschichter gepumpt wird und dann durch eine Auftragvorrichtung auf die Metallfolie aufgebracht wird, die sich unter der Auftragvorrichtung entlang bewegt.The product property obtained when the paste was produced PO1 , the viscosity of the paste, can be used as a boundary condition in a subsequent production step. The subsequent production step is a step of coating a metal foil using the paste. The paste is filled in a first storage container, from which it is pumped into the coater and then applied to the metal foil by an application device, which moves along under the application device.

Der nachfolgende Produktionsschritt wird wieder mithilfe eines zweiten Modells des Produktionsprozesses, das als neuronales Netz 4 ausgestaltet ist und vereinfacht in 4 dargestellt ist, beschrieben. Maschinelles Lernen wurde bereits durchgeführt, das neuronale Netz 4 ist also bereits angelernt.The subsequent production step is again based on a second model of the production process, the neural network 4th is designed and simplified in 4th is described. Machine learning has already been done, the neural network 4th has already been trained.

Vier Produktionsparameter PI7-PI10 des Produktionsprozesses werden betrachtet. Beispielhaft sind dies:

  • PI7: Auftragungsdicke,
  • PI8: Druck der Paste an der Auftragvorrichtung,
  • PI9: Bahngeschwindigkeit,
  • PI10: Viskosität der Paste.
Four production parameters PI7-PI10 of the production process are considered. Examples are:
  • PI7: application thickness,
  • PI8: printing the paste on the applicator,
  • PI9: web speed,
  • PI10: viscosity of the paste.

Eine Produkteigenschaft PO3 wird betrachtet. Beispielsweise ist dies:

  • PO3: Beschichtungsdicke.
A product feature PO3 is considered. For example, this is:
  • PO3: coating thickness.

Da vier Produktionsparameter PI7-PI10 und eine Produkteigenschaft PO3 betrachtet werden, besitzt das neuronale Netz 4 vier Eingangsgrößen I7-I10 (für die Produktionsparameter PI7-PI10) und eine Ausgangsgröße O3 (für die Produkteigenschaft PO3). Ein Umkehrmodell kann entsprechend den obigen Ausführungen zum neuronalen Netz 3 (siehe 3b) erzeugt werden.Because four production parameters PI7-PI10 and a product feature PO3 the neural network possesses 4th four input variables I7-I10 (for the production parameters PI7-PI10 ) and an output variable O3 (for the product property PO3 ). A reversal model can correspond to the neural network 3rd (please refer 3b) be generated.

Wenn nun in der Produktion die Paste im Vorlagebehälter aufgebraucht ist und auf einen anderen Vorlagebehälter umgestellt wird, der Paste von anderer Viskosität enthält, ändert sich über einen Zeitraum hinweg, während laufend Beschichtungsvorgänge durchgeführt werden, die Viskosität der Paste an der Auftragvorrichtung. Mithilfe einer parallelen und wiederholten Anwendung des zweiten Modells des Produktionsprozesses kann die Beschichtungsdicke (Produkteigenschaft PO3) vorgegeben und näherungsweise konstant gehalten werden. Hierzu wird der aktuell gemessene Wert der Viskosität der Paste (Produktionsparameter PI10) jeweils als Randbedingung für die Eingangsgröße I10 berücksichtigt.If the paste in the storage container is now used up in production and switched to another storage container which contains paste of a different viscosity, the viscosity of the paste on the application device changes over a period of time while coating processes are being carried out. Using a parallel and repeated application of the second model of the production process, the coating thickness (product property PO3 ) are specified and kept approximately constant. For this, the currently measured value of the viscosity of the paste (production parameters PI10 ) as a boundary condition for the input variable I10 considered.

