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PRECOG: Software für vorausschauende Instandhaltung

Gehen Sie über die Überwachung hinaus und automatisieren Sie die Analyse, um handeln zu können. PRECOG kann den Ausfall eines Elektromotors im Durchschnitt etwa zwei Wochen im Voraus vorhersagen.

Überblick

Was PRECOG leistet

PRECOG ist eine intelligente KI-Software zur Vorhersage von Instandhaltungsbedarf mit einer Erfolgsquote von über 90% von Beginn an. Sie wird laufend besser, während die KI lernt und sich an bestimmte Geräte anpasst.

Motoren

Gleich- und Wechselstrommotoren

Funktioniert mit Gleichstrom-, Einphasen-Wechselstrom- und Drehstrommotoren, die Teil komplexer Maschinen sein können.

Vorwarnzeit

Etwa zwei Wochen im Voraus

Die Vorwarnzeit hängt vom Fehler ab. Manche Fehler werden etwas früher gemeldet, andere etwas später, im Durchschnitt sind es etwa zwei Wochen. Die frühe Warnung verbessert die Betriebssicherheit, weil Stillstände verhindert werden.

Physikalische Grössen

Jede messbare Grösse

Sagt Ergebnisse anhand physikalischer Grössen wie Leistung, Strom, Vibration und Temperatur voraus.

Umgebung

Innen und aussen

Geeignet für Geräte, die in Innenräumen oder im Freien arbeiten, mit kontinuierlicher oder periodischer Bewegung.

Betrieb

Vollautomatisch

Es ist keine regelmässige Konfiguration und kein technisches Personal nötig.

Kosten

Niedrigere Betriebskosten

Logistik- und Instandhaltungskosten lassen sich senken, was es auch zu einer umweltfreundlichen Lösung macht.

Einsatzbereiche

Wasser- und Ölpumpen, Klimaanlagen, Rolltreppen, Aufzüge, Produktionslinien, Rechenzentren, Roboterarme, Hobelmaschinen, CNC-Maschinen und Weichen. In der Praxis sind das alle komplexen Anlagen mit einem Elektromotor oder Elektronik, bei denen eine hohe Verfügbarkeit entscheidend ist.

Reifegrad der intelligenten Instandhaltung

Von Messdaten zu nützlichen Informationen

Intelligente Instandhaltung entwickelt sich in fünf Stufen. Die ersten drei machen aus Messungen Daten, die letzten zwei machen aus Daten Informationen.

01Messung verschiedener physikalischer Grössen an IoT-Geräten
02Erfassung und Speicherung von Messdaten
03Überwachung, Verwaltung und allgemeine KI
04Statistische Algorithmen von PRECOG
05PRECOG AI
Stufe 03

Überwachung, Verwaltung und allgemeine KI

  • Grundlegende Fehlererkennung
  • Hilft, die richtigen physikalischen Grössen zu finden
  • Liefert ungefähre Referenzdaten
  • Die Erfolgsquote ist deutlich niedriger, weil das Modell allgemein ist
Stufe 04

Statistische Algorithmen von PRECOG

  • Für den industriellen Einsatz entwickelt
  • Typischerweise für Elektromotoren und Maschinen mit periodischer Bewegung
  • Kombiniert mehrere verschiedene Algorithmen zur Wahrscheinlichkeitsberechnung
  • Hohe Erfolgsquote, weil es gezielt zugeschnitten ist
Stufe 05

PRECOG AI

  • Lernt das Verhalten des Geräts automatisch
  • Entwickelt Algorithmen, die auf das jeweilige Gerät zugeschnitten sind
  • Verbessert laufend die Effizienz der Algorithmen
  • Bestimmt Referenzdaten automatisch
  • Kurze Lernzeit
  • Sehr genaue Prognosen, Analysen und Empfehlungen

Prinzip

So arbeitet PRECOG

15Jahre ErfahrungVon Ingenieuren und Mathematikern für Ausfälle elektrisch angetriebener Geräte entwickelt.
14probabilistische AlgorithmenDie statistische Schicht kombiniert 14 verschiedene Algorithmen.
7Billionen+MessdatenpunkteDie KI ist mit mehr als 7 Billionen Messdatenpunkten trainiert.

