DE102019208922A1 - Method and device for controlling a production process - Google Patents

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DE102019208922A1 DE102019208922.4A DE102019208922A DE102019208922A1 DE 102019208922 A1 DE102019208922 A1 DE 102019208922A1 DE 102019208922 A DE102019208922 A DE 102019208922A DE 102019208922 A1 DE102019208922 A1 DE 102019208922A1
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Abstract

Verfahren (10) zum Kontrollieren eines Produktionsprozesses (20), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:- im ersten Prozessschritt (Mk) werden erste Messwerte(xiMk)und im zweiten Prozessschritt (Mj) zweite Messwerte(xiMj)erfasst (11),- mit den ersten Messwerten(xiMk)und zweiten Messwerten(xiMj)wird durch unüberwachtes Lernen ein probabilistisches Modell trainiert (12) und- anhand des Modelles werden im Produktionsprozess (20) auftretende Qualitätsmängel in einem laufenden Produktionsbetrieb fallweise erkannt (13).Method (10) for controlling a production process (20), characterized by the following features: - in the first process step (Mk) first measured values (xiMk) and in the second process step (Mj) second measured values (xiMj) are recorded (11), - with the First measured values (xiMk) and second measured values (xiMj), a probabilistic model is trained by unsupervised learning (12) and - on the basis of the model, quality defects occurring in the production process (20) are recognized on a case-by-case basis (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontrollieren eines Produktionsprozesses. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium.The present invention relates to a method for controlling a production process. The present invention also relates to a corresponding device, a corresponding computer program and a corresponding storage medium.

Stand der TechnikState of the art

Als Produktionsprozess wird in der Produktionswirtschaft jedwede standardisierte Fertigungsmethode bezeichnet, mit der beispielsweise in einem Industriebetrieb durch maschinelle oder manuelle Be- und Verarbeitung von Rohstoffen oder Zwischenprodukten ein verwertbares Produkt hervorgebracht wird. Die in einem derartigen Produktionsprozess mit Qualitätsmängeln behafteten Endprodukte, Fertigerzeugnisse, Halbfabrikate, Zwischenprodukte, Werkstoffe oder Werkstücke werden als Fehlproduktion oder Ausschuss (defect production) bezeichnet.In the production industry, any standardized manufacturing method is referred to as a production process, with which, for example in an industrial company, a usable product is produced through mechanical or manual processing of raw materials or intermediate products. The end products, finished products, semi-finished products, intermediate products, materials or workpieces that are afflicted with quality defects in such a production process are referred to as defective production.

DE102009024101A1 offenbart ein Verfahren und Steuergerät zum Auswerten von Zustandsdaten einer Werkzeugmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: das Bereitstellen der Zustandsdaten durch einen Aktionsrekorder in der Werkzeugmaschine, wobei die Zustandsdaten in Echtzeit bereitgestellte Steuerungsbefehle oder Ereignisse repräsentieren und wobei die Ereignisse eine Reaktion auf die Steuerungsbefehle in der Werkzeugmaschine repräsentieren, das Übertragen und Speichern der Zustandsdaten aus dem Aktionsrekorder in einen Logbuch-Speicher einer von dem Aktionsrekorder unabhängigen Datenverarbeitungseinheit und das Abrufen und Auswerten der in dem Logbuch-Speicher gespeicherten Zustandsdaten von einer Überwachungseinheit, die in einer räumlich entfernten Position von der Datenverarbeitungseinheit angeordnet ist, wobei die Überwachungseinheit ausgebildet ist, um Zustandsdaten von unterschiedlichen Werkzeugmaschinen aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Logbuch-Speichern abzurufen und auszuwerten. DE102009024101A1 discloses a method and control device for evaluating status data of a machine tool, the method comprising the following steps: the provision of the status data by an action recorder in the machine tool, the status data representing control commands or events provided in real time and the events being a reaction to the control commands represent in the machine tool, the transmission and storage of the status data from the action recorder in a logbook memory of a data processing unit independent of the action recorder and the retrieval and evaluation of the status data stored in the logbook memory by a monitoring unit that is located in a spatially remote position from the Data processing unit is arranged, the monitoring unit being designed to retrieve and output status data of different machine tools from a plurality of different logbook memories uvalue.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Kontrollieren eines Produktionsprozesses, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.The invention provides a method for controlling a production process, a corresponding device, a corresponding computer program and a corresponding storage medium according to the independent claims.

