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Title:
COMPUTER-IMPLEMENTED METHOD, UNIT AND SYSTEM FOR CONTROLLING A TECHNICAL DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/186292
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a computer-implemented method for controlling a technical device (10-12), characterised by the following steps: a) providing device data (DD1-DD3) to a device computing unit (20-22) and producing abstracted device meta data (ADD1-ADD3), the respective device computing unit (20-22) being connected to the technical device (10-12), b) providing service data (SD1, SD2) to a service computing unit (30) and producing abstracted service meta data (ASD1, ASD2) , the service computing unit (30) being connected to the device computing unit (20-22), c) transmitting device meta data (ADD1-ADD3) to the service computing unit (30), d) calculating prediction data for service meta data with the aid of an AI-based model using the device meta data (ADD1-ADD1) and the service meta data (ASD1, ASD2), in the service computing unit (30), e) generating service data (CD1-CD3) by means of the service computing unit (30) with the aid of the prediction data, f) transmitting service data (CD1) to the device computing unit (20), and controlling the technical device (10) with the aid of the service data (CD1).

Inventors:
SCHALL DANIEL (AT)
Application Number:
PCT/EP2022/058415
Publication Date:
October 05, 2023
Filing Date:
March 30, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG OESTERREICH (AT)
International Classes:
H04L67/50
Foreign References:
US20150205713A12015-07-23
US20070118560A12007-05-24
Other References:
HIESSL THOMAS ET AL: "Cohort-based Federated Learning Services for Industrial Collaboration on the Edge", 6 July 2021 (2021-07-06), XP055883328, Retrieved from the Internet [retrieved on 20220125], DOI: 10.36227/techrxiv.14852361.v1
Attorney, Agent or Firm:
MAIER, Daniel (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Computer-implementiertes Verfahren zur Steuerung eines technischen Geräts (10-12) , gekennzeichnet durch folgende Schritte : a) Bereitstellen von Geräte-Daten (DD1-DD3) , welche Eigenschaften des technischen Geräts (10-12) und/oder dessen Betrieb-Eigenschaften beschreiben, an eine Geräte- Rechenvorrichtung (20-22) und Bilden von abstrahierten Geräte-Metadaten (ADD1-ADD3) , beispielsweise durch Klassifizierung der Geräte-Daten, wobei die jeweilige Geräte- Rechenvorrichtung (20-22) mit dem technischen Gerät (10— 12) verbunden ist, b) Bereitstellen von Dienst-Daten (SD1, SD2) , welche den Umfang und/oder Eigenschaften eines Dienstes beschreiben, an eine Service-Rechenvorrichtung (30) und Bilden von abstrahierten Dienst-Metadaten (ASD1, ASD2) , beispielsweise durch Klassifizierung der Dienst-Daten, wobei die Service-Rechenvorrichtung (30) mit der Geräte- Rechenvorrichtung (20-22) verbunden ist, c) Übertragen der Geräte-Metadaten (ADD1-ADD3) an die Service-Rechenvorrichtung (30) , d) Berechnen von Prädiktions-Daten für Dienst-Meta-Daten mithilfe eines Modells auf Basis künstlicher Intelligenz unter Verwendung zumindest einer Teilmenge der Geräte- Metadaten (ADDI-ADDI) und zumindest einer Teilmenge der Dienst-Metadaten (ASD1, ASD2) , in der Service- Rechenvorrichtung (30) , e) Erzeugen von Dienst-Daten (CD1-CD3) mithilfe der Prädiktions-Daten durch die Service-Rechenvorrichtung (30) , f) Übermitteln der Dienst-Daten (GDI) an die Geräte- Rechenvorrichtung (20) , und Ansteuern des technischen Geräts (10) mithilfe der Dienst-Daten (GDI) . 2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei im Schritt d) die zumindest eine Teilmenge der Geräte- Metadaten (ADD1-ADD3) aus den Geräte-Metadaten (ADD1-ADD3) ausgewählt wird, und die zumindest eine Teilmenge der Dienst- Metadaten (ASD1, ASD2) aus den Dienst-Metadaten (ASD1, ASD2) ausgewählt wird, sodass sie in ihren jeweiligen abstrahierten Metadaten ähnlich sind.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt c) zusätzlich die Geräte-Daten (DD1-DD3) von der Geräte-Rechenvorrichtung (20-22) an die Service- Rechenvorrichtung (30) übertragen werden, und im Schritt e) zusätzlich die Geräte-Daten (DD1-DD3) beim Erzeugen der Dienst-Daten (CD1-CD3) berücksichtigt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modell Geräte-Metadaten (ADD1-ADD3) mit Dienst- Metadaten (ASD1, ASD2) verknüpft, und mit bereitgestellten Geräte-Metadaten und Dienst-Metadaten erzeugt und trainiert ist .

