Kommunikation Maschine »spricht« mit dem Bediener

Die Eingabe in den Demonstrator erfolgt in natürlicher Sprache (Englisch) und lässt sich frei formulieren.

Wir kennen es von unserem Smartphone: Schnell dem System über Spracherkennung eine Frage stellen und innerhalb von Sekunden eine hilfreiche Antwort erhalten. Das inIT überträgt diesen Ansatz nun auch auf die Kommunikation mit Maschinen.

Am Lemgoer Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule OWL arbeiten die Forscher seit Jahren in verschiedenen Projekten daran, wie intelligente Systeme den Menschen bei der Bedienung von zunehmend komplexer werdenden industriellen Anlagen entlasten können. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Semantics4Automation“ wird aktuell eine Software entwickelt, mittels derer ein Bediener Maschinendaten und Systemfehler im wahrsten Sinne des Wortes erfragen beziehungsweise abrufen kann. Dafür wurden maschinenspezifische Kenntnisse in ein intelligentes System integriert. Eine semantische Beschreibung (Metainformationen) ermöglicht dem Computer dabei, Prozessdaten zu verarbeiten und zu vereinfachen.

Das konkrete Forschungsziel des Projektes „Semantics4Automation“ ist die Entwicklung einer Wissensbasis, die dem Menschen eine abstrakte Kommunikation mit der Maschine ermöglicht. Dazu wird formalisiertes Wissen über die Domäne in einer Ontologie modelliert. Maschinen können damit auf ein sogenanntes Ontologiemodell zurückgreifen, um neue Erkenntnisse und Schlussfolgerungen zu erlangen. Dazu werden Algorithmen, zum Beispiel zur Analyse und Diagnose, mit der Ontologie gekoppelt. Die Anlage ist damit selbstständig in der Lage, einen Algorithmus für eine Fragestellung zu wählen. Zudem sind in der Wissensbasis zusätzliche Informationen zum System und zu allgemeingültigen Zusammenhängen hinterlegt, etwa, dass ein Motor Energie benötigt. Damit lassen sich Fehlerquellen und Systemabläufe besser analysieren.

Durch das vorhandene Wissen aus der Ontologie können die Ergebnisse der Algorithmen geprüft und bewertet werden. Gilt es etwa, den aktuellen Zustand einer Anlage zuermitteln, kann die Maschine selbstständig zwischen normalen und anormalen Verhalten unterscheiden. Damit muss der Mensch für die Bedienung der Anlage kein spezielles Maschinenwissen mehr haben.

Über ein Assistenzsystem kann ein Mitarbeiter die komplexen Informationen zukünftig direkt von der Maschine erhalten, beispielsweise auf ein Tablet, eine Smartwatch oder einen PC. Am inIT entstand dazu ein Demonstrator mit Nutzerschnittstelle, dem Fragen oder Befehle per Eingabe über eine Tastatur gestellt werden können. Die Eingabe in den Demonstrator erfolgt in natürlicher Sprache (Englisch) und lässt sich frei formulieren. So kann der Benutzer aktuelle Werte und Komponenten des Systems abfragen, beispielsweise zur Temperatur oder zum Energieverbrauch einer Anlage, oder herausfinden, ob im System alles in Ordnung ist. Das System antwortet ebenfalls mit einer Bildschirmausgabe.

Die Forscher gehen aber noch einen Schritt weiter und arbeiten bereits an Lösungen mit Spracherkennung. Die Vision dahinter: Jeder Mitarbeiter kann später mit einer industriellen Maschine sprechen und interagieren. Dabei sollen nicht nur Werte abgefragt werden, sondern auch „Warum?“-Fragen zur Feststellung von Anomalien.

Geht es nach den Lemgoer Wissenschaftlern, kann eine Maschine bald Informationen hinterfragen. Auf die Frage „Wie hoch ist die Drehzahl des Motors?“ könnte die Nachfrage lauten: „Welchen Motor meinen Sie?”. Über diese Spezifizierung können die Fragen wesentlich genauer beantwortet werden. „Langfristiges Ziel ist eine Standardisierung und gemeinsame Kommunikationssprache zwischen Maschinen, damit möglichst viele Geräte von dem System profitieren können“, resümiert Professor Dr. Oliver Niggemann, Vorstandsmitglied am Institut für industrielle Informationstechnik (inIT).