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Die Mehrheit der deutschen Unternehmen verspricht sich aus KI-gestützter Datenanalyse einen großen Geschäftsvorteil. Doch gerade das Thema Datenbestand ist eine der größten, immer noch häufig unterschätzten Hürde beim Trainieren und Einführen von KI-Algorithmen. Im Folgenden sind vier konkrete Erfahrungen und Tipps für KI- & Datenanalyseprojekte in Unternehmen aufgeführt.
Künstliche Intelligenz gilt immer noch als eine der zukunftsweisenden Technologien, die viele Bereiche wie etwa Medizin, Handel, Verkehr und öffentliche Verwaltung revolutioniert. So scheint es nicht verwunderlich, dass bereits knapp jedes fünfte Unternehmen in Deutschland zurzeit KI-Systeme implementiert oder zumindest ihren Einsatz plant. Besonders hoch im Kurs stehen KI-Projekte, um Daten zu analysieren. Ganze 70 Prozent der Unternehmen sehen hier das größte Potenzial, so die Ergebnisse einer Umfrage von PWC [1]. Dennoch lauern einige Stolpersteine, wollen Unternehmen intelligente Datenprojekte umsetzen. Welche Hürden auftauchen können und wie sich diese meistern lassen, erläutert dieser Artikel anhand eines KI-Projektes zur Analyse von Geschäftspartnerdaten [2].
Datenanalyse mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) – für 70 Prozent der von den Beratern von PWC befragten Unternehmen ist dies das vielversprechendste Einsatzszenario. Doch so attraktiv die Vision erscheint, mittels KI das eigene Geschäft oder gar eine ganze Branche zu revolutionieren, so handfest sind die Herausforderungen, die sich in der Praxis ergeben. Ein häufiges Problem ist ein bereits beim Start eines Projekts mangelhafter Datenbestand. Die KI mit qualitativ schlechten Daten zu trainieren, macht keinen Sinn, da sie falsche Informationen lernt. Ohne den Einsatz gewisser Automatisierungen und KI ist es wiederum mühsam, die unzureichende Datenbasis zu verbessern.
Eine Frage der Qualität
(2021)
Künstliche Intelligenz (KI) kommt laut einer Interxion-Studie bei 96 Prozent der Schweizer Unternehmen zum Einsatz. Allerdings gaben nur 22 Prozent der Schweizer IT-Entscheider an, dass sie KI bereits für einen ersten Anwendungsfall einsetzen. Dabei ist KI etwa im Datenmanagement sehr hilfreich – sofern Qualität und Quantität der Trainingsdaten stimmen.
The last decades have seen the evolution of industrial production into more sophisticated processes. The development of specialized, high-end machines has increased the importance of predictive maintenance of mechanical systems to produce high-quality goods and avoid machine breakdowns. Predictive maintenance has two main objectives: to classify the current status of a machine component and to predict the maintenance interval by estimating its remaining useful life (RUL). Nowadays, both objectives are covered by machine learning and deep learning approaches and require large training datasets that are often not available. One possible solution may be transfer learning, where the knowledge of a larger dataset is transferred to a smaller one. This thesis is primarily concerned with transfer learning for predictive maintenance for fault classification and RUL estimation. The first part presents the state-of-the-art machine learning techniques with a focus on techniques applicable to predictive maintenance tasks (Chapter 2). This is followed by a presentation of the machine tool background and current research that applies the previously explained machine learning techniques to predictive maintenance tasks (Chapter 3). One novelty of this thesis is that it introduces a new intermediate domain that represents data by focusing on the relevant information to allow the data to be used on different domains without losing relevant information (Chapter 4). The proposed solution is optimized for rotating elements. Therefore, the presented intermediate domain creates different layers by focusing on the fault frequencies of the rotating elements. Another novelty of this thesis is its semi and unsupervised transfer learning-based fault classification approach for different component types under different process conditions (Chapter 5). It is based on the intermediate domain utilized by a convolutional neural network (CNN). In addition, a novel unsupervised transfer learning loss function is presented based on the maximum mean discrepancy (MMD), one of the state-of-the-art algorithms. It extends the MMD by considering the intermediate domain layers; therefore, it is called layered maximum mean discrepancy (LMMD). Another novelty is an RUL estimation transfer learning approach for different component types based on the data of accelerometers with low sampling rates (Chapter 6). It applies the feature extraction concepts of the classification approach: the presented intermediate domain and the convolutional layers. The features are then used as input for a long short-term memory (LSTM) network. The transfer learning is based on fixed feature extraction, where the trained convolutional layers are taken over. Only the LSTM network has to be trained again. The intermediate domain supports this transfer learning type, as it should be similar for different component types. In addition, it enables the practical usage of accelerometers with low sampling rates during transfer learning, which is an absolute novelty. All presented novelties are validated in detailed case studies using the example of bearings (Chapter 7). In doing so, their superiority over state-of-the-art approaches is demonstrated.