Skip to main content
Erschienen in:

2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Machine Learning for Predictive and Prescriptive Analytics of Operational Data in Smart Manufacturing

verfasst von : Katerina Lepenioti, Minas Pertselakis, Alexandros Bousdekis, Andreas Louca, Fenareti Lampathaki, Dimitris Apostolou, Gregoris Mentzas, Stathis Anastasiou

Erschienen in: Advanced Information Systems Engineering Workshops

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Informationen wahrzunehmen und Erkenntnisse aus Daten zu extrahieren ist eine der größten Herausforderungen in der intelligenten Fertigung. Echtzeit-Datenanalyse steht in realen Szenarien vor mehreren Herausforderungen, während ein riesiger Schatz an Alt-, Unternehmens- und Betriebsdaten unangetastet bleibt. Der aktuelle Aufsatz nutzt die jüngsten Fortschritte des (tiefen) maschinellen Lernens zur Durchführung prädiktiver und präskriptiver Analysen auf der Grundlage von Unternehmens- und Betriebsdaten, die darauf abzielen, den Bediener in der Werkstatt zu unterstützen. Um dies zu erreichen, implementiert er Algorithmen wie Recurrent Neural Networks für prädiktive Analysen und Multi-Objective Reinforcement Learning für präskriptive Analysen. Der vorgeschlagene Ansatz wird in einem prädiktiven Wartungsszenario in der Stahlinduktion demonstriert.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat Menezes, B., Kelly, J., Leal, A., Le Roux, G.: Predictive, prescriptive and detective analytics for smart manufacturing in the information age. IFAC-PapersOnLine 52, 568–573 (2019)CrossRef Menezes, B., Kelly, J., Leal, A., Le Roux, G.: Predictive, prescriptive and detective analytics for smart manufacturing in the information age. IFAC-PapersOnLine 52, 568–573 (2019)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Pertselakis, M., Lampathaki, F., Petrali, P.: Predictive maintenance in a digital factory shop-floor: data mining on historical and operational data coming from manufacturers’ information systems. In: Proper, H., Stirna, J. (eds.) Advanced Information Systems Engineering Workshops. LNBIP, vol. 349, pp. 120–131. Springer, Cham (2019). https://doi.org/10.1007/978-3-030-20948-3_11CrossRef Pertselakis, M., Lampathaki, F., Petrali, P.: Predictive maintenance in a digital factory shop-floor: data mining on historical and operational data coming from manufacturers’ information systems. In: Proper, H., Stirna, J. (eds.) Advanced Information Systems Engineering Workshops. LNBIP, vol. 349, pp. 120–131. Springer, Cham (2019). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-030-20948-3_​11CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Yang, H., Kumara, S., Bukkapatnam, S., Tsung, F.: The internet of things for smart manufacturing: a review. IISE Trans. 51, 1190–1216 (2019)CrossRef Yang, H., Kumara, S., Bukkapatnam, S., Tsung, F.: The internet of things for smart manufacturing: a review. IISE Trans. 51, 1190–1216 (2019)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Lee, J., Lapira, E., Bagheri, B., Kao, H.: Recent advances and trends in predictive manufacturing systems in big data environment. Manuf. Lett. 1, 38–41 (2013)CrossRef Lee, J., Lapira, E., Bagheri, B., Kao, H.: Recent advances and trends in predictive manufacturing systems in big data environment. Manuf. Lett. 1, 38–41 (2013)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Kobbacy, K., Fawzi, B., Percy, D., Ascher, H.: A full history proportional hazards model for preventive maintenance scheduling. Qual. Reliab. Eng. Int. 13, 187–198 (1997)CrossRef Kobbacy, K., Fawzi, B., Percy, D., Ascher, H.: A full history proportional hazards model for preventive maintenance scheduling. Qual. Reliab. Eng. Int. 13, 187–198 (1997)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Lin, C., Tseng, H.: A neural network application for reliability modelling and condition-based predictive maintenance. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 25, 174–179 (2004)CrossRef Lin, C., Tseng, H.: A neural network application for reliability modelling and condition-based predictive maintenance. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 25, 174–179 (2004)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Choudhary, A., Harding, J., Tiwari, M.: Data mining in manufacturing: a review based on the kind of knowledge. J. Intell. Manuf. 20, 501–521 (2008)CrossRef Choudhary, A., Harding, J., Tiwari, M.: Data mining in manufacturing: a review based on the kind of knowledge. J. Intell. Manuf. 20, 501–521 (2008)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Harding, J., Shahbaz, M., Kusiak, A.S.: Data mining in manufacturing: a review. J. Manuf. Sci. Eng. 128, 969–976 (2005)CrossRef Harding, J., Shahbaz, M., Kusiak, A.S.: Data mining in manufacturing: a review. J. Manuf. Sci. Eng. 128, 969–976 (2005)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Bey-Temsamani, A., Engels, M., Motten, A., Vandenplas, S., Ompusunggu, A.P.: A practical approach to combine data mining and prognostics for improved predictive maintenance. In: The Data Mining Case Studies Workshop (DMCS), 15th ACM SIGKDD Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD 2009), Paris, pp. 37–44 (2009) Bey-Temsamani, A., Engels, M., Motten, A., Vandenplas, S., Ompusunggu, A.P.: A practical approach to combine data mining and prognostics for improved predictive maintenance. In: The Data Mining Case Studies Workshop (DMCS), 15th ACM SIGKDD Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD 2009), Paris, pp. 37–44 (2009)