Die Prozessschritte

  1. Die häufigsten Fehler identifizieren. Für jeden Gerätetyp werden die sechs typischsten Ausfälle bestimmt. Sie decken 80 bis 85% aller Fälle ab.
  2. Relevante physikalische Grössen überwachen. Energieverbrauch, Strom, Vibration, Temperatur oder Position.
  3. In Echtzeit analysieren. Die Algorithmen lernen das Verhalten jeder Maschine, erkennen jede Abweichung vom Normalbetrieb und leiten sie zur Auswertung an die KI weiter.
  4. Mit KI identifizieren. Die KI vergleicht die Abweichung mit einer Datenbank validierter Fehler.
  5. Eine klare Meldung senden. Techniker erfahren, wo, wann und welche Art von Fehler zu erwarten ist, gegebenenfalls mit Hinweisen zur Behebung.
  6. Aus der Rückmeldung lernen. Der Techniker bestätigt oder verwirft den Fehler mit Ja oder Nein, wodurch das System genauer wird. Anomalien, die sich als Fehlalarme erweisen, erfordern keine Massnahme.
Das Wissen bleibt im System. Die Erfahrung aus einem erkannten Fehler wird automatisch auf andere, ähnliche Geräte übertragen.
Keine Halluzinationen. Die KI-Klassifikation arbeitet ausschliesslich mit realen Messdaten und validierten Fehlerfällen. Sie wird nur hinzugezogen, wenn die statistischen Algorithmen eine relevante Anomalie finden.

Ablauf der Messdatenverarbeitung

Vom Sensor bis zur Meldung

Dateneingang

Echtzeit-Eingang von der Hardware

Ein Messgerät sammelt die Telemetriedaten. Es kommuniziert über WLAN, ist einfach zu installieren und fügt sich in die bestehende Infrastruktur ein.

Vorhersage

Überwachung und Benachrichtigungen

PRECOG läuft auf Cloud-Servern oder lokalen Servern und ist über eine Web API erreichbar, über das Internet oder lokal.

Datenauswertung, der Umgang mit Maschinen mit periodischer Bewegung auf der Seite

Wie PRECOG betrieben und geschützt wird, beschreibt die Seite Sicherheit und IT-Architektur.

Genauigkeit und Auswertung

Wie die Genauigkeit gemessen wird

Die Algorithmen wurden an mehr als 1.500 verschiedenen Anlagen und Kennzahlen getestet, mit über 10 Jahren vielfältiger technischer Messdaten. Die Genauigkeit wird mit einem eigenen Auswerte- und Testprogramm gemessen. Die technischen Parameter werden laufend anhand der folgenden Kriterien ausgewertet, und die Effizienz der Vorhersagen wird durch ihre Anpassung verbessert.

90%+FehlerprognosequoteWie viele Fehler der Algorithmus in einem bestimmten Zeitraum erfolgreich vorhergesagt hat, einschliesslich rechtzeitig abgewendeter Fehler und aufgetretener Fehler.Korrekt vorhergesagte Fehler / aufgetretene Fehler
90%+Rechtzeitige VorhersagePRECOG ist zuverlässig bei mittel- und langfristigen Fehlern sowie bei plötzlichen kurzfristigen Fehlern.Rechtzeitige Vorhersagen / alle Vorhersagen
~100%Quote kritischer AlarmeFast jeder erkannte Fehler löst vor seinem Auftreten mindestens einen roten Alarm aus, sodass der Bediener rechtzeitig gewarnt wird.Rote Alarme / alle Alarme
<1%Quote falscher kritischer AlarmeDie Algorithmen sind darauf ausgelegt, Fehlalarme zu minimieren, damit der Bediener nicht unnötig abgelenkt wird.Falsche rote Alarme / alle Alarme
80%+Beständigkeit der VorhersagenFortlaufende Alarme über einen möglichen Fehler lenken die Aufmerksamkeit darauf. Diese Kennzahl zeigt, wie wirksam die Vorhersage für das Überwachungspersonal ist.Alarme im Zeitraum für einen bestimmten Fehler / Länge des Zeitraums

Beispiele für Vorhersagen mit verschiedenen Zeithorizonten stehen auf der Seite Datenauswertung.