Das vorgeschlagene Verfahren fußt auf der Erkenntnis, dass eine typische Produktionskette bereits mit verschiedenen Sensoren ausgestattet ist oder mit vertretbarem Aufwand mit derlei Sensoren ausgestattet werden kann. Deren Messwerte können genutzt werden, um ein prädiktives Modell zu trainieren, dass die Produktqualität vorhersagt. Das Training eines solchen Modelles erfolgt herkömmlicherweise im Wege des sogenannten überwachten Lernens (supervised learning) und benötigt daher Trainingsdatensätze, deren erklärte oder Zielvariablen (labels) die resultierende Qualität des Produktes angeben.The proposed method is based on the knowledge that a typical production chain is already equipped with different sensors or can be equipped with sensors of this type with reasonable effort. Their measured values can be used to train a predictive model that predicts product quality. The training of such a model is conventionally carried out by means of so-called supervised learning and therefore requires training data sets whose declared or target variables (labels) indicate the resulting quality of the product.

Der nachfolgend beschriebene Ansatz trägt dem Umstand Rechnung, dass mitunter keine derartige Datenbasis vorliegt, zumal letztere in der Regel spezifisch auf eine Produktart bezogen ist. Hinzu kommt, dass gattungsmäßige Sensoren typischerweise für eine Regelung, nicht aber für eine Qualitätskontrolle eingerichtet sind. Dies bedeutet, dass selbst dann, wenn Labels erstellt werden, die Messwerte nicht zwingend mit diesen Labels korrelieren. Die vorhandenen Sensoren könnten für eine Qualitätskontrolle vielmehr nutzlos sein. Für eine datenbasierte Qualitätskontrolle nach dem Stand der Technik müssen daher oft zusätzliche Sensoren angebracht werden, z. B. Kameras, Beschleunigungs- oder Kraftsensoren.The approach described below takes into account the fact that there is sometimes no such database, especially since the latter is usually specific to one type of product. In addition, generic sensors are typically set up for regulation, but not for quality control. This means that even if labels are created, the measured values do not necessarily correlate with these labels. The existing sensors could rather be useless for quality control. For a data-based quality control according to the state of the art, additional sensors must therefore often be attached, e.g. B. cameras, acceleration or force sensors.

Einer Ausführungsform der Erfindung liegt somit die Einsicht zugrunde, dass eine hundertprozentige Qualitätskontrolle mittels klassischer Methoden in der Regel nicht möglich ist. Insbesondere die Prüfung der Qualität nach jedem einzelnen Prozessschritt ist besonders aufwendig und nicht wirtschaftlich. Zwar sind die einzelnen Maschinen mit Sensoren ausgestattet, aber diese sind für die Regelung und nicht für die Qualitätskontrolle ausgelegt. Die gemessenen Werte lassen nicht unbedingt eine Aussage über die Produktqualität zu. Außerdem ist es oft nicht wirtschaftlich, die Daten mit Qualitätslabeln zu versehen, da dies zeitaufwendig sein kann, Expertenwissen und teilweise sogar Fehlproduktionen erfordert.One embodiment of the invention is thus based on the insight that one hundred percent quality control using classical methods is generally not possible. In particular, checking the quality after each individual process step is particularly time-consuming and not economical. The individual machines are equipped with sensors, but these are designed for regulation and not for quality control. The measured values do not necessarily allow a statement about the product quality. In addition, it is often not economical to provide the data with quality labels, as this can be time-consuming, requires expert knowledge and sometimes even incorrect productions.

