Orthevs Engineering Lab · AMEL

AI-Systeme als beherrschbares Engineering-Produkt.

Das AI & ML Engineering Lab verbindet Daten, Modelle, Experimente, Deployments und Governance zu einem reproduzierbaren Lebenszyklus. Es ist die fachliche Control Plane zwischen AI-Idee und belastbarem Betrieb.

Dokumentiertes Zielbild · Concept / Architecture Baseline

Auftrag und Anspruch

Von einzelnen ML-Werkzeugen zu einem durchgängigen Engineering-System.

AI- und ML-Vorhaben scheitern selten an einem fehlenden Algorithmus allein. Die schwierige Arbeit liegt in den Übergängen: Daten müssen auffindbar und zulässig sein, Experimente reproduzierbar bleiben, Modelle nachvollziehbar bewertet, sicher paketiert, kontrolliert freigegeben und im Betrieb beobachtet werden. Genau diese Übergänge macht AMEL zu expliziten, prüfbaren Abläufen.

AMEL ersetzt keine etablierten Frameworks, Trainingslaufzeiten oder Cloud-Dienste. Das Lab legt eine fachliche Steuerungsschicht darüber: Es beschreibt Ressourcen, koordiniert Jobs und Workflows, verwaltet Factory-Capabilities und hält Referenzen auf Artefakte, Zustände und Nachweise zusammen. Anbieter und Backends werden über Adapter angebunden, damit fachliche Prozesse portabel bleiben.

Das Ergebnis ist kein einzelnes „AI-Tool“, sondern ein erweiterbares Betriebs- und Entwicklungsmodell. Teams können mit einer kleinen Dataset-to-Model-Strecke beginnen und dieselben Verträge später um Serving, Monitoring, generative AI, Agenten oder Governance ergänzen.

Capability-Landkarte

Acht Domänen decken den vollständigen AI-/ML-Lebenszyklus ab.

Die Domänen ordnen Verantwortung, nicht Toolnamen. Jede Capability soll eigenständig versioniert und über standardisierte Verträge in Workflows kombiniert werden können.

01 · DSF · DIF · FEF · DQF

Data Engineering

Datenquellen anbinden, Datensätze versionieren, Qualität prüfen und wiederverwendbare Features erzeugen.

02 · ALGF · MAF · MASF · MOF · MRF

Model Engineering

Algorithmen und Architekturen entwerfen, Modellbausteine kombinieren, optimieren und freigegebene Versionen registrieren.

03 · TRF · EXF · HPF · REF

Training & Research

Trainingsläufe, Experimente, Suchräume, Benchmarks und Forschungsfragen reproduzierbar bearbeiten.

04 · LLMF · PEF · RAGF · AGF · MMF

Generative AI & LLM

LLMs, Prompts, Retrieval, Agenten und multimodale Systeme als testbare Engineering-Artefakte behandeln.

05 · MPF · INF · MSF · AMF · MLF

Deployment & Operations

Modelle paketieren, Inferenz ausführen, Endpoints betreiben, Verhalten überwachen und Lifecycle-Entscheidungen steuern.

06 · MEF · ASF · XAF · AGVF

Quality, Security & Governance

Qualität, Robustheit, Erklärbarkeit, Sicherheitsrisiken, Freigaben und Evidence zusammenführen.

07 · PLF · WAF · ITF

Automation & Integration

Capabilities in Pipelines und freigabepflichtige Workflows überführen und bestehende Systeme integrieren.

08 · RLF · FLF

Advanced AI Engineering

Reinforcement Learning und föderiertes Lernen mit besonderen Runtime-, Simulations- und Datenschutzanforderungen abbilden.

Einsatzmöglichkeiten

AMEL beginnt beim konkreten Engineering-Problem.

Die folgenden Szenarien zeigen, wie sich die Factory-Capabilities zu fachlichen Strecken kombinieren lassen. Sie beschreiben das Zielbild, keine bereits zugesicherte Produktfunktion.

01Model Development

Reproduzierbare Modellentwicklung

Ein Team überführt Rohdaten in eine versionierte Trainingsgrundlage, dokumentiert Architektur und Parameter und vergleicht Runs unter denselben Bewertungsregeln. Aus einem vielversprechenden Experiment wird erst dann eine Modellversion, wenn Datenherkunft, Laufzeitumgebung, Metriken und Checkpoints nachvollziehbar verknüpft sind.