13.
Zurück zum Zitat Bastos, P., Lopes, I., Pires, L.C.M.: Application of data mining in a maintenance system for failure prediction. In: Safety, Reliability and Risk Analysis: Beyond the Horizon: 22nd European Safety and Reliability, vol. 1, pp. 933–940 (2014) Bastos, P., Lopes, I., Pires, L.C.M.: Application of data mining in a maintenance system for failure prediction. In: Safety, Reliability and Risk Analysis: Beyond the Horizon: 22nd European Safety and Reliability, vol. 1, pp. 933–940 (2014)
15.
Zurück zum Zitat Susto, G., Schirru, A., Pampuri, S., McLoone, S., Beghi, A.: Machine learning for predictive maintenance: a multiple classifier approach. IEEE Trans. Ind. Inf. 11, 812–820 (2015)CrossRef Susto, G., Schirru, A., Pampuri, S., McLoone, S., Beghi, A.: Machine learning for predictive maintenance: a multiple classifier approach. IEEE Trans. Ind. Inf. 11, 812–820 (2015)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Vater, J., Harscheidt, L., Knoll, A.: Smart manufacturing with prescriptive analytics. In: 2019 8th International Conference on Industrial Technology and Management (ICITM), pp. 224–228. IEEE (2019) Vater, J., Harscheidt, L., Knoll, A.: Smart manufacturing with prescriptive analytics. In: 2019 8th International Conference on Industrial Technology and Management (ICITM), pp. 224–228. IEEE (2019)
18.
Zurück zum Zitat Lepenioti, K., Bousdekis, A., Apostolou, D., Mentzas, G.: Prescriptive analytics: literature review and research challenges. Int. J. Inf. Manag. 50, 57–70 (2020)CrossRef Lepenioti, K., Bousdekis, A., Apostolou, D., Mentzas, G.: Prescriptive analytics: literature review and research challenges. Int. J. Inf. Manag. 50, 57–70 (2020)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Sutton, R., Barto, A.G.: Reinforcement Learning: An Introduction. MIT Press, Cambridge (2018)MATH Sutton, R., Barto, A.G.: Reinforcement Learning: An Introduction. MIT Press, Cambridge (2018)MATH
21.
Zurück zum Zitat Rocchetta, R., Bellani, L., Compare, M., Zio, E., Patelli, E.: A reinforcement learning framework for optimal operation and maintenance of power grids. Appl. Energy 241, 291–301 (2019)CrossRef Rocchetta, R., Bellani, L., Compare, M., Zio, E., Patelli, E.: A reinforcement learning framework for optimal operation and maintenance of power grids. Appl. Energy 241, 291–301 (2019)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Li, G., Gomez, R., Nakamura, K., He, B.: Human-centered reinforcement learning: a survey. IEEE Trans. Hum. Mach. Syst. 49, 337–349 (2019)CrossRef Li, G., Gomez, R., Nakamura, K., He, B.: Human-centered reinforcement learning: a survey. IEEE Trans. Hum. Mach. Syst. 49, 337–349 (2019)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Liu, C., Xu, X., Hu, D.: Multiobjective reinforcement learning: a comprehensive overview. IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Syst. 45, 385–398 (2015)CrossRef Liu, C., Xu, X., Hu, D.: Multiobjective reinforcement learning: a comprehensive overview. IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Syst. 45, 385–398 (2015)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Tozer, B., Mazzuchi, T., Sarkani, S.: Many-objective stochastic path finding using reinforcement learning. Expert Syst. Appl. 72, 371–382 (2017)CrossRef Tozer, B., Mazzuchi, T., Sarkani, S.: Many-objective stochastic path finding using reinforcement learning. Expert Syst. Appl. 72, 371–382 (2017)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Griffith, S., Subramanian, K., Scholz, J., Isbell, C., Thomaz, A.L.: Policy shaping: integrating human feedback with reinforcement learning. In: NIPS (2013) Griffith, S., Subramanian, K., Scholz, J., Isbell, C., Thomaz, A.L.: Policy shaping: integrating human feedback with reinforcement learning. In: NIPS (2013)
Metadaten
Titel
Machine Learning for Predictive and Prescriptive Analytics of Operational Data in Smart Manufacturing
verfasst von
Katerina Lepenioti
Minas Pertselakis
Alexandros Bousdekis
Andreas Louca
Fenareti Lampathaki
Dimitris Apostolou
Gregoris Mentzas
Stathis Anastasiou
Copyright-Jahr
2020
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-49165-9_1