Die vorgeschlagene Lösung geht vor diesem Hintergrund von einem Fertigungsprozess aus, in dem mehrere Prozessschritte in Reihe oder parallelgeschaltet sind. Die Maschinen bzw. die Prozessschritte benutzen hierbei verschiedene Sensoren für die Regelung. Die nachfolgenden Ausführungen beschreiben, wie man mit den existierenden Sensordaten mögliche Abweichungen vom normalen Produktionsverhalten der Prozessschritte erkennt. Die Methode kann feststellen, welcher Prozessschritt vom vorgesehenen Normalverhalten abweicht und damit die Gesamtqualität gefährdet. Zusätzlich wird für jedes einzelne Produkt eine Wahrscheinlichkeit errechnet, die auf einzelne Produkte hinweist, die möglicherweise mangelhaft sind und aussortiert werden.Against this background, the proposed solution is based on a manufacturing process in which several process steps are connected in series or in parallel. The machines or the process steps use different sensors for the control. The following explanations describe how to use the existing sensor data to identify possible deviations from the normal production behavior of the process steps. The method can determine which process step deviates from the intended normal behavior and thus endangers the overall quality. In addition, a probability is calculated for each individual product, which indicates individual products that may be defective and will be rejected.

Ein Vorzug dieser Lösung liegt darin, dass ohnehin zur Regelung einzelner Prozessschritte bzw. Produktionsmaschinen vorhandene Sensoren für die Qualitätskontrolle genutzt werden können. Die hierzu verwendete Methode benötigt hierzu keine von Experten klassifizierten Trainingsdatensätze. Daher ist ihr Einsatz auch in der Produktion möglich, wo nach dem Stand der Technik nur die Qualität einer sehr kleinen Menge der Endprodukte geprüft werden kann. Eine Qualitätskontrolle von individuellen Prozessschritten ist hierbei typischerweise gar nicht vorgesehen, wird vom vorgestellten Ansatz aber ebenso ermöglicht, was wiederum einen Hinweis auf problematische einzelne Prozessschritte erlaubt.One advantage of this solution is that existing sensors can be used for quality control to control individual process steps or production machines. The method used for this does not require any of Experts classified training data sets. They can therefore also be used in production, where, according to the state of the art, only the quality of a very small amount of the end products can be checked. A quality control of individual process steps is typically not provided here, but is also made possible by the approach presented, which in turn allows an indication of problematic individual process steps.

Während bekannte Methoden eine unmittelbare Korrelation zwischen Messwerten und Qualität voraussetzen und die Abhängigkeiten zwischen Prozessen nicht berücksichtigen, funktioniert der nachfolgend vorgestellte Ansatz auch dann, wenn die individuellen Sensordaten nicht mit der Qualität korrelieren. Zusätzliche Sensoren, wie sie im Rahmen anderer Ansätze zur datenbasierten Qualitätskontrolle mitunter erforderlich sind, sind so verzichtbar. Selbst für neue Produkte muss nicht zwingend ein neues Modell trainiert werden, solange diese dieselbe Prozesskette durchlaufen.While known methods require a direct correlation between measured values and quality and do not take into account the dependencies between processes, the approach presented below also works if the individual sensor data do not correlate with the quality. Additional sensors, as they are sometimes required in the context of other approaches to data-based quality control, can be dispensed with. Even for new products, a new model does not necessarily have to be trained as long as they go through the same process chain.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Grundgedankens möglich.The measures listed in the dependent claims enable advantageous developments and improvements of the basic idea specified in the independent claim.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2 das Diagramm einer Produktionsprozesskette mit verschiedenen Prozessschritten.
  • 3 schematisch ein Steuergerät gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below. It shows:
  • 1 the flow chart of a method according to a first embodiment.
  • 2 the diagram of a production process chain with various process steps.
  • 3 schematically a control device according to a second embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Ein Grundgedanke des vorgeschlagenen Verfahrens (10) besteht darin, ein Modell anhand von historischen Sensordaten im Wege maschinellen Lernens (ML) darauf zu trainieren, die Abhängigkeiten zwischen den Prozessschritten auszuwerten. Anhand derartiger Modelle sollen die in einzelnen Prozessschritten von den Sensoren gelieferten Messwerte vorhergesagt werden. A basic idea of the proposed method ( 10 ) consists in using historical sensor data to use machine learning (ML) to train a model to evaluate the dependencies between the process steps. Using such models, the measured values delivered by the sensors in individual process steps are to be predicted.