In 5 wird ein weiteres neuronales Netz 5 gezeigt, das die Funktionen des neuronalen Netzes 3 (3b) und des neuronalen Netzes 4 (4) teilweise kombiniert. Es weist neun Eingangsgrößen I1-I9 (für Werte der Produktionsparameter PI1-PI9) und eine Ausgangsgröße O3 (für Werte der Produkteigenschaft PO3) auf. Die neun Produktionsparameter PI1-PI9 sind:

  • PI1: Menge Material 1,
  • PI2: Menge Material 2,
  • PI3: Dauer des Mischvorgangs,
  • PI4: Leistungsaufnahme Mischer,
  • PI5: Partikelgröße Material 1,
  • PI6: Partikelgröße Material 2,
  • PI7: Auftragungsdicke,
  • PI8: Druck der Paste an der Auftragvorrichtung,
  • PI9: Bahngeschwindigkeit.
In 5 becomes another neural network 5 shown that the functions of the neural network 3rd ( 3b) and the neural network 4th ( 4th ) partially combined. It has nine input variables I1-I9 (for values of the production parameters PI1-PI9 ) and an output variable O3 (for product property values PO3 ) on. The nine production parameters PI1-PI9 are:
  • PI1: amount of material 1 ,
  • PI2: amount of material 2nd ,
  • PI3: duration of the mixing process,
  • PI4: power consumption mixer,
  • PI5: particle size material 1 ,
  • PI6: Particle size material 2nd ,
  • PI7: application thickness,
  • PI8: printing the paste on the applicator,
  • PI9: path speed.

Die Ausgangsgröße PO3 ist:

  • PO3: Beschichtungsdicke.
The initial size PO3 is:
  • PO3: coating thickness.

In Bezug auf das neuronale Netz 5 ist anzumerken, dass Produkteigenschaften der Paste, die ein Zwischenerzeugnis ist, nicht direkt als Produkteigenschaften im neuronalen Netz 5 berücksichtigt werden: Die Viskosität der Paste tritt im neuronalen Netz 5 nicht auf. Das neuronale Netz 5 ist, anders ausgedrückt, ein gemeinsames Modell von zwei aufeinanderfolgenden Produktionsprozessen.Regarding the neural network 5 It should be noted that product properties of the paste, which is an intermediate product, are not directly as product properties in the neural network 5 are taken into account: The viscosity of the paste occurs in the neural network 5 not on. The neural network 5 In other words, it is a common model of two successive production processes.

Die Viskosität der Paste tritt im neuronalen Netz 5 nicht auf und auch nicht in dessen Umkehrmodell. Im Umkehrmodell wird allein die Beschichtungsdicke (Ausgangsgröße PO3) vorgegeben. Als Randbedingungen werden Werte der Produktionsparameter PI5 und PI6 vorgegeben (Partikelgröße Material 1 und Partikelgröße Material 2). Ausgangsgröße ist direkt die Beschichtungsdicke (Produkteigenschaft PO3).The viscosity of the paste occurs in the neural network 5 not on and also not in its reverse model. In the reverse model, only the coating thickness (output size PO3 ) specified. Values of the production parameters become the boundary conditions PI5 and PI6 specified (particle size material 1 and particle size material 2nd ). The initial parameter is the coating thickness (product property PO3 ).

6 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 61 zur Ausführung des Verfahrens. Die Anordnung 61 kann insbesondere durch einen Computer oder ein Computernetz realisiert werden. 6 schematically shows an embodiment of an arrangement 61 to carry out the procedure. The order 61 can be realized in particular by a computer or a computer network.

Durch Pfeile links in der 6 ist dargestellt, dass Informationen, insbesondere Daten, die das Modell des Produktionsprozesses beschreiben, über eine Schnittstelle 71 der Anordnung 61 zugeführt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der Informationen, die das Modell beschreiben, über Eingabemittel 67, die zum Beispiel mindestens eine Tastatur und/oder ein Zeigergerät (z. B. Computermaus oder Trackball) aufweisen, in die Anordnung 61, insbesondere den Computer, eingegeben werden. Die Eingabemittel 67 sind wie durch Pfeile unten und rechts in 6 angedeutet mit der Anordnung 61 verbunden.By arrows in the left 6 It is shown that information, in particular data, that describe the model of the production process via an interface 71 the arrangement 61 are fed can. Alternatively or additionally, at least some of the information that describes the model can be input means 67 which have, for example, at least one keyboard and / or a pointing device (e.g. computer mouse or trackball) in the arrangement 61 , especially the computer. The input means 67 are like arrows in below and to the right 6 indicated with the arrangement 61 connected.

Unten rechts in 6 ist auch ein Sensor 69 schematisch dargestellt, der während seines Betriebes Messwerte erzeugt und der Anordnung 61 zuführt.In the bottom right 6 is also a sensor 69 schematically represented, which generates measured values during its operation and the arrangement 61 feeds.

