Prognose des Verschleißverhaltens

Methoden der Zeitreihenanalyse

Moderator: schubbiaschwilli

foena1988
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Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von foena1988 »

Hallo liebes Forum,

Ich arbeite gerade an der Möglichkeit zur Umsetzung einer Prognose für gewissen Anlagenkennzahlen (Verschleiß!) und hätte eine Frage dazu.

Kurz zur Vorgeschichte: Ich besitzt von einer Anlage, welche eine Tür automatisiert öffnet und schließt, Werte der Stromaufnahme des Motors. Die Messungen werden im Schnitt alle 3 Monate durchgeführt, wobei pro Aufzeichnungsperiode immer alle Öffnungs- und Schließvorgänge innerhalb eines Tages aufgezeichnet werden. Bildet man nun über die Messwerte des einen Tages die Standardabweichung, so lässt sich aus diesem statistischen Werte ableiten, wie der Zustand der Anlage ist (sehr grob ausgedrückt).
Verlauf.PNG
Ich würde nun gern, basierend auf bereits vorhandenen, anlagespezifischen Daten, welche mir grob seit 2006 vorliegen, das zukünftige Verhalten bzw. den zukünftigen Zustand prognostizieren. Deshalb meine Frage: Gibt es in R die Möglichkeit, solche Prognosen relativ einfach zu rechnen oder kann mir vielleicht jemand einen Tipp geben, wie ich diese Aufgabe in R umsetzen kann. Zur besseren Visualisierung anbei noch eine Abbildung, wie sich die einzelnen Werte der Standardabweichung verhalten. Jede Verbesserung stellt eine durchgeführte Instandhaltung dar. Es kann dabei von einem linearen Verlauf zwischen 2 Instandhaltungen ausgegangen werden. Mein Ziel wäre es schlussendlich, den zukünftigen Verlauf der Standardabweichung zu prognostizieren um somit den Zeitpunkt der nächsten notwendigen Instandhaltung zu bestimmen.



Vielen Dank für eure Hilfe!
bigben
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von bigben »

Was mir auf Anhieb noch nicht klar ist:
  • Die senkrechten roten Striche stellen ein Ersetzen der defekten Anlage durch die neue dar?
  • unmittelbar nach den roten Strichen sind die Ausgangswerte sehr unterschiedlich hoch. Soll für die Prognose diese Ausgangshöhe bekannt oder unbekannt sein?
  • Zwischen je zwei roten senkrechte Strichen verlaufen die Varianzen ausgesprochen linear aber mit schwankenden Steigungen. Liegen für die Prognose des Verlaufs jeweils schon Daten über die Steigung vor oder soll eine Art Durschnittssteigung angenommen werden?
  • Was genau möchtest Du prognostizieren? Wann der nächste senkrechte Strich kommt, oder wie die Punkte sich linear weiter entwickeln, falls kein senkrechter roter Strick kommt?
LG,
Bernhard
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foena1988
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von foena1988 »

Hallo und danke für deine Antwort.
Die senkrechten roten Striche stellen ein Ersetzen der defekten Anlage durch die neue dar?
Sorry, mein Fehler: Die roten Striche stellen eine Instandhaltungstätigkeit dar.
unmittelbar nach den roten Strichen sind die Ausgangswerte sehr unterschiedlich hoch. Soll für die Prognose diese Ausgangshöhe bekannt oder unbekannt sein?
Du hast vollkommen recht. Ich bin mir noch nicht ganz sicher, weshalb dieser Effekt auftritt. Vermutlich hängt dies einerseits mit der Qualität der Instandhaltung zusammen und andererseits glaube ich, dass die Ausgangswerte im Laufe der Zeit immer höher werden. Dies würde dafür sprechen, dass die gesamte Anlage samt aller Komponenten einem Verschleiß unterliegt und durch die Instandhaltung der Ausgangszustand nicht vollkommen wiederhergestellt werden kann. Für die Prognosse sollte diese Ausgangshöhe somit unbekannt sein!
Zwischen je zwei roten senkrechte Strichen verlaufen die Varianzen ausgesprochen linear aber mit schwankenden Steigungen. Liegen für die Prognose des Verlaufs jeweils schon Daten über die Steigung vor oder soll eine Art Durschnittssteigung angenommen werden?
Ja, die Linearität ist großartig. Die Steigungen bzw. die Verschlechterungsraten sollten eigentlich im Laufe der Zeit höher werden, da sich der Gesamtzustand der Maschine verschlechtert. Ich glaube im ersten Schritt wäre eine Art "Durchschnittssteigung" sehr gut geeignet. Später kann man noch spezifische Steigungen je Anlagengattung ermitteln. Dafür reicht allerdings meine Datenbasis aktuell nicht aus.
Was genau möchtest Du prognostizieren? Wann der nächste senkrechte Strich kommt, oder wie die Punkte sich linear weiter entwickeln, falls kein senkrechter roter Strick kommt?
Im Prinzip, wann der nächste rote Strich ( also die nächste Instandhaltung) notwendig ist. Und dazu wird es wahrscheinlich notwendig sein, des Verlauf der einzelnen Punkte zu prognostizieren um über eine Art "durchschnittliche Eingriffsschwelle" die Notwendigkeit der nächsten Instandhaltung zu bestimmen.