Die Abweichungen zwischen Vorhersage und tatsächlichem Messwert werden sodann genutzt, um einzelne mangelhafte Produkte auszusortieren oder um eine Notausschaltung (im Folgenden kurz „Not-Aus“) einzuleiten.The deviations between the prediction and the actual measured value are then used to sort out individual defective products or to initiate an emergency shutdown (hereinafter referred to as “emergency shutdown”).

Den Ausgangspunkt der folgenden Betrachtungen bildet eine aus mehreren Produktionsschritten bestehende Prozesskette, von denen mindestens zwei Prozessschritte zum Beispiel zum Zwecke der Regelung mit Sensoren überwacht werden. Bekannt sei ferner ein Layout, das beschreibt, wie die Prozessschritte voneinander abhängen. Vorausgesetzt sei ferner, dass in den einzelnen Prozessschritten erfasste Messdaten vorliegen und eine Kommunikation zumindest zwischen benachbarten Prozessschritten möglich ist, damit Sensordaten und Vorhersagen weitergegeben werden können.The starting point of the following considerations is a process chain consisting of several production steps, of which at least two process steps are monitored with sensors, for example for the purpose of control. A layout is also known that describes how the process steps depend on one another. A further prerequisite is that measurement data recorded in the individual process steps are available and communication is possible at least between adjacent process steps so that sensor data and predictions can be passed on.

1 illustriert ausgehend von diesen Annahmen den Ablauf des vorgeschlagenen Verfahrens (10) zur Qualitätskontrolle: Nach der Erfassung historischer Daten (Prozess 11) wird mit den Messwerten durch unüberwachtes Lernen ein probabilistisches Modell trainiert (Prozess 12), anhand dessen schließlich während des laufenden Produktionsbetriebes im Produktionsprozess auftretende Qualitätsmängel von Fall zu Fall erkannt werden können (Prozess 13). 1 Based on these assumptions, illustrates the sequence of the proposed procedure ( 10 ) for quality control: After collecting historical data (process 11 ) a probabilistic model is trained with the measured values through unsupervised learning (process 12th ), on the basis of which quality defects that occur in the production process can be identified on a case-by-case basis (process 13 ).

In 2 ist beispielhaft ein Diagramm eines derartigen Produktionsprozesses (20) mit verschiedenen Prozessschritten (M1, M2, M3) dargestellt, die zum Beispiel in Serie oder parallelgeschaltet sind, ohne anderweitige Layouts auszuschließen.In 2 is an example of a diagram of such a production process ( 20th ) with different process steps (M 1 , M 2 , M 3 ) that are connected, for example, in series or in parallel, without excluding other layouts.

Zum Zwecke der Regelung werden die Prozessschritte (M1, M2, M3) durch Sensoren überwachtet. Die - statistisch eine mehrdimensionale Zeitreihe variabler Länge bildenden - Messwerte für das Produkt i im Prozessschritt Mj seien im Folgenden mit x i M j

Figure DE102019208922A1_0005
bezeichnet.For the purpose of regulation, the process steps (M 1 , M 2 , M 3 ) are monitored by sensors. The measured values for the product i in the process step M j , which statistically form a multidimensional time series of variable length, are included below x i M. j
Figure DE102019208922A1_0005
designated.

