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.
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.
- 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.
- 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.
- - 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.
- - 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:
Hierbei ist
Sind für die Bias
Die Ausgangsgröße
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
Ein derartiges Gleichungssystem kann nicht eindeutig gelöst werden, weil es nur eine Eingangsgröße
Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Umkehrung auch zum Beispiel folgendermaßen mathematisch darstellbar sein:
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
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.
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.
- 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 in1a dargestellten Modells, -
2a ein weiteres Beispiel für ein Modell eines Produktionsprozesses als unsymmetrisches neuronales Netz, -
2b ein Umkehrmodell des in2a dargestellten Modells, -
3a ein Flussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3b ein Beispiel eines Modells des Produktionsprozesses, den das in3a 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.
-
1a an example of a model of a production process as a symmetrical neural network, -
1b a reverse model of the in1a model shown, -
2a another example of a model of a production process as an asymmetrical neural network, -
2 B a reverse model of the in2a model shown, -
3a -
3b an example of a model of the production process that the in3a 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.
Zudem weist das neuronale Netz
Das in
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:
In Kurzform ergibt sich:
Das Gleichungssystem bestehend aus den Gleichungen (8) und (9) lässt sich eindeutig lösen. Zusätzlich lässt es sich umkehren, sodass sich das Umkehrmodell
Die Eingangsgrößen
Die Eingangsgrößen
Werte für die Eingangsgrößen
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
Zudem weist das neuronale Netz
Das in
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:
In Kurzform ergibt sich:
Die Gleichung (16) lässt sich nicht eindeutig lösen. Sie lässt sich umformen, sodass sich das Umkehrmodell
Die Eingangsgrößen
Werte für die Eingangsgrößen
In
- PI1: Menge Material
1 , - PI2:
Menge Material 2 , - PI3: Dauer des Mischvorgangs,
- PI4: Leistungsaufnahme Mischer,
- PI5: Partikelgröße Material
1 , - PI6:
Partikelgröße Material 2 .
- 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: Viskosität der Paste,
- PO2: Homogenität der Paste.
- PO1: viscosity of the paste,
- PO2: homogeneity of the paste.
Der Produktionsprozess wird im ersten Schritt
Anhand der erhaltenen Exemplare des Produkts werden jeweils Werte der Produkteigenschaften
Die Datensätze
Sobald das neuronale Netz
In einem Schritt
Im vierten Schritt
Die Gleichungen können dann unter Variation von Werten der Eingangsgrößen
Im fünften Schritt
- Entsprechende Werte der Produktionsparameter
PI5 undPI6 können in den Gleichungen (19) und (20) für die EingangsgrößenI5 undI6 eingesetzt werden. Die Gleichungen können dann unter Variation von Werten der EingangsgrößenI1-I4 (also Werten der ProduktionsparameterPI1-PI4 ) für vorgegebene Werte von AusgangsgrößenO1 ,O2 (also vorgegebene Werte der ProdukteigenschaftenPO1 ,PO2 ) gelöst werden, zum Beispiel mithilfe eines numerischen Lösungsverfahrens. Resultat ist eine Schar von Lösungen von Werten der ProduktionsparameterPI1-PI4 .
- Corresponding values of the production parameters
PI5 andPI6 can be found in equations (19) and (20) for the input variablesI5 andI6 be used. The equations can then be varied by varying values of the input variablesI1-I4 (i.e. values of the production parametersPI1-PI4 ) for specified values of output variablesO1 ,O2 (i.e. predetermined values of the product propertiesPO1 ,PO2 ) can be solved, for example using a numerical solution method. The result is a bevy of solutions of values of the production parametersPI1-PI4 .
Alternativ oder zusätzlich können aus der Schar von Lösungen von Werten der Produktionsparametern
Im Schritt
Die bei einer Produktion der Paste erhaltene Produkteigenschaft
Der nachfolgende Produktionsschritt wird wieder mithilfe eines zweiten Modells des Produktionsprozesses, das als neuronales Netz
Vier Produktionsparameter
- PI7: Auftragungsdicke,
- PI8: Druck der Paste an der Auftragvorrichtung,
- PI9: Bahngeschwindigkeit,
- PI10: Viskosität der Paste.
- PI7: application thickness,
- PI8: printing the paste on the applicator,
- PI9: web speed,
- PI10: viscosity of the paste.
Eine Produkteigenschaft
- PO3: Beschichtungsdicke.
- PO3: coating thickness.
Da vier Produktionsparameter
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
In
- 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.
- 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: Beschichtungsdicke.
- PO3: coating thickness.
In Bezug auf das neuronale Netz
Die Viskosität der Paste tritt im neuronalen Netz
Durch Pfeile links in der
Unten rechts in
In dem konkret dargestellten Ausführungsbeispiel der Anordnung
Insbesondere kann in
In einem nächsten Schritt kann die Recheneinrichtung
Alternativ kann das über die Schnittstelle
Bei der Anwendung des Umkehrmodells
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]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102018220064.5A DE102018220064A1 (en) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Determination of values of production parameters |
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Publication Number | Publication Date |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102018220064A1 (en) |
Cited By (1)
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DE102021128718A1 (en) | 2021-11-04 | 2023-05-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for determining process parameters for a manufacturing process of a real product |
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-
2018
- 2018-11-22 DE DE102018220064.5A patent/DE102018220064A1/en active Pending
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WO2023079061A1 (en) | 2021-11-04 | 2023-05-11 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for determining process parameters for a production process of a real product |
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Legal Events
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