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein System (100) mehrere technische Geräte (10-12) und jeweilige verbundene Geräte-Rechenvorrichtungen (20-22) umfasst, und jeweilige Geräte-Daten (DD1-DD3) bereitgestellt werden und abstrahierte Geräte-Metadaten (ADD1-ADD3) gebildet werden, sowie jeweilige Dienst-Daten (SD1, SD2) bereitgestellt werden und abstrahierte Dienst-Metadaten (ASD1, ASD2) gebildet werden, und das Modell im Schritt d) mithilfe föderierten Lernens aus den Geräte-Metadaten (ADD1-ADD3) der Geräte- Rechenvorrichtungen (20-22) und den Dienst-Metadaten (ASD1, ASD2) der Service-Rechenvorrichtung (30) gebildet wird.

6. Vorrichtung (1) , umfassend eine Geräte- Rechenvorrichtung (20-22) , welche mit einem technischen Gerät (10-12) verbunden ist, sowie eine Service- Rechenvorrichtung (30) , welche mit der Geräte- Rechenvorrichtung (20-22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.

7. System (100) , umfassend die Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend mehrere technische Geräte (10-12) und jeweilige Geräte-Rechenvorrichtungen (20— 22) , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eingerichtet ist, das Verfahren nach Anspruch 5 auszuführen.

8. Computerprogramm, umfassend Befehle, welche bei deren Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.

9. Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest das Computerprogramm nach dem vorhergehenden Anspruch umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinrichtung das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchführen.

10. Datenträgersignal, welches das Computerprogramm nach Anspruch 8 überträgt.

Description:
Computer- Implementiertes Verfahren , Vorrichtung und System zur Steuerung eines technischen Geräts

Die Erfindung betri f ft ein computer-implementiertes Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur Steuerung eines technischen Geräts .

In Fabriken müssen häufig Serviceanforderungen einer Anlage oder eines Geräts bedient werden und entsprechende Daten zur Erledigung der Serviceanforderung bereitgestellt werden .

Dabei kann es schwierig sein, die geeignetsten Daten zu identi fi zieren, die am besten dazu geeignet sind die Serviceanforderung zu erfüllen und der Serviceanforderung bereitzustellen .

Eine Serviceanforderung ist oft zu unspezi fisch und bezieht keine Kontextinf ormation mit ein, mithil fe dieser j edoch eine bessere Lösung zur Serviceanforderung erbracht werden könnte .

Beispielsweise ist dieselbe Serviceanforderung im System noch nicht vorher erfolgt , oder es existiert eine Lösung in einem anderen Kontext .

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Serviceanforderung einer Vorrichtung oder eines Systems besser und ef fi zienter zu bedienen und relevantere Daten auf eine Service-Anfrage zu erhalten .

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein computerimplementiertes Verfahren zur Steuerung eines technischen Geräts gelöst , wobei folgende Schritte ausgeführt werden : a ) Bereitstellen von Geräte-Daten, welche Eigenschaften des technischen Geräts und/oder dessen Betrieb-Eigenschaften beschreiben, an eine Geräte-Rechenvorrichtung und Bilden von abstrahierten Geräte-Metadaten, beispielsweise durch Klassi fi zierung der Geräte-Daten, wobei die j eweilige Ge- räte-Rechenvorrichtung mit dem technischen Gerät verbunden ist , b ) Bereitstellen von Dienst-Daten, welche den Umfang und/oder Eigenschaften eines Dienstes beschreiben, an eine Service-Rechenvorrichtung und Bilden von abstrahierten Dienst-Metadaten, beispielsweise durch Klassi fi zierung der Dienst-Daten, wobei die Service-Rechenvorrichtung mit der Geräte-Rechenvorrichtung verbunden ist , c ) Übertragen der Geräte-Metadaten an die Service- Rechenvorrichtung, d) Berechnen von Prädiktions-Daten für Dienst-Meta-Daten mithil fe eines Modells auf Basis künstlicher Intelligenz unter Verwendung zumindest einer Teilmenge der Geräte- Metadaten und zumindest einer Teilmenge der Dienst- Metadaten, in der Service-Rechenvorrichtung, e ) Erzeugen von Dienst-Daten mithil fe der Prädiktions-Daten durch die Service-Rechenvorrichtung, f ) Übermitteln der Dienst-Daten an die Geräte- Rechenvorrichtung, und Ansteuern des technischen Geräts mithil fe der Dienst-Daten .