  • Dataset- und Feature-Versionen
  • Trainings- und Experiment-Runs
  • Evaluation und Model Registry
DSF → FEF → TRF → EXF → MEF → MRF
02Production ML

Vom freigegebenen Modell zum überwachten Endpoint

Eine freigegebene Modellversion wird mit ihren Abhängigkeiten und Integritätsnachweisen paketiert, als Batch- oder Online-Inferenz bereitgestellt und über definierte Rollout- und Rückfallregeln betrieben. Monitoring verbindet Latenz, Ressourcen, Qualität und Drift mit einer kontrollierten Lifecycle-Entscheidung.

  • Signierte Modellpakete
  • Canary, Rollback und Traffic-Steuerung
  • Drift- und Qualitätsfeedback
MRF → MPF → INF → MSF → AMF → MLF
03Enterprise GenAI

RAG-Anwendungen mit prüfbarer Wissensbasis

Dokumentquellen werden kontrolliert aufgenommen, segmentiert, eingebettet und indexiert. Prompts, Retrieval-Strategien und Reranking werden versioniert getestet; die Evaluation trennt Antwortqualität, Quellenbezug und unerwünschtes Verhalten. So bleibt eine RAG-Anwendung auch nach Daten- oder Modellwechseln vergleichbar.

  • Versionierte Quellen und Indizes
  • Prompt- und Retrieval-Tests
  • Qualitäts- und Security-Gates
DIF → DSF → RAGF → PEF → LLMF → MEF → ASF
04Agentic Systems

Kontrollierte Agenten und Tool-Nutzung

Agenten erhalten nur explizit erlaubte Tools und kurzlebige, zweckgebundene Identitäten. Planung, Tool-Aufrufe, Ergebnisse und Freigaben werden als nachvollziehbare Runs behandelt. Cross-Lab-Aktionen laufen nicht direkt, sondern über Capability Discovery, Policy-Prüfung und die API des Ziel-Labs.

  • Tool-Allowlisting und Scopes
  • Human-in-the-loop-Freigaben
  • Durchgängiger Audit-Trail
AGF → WAF → ITF → Platform Policy → Ziel-Lab
05Governed AI

Nachweisfähige AI für sensible Kontexte

Model Cards, Data Provenance, Testresultate, Risikoklassifizierung und Freigabeentscheidungen werden entlang einer Modellversion gebündelt. Fachliche und technische Prüfer sehen, welche Daten, Tests, Policies und Verantwortlichen zu einer Freigabe geführt haben und welche Bedingungen für den weiteren Betrieb gelten.

  • Evidence und Model Cards
  • Erklärbarkeit und Robustheit
  • Review- und Approval-Gates
DQF → MEF → XAF → ASF → AGVF → MLF
06Private & Distributed AI

Lernen über verteilte oder geschützte Datenräume

Wenn Daten einen Standort oder eine Organisation nicht verlassen dürfen, kann AMEL föderierte Trainingsabläufe, Aggregation und standortspezifische Policies koordinieren. Dedizierte Worker- oder GPU-Pools, getrennte Berechtigungen und explizite Artefaktflüsse bilden dafür die technische Grenze.

  • Multi-Site-Training
  • Isolierte Compute-Kontexte
  • Kontrollierte Aggregation
FLF → TRF → ASF → AGVF → MRF

End-to-End-Lebenszyklus

Jede Übergabe wird zu einem überprüfbaren Vertrag.

AMEL koordiniert nicht nur die Happy Path-Ausführung. Zustände, Fehler, Retries, Freigaben, Artefakte und Verantwortlichkeiten gehören zum fachlichen Ablauf.

  1. 01
    Discover

    Problem und Kontext

    Ziel, Nutzer, Risiken, Akzeptanzkriterien und zulässige Datenquellen definieren.

  2. 02
    Acquire

    Daten aufnehmen

    Quellen anbinden, Daten klassifizieren und eine unveränderliche Dataset-Version erzeugen.

  3. 03
    Design

    Lösung entwerfen

    Algorithmus, Architektur, Features, Runtime und Evaluationsstrategie versionieren.

  4. 04
    Train

    Runs ausführen

    Isolierte Jobs mit Seeds, Parametern, Code-Digest, Compute-Profil und Checkpoints starten.