Danke, LG
foena1988
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von foena1988 »

Hallo Bernhard,

Könntest du mir anhand der weiteren Informationen bei meinem Problem behilflich sein? Oder gibt es vielleicht jemand anderen, welcher mir bei dieser Thematik behilflich sein könnte? Ich habe es in der Zwischenzeit leider erfolglos weiter probiert!

Danke im Voraus, LG
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EDi
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von EDi »

Ich würde ein vermutlich Mixed effect model rechnen.

Die Zeit zwischen den Instandhaltungen würde als als Faktor kodieren, innerhalb dieser blöcke die tage seit letzter Instandhaltung kodieren, dann noch den Tag seit start vielleicht.
Dann ein Linear mixed model rechnen: Random slope (tage seit instandhaltung) + random intercept (instandhaltungsblock) + fixed intercept + fixed effect (tag seit start (vielleicht quadaratisch oder als smoother)).

Ohne Beispieldaten kann ich aber nur mutmaßen und lass weitere Spekulationen.
Bitte immer ein reproduzierbares Minimalbeispiel angeben. Meinungen gehören mir und geben nicht die meines Brötchengebers wieder.

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bigben
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von bigben »

Hallo foena1988,

ich sehe zwei Probleme: Erstens ist mir das alles zu unspezifisch, zu ungewiss, zu ungefähr. Zweitens erscheint mir die Gesamtfragestellung zu umfangreich für das, was man in so einem Forumsthread lösen kann. Wenn Du präzise formulierte Teilprobleme hast, dann kann man die hier diskutieren. Wenn EDi aufgrund der Angaben einen Masterplan erstellen kann, solltest Du Dich an ihn halten. Er kann das eh besser als ich.

LG,
Bernhard
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EDi
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von EDi »

Wenn EDi aufgrund der Angaben einen Masterplan erstellen kann,
Das war kein Masterplan, sonder nur ein Idee basierend auf den (unzureichenden) Informationen.

Letztendlich tut das nur Linien mit unterschiedlicher Steigung je Block durch die Punkte ziehen - also nichts hochentwickeltes... Hab nur die Abbildung gesehen und rumgespinnt wie man die Punkte als Modell darstellen könnte. Mehr nicht... Nur ein Hirngespinnst, Inspiration was man machen könnte.

solltest Du Dich an ihn halten.
Ich helfe gerne, wenn das Problem für _mich_ interessant ist und ich was zum spielen haben (ja ich bin hier rein aus eigennütz unterwegs), aber ich werde ganz sicher keine Komplettlösung hier anbieten. Dafür gibt es Berater und ich bin keiner.


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Er kann das eh besser als ich.
Nanana. Mach dich mal nicht selbst runter ;)
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bigben
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von bigben »

Letztendlich tut das nur Linien mit unterschiedlicher Steigung je Block durch die Punkte ziehen - also nichts hochentwickeltes
Soweit das Problem bisher beschrieben ist hätte ich einfach die Abstände zwischen den roten Strichen betrachtet, denn noch kann ich nicht sehen, wie das Modellieren der Anstiege dazwischen zusätzliche Information bringt.
... aber ich werde ganz sicher keine Komplettlösung hier anbieten. Dafür gibt es Berater und ich bin keiner.
Das meinte ich, als ich schrieb, dass die Fragestellung zu umfassend ist, um sie in einem Forumsthread zu lösen.
Er kann das eh besser als ich.
Nanana. Mach dich mal nicht selbst runter ;)
Warum leugnen, dass es hier Leute gibt, die von Statistik und von R mehr verstehen als ich? Solange es ausreichend Fragen gibt, zu deren Beantwortung mein Wissen reicht, habe ich auch meine Rolle hier im Forum. Mit Runtermachen hat das nichts zu tun, eher mit einem Hang zur Ehrlichkeit. Wichtig bin ich im real life genug. Das ist mein Hobby. Hier bin ich Dilettant, hier darf ich's sein. :lol:

GLG,
Bernhard
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Athomas
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von Athomas »

bigben hat geschrieben: Do Okt 24, 2019 8:56 am Hier bin ich Dilettant, hier darf ich's sein.
Wikipedia sagt:
Ein Dilettant (von italienisch dilettante, Partizip Präsens aus dilettarsi, von lateinisch delectari „sich erfreuen“, „sich ergötzen“)[1] ist ein Liebhaber einer Kunst oder Wissenschaft, der sich ohne schulmäßige Ausbildung und nicht berufsmäßig damit beschäftigt.[2] Als Amateur oder Laie übt er eine Sache um ihrer selbst willen aus, also aus Interesse, Vergnügen oder Leidenschaft und unterscheidet sich somit von einem Fachmann. Dabei kann er vollendete Kenntnisse und Fertigkeiten erlangt haben; solange er die Tätigkeit nicht beruflich bzw. für seinen Lebensunterhalt ausübt oder eine anerkannte einschlägige Ausbildung absolviert hat, gilt er als Dilettant.
Biddeschööön :D !
bigben
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Re: Prognose des Verschleißverhaltens

Beitrag von bigben »

Athomas und die Wikipedia - zwei, die mich richtig verstehen :D
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