Die Geräte-Daten umfassen Daten betref fend Eigenschaften des technischen Geräts und/oder dessen Betrieb-Eigenschaften, wie beispielsweise Umgebungsparameter, Stromaufnahmen, Betriebstemperaturen oder auch Fehlermeldungen, die einer Service- Anfrage zugeordnet werden können .

Durch die Abbildung von Geräte-Daten in abstrahierte Geräte- Metadaten wird erreicht , dass eine Serviceanfrage des Geräts neben der Detailinformation zum gewünschten Service in Form einer Fehlermeldung, auch den Kontext des Geräts mit einbezieht .

Aus bereitgestellten Dienst-Daten werden abstrahierte Dienst- Metadaten gebildet , welche Dienste , also Lösungen zu Serviceanfragen, beispielsweise in Kategorien zu Umgebungsparameter, Stromaufnahmen, Betriebstemperaturen oder auch Fehlermeldungen zusammenfassen .

Wenn nun die Geräte-Metadaten mir den Dienst-Metadaten abgeglichen werden, so kann eine bestmögliche Übereinstimmung gefunden werden, welche für eine Serviceanfrage eine bestmögliche Lösung bereitstellen kann . Ein derartiger Vergleich kann durch Ähnlichkeitstrans formation, also einer Äquivalenz- Relation, oder durch aus der Statistik bekannte Ähnlichkeits- und Distanzmaße durchgeführt werden .

Das Bereitstellen der Geräte-Daten und/oder der Service-Daten kann automatisch durch das technische Gerät , oder auch manuell über eine entsprechende Bediener-Eingabe erfolgen .

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist es vorgesehen, dass im Schritt d) die zumindest eine Teilmenge der Geräte- Metadaten aus den Geräte-Metadaten ausgewählt wird, und die zumindest eine Teilmenge der Dienst-Metadaten aus den Dienst- Metadaten ausgewählt wird, sodass sie in ihren j eweiligen abstrahierten Metadaten ähnlich sind .

Um eine bestmögliche Übereinstimmung zwischen einer Serviceanfrage und einem Dienst zu finden, kann es vorteilhaft sein, nur eine Teilmenge der Geräte-Metadaten aus den Geräte- Metadaten aus zuwählen . Die Teilmenge kann dadurch bestimmt werden, indem aus den bereitgestellten Dienst-Daten ene Datensätze ermittelt werden, welche zu ähnlichen Serviceanfragen zugeordnet werden können . Damit kann die Ermittlung von Dienst-Daten vereinfacht werden . Optional können abweisende Teildaten von Service-Daten in Untergruppen gegliedert werden und erst bei Bedarf in einer iterativen Form zum Abgleich zwischen Geräte-Metadaten und Service-Metadaten herangezogen werden .

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist es vorgesehen, dass im Schritt c ) zusätzlich die Geräte-Daten von der Gerä- te-Rechenvorrichtung an die Service-Rechenvorrichtung übertragen werden, und im Schritt e ) zusätzlich die Geräte-Daten beim Erzeugen der Dienst-Daten berücksichtigt werden .

Dadurch kann der Abgleich zwischen Geräte-Metadaten und Service-Metadaten weiter verbessert werden und die Service- Anfrage dementsprechend besser gelöst werden .

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Modell Geräte-Metadaten mit Dienst-Metadaten verknüpft , und mit bereitgestellten Geräte-Metadaten und Dienst- Metadaten erzeugt und trainiert ist .

Dadurch kann ein besonders genaues Modell geschaf fen werden, welches beim Abgleich zwischen Geräte-Metadaten und Service- Metadaten angewendet wird . Unter dem Begri f f „Genau" kann auch die Tref fsicherheit oder Relevanz von gelieferten Daten verstanden werden, welche einer Service-Anfrage eine möglichst geeignete Lösung erlauben, beispielsweise eine Fehlerbehebung unter Einbeziehung weiterer Betriebs-Eigenschaften des Fehler-verursachenden technischen Geräts .