In dem konkret dargestellten Ausführungsbeispiel der Anordnung 61 weist diese einen Datenspeicher 65 und eine Recheneinrichtung 63 auf. Die Recheneinrichtung 63 kann eine oder mehrere Recheneinheiten wie CPU (zentrale Datenprozessor-Einheit) und/oder GPU (Grafikprozessor-Einheit) aufweisen. Dargestellt in 6 ist, dass die Recheneinrichtung 63 ein Umkehrmodell beinhaltet, zum Beispiel das Umkehrmodell U2. Der Datenspeicher 65 ist eingangsseitig mit der Schnittstelle 71 verbunden und ausgangsseitig mit der Recheneinrichtung 63, wobei die Recheneinrichtung 63 auch Daten in dem Datenspeicher 65 ablegen kann. Rechts in der 6 ist ein Pfeil dargestellt, der andeutet, dass die Anordnung 61 und insbesondere die Recheneinrichtung 63 ein Ergebnis der Anwendung des Umkehrmodells U2 ausgeben kann.In the specifically illustrated embodiment of the arrangement 61 this has a data memory 65 and a computing device 63 on. The computing device 63 can have one or more computing units such as CPU (central data processor unit) and / or GPU (graphics processor unit). Shown in 6 is that the computing device 63 includes a reverse model, for example the reverse model U2 . The data store 65 is on the input side with the interface 71 connected and on the output side to the computing device 63 , the computing device 63 also data in the data storage 65 can drop. Right in the 6 An arrow is shown, which indicates that the arrangement 61 and in particular the computing device 63 a result of applying the reverse model U2 can spend.

Insbesondere kann in 6 dargestellte Gesamt-Anordnung 61 während ihres Betriebes über die Schnittstelle 71 Informationen empfangen, die ein Modell eines Produktionsprozesses eindeutig und vollständig definieren. Diese Informationen können als Daten in dem Datenspeicher 65 abgelegt werden. Bei dem Modell handelt es sich zum Beispiel um ein angelerntes neuronales Netz, in dem zum Beispiel Gewichte und/oder andere Variablen und/oder Konstanten bereits durch das Anlernen bekannt sind.In particular, in 6 overall arrangement shown 61 during their operation via the interface 71 Receive information that clearly and completely defines a model of a production process. This information can be stored as data in the data store 65 be filed. The model is, for example, a taught-in neural network in which, for example, weights and / or other variables and / or constants are already known from the teaching.

In einem nächsten Schritt kann die Recheneinrichtung 63 auf diese Daten zugreifen und aus dem Modell das Umkehrmodell U2 erzeugen. Dieser Schritt kann während eines Schrittes der Anwendung des Umkehrmodells U2 und/oder davor ausgeführt werden. Das Umkehrmodell kann in Form geeigneter Daten optional in dem Datenspeicher 65 gespeichert werden. Dies ermöglicht es der Recheneinrichtung 63 später, für eine weitere Anwendung des Umkehrmodells U2, wieder darauf zuzugreifen.In a next step, the computing device 63 access this data and from the model the reverse model U2 produce. This step can be done during a step of applying the reverse model U2 and / or executed before. The reversal model can optionally be in the form of suitable data in the data memory 65 get saved. This enables the computing device 63 later, for another application of the reverse model U2 to access it again.

Alternativ kann das über die Schnittstelle 71 empfangene Modell noch nicht angelernt sein oder noch weiter anzunähern oder zu validieren sein. Diese Funktion kann die Anordnung 61 unter Steuerung durch die Recheneinrichtung 63 übernehmen. Informationen, insbesondere Daten, für das Anlernen und/oder Validieren können über die Schnittstelle 71 und/oder die Eingabemittel 67 und/oder den zumindest einen Sensor 69 der Anordnung 61 zugeführt werden.Alternatively, this can be done via the interface 71 received model has not yet been trained or needs to be further approximated or validated. This function can be the arrangement 61 under the control of the computing device 63 take over. Information, in particular data, for teaching and / or validation can be sent via the interface 71 and / or the input means 67 and / or the at least one sensor 69 the arrangement 61 are fed.

