Arbeitspakete

Das Arbeitsprogramm des Forschungsvorhabens gliedert sich in insgesamt neun Arbeitspakete und orientiert sich in seiner Reihenfolge an den drei genannten Forschungslücken: „Sensor-Gap“, „Syntax-Gap“ und „Analyse-Gap“ (s. Abbildung).
Das erste Arbeitspaket behandelt die kriterienbasierte Identifikation von Qualitätssensoren und hat somit die Verbesserung der Datengrundlage zum Ziel („Sensor-Gap“). Im weiteren Vorgehen wird eine, am Fehlerlebenszyklus orientierte, Fehlersyntax entwickelt (AP2) und in ein modulares Datenmodell überführt (AP3) („Syntax Gap“). Auf Grundlage dieser Datenstrukturierung werden im Anschluss drei Ansätze für die Nutzung und Analyse verfolgt („Analyse-Gap“). In Arbeitspaket 4 wird zunächst ein merkmalsbasiertes Auswerteverfahren für die Priorisierung in der Fehlerabstellung erarbeitet. Zur Identifikation von Fehlerschwerpunkten werden im weiteren Verlauf verschiedene Klassifizierungsmethoden betrachtet und im Anwendungszusammenhang getestet (AP5). Mit dem Ziel einer Unterstützung der Lösungsfindung wird in Arbeitspaket 6 das Konzept des Fallbasierten Schließens auf das Fehlermanagement angewandt. Die entwickelten Algorithmen werden projektbegleitend in einem agilen Vorgehen in einem Softwaredemonstrator umgesetzt (AP7). Dieser dient dabei als Grundlage für die Evaluation der Ergebnisse mit ausgewählten Unternehmen des projektbegleitenden Ausschusses (AP8). Zusätzlich zum Demonstrator werden die Ergebnisse abschließend in einem Anwenderleitfaden zusammengefasst (AP9).

Arbeitspaket 1: Identifikation und Auswahl von Qualitätssensoren

Ziel des ersten Arbeitspaketes ist die Entwicklung von Regeln für die kriterienbasierte Bewertung und Auswahl von Qualitätssensoren. Auf Grundlage dieser Regeln werden die Sensoren nicht nur initial identifiziert, sondern auch kontinuierlich bewertet. Im Sinne einer Kosten/Nutzen-Bewertung können ineffektive Sensoren aussortiert werden, um den Aufwand der Datensammlung und -organisation zu verringern. In diesem Arbeitspaket wird somit das „Sensor-Gap“ adressiert. Kriterien zur Bewertung der Sensoren können sein: Objektivität, Integrität, Datenformat, Relevanz oder Interpretierbarkeit.

Arbeitspaket 2: Lebenszyklusorientierte Syntax für Fehlerinformationen

Das Ziel des zweiten Arbeitspaketes ist es, auf Grundlage der identifizierten Sensoren, eine Syntax für die eindeutige Beschreibung von Fehlern zu entwickeln (Schließen des „Syntax-Gaps“). Die Syntax orientiert sich am Lebenszyklus eines Fehlers, welcher von der Identifikation bis zur Abstellung reicht. Eine beispielhafte Darstellung findet sich in der untenstehenden Abbildung. Die Modularisierung orientiert sich dabei an den einzelnen Schritten des Fehlerabstellprozesses.

Da die Fehlerinformationen während der Fehlerabstellung kontinuierlich angereicht werden, wächst die Zahl der verwendbaren Beschreibungsmerkmale mit dem Fortschritt der Bearbeitung. Je Bearbeitungsphase (vgl. Module) sind somit weitere Elemente der Fehlersyntax von Bedeutung. Beschreibungsmerkmale werden dabei allgemeingültig gestaltet, z.B. Fehlerart, Fehlerort, Prozess, etc. jedoch können für die jeweiligen Ausprägungen branchen- oder unternehmensspezifische Fehlerkataloge hinterlegt werden. So kann ein Unternehmen bspw. für den Fehlerort einen Katalog verwenden, der die einzelnen Produktkomponenten enthält.

Arbeitspaket 3: Datenbankstruktur für Fehlerinformationen

Ziel dieses Arbeitspakets ist die Erarbeitung und Umsetzung eines Datenmodells für die digitale Repräsentation der Fehlerinformationen (Digital Twin). Das Modell baut auf der in AP 2 entwickelten Syntax auf. Mit der entstehenden relationalen Datenbank wird die automatisierte Auswertung der Fehlerinformationen ermöglicht.

Arbeitspaket 4: Regelbasierte Priorisierungsmethodik für Fehlerinformationen

Ziel dieses Arbeitspakets ist es, eine automatisierte, merkmalsbasierte Priorisierung von Fehlern zu entwickeln. Basieren kann diese Systematik auf der kognitiven Architektur SOAR. Hier können Regeln definiert werden („Wenn, dann“ Beziehungen), die systematisch die Priorität des Fehlers festlegen. Diese Regeln werden aus Erfahrungswissen abgeleitet.

Arbeitspaket 5: Erkennung von Fehlerschwerpunkten mittels Klassifizierung von abgeschlossenen Fehlerfällen

Ziel des Arbeitspakets 5 ist die Untersuchung von hierarchischen, sequenziellen und kostenfunktionsbasierten Ansätzen auf ihre Eignung für die Klassifizierung von Fehlerinformationen.

Arbeitspaket 6: Unterstützung der Fehlerbearbeitung durch lernende Systeme

Ziel des Arbeitspakets ist die Gestaltung und Anwendung der Methode des Fallbasierten Schließens für das Fehlermanagement.

Arbeitspaket 7: Integration der Methoden in ein Software Tool

Ziel des Arbeitspakets 7 ist die Entwicklung des Software Tools begleitend zur Bearbeitung der Arbeitspakete 3-6. Das Tool soll über eine webbasierte Benutzeroberfläche mit Zugriff auf die Datenbank im Unternehmen umgesetzt werden (private Cloud).

Arbeitspaket 8: Evaluierung der Ergebnisse

Ziel des Arbeitspakets ist die kontinuierliche Untersuchung und Evaluation der Methoden anhand einer Testfallbasis. Um die Funktionsfähigkeit der Methodik in der Praxis zu validieren, werden Tests bei mindestens fünf Pilotunternehmen aus dem Kreis der Mitglieder des Projektbegleitenden Ausschuss durchgeführt. Die Effektivität und Effizienz der Methodik wird dabei über eine standardisierte Befragung der betroffenen Mitarbeiter erhoben und ausgewertet. Auch Unternehmen außerhalb des PA wird die Teilnahme an der Validierungsphase ermöglicht.

Arbeitspaket 9: Dokumentation und Veröffentlichung

Ziel des Arbeitspakets ist die Dokumentation und der Transfer der Projektergebnisse. Dies soll sowohl die Ergebnisse einer möglichst breiten Öffentlichkeit zur Verfügung stellen als auch den wissenschaftlichen Diskurs zu dem Thema fördern.