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein System mehrere technische Geräte und j eweilige verbundene Geräte-Rechenvorrichtungen umfasst , und j eweilige Geräte-Daten bereitgestellt werden und abstrahierte Geräte- Metadaten gebildet werden, sowie j eweilige Dienst-Daten bereitgestellt werden und abstrahierte Dienst-Metadaten gebildet werden, und das Modell im Schritt d) mithil fe föderierten Lernens aus den Geräte-Metadaten der Geräte- Rechenvorrichtungen und den Dienst-Metadaten der Service- Rechenvorrichtung gebildet wird .

Dadurch wird erreicht , dass das Modell auf einen größeren Datensatz von Geräte-Daten und/oder Service-Daten zurückgrei fen kann, was die Lösung der Service-Anfragen verbessert . Es können beispielsweise Service-Anfrage bedient werden, die auf der anfragenden Anlage beziehungsweise des technischen Geräts noch niemals zuvor angefragt wurden und dementsprechend noch keine Lösungen als Service-Daten bereitgestellt werden können . Ohne diesen föderierten Ansatz würde das technische Gerät versuchen lokal eine möglichst gute Lösung zu finden, welche j edoch nicht die optimale Lösung ist , wenn eine andere Anlage eine bessere Lösung vorweisen kann . Diese kann durch Vernetzung und Nutzung eines globalen Modells unter Verwendung föderierten Lernens bereitgestellt werden .

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gelöst , umfassend eine Geräte-Rechenvorrichtung, welche mit einem technischen Gerät verbunden ist , sowie eine Service- Rechenvorrichtung, welche mit der Geräte-Rechenvorrichtung verbunden ist , wobei die Vorrichtung eingerichtet ist , das erfindungsgemäße Verfahren aus zuführen .

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein System gelöst , umfassend die erfindungsgemäße Vorrichtung, ferner umfassend mehrere technische Geräte und j eweilige Geräte- Rechenvorrichtungen, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung eingerichtet ist , das erfindungsgemäße Verfahren aus zuführen .

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Computerprogramm gelöst , umfassend Befehle , welche bei deren Aus führung durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren aus zuführen .

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen elektronisch lesbaren Datenträger mit darauf gespeicherten lesbaren Steuerinformationen gelöst , welche zumindest das erfindungsgemäße Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren durchführen . Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Datenträgersignal gelöst, welches das erfindungsgemäße Computerprogramm überträgt .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße System,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren .

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße System 100.

Eine Vorrichtung 1 umfasst eine Geräte-Rechenvorrichtung 20, welche mit einem technischen Gerät 10 verbunden ist.

Ferner umfasst das System 100 weitere Geräte- Rechenvorrichtungen 21, 22, welche jeweils mit einem technischen Gerät 11, 12 verbunden sind.

Eine Service-Rechenvorrichtung 30, welche mit den Geräte- Rechenvorrichtung 20-22 verbunden ist, ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren der Fig. 2 auszuführen.

Das System 100 umfasst mehrere technische Geräte 10-12 und jeweilig verbundene Geräte-Rechenvorrichtungen 20-22.

Die jeweilige Geräte-Daten DD1-DD3 werden bereitgestellt und abstrahierte Geräte-Metadaten ADD1-ADD3 werden gebildet.

Jeweilige Dienst-Daten SD1, SD2 werden bereitgestellt und abstrahierte Dienst-Metadaten ASD1, ASD2 werden gebildet.

Das Modell wird im Schritt d) mithilfe föderierten Lernens aus den Geräte-Metadaten ADD1-ADD3 der Geräte- Rechenvorrichtungen 20-22 und den Dienst-Metadaten ASD1, ASD2 der Service-Rechenvorrichtung 30 gebildet. Für föderiertes Lernen können ein oder mehrere globale Modelle aus den Geräte-Metadaten ADD1-ADD3 und/oder den Service- Metadaten ASD1 , ASD2 beispielsweise auf einem verbundenen Server ( in der Figur nicht dargestellt ) eines Klienten- Server-Systems gebildet werden, welche von den Geräte- Rechenvorrichtungen 20-22 und der Service- Rechenvorrichtung 30 bereitgestellt werden .

Ein oder mehrere globale Modelle können an Klienten verteilt werden, welche auf einem j eweiligen globalen Modell basierend deren lokale Geräte-Metadaten und/oder Dienst-Metadaten bestimmen wollen .

Es kann auch vorgesehen sein, dass beispielsweise nur Geräte- Metadaten in Form eines globalen Modells verarbeitet werden, und die Dienst-Metadaten lokal bereitgestellt werden, falls einzelne lokale Dienste sich von andern stark unterscheiden .

Das globale Modell kann dann von den Geräte- Rechenvorrichtungen 20-22 abgerufen werden und entsprechend lokal angewendet werden .