Für die in 2 paarweise durch einen Pfeil verbundenen und in diesem Sinne „benachbarten“ Paare (M1, M2) sowie (M2, M3) von Prozessschritten wird ein probabilistisches Modell darauf trainiert, zu erfassen, wie die im Prozessschritt Mj erfassten Messwerte von den im Prozessschritt Mk erfassten Messwerte abhängen. Die bedingte Wahrscheinlichkeit p ( x i M j | x i M k ) = f θ ( x i M k )

Figure DE102019208922A1_0006
der im Prozessschritt Mj erfassten Messwerte x i M j
Figure DE102019208922A1_0007
wird als mit θ parametrisierte Funktion fθ der im Prozessschritt Mk erfassten Messwerte x i M k
Figure DE102019208922A1_0008
modelliert. Anhand von historischen Daten wird sodann der Parameter θ optimiert, was später im Einzelnen beschrieben sei.For the in 2 In pairs, connected by an arrow and in this sense “neighboring” pairs (M 1 , M 2 ) and (M 2 , M 3 ) of process steps, a probabilistic model is trained to determine how the measured values recorded in process step M j differ from the depend on measured values recorded in process step M k . The conditional probability p ( x i M. j | x i M. k ) = f θ ( x i M. k )
Figure DE102019208922A1_0006
of the measured values recorded in process step M j x i M. j
Figure DE102019208922A1_0007
is as f θ with parameterized function of θ k in process step M acquired measurements x i M. k
Figure DE102019208922A1_0008
modeled. The parameter θ is then optimized on the basis of historical data, which will be described in detail later.

Im laufenden Produktionsbetrieb wird das einmal trainierte Modell wie folgt genutzt: Die Steuerung von Mj kann das gelernte Modell ausführen. In Echtzeit bekommt sie die im Prozessschritt Mk erfassten Messwerte und vergleicht, ob die neuen Messwerte der prädizierten Verteilung p ( x i M j | x i M k ) = f θ ( x i M k )

Figure DE102019208922A1_0009
entsprechen. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist dieser Normalfall gegeben. Bei zu geringer Wahrscheinlichkeit wird das gerade gefertigte Produkt auf geeignete Weise markiert und später zum Zwecke einer Nachkontrolle aussortiert. Wenn im Prozessschritt Mj mehrere Mängel auftreten, kann - wie eingangs beschrieben - ein Not-Aus bewirkt oder eine anderweitige Maßnahme zur Qualitätssicherung getroffen werden.The model that has been trained once is used during ongoing production operations as follows: The Control of M j can execute the learned model. In real time, it receives the measured values recorded in process step M k and compares whether the new measured values correspond to the predicted distribution p ( x i M. j | x i M. k ) = f θ ( x i M. k )
Figure DE102019208922A1_0009
correspond. This normal case is very likely. If the probability is too low, the product that has just been manufactured is appropriately marked and later sorted out for the purpose of a follow-up check. If several defects occur in process step M j , an emergency stop can - as described above - be effected or another quality assurance measure can be taken.

Grundsätzlich ist hierzu ein einziges Modell hinreichend. Dennoch kann die Effektivität des Verfahrens (10) verbessert werden, indem die Abhängigkeiten zwischen mehreren benachbarten Prozessschritten jeweils eigens modelliert werden. Für jedes Paar von Prozessschritten (Mk, Mj), für das ein Modell nach dem obigen Schema trainiert werden soll, werden historische Messdaten benötigt, wobei die Zeitreihen x i M j  und   x i M k

