Digitale Technologien für die -...

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Digitale Technologien für die vorausschauende Wartung Asif Rana ([email protected]), Bernd Reimann ([email protected]) Zürich, 4. September 2018

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Digitale Technologien

für die

vorausschauende Wartung

Asif Rana ([email protected]),

Bernd Reimann ([email protected])

Zürich, 4. September 2018

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Agenda

• Hexagon:oTätigkeitsfelder

oProblemstellungen

oStrategie

oXalt Framework

• Pilotprojekte:oAnsätze:

▪ Density Estimation

▪ Multiple Instance Learning

oBeispiele:

▪ Bergbau

▪ Industrielle Messtechnik

oFazit & Ausblick

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HEXAGON

ASIF RANA

Tätigkeitsfelder, Problemstellungen,

Strategie & Xalt Framework

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THE SHAPE OF HEXAGONHexagon’s Tätigkeitsfelder

Industrial Enterprise Solutions Geospatial Enterprise Solutions

GEOSYSTEMS

POSITIONING INTELLIGENCE

AGRICULTUREGEOSPATIAL

MININGSAFETY &

INFRASTRUCTURE

MANUFACTURING

INTELLIGENCE

PROCESS, POWER & MARINE

I N N O V A T I O N H U B

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Zusammenspiel der realen und digitalen Welten

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Problemstellungen in der Industrie ("Pain Points")

PROCESS OPTIMIZATION

Real-time logistics, line uptimes,

edge analytics of machinery

SMART QUALITY

Control of machines and factory

processes for a data-driven

approach to manufacturing

CONNECTED WORKERS

Real-time mobile access to the

digital twin (sensors, alerts, and

workflows)

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Gross Denken. Klein Beginnen. Schnell Skalieren.

THINK BIG

• Autonome, vernetzteÖkosysteme

• EffektiveEntscheidungen

• Effiziente Prozesse

START SMALL

• Vernetzung von Systemen und Geräten

• Sammlung von Daten

• WertgenerierendeProjekte mit Pilotkunden

SCALE FAST

• Modulare Architektur

• Neueste Technologien

• Plattform- und produktübergreifendeSystemintegration

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Unser Weg hin zu vorausschauender Wartung

Machine-Learning

Product as a Service

• Platform architecture

• Seamless delivery of AI built in our products

Pilot Projects in Mining,

Manufacturing, and Agri

• Bring in the domain-knowledge

• Prototype and scale

Explore Machine-Learning Models • Building in-house machine-learning know how

• Data and Connectivity

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Intelligente Systeme & Lösungen

CRM

ERP

SCM

HRProd.

PLM

Andere

3

Intelligenz durch

maschinelles Lernen

in der "Cloud" und

auf dem "Edge".

1Geräte und Systeme verbinden.

Daten speichern, verwalten und

visualisieren.

2

Informationen durch Mensch-

Maschinen-Schnittstellen

nutzbar machen, um

schnelle und fundierte

Entscheidungen zu treffen.

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PILOTPROJEKTE

BERND REIMANN

Ansätze, Beispiele,

Fazit & Ausblick

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Condition Monitoring => Anomaly Detection => Predictive Maintenance

TASK TECHNOLOGY ALG + TOOLS APPLICATION

Decision Making:

What should be done?

Advanced and

Automated

Machine Learning

Chaining of

Modules from

1, 2, and 3.,

Deep Learning

Autonomous,

Connected

Ecosystems (ACE)PRESCRIPTIVE

STEP FOUR

Forecasting:

What is likely to happen?

Supervised Machine

Learning

Regression,

Classification,

Neural Networks

Predictive Maintenance,

Predicting likely Usage

of ResourcesPREDICTIVE

STEP THREE

DIAGNOSTIC

STEP TWO Reasoning:

Why did it happen?Unsupervised Machine

Learning

Anomaly Detection,

Clustering,

Segmentation

Detecting unusual

Sensor Readings,

Figuring out Pattern in

Machine Usage

DESCRIPTIVE

Understanding:

What happened?

Data Mining,

Computational StatisticsSTEP ONE

Physical Models,

If-Then Rules,

Metrics & Benchmarks

Observing Activity,

Finding Correlations

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Unsupervised ML: Density Estimation

time

SN

time

S2

time

S1

Step 1: Select appropriate

sensor set {S1, S2, …, SN}

Step 2: Sliding Window (SW)

feature extraction &

dimensionality reduction

Reduced feature space

SW SWSW SW SW

Step 3: Density estimation

Step 4: Outlier detection

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Supervised ML: Multiple Instance Learning (MIL)

Known failure

Supervised Framework:

• Annotate sliding window features leveraging ground truth

• Problem: Before failures, how can we tell which SW is positive or negative?

Multiple Instance Learning:

• Relaxes the instance-level labels assumption by using bag-level labels:

o Within a positive bag, at least one instance is positive

(extracted from short history before failure)

o Within a negative bag, all instances are negative

(extracted from healthy machines)

time

SN

time

S2

time

S1

time

SN

time

S2

time

S1

+ or –

?

– or +

?

+ bag

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Abwägungen bei der vorausschauenden Wartung

Too late

reactionToo frequent

maintenance

Good Condition

System

Condition

Operation Time

Defect

Starts

Early Signals

Clear

SignalsAlarming

Signals

Failure

Cost Curve

Optimum

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