Fig . 2 zeigt ein Aus führungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren mit folgenden Schritten : a) Bereitstellen von Geräte-Daten DD1-DD3 , welche Eigenschaften des technischen Geräts 10- 12 und/oder dessen Betrieb-Eigenschaften beschreiben, an eine Geräte- Rechenvorrichtung 20-22 und Bilden von abstrahierten Geräte-Metadaten ADD1-ADD3 , beispielsweise durch Klassi fizierung der Geräte-Daten, wobei die j eweilige Geräte- Rechenvorrichtung 20-22 mit dem technischen Gerät 10- 12 verbunden ist , b) Bereitstellen von Dienst-Daten SD1 , SD2 , welche den Umfang und/oder Eigenschaften eines Dienstes beschreiben, an eine Service-Rechenvorrichtung 30 und Bilden von abstrahierten Dienst-Metadaten ASD1 , ASD2 , beispielsweise durch Klassi fi zierung der Dienst-Daten, wobei die Service-Rechenvorrichtung 30 mit der Geräte- Rechenvorrichtung 20-22 verbunden ist , c) Übertragen der Geräte-Metadaten ADD1-ADD3 an die Service-Rechenvorrichtung 30 , d) Berechnen von Prädiktions-Daten für Dienst-Meta-Daten mit-hil fe eines Modells auf Basis künstlicher Intelligenz unter Verwendung zumindest einer Teilmenge der Geräte-Metadaten ADDI-ADDI und zumindest einer Teilmenge der Dienst-Metadaten ASD1 , ASD2 , in der Service- Rechenvorrichtung 30 , e ) Erzeugen von Dienst-Daten CD1-CD3 mithil fe der Prädikti- ons-Daten durch die Service-Rechenvorrichtung 30 , f ) Übermitteln der Dienst-Daten GDI an die Geräte- Rechenvorrichtung 20 , und Ansteuern des technischen Geräts 10 mithil fe der Dienst-Daten GDI .

Unter Geräte-Daten DD1-DD3 kann beispielsweise eine Service- Anfrage eines Geräts verstanden werden .

Unter Dienst-Daten CD1-CD3 kann eine darauf folgende Datenlieferung zur vorhergehenden Service-Anfrage in Form der Geräte- Daten DD1-DD3 sein .

Das j eweilige Modell prädi ziert die Dienst-Daten CD1-CD3 , welche eine Lösung auf eine Service-Anfrage darstellen .

Optional kann von der Geräte-Rechenvorrichtung 20 eine Rückmeldung an die Service-Rechenvorrichtung 30 gegeben werden, ob die gelieferten Dienst-Metadaten ASD1 , ASD2 eine gute Lösung zur Service-Anfrage geliefert hat . Diese Daten können durch das Modell für zukünftige Service-Anfragen entsprechend berücksichtigt werden .

Im Schritt d) werden optional die zumindest eine Teilmenge der Geräte-Metadaten ADD1-ADD3 aus den Geräte-Metadaten ADDI- ADD3 , und die zumindest eine Teilmenge der Dienst-Metadaten

ASD1 , ASD2 aus den Dienst-Metadaten ASD1 , ASD2 ausgewählt , sodass sie in ihren j eweiligen abstrahierten Metadaten ähnlich sind . Die Ähnlichkeit kann beispielsweise mit Ähnlichkeits- und Distanzmaßen, welche in der Statistik bekannt sind, bestimmt werden .

Im Schritt c ) können optional zusätzlich die Geräte-

Daten DD1-DD3 von der Geräte-Rechenvorrichtung 20-22 an die Service-Rechenvorrichtung 30 übertragen werden . Dann können im Schritt e ) zusätzlich die Geräte-Daten DD1-DD3 beim Erzeugen der Dienst-Daten CD1-CD3 berücksichtigt werden .

Optional kann das Modell Geräte-Metadaten ADD1-ADD3 mit Dienst-Metadaten ASD1 , ASD2 verknüpfen und das Modell mit be- reitgestellten Geräte-Metadaten und Dienst-Metadaten erzeugt und trainiert werden .

Bezugszeichenliste :

1 Vorrichtung

10-12 technischen Gerät

20-22 Geräte-Rechenvorrichtung 30 Service-Rechenvorrichtung

DD1, DD2, DD3 Geräte-Daten

ADDI, ADD2, ADD3 Geräte-Metadaten

SD1, SD2 Dienst-Daten

ASD1, ASD2 Dienst-Metadaten