Figure DE102019208922A1_0010
von unterschiedlicher Länge sein können. f θ ( x i M k )
Figure DE102019208922A1_0011
kann hierbei durch ein sogenanntes Sequenz-zu-Sequenz-Modell (sequence-to-sequence model) angenähert werden, deren Eingangssequenz die Zeitreihe x i M k
Figure DE102019208922A1_0012
darstellt. Ein vorzugsweise bidirektionales gestapeltes (stacked) rückgekoppeltes oder rekurrentes neuronales Netz (RNN), vorzugsweise mit getasteten rekurrenten Einheiten (gated recurrent units, GRUs) und sogenanntem langen Kurzzeitgedächtnis (long short-term memory, LSTM), fasst hierbei als Leser (encoder) die in Zeitreihe x i M k
Figure DE102019208922A1_0013
erfassten Messwerte zusammen.In principle, a single model is sufficient for this. Nevertheless, the effectiveness of the procedure ( 10 ) can be improved by modeling the dependencies between several neighboring process steps individually. For each pair of process steps (M k , M j ) for which a model is to be trained according to the above scheme, historical measurement data are required, with the time series x i M. j and x i M. k
Figure DE102019208922A1_0010
can be of different lengths. f θ ( x i M. k )
Figure DE102019208922A1_0011
can be approximated by a so-called sequence-to-sequence model, the input sequence of which is the time series x i M. k
Figure DE102019208922A1_0012
represents. A preferably bidirectional stacked feedback or recurrent neural network (RNN), preferably with keyed recurrent units (gated recurrent units, GRUs) and so-called long short-term memory (LSTM), includes the reader (encoder) in time series x i M. k
Figure DE102019208922A1_0013
recorded measured values together.

Im Produktionsbetrieb kann anstelle der Rohdaten x i M k

Figure DE102019208922A1_0014
auch lediglich das auf entsprechende Weise kodierte Signal an die Steuerung von Mk weitergegeben werden.In production, instead of raw data x i M. k
Figure DE102019208922A1_0014
also only the signal encoded in a corresponding manner can be passed on to the control of M k .

Das solchermaßen kodierte Signal wird sodann mit einem Schreiber (decoder), der ebenfalls eine rekurrente Architektur aufweist, wieder dekodiert. Dabei werden für jeden Zeitpunkt ein Mittelwert und eine Varianz vorhergesagt; das Modell ist somit probabilistisch. Seine Ausgabe ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung. Das Modell wird hierauf trainiert, indem eine geeignete Bewertungsregel (proper scoring rule, scoring function) oder Plausibilitätsfunktion (likelihood function) optimiert wird.The signal encoded in this way is then decoded again with a writer (decoder) which also has a recurrent architecture. A mean value and a variance are predicted for each point in time; the model is therefore probabilistic. Its output is a probability distribution. The model is trained on this by optimizing a suitable scoring rule (scoring function) or plausibility function (likelihood function).

Diese Modellarchitektur funktioniert gleichermaßen, wenn x eindimensional ist und wenn es mehrere Arten von Sensoren gibt. Gibt Nj die Dimensionalität der Messwerte im Prozessschritt Mj an, so kann für ein gegebenes Paar von Prozessschritten entweder ein einziges der beschriebenen Architektur entsprechendes Modell mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen (multiple input multiple output), oder es können Nk · Nj eindimensionale Modelle trainiert werden. Zusätzlich können Modelle für andere Kombinationen (Mk, Mj) von Prozessschritten trainiert werden.This model architecture works equally when x is one-dimensional and when there are multiple types of sensors. If N j indicates the dimensionality of the measured values in process step M j , then for a given pair of process steps either a single model corresponding to the described architecture with multiple inputs and multiple outputs (multiple input multiple output), or N k · N j one-dimensional models are trained. In addition, models for other combinations (M k , M j ) of process steps can be trained.