  5. 05
    Evaluate

    Qualität belegen

    Metriken, Robustheit, Sicherheit, Erklärbarkeit und domänenspezifische Kriterien prüfen.

  6. 06
    Approve

    Freigabe entscheiden

    Evidence, Risiken, Model Card und Verantwortlichkeiten in einem Gate zusammenführen.

  7. 07
    Deliver

    Paketieren und signieren

    Modell, Abhängigkeiten, Konfiguration und Provenance als überprüfbares Bundle ausliefern.

  8. 08
    Operate

    Serving betreiben

    Batch- oder Online-Inferenz mit Limits, Rollout, Routing, Observability und Rollback steuern.

  9. 09
    Evolve

    Beobachten und verbessern

    Drift, Qualitätsverlust, Kosten oder neue Anforderungen lösen kontrollierte Änderungen aus.

Geschlossener Regelkreis

Monitoring beendet den Lebenszyklus nicht. Signale aus dem Betrieb werden mit Dataset-, Modell- und Deployment-Versionen korreliert und können einen geprüften neuen Trainings- oder Freigabezyklus auslösen.

Referenzarchitektur

Eigenständig in der Domäne. Klar verbunden mit der Plattform.

Die Microservice-Grenze liegt beim Lab, nicht bei jeder Factory. Das hält den fachlichen Zusammenhang stabil und erlaubt dennoch unterschiedliche Ausführungsmodelle für Plugins und Jobs.

Ebene 01 · Gemeinsames Fundament

Orthevs Platform

Identity & IAM · Lab- und Capability Registry · Secrets · Policy · Audit · Event Bus · Resource Management

Ebene 02 · Fachliche Control Plane

AMEL Lab Microservice

Workbench / BFF · versionierte AMEL API · Core · Factory Manager · Job- und Workflow-Koordination · Metadaten und Artefaktreferenzen

Ebene 03 · Erweiterbare Fähigkeiten

Factory-Plugins

Installierte Capability-Pakete mit Manifest, Lifecycle, Permissions, typisierten Ein- und Ausgaben, Health und UI-Erweiterungspunkten

Ebene 04 · Ausführung und Persistenz

Runtime & Infrastructure

In-Process Plugin · isolierter Worker · Container-/Kubernetes-Job · verteilte GPU Worker · externe Backend-Adapter · Object Storage

API-first

Workbench, Clients und andere Labs greifen ausschließlich über versionierte APIs, Events und Capability Contracts zu.

Asynchron, wenn nötig

Training, Pipelines und Deployments liefern Job-Ressourcen mit Status, Attempts, Fehlern, Retries und Korrelations-ID.

Adapter statt Bindung

Compute, Storage, Frameworks und externe Dienste bleiben austauschbar, soweit ihre Fähigkeiten den Vertrag erfüllen.

Keine versteckte Kopplung

Andere Labs greifen weder direkt auf die AMEL-Datenbank noch auf interne Plugin-Zustände oder Dateisysteme zu.

Factory Contract

Erweiterbarkeit braucht verbindliche Spielregeln.

Eine Factory gilt erst dann als integrierbare AMEL-Capability, wenn sie nicht nur Funktionen, sondern auch Betrieb, Sicherheit und Kompatibilität beschreibt.

01

Identity & Manifest

ID, Name, Version, Typ, Maintainer, Lizenz und Vertrauensherkunft.

02

Lifecycle

Install, Initialize, Start, Stop, Upgrade, Uninstall sowie Health und Readiness.

03

Capability & API

Versionierte Operationen, Fehlercodes, Timeouts, Idempotenz und Kompatibilität.

04

Artifacts

Typisierte Ein- und Ausgaben, Schemas, Checksums, Versionen und Provenance.

05

Execution

Runtime, CPU, RAM, GPU, Storage, Job-Modell, Skalierung und Ressourcenlimits.

06

Security

Permissions, Secret-Scopes, Netzwerkzugriff, Isolation und Audit Events.

07

Observability

Logs, Metriken, Traces, Job-Status, Health und gemeinsame Korrelations-IDs.

08

Frontend

UI-Erweiterungspunkte, Routen, Berechtigungen und unterstützte AMEL-Versionen.

09

Dependencies

Benötigte Lab-, Plattform- und Backend-Versionen sowie andere Capabilities.

