Siemens - Anomaly Detection

Zeitraum - Mai 2018 - 2023

Die Active Group entwickelte für Siemens die Anwendung "Anomaly Detection" für die Plattform Siemens Industrial Edge. Auf den sog. Edge-Devices lassen sich verschiedene Apps installieren , u.a. die "Anomaly Detection". Anomaly Detection ist ein KI-basiertes Analysewerkzeug, das in Echtzeit abnormales Verhalten von Maschinen und Anlagen erkennt und ermöglicht so eine frühzeitige Fehlererkennung.

Die Software wurde in der Sprache Haskell geschrieben, da diese übersichtlich, flexibel und erweiterbar ist.

Eine zentrale Herausforderung lag in der Datenmodellierung: Bis zu 50 Zeitreihen aus unterschiedlichen Quellen mussten zeitlich synchronisiert und in eine einheitliche Struktur gebracht werden, bevor sie für Machine-Learning-Verfahren nutzbar waren. Zwei Machine-Learning-Algorithmen kamen zum Einsatz: ein Verfahren zur Full Relationship Analysis (FRA) und eines zur Deep Time Analysis (DTA). FRA prüft die Beziehung zwischen mehreren Messgrößen zueinander. DTA prüft den zeitlichen Verlauf einzelner Werte. Da sich Grenzwerte nicht sinnvoll manuell festlegen ließen, wurde ein Algorithmus ausgewählt, der Grenzwerte automatisch bestimmt. Da eine Maschine unterschiedliche Betriebsmodi durchläuft, wird für jeden Modus ein eigenes Netz trainiert. Ein State Predictor erkennt im Live-Betrieb anhand der aktuellen Daten, in welchem Modus sich die Maschine befindet, und aktiviert automatisch das passende, zuvor trainierte Netz.

Für die Auslieferung der Software wurden Container genutzt. Docker sorgte dafür, dass die Software auf jedem Gerät reproduzierbar in derselben Version läuft; Kubernetes orchestriert mehrere Container so, dass das System auch bei Ausfällen oder Updates durchgehend verfügbar bleibt.

Mittels einer visuellen domänenspezifischen Sprache (DSL) können Nutzer:innen die Graphen konfigurieren, ohne den zugrundeliegenden Haskell-Code zu berühren.

Die App "Anomaly Detection" kommt branchenübergreifend in Unternehmen auf der ganzen Welt zum Einsatz, u.a. bei Kosmetikherstellern, Brauereien und Industriebetrieben und ist eines der Vorzeigeprojekte der Active Group.