Bei der Anwendung des Umkehrmodells U2 können optional Informationen über zumindest eine Randbedingung berücksichtigt werden, wobei diese Informationen zum Beispiel über die Eingabemittel 67 eingegeben werden. Alternativ oder zusätzlich liefert der zumindest eine Sensor 69 zum Beispiel zumindest einen Wert eines Produktionsparameters, wie zum Beispiel einer Umgebungstemperatur, als Randbedingung. Durch Anwendung des Umkehrmodells U2 wird zumindest ein Wert zumindest eines Produktionsparameters des Produktionsprozesses ermittelt und ausgegeben.When using the reverse model U2 Optionally, information about at least one boundary condition can be taken into account, this information for example about the input means 67 can be entered. Alternatively or additionally, the at least one sensor delivers 69 for example at least one value of a production parameter, such as an ambient temperature, as a boundary condition. By using the reverse model U2 at least one value of at least one production parameter of the production process is determined and output.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
neuronales Netzneural network
22nd
neuronales Netzneural network
33rd
neuronales Netzneural network
44th
neuronales Netzneural network
55
neuronales Netzneural network
6161
Anordnungarrangement
6363
ErmittlungseinrichtungInvestigative facility
6565
DatenspeicherData storage
6767
EingabeeinrichtungInput device
6969
Sensorsensor
7171
EingangsschnittstelleInput interface
b1 b1
BiasBias
b2b2
BiasBias
DD
Datensatzrecord
I1-I10I1-I10
EingangsgrößeInput variable
L1L1
ZwischenausgangsgrößeIntermediate output size
L2L2
ZwischenausgangsgrößeIntermediate output size
N11N11
NeuronNeuron
N12N12
NeuronNeuron
N21N21
NeuronNeuron
N22N22
NeuronNeuron
N3N3
NeuronNeuron
N31N31
NeuronNeuron
N32N32
NeuronNeuron
OO
AusgangsgrößeOutput size
O1-O3O1-O3
AusgangsgrößeOutput size
PI1-PI6PI1-PI6
ProduktionsparameterProduction parameters
POPO
ProdukteigenschaftProduct property
PO1, PO2PO1, PO2
ProdukteigenschaftProduct property
R1, R2R1, R2
Randbedingungboundary condition
S1-S6S1-S6
Schrittesteps
S2aS2a
Schrittstep
U1U1
UmkehrmodellReverse model
U2U2
UmkehrmodellReverse model
w111w111
GewichtWeight
w112w112
GewichtWeight
w121w121
GewichtWeight
w122w122
GewichtWeight
w211w211
GewichtWeight
w212w212
GewichtWeight
w221w221
GewichtWeight
w222w222
GewichtWeight

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2015/184729 A1 [0012]WO 2015/184729 A1 [0012]

Claims (10)