Vergleich

PRECOG und klassische Grenzwertverfahren

Bei Grenzwerten verdeckt die anfängliche Spitze der Kurve beim Motorstart jede spätere Veränderung. Wird die Kurve in kleinere Abschnitte unterteilt und werden Grenzwerte darauf angewendet, sind die Ergebnisse besser, aber sie bleiben weit weniger wirksam als PRECOG, das die Veränderungen an jedem Punkt der Kurve verfolgt.

Klassische Erkennung mit Grenz- und Schwellenwerten

Stärken

  • Erkennt grobe Fehler. Das sind offensichtliche, erhebliche Fehler, die etwa 40% aller erkennbaren Fehler ausmachen.
  • Einfach umzusetzen für eine sehr einfache Fehlererkennung.
  • Grenzwerte lassen sich für Maschinen desselben Typs oder unter ähnlichen Bedingungen leicht pflegen.

Grenzen

  • Ein Fehler wird erst gefunden, wenn ein vorgegebener Grenzwert erreicht ist, nicht schon während er entsteht.
  • Es werden nur offensichtliche oder grosse Fehler gefunden, keine subtilen oder schleichenden.
  • Fehler innerhalb des normalen Betriebsbereichs oder im Rauschen bleiben unentdeckt, und das ist die Mehrheit der Fehler.
  • Keine Anpassung an Umgebungsänderungen, was mit der Zeit zu Fehlalarmen führt.
  • Schwer zu pflegen für verschiedene Maschinentypen, Modelle oder Standorte.
  • Periodische Maschinen brauchen aufgeteilte Grenzwerte, was Komplexität und Ungenauigkeit mit sich bringt. Schwankungen an allen Punkten der Leistungskurve lassen sich nicht verfolgen.
  • Verschiedene Fehlerarten brauchen verschiedene Grenzwerte, was die Übersichtlichkeit verringert.
  • Äussere Einflüsse wie Temperatur, Wetter oder Feuchtigkeit können zusätzliche Sensoren erfordern, was Kosten und Komplexität erhöht.
  • Die Berücksichtigung äusserer Einflüsse verkompliziert die Berechnung, ohne die Erfolgsquote klar zu verbessern.
  • Keine Anpassung an die Eigenschaften einzelner Geräte.

PRECOG

Stärken

  • Erkennt Fehler schon beim Entstehen, sodass gehandelt werden kann, bevor ein kritischer Grenzwert erreicht ist.
  • Erkennt alle physikalisch erkennbaren Fehler, auch subtile, feine oder schleichende.
  • Eine Methode deckt die Fehler ab, die Grenzwertverfahren finden, und die komplexeren.
  • Einfach umzusetzen.
  • Geringer Pflegeaufwand, sobald die Werte für den ungünstigsten Betriebsfall eingestellt sind, auch wenn sich ähnliche Maschinen unterscheiden oder unter anderen Bedingungen arbeiten.
  • Findet Fehler innerhalb des normalen Betriebsbereichs oder im Rauschen.
  • Einfach zu pflegen bei ähnlichen Maschinentypen, Modellen und Umgebungen.
  • Alle Messpunkte werden überwacht. Der Rezeptansatz ermöglicht eine breite Palette von Fehlerbeurteilungen.
  • Passt sich äusseren oder Umgebungsänderungen automatisch an, was Fehlalarme verringert und zusätzliche Sensoren oft überflüssig macht.
  • Die KI passt sich den Eigenschaften jedes Geräts an.

Voraussetzungen

  • Sorgfältige Tests der Geräte und eine gründliche Datenanalyse.
  • Genügend Rechenleistung, um die Daten in Echtzeit zu analysieren.

Ausblick

Wie es weitergeht

Mittelfristig ist ein KI-Assistent geplant, den man frei zum aktuellen und zukünftigen Zustand der Systeme befragen kann. Er würde komplexe Analysen und Prognosen liefern, schriftlich und mündlich. PRECOG verwandelt schon heute Rohmessdaten in kurze Meldungen für das Wartungspersonal, und der Assistent erweitert dies auf offene Fragen.