Daten, Modelle und Evidence

Lineage macht aus einem Modell ein erklärbares Ergebnis.

Eine Modellversion ist mehr als eine Gewichtsdatei. AMEL verknüpft sie mit der verwendeten Dataset-Version, Algorithmus- und Architekturspezifikation, dem konkreten Trainingslauf, Code- oder Container-Digests, Parametern, Seeds, Compute-Profilen, Metriken, Evaluationsreports und dem freigegebenen Deployment-Paket.

Große Daten und Modellgewichte liegen außerhalb der relationalen Metadatenhaltung in geeigneten Artefakt- oder Object-Stores. AMEL hält referenzierte, integritätsgeprüfte Metadaten und Zugriffsregeln zusammen. So können Storage-Backends wechseln, ohne die fachliche Identität einer Ressource zu verlieren.

Security, Governance und Betrieb

Vertrauen entsteht entlang des gesamten Systems.

AI-spezifische Risiken werden mit Plattformkontrollen, isolierter Ausführung und fachlichen Freigaben verbunden. Governance ist ein ausführbarer Teil des Lebenszyklus, kein Dokument am Ende.

Protect

Daten und Artefakte

Klassifizierung, Zweckbindung, Retention, Löschung und kontrollierte Exporte schützen sensible oder lizenzgebundene Inhalte.

  • Keine Secrets in Manifesten, Logs oder Artefakten
  • Prüfsummen, Signaturen und Provenance
  • Trennung von Trainings- und Evaluationsdaten
Constrain

Ausführung und Identitäten

Jeder Job und jede Capability arbeitet mit minimalen Rechten, begrenzten Ressourcen und explizitem Netzwerkzugriff.

  • Kurzlebige Credentials und Secret-Injection
  • Nichtprivilegierte Container und isolierte Worker
  • Scopes pro Lab, Factory, Projekt und Aktion
Verify

Qualität und AI Security

Evaluation umfasst neben fachlicher Qualität auch Robustheit, Supply Chain und unerwünschte Systemverhalten.

  • Prompt Injection und Tool Abuse
  • Data Exfiltration und Leakage
  • Modell-, Dataset- und Dependency-Risiken
Govern

Entscheidungen und Evidence

Freigaben verbinden technische Prüfergebnisse mit Eigentümerschaft, Risikoakzeptanz und Betriebsauflagen.

  • Model Cards und Risikoklassifizierung
  • Auditierbare Approval- und Policy-Ergebnisse
  • Rollback-Plan und benannte Verantwortliche

Zusammenspiel im Orthevs-System

AMEL nutzt andere Labs über freigegebene Capabilities.

Cross-Lab-Zusammenarbeit bedeutet nicht direkten Zugriff. Eine Anfrage wird entdeckt, autorisiert, als Job übergeben und über Status oder Events nachvollziehbar zurückgeführt.

AMEL FactoryAMEL APICapability RegistryIdentity & PolicyZiel-Lab APIJob & Event
PEL

Platform Engineering

Golden Paths, Cluster- und Runtime-Angebote können reproduzierbare Ausführungsumgebungen für AMEL-Workloads bereitstellen.

IEL

Infrastructure Engineering

Compute-, Storage-, Netzwerk- und Beschleunigerressourcen werden über kontrollierte Infrastruktur-Capabilities angebunden.

OSEL

Operating System Engineering

Validierte Images, Hardening-Profile und Fleet-Zustände bilden die Systembasis für Worker und Appliances.

SEL

Security Engineering

Threat Modeling, Findings, Controls, Evidence und Response ergänzen AI-spezifische Sicherheitsprüfungen.

BCEL

Blockchain Engineering

Überprüfbare Herkunfts-, Signatur- oder Governance-Modelle können bei passenden Anwendungsfällen als Capability integriert werden.

Roadmap-Zielbild

Erst Verträge und Vertical Slice. Dann Breite und Skalierung.

Die Phasen beschreiben die fachliche Entwicklungsreihenfolge des Architekturkonzepts. Sie sind bewusst ohne verbindliche Liefertermine dargestellt.

  1. Phase 0Foundation

    Architektur und Plattformgrundlagen

    Lab-Grenzen, Factory Manifest, Lifecycle, Job-Modell, API-, Event- und Artifact Contracts sowie IAM, Secrets, Policy, Registry, Threat Model und grundlegende ADRs werden verbindlich.