Verfahren zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) eines Produktionsprozesses, bei dessen Ausführung ein Produkt erzeugt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte (S2a, S4) aufweist: - Empfangen eines Modells (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses, das ein Ergebnis von maschinellem Lernen ist, wobei zumindest ein Produktionsparameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) Eingangsgröße (I1-I2; I1-I4; I7-I9; I1-I4, I7-I9) des Modells (1; 2; 3; 4; 5) ist und zumindest eine Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3) Ausgangsgröße (O1, O2; O; O3) des Modells ist; - Ermitteln zumindest eines Wertes zumindest eines Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) mithilfe eines Umkehrmodells (U1, U2) des Produktionsprozesses, wobei das Umkehrmodell (U1, U2) eine Umkehrung des Modells (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses ist und zumindest ein Wert der zumindest einen Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3) in das Umkehrmodell (U1, U2) eingeht und der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) aus dem Umkehrmodell (U1, U2) erhalten wird.Method for determining values of production parameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) of a production process, during the execution of which a product is generated, the method having the following steps (S2a, S4) : - Receiving a model (1; 2; 3; 4; 5) of the production process that is a result of machine learning, wherein at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9 ) Input variable (I1-I2; I1-I4; I7-I9; I1-I4, I7-I9) of the model (1; 2; 3; 4; 5) and at least one product characteristic (PO1, PO2; PO3) output variable ( O1, O2; O; O3) of the model; - Determining at least one value of at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) using a reversal model (U1, U2) of the production process, the reversal model (U1, U2) being a reversal of the model (1; 2; 3; 4; 5) of the production process and at least one value of the at least one product property (PO1, PO2; PO3) is included in the reversal model (U1, U2) and the at least one value of the at least one production parameter ( PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) is obtained from the reverse model (U1, U2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt (S2) aufweist, der vor dem Schritt (S2a) des Empfangens des Modells (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses ausgeführt wird: - Durchführen von maschinellem Lernen, um das Modell des Produktionsprozesses anhand von Daten (D) anzulernen, die zumindest einen Wert des zumindest einen Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9), der Eingangsgröße (11-12; 11-14; I7-I9; 11-14, I7-I9) des Modells (1; 2; 3; 4; 5) ist, und zumindest einen Wert der zumindest einen Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3), die Ausgangsgröße (O1, O2; O; O3) des Modells (1; 2; 3; 4; 5) ist, enthalten.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the method comprises the following additional step (S2) which is carried out before the step (S2a) of receiving the model (1; 2; 3; 4; 5) of the production process: - performing machine learning in order to to learn the model of the production process on the basis of data (D), the at least one value of the at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9), the input variable (11-12; 11 -14; I7-I9; 11-14, I7-I9) of the model (1; 2; 3; 4; 5), and at least one value of the at least one product property (PO1, PO2; PO3), the output variable (O1 , O2; O; O3) of the model (1; 2; 3; 4; 5) is included. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt (S3) aufweist, der vor dem Schritt (S4) des Ermittelns des zumindest einen Wertes des zumindest einen Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) durchgeführt wird: - Ermitteln zumindest eines Werts zumindest einer Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3) mithilfe des Modells (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses, um das Modell (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses zu validieren, wobei als Eingangsgröße (11-12; 11-14; I7-I9; 11-14, I7-I9) zumindest ein Wert des zumindest einen Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) vorgegeben wird und zumindest ein Wert der zumindest einen Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3) als Ausgangsgröße (O1, O2; O; O3) ausgegeben wird.Procedure according to one of the Claims 1 - 2nd , characterized in that the method has the following additional step (S3) which, prior to step (S4), of determining the at least one value of the at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) is carried out: - Determining at least one value of at least one product property (PO1, PO2; PO3) with the aid of the model (1; 2; 3; 4; 5) of the production process in order to obtain the model (1; 2; 3; 4 ; 5) validate the production process, with at least one value of the at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-) as input variable (11-12; 11-14; I7-I9; 11-14, I7-I9). PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) is specified and at least one value of the at least one product property (PO1, PO2; PO3) is output as the output variable (O1, O2; O; O3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt (S5) aufweist: - Vorgeben zumindest eines Vorgabewertes zumindest eines Produktionsparameters (PI5, PI6, PI10), der Eingangsgröße (I5, I6, I10) des Modells (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses ist, als Randbedingung (R1, R2) im Umkehrmodell (U1, U2), sodass der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9), der aus dem Umkehrmodells (U1, U2) erhalten wird, in Abhängigkeit des zumindest einen Vorgabewertes ermittelt wird.Procedure according to one of the Claims 1 - 3rd , characterized in that the method has the following additional step (S5): - Specifying at least one default value of at least one production parameter (PI5, PI6, PI10), the input variable (I5, I6, I10) of the model (1; 2; 3; 4; 5) of the production process, as a boundary condition (R1, R2) in the reversal model (U1, U2), so that the at least one value of the at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7 -PI9), which is obtained from the reversal model (U1, U2), is determined as a function of the at least one default value. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Produktionsparameter (PI5, PI6, PI10) ein Materialparameter und/oder ein Umgebungsparameter und/oder ein Maschinenparameter und/oder ein Prozessparameter und/oder eine Eigenschaft eines Erzeugnisses, das im Produktionsprozess verwendet wird, ist.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the at least one further production parameter (PI5, PI6, PI10) is a material parameter and / or an environmental parameter and / or a machine parameter and / or a process parameter and / or a property of a product that is used in the production process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für einen Produktionsprozess, bei dem zwischen dem Beginn und dem Ende des Produktionsprozesses mindestens ein Zwischenerzeugnis entsteht, derart durchgeführt wird, dass Eigenschaften (PO1) des Zwischenerzeugnisses nicht als Eingangsgrößen des Umkehrmodells (U1, U2) verwendet werden.Procedure according to one of the Claims 1 - 5 , characterized in that the method for a production process in which at least one intermediate product arises between the beginning and the end of the production process is carried out in such a way that properties (PO1) of the intermediate product are not used as input variables of the reversal model (U1, U2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine ermittelte Wert des zumindest einen Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) daraufhin geprüft wird, ob er ein Kriterium erfüllt, und/oder anhand eines vorgegebenen Bewertungsschemas bewertet wird.Procedure according to one of the Claims 1 - 6 , characterized in that the at least one determined value of the at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) is checked to determine whether it fulfills a criterion and / or using one predefined evaluation scheme is evaluated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (1; 2; 3; 4; 5) des Produktionsprozesses als künstliches neuronales Netz (1; 2; 3; 4; 5) aufgestellt ist.Procedure according to one of the Claims 1 - 7 , characterized in that the model (1; 2; 3; 4; 5) of the production process is set up as an artificial neural network (1; 2; 3; 4; 5). Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt ein Energiespeicher, insbesondere ein Akkumulator, oder ein Bestandteil eines Energiespeichers, insbesondere eines Akkumulators, ist, und dass zumindest ein Wert eines Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) des Energiespeichers oder des Bestandteils des Energiespeichers mithilfe des Umkehrmodells (U1, U2) ermittelt wird. Procedure according to one of the Claims 1 - 8th , characterized in that the product is an energy store, in particular an accumulator, or a component of an energy store, in particular an accumulator, and that at least one value of a production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) of the energy store or of the component of the energy store is determined using the reversal model (U1, U2). Anordnung (61), ausgestaltet zur Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung von Werten von Produktionsparametern (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) eines Produktionsprozesses, bei dessen Ausführung ein Produkt erzeugt wird, wobei die Anordnung aufweist: - eine Schnittstelle (71), ausgestaltet zum Empfangen des Modells des Produktionsprozesses, das ein Ergebnis von maschinellem Lernen ist, wobei zumindest ein Produktionsparameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) Eingangsgröße (11-12; 11-14; I7-I9; 11-14, I7-I9) des Modells (1; 2; 3; 4; 5) ist und zumindest eine Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3) Ausgangsgröße (O1, O2; O; O3) des Modells ist; - eine Ermittlungseinrichtung (63), ausgestaltet zum Ermitteln zumindest eines Wertes zumindest eines Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) mithilfe eines Umkehrmodells (U1, U2) des Produktionsprozesses, wobei das Umkehrmodell (U1, U2) eine Umkehrung (1; 2; 3; 4; 5) des Modells des Produktionsprozesses ist und wobei die Ermittlungseinrichtung (63) ausgestaltet ist, dass Umkehrmodells (U1, U2) derart anzuwenden, dass der zumindest eine Wert der zumindest einen Produkteigenschaft (PO1, PO2; PO3) in das Umkehrmodell (U1, U2) eingeht und der zumindest eine Wert des zumindest einen Produktionsparameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) aus dem Umkehrmodell (U1, U2) erhalten wird.Arrangement (61) designed to carry out a method for determining values of production parameters (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) of a production process, during the execution of which a product is produced, the Arrangement has: - an interface (71) designed to receive the model of the production process, which is a result of machine learning, at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) input variable ( 11-12; 11-14; I7-I9; 11-14, I7-I9) of the model (1; 2; 3; 4; 5) and at least one product property (PO1, PO2; PO3) output variable (O1, O2 ; O; O3) of the model; - A determination device (63) configured to determine at least one value of at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) with the aid of a reversal model (U1, U2) of the production process, the Reversal model (U1, U2) is a reversal (1; 2; 3; 4; 5) of the model of the production process and the determining device (63) is designed to use the reversal model (U1, U2) in such a way that the at least one value of at least one product property (PO1, PO2; PO3) enters the reversal model (U1, U2) and the at least one value of the at least one production parameter (PI1-PI2; PI1-PI4; PI7-PI9; PI1-PI4, PI7-PI9) the reverse model (U1, U2) is obtained.
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