Für den Benutzer einstellbare Parameter umfassen die Schwellenwerte der Wahrscheinlichkeit, anhand derer entschieden wird, welches Produkt aussortiert wird, sowie die Art und Weise, in welcher die verschiedenen Modelle und ihre Vorhersagen kombiniert werden, um ein Not-Aus einzuleiten. Beispielhafte Benutzereinstellungen könnten zum Beispiel vorsehen, dass das betreffende Bauteil oder das Endprodukt aussortiert werden, falls die Messdaten des Produktionsprozesses (20) um mehr als 20 % von der Vorhersage abweichen. Ebenso könnte vorgesehen sein, dass, falls in einem Prozessschritt mehr als 10 % der verarbeiteten Bauteile aussortiert werden, ein Not-Aus eingeleitet und die Warnung an Benutzer ausgegeben wird, dass der Prozessschritt Qualitätsprobleme verursacht.User-adjustable parameters include the probability thresholds used to decide which product is rejected and the way in which the various models and their predictions are combined to initiate an emergency stop. Exemplary user settings could provide, for example, that the relevant component or the end product is sorted out if the measurement data of the production process ( 20th ) deviate from the forecast by more than 20%. It could also be provided that if more than 10% of the processed components are sorted out in a process step, an emergency stop is initiated and the user is warned that the process step is causing quality problems.

Dieses Verfahren (10) kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät (30) implementiert sein, wie die schematische Darstellung der 3 verdeutlicht.This method ( 10 ) can be in software or hardware, for example, or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit ( 30th ) be implemented as shown in the schematic representation of the 3 clarified.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102009024101 A1 [0003]DE 102009024101 A1 [0003]

Claims (10)