    Ergebnis: testbare Verträge und ein belastbares Sicherheitsfundament.
  2. Phase 1Engineering

    Erste AI-/ML-Engineering-Strecke

    Dataset, Algorithmic, Model Architecture, Training, Experimentation und Model Registry bilden einen durchgängigen Dataset-to-Model-Vertical-Slice.

    Ergebnis: ein reproduzierbarer Run mit registrierter Modellversion und Lineage.
  3. Phase 2Production

    Production Readiness

    Pipeline, Data Quality, Evaluation, Packaging, Serving und Monitoring erweitern den Vertical Slice um Freigaben, Rollout, Betrieb, Recovery und Qualitätsfeedback.

    Ergebnis: ein überwachter Endpoint mit Rollback- und Betriebsnachweis.
  4. Phase 3Generative AI

    LLM-, RAG- und Agent-Engineering

    LLM, Prompt Engineering, RAG, Agent und Multimodal werden mit Evaluation, Security, Tool-Freigaben und kontrollierten Wissensquellen integriert.

    Ergebnis: nachvollziehbare generative Anwendungen statt unversionierter Prompts.
  5. Phase 4Enterprise

    Advanced AI und organisationsweiter Betrieb

    Verbleibende Spezialisierungen, föderiertes Lernen, Reinforcement Learning, Cross-Lab-Integration, Mandantentrennung, skalierbare Worker und fortgeschrittene Governance folgen.

    Ergebnis: ein erweiterbares AI-Engineering-System für unterschiedliche Betriebsmodelle.
MVP-Szenario

Projekt → Dataset → Training → registriertes Modell

Ein Nutzer erstellt einen Projektkontext, importiert ein Dataset, definiert eine einfache Trainingskonfiguration, startet einen isolierten Job, verfolgt Logs und Metriken und registriert das resultierende Modell samt Lineage. Der Pfad gilt erst als abgeschlossen, wenn Berechtigungen, Verträge, Fehlerbehandlung, Lifecycle und Recovery dokumentiert und getestet sind.

Bewusste Grenzen

Was die erste Ausbaustufe ausdrücklich nicht verspricht.

Eine belastbare Roadmap benennt neben Zielen auch Nicht-Ziele. Das schützt AMEL vor einem breiten, aber nicht integrierten Toolkatalog.

  • Nicht alle 32 Factories werden gleichzeitig umgesetzt; priorisiert wird ein kleiner, vollständiger End-to-End-Pfad.
  • Factories sind Plugins des AMEL-Microservice und werden nicht pauschal als eigene Microservices betrieben.
  • AMEL baut keine eigenen Alternativen zu etablierten ML-Frameworks, Laufzeiten oder Storage-Systemen, wenn Adapter ausreichen.
  • Das Frontend verdrahtet Factory-Funktionen nicht fest, sondern lädt freigegebene Erweiterungen über versionierte UI Contracts.
  • Forschungsfunktionen gelangen nicht ohne Evaluation, Security-Gates und benannte Verantwortliche in produktionskritische Dienste.
  • Konkrete SLIs, SLOs, Durchsatz-, GPU-, RPO/RTO- und Kostenwerte werden erst mit den jeweiligen Betriebsprofilen verbindlich festgelegt.

AMEL Factory Portfolio

32 Capabilities in 8 fachlichen Domänen.

Jede Factory besitzt eine eigene Detailseite mit Verantwortung, Einsatzmöglichkeiten, Artefakten und Contract. Der Katalog bildet die geplante Capability-Landkarte des Labs ab.

Advanced AI Engineering

2 Factories

Automation & Integration

3 Factories

Data Engineering

4 Factories

Deployment & Operations

5 Factories

Generative AI & LLM Engineering

5 Factories

Model Engineering

5 Factories

Quality, Security & Governance

4 Factories

Training & Research

4 Factories

AMEL gemeinsam konkretisieren

Welcher AI-/ML-Lebenszyklus soll zuerst belastbar werden?

Ob Dataset-to-Model, RAG, Model Serving oder Governance: Der sinnvollste Einstieg ist ein klar abgegrenzter Vertical Slice mit realen Artefakten, messbaren Gates und dokumentiertem Betrieb.

Orthevs – Engineering als Grundlage für das, was als Nächstes kommt.