Verfahren (10) zum Kontrollieren eines Produktionsprozesses (20) mit einem ersten Prozessschritt (Mk) und einem vom ersten Prozessschritt (Mk) abhängigen zweiten Prozessschritt (Mj), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - im ersten Prozessschritt (Mk) werden erste Messwerte ( x i M k )
Figure DE102019208922A1_0015
und im zweiten Prozessschritt (Mj) zweite Messwerte ( x i M j )
Figure DE102019208922A1_0016
erfasst (11), - mit den ersten Messwerten ( x i M k )
Figure DE102019208922A1_0017
und zweiten Messwerten ( x i M j )
Figure DE102019208922A1_0018
wird durch unüberwachtes Lernen ein probabilistisches Modell trainiert (12) und - anhand des Modelles werden im Produktionsprozess (20) auftretende Qualitätsmängel in einem laufenden Produktionsbetrieb fallweise erkannt (13).
Method (10) for controlling a production process (20) with a first process step (M k ) and a second process step (M j ) dependent on the first process step (M k ), characterized by the following features: in the first process step (M k ) first readings ( x i M. k )
Figure DE102019208922A1_0015
and second measured values in the second process step (M j ) ( x i M. j )
Figure DE102019208922A1_0016
recorded (11), - with the first measured values ( x i M. k )
Figure DE102019208922A1_0017
and second measured values ( x i M. j )
Figure DE102019208922A1_0018
a probabilistic model is trained through unsupervised learning (12) and - on the basis of the model, quality defects occurring in the production process (20) are recognized on a case-by-case basis in an ongoing production operation (13).
Verfahren (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Modell wird darauf trainiert (12), eine bedingte Wahrscheinlichkeitsverteilung der zweiten Messwerte ( x i M j ) ,
Figure DE102019208922A1_0019
gegeben die ersten Messwerte ( x i M k ) ,
Figure DE102019208922A1_0020
zu berechnen und - das Erkennen (13) der Qualitätsmängel erfolgt, falls die zweiten Messwerte ( x i M j )
Figure DE102019208922A1_0021
gemäß der Wahrscheinlichkeitsverteilung eine vorgegebene Mindestwahrscheinlichkeit unterschreiten.
Method (10) according to Claim 1 , characterized by the following features: - the model is trained on it (12), a conditional probability distribution of the second measured values ( x i M. j ) ,
Figure DE102019208922A1_0019
given the first readings ( x i M. k ) ,
Figure DE102019208922A1_0020
to calculate and - the recognition (13) of the quality defects takes place, if the second measured values ( x i M. j )
Figure DE102019208922A1_0021
fall below a predetermined minimum probability according to the probability distribution.
Verfahren (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - sobald aufgrund der Qualitätsmängel eine vorgegebene Produktionsfehlerquote überschritten wird, wird eine Notausschaltung des Produktionsbetriebes eingeleitet.Method (10) according to Claim 1 or 2 , characterized by the following feature: - as soon as a specified production error rate is exceeded due to the quality defects, an emergency shutdown of the production plant is initiated. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Messwerte ( x i M k )
Figure DE102019208922A1_0022
oder die zweiten Messwerte ( x i M j )
Figure DE102019208922A1_0023
sich auf mindestens eine der folgenden Messgrößen beziehen: - einen elektrischen Strom, - eine elektrische Energie, - eine Temperatur, - eine Achsenposition oder - einen Betriebszustand einer im Produktionsprozess (20) eingesetzten Maschine.
Method (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the first measured values ( x i M. k )
Figure DE102019208922A1_0022
or the second measured values ( x i M. j )
Figure DE102019208922A1_0023
relate to at least one of the following measured variables: an electrical current, an electrical energy, a temperature, an axis position or an operating state of a machine used in the production process (20).
Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Modell ist ein vorzugsweise gestapeltes oder bidirektionales rekurrentes neuronales Netz, insbesondere mit einem langen Kurzzeitgedächtnis oder getasteten rekurrenten Einheiten.Method (10) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized by the following feature: the model is a preferably stacked or bidirectional recurrent neural network, in particular with a long short-term memory or keyed recurrent units. Produktionsprozess (20), gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Produktionsprozess (20) umfasst ein Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Production process (20), characterized by the following feature: - the production process (20) comprises a method (10) according to one of the Claims 1 to 6th . Produktionsprozess (20) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: - der erste Prozessschritt (Mk) wird anhand der ersten Messwerte ( x i M k )
Figure DE102019208922A1_0024
geregelt oder - der zweite Prozessschritt (Mj) wird anhand der zweiten Messwerte ( x i M j )
Figure DE102019208922A1_0025
geregelt.
Production process (20) Claim 6 , characterized by at least one of the following features: - the first process step (M k ) is based on the first measured values ( x i M. k )
Figure DE102019208922A1_0024
regulated or - the second process step (M j ) is based on the second measured values ( x i M. j )
Figure DE102019208922A1_0025
regulated.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, das Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.Computer program which is set up, the method (10) according to one of the Claims 1 to 7th execute. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program is based Claim 8 is stored. Vorrichtung (30), die eingerichtet ist, das Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.Device (30) which is set up, the method (10) according to one of the Claims 1 to 7th execute.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022207075A1 (en) 2022-07-11 2024-01-11 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for production process optimization based on determined correlations between first and second measurements from production processes
DE102023109857A1 (en) 2023-04-19 2024-10-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for operating a production plant, computer program and data carrier

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19948569A1 (en) * 1999-10-08 2001-04-19 Infineon Technologies Ag Computer-assisted measurement method for semiconductor manufacturing machine
DE102009024101A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Robert Bosch Gmbh Method for processing process state data and / or machine state data of a machine tool
DE102016219887A1 (en) * 2016-10-12 2018-04-12 Siemens Healthcare Gmbh Method and system for using measured data

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19948569A1 (en) * 1999-10-08 2001-04-19 Infineon Technologies Ag Computer-assisted measurement method for semiconductor manufacturing machine
DE102009024101A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Robert Bosch Gmbh Method for processing process state data and / or machine state data of a machine tool
DE102016219887A1 (en) * 2016-10-12 2018-04-12 Siemens Healthcare Gmbh Method and system for using measured data

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022207075A1 (en) 2022-07-11 2024-01-11 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for production process optimization based on determined correlations between first and second measurements from production processes
DE102023109857A1 (en) 2023-04-19 2024-10-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for operating a production plant, computer program and data carrier

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