Ursachenanalyse für Agentenfehler
Systematische Fehlerklassifikation: Modellfehler, Tool-Fehler, Datenfehler, Logikfehler.
Ursachenanalyse für Agentenfehler ist eine kostenlose AI Agents-Lektion auf CoddyKit. Dies ist Lektion 4 von 4. Du kannst die komplette Lektion unten kostenlos lesen – dann übst du sie direkt im Browser mit einem integrierten Code-Editor und einem KI-Tutor rund um die Uhr. Sie ist Teil des AI Agents-Lernpfads, und dein Fortschritt wird über Web und CoddyKit-App synchronisiert. Der AI Agents-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.
Fehlertaxonomie für Agents
Fehler von Agents fallen in vier Kategorien:
- Modellfehler: Das LLM ruft das falsche Tool auf oder erzeugt eine fehlerhafte Ausgabe
- Tool-Fehler: Eine externe API schlägt fehl oder liefert unerwartete Daten
- Datenfehler: Fehlerhafte Eingabe, etwa ungültig formatiert, mit fehlenden Feldern oder unerwarteten Datentypen
- Logikfehler: Die Schritte sind korrekt, werden aber in der falschen Reihenfolge oder mit falschen Annahmen ausgeführt
Modellfehler: Falscher Tool-Aufruf
Modellfehler treten auf, wenn das LLM das falsche Tool auswählt, falsche Argumente übergibt oder fehlerhaft formatiertes JSON erzeugt. Häufig werden sie durch unklare Tool-Beschreibungen oder mehrdeutige Prompts verursacht.
import openai
import json
client = openai.OpenAI(api_key='sk-...')
def detect_model_errors(response) -> list:
errors = []
message = response.choices[0].message
if message.tool_calls:
for tc in message.tool_calls:
tool_name = tc.function.name
try:
args = json.loads(tc.function.arguments)
except json.JSONDecodeError as e:
errors.append({
'type': 'model_error',
'subtype': 'malformed_tool_args',
'tool': tool_name,
'raw_args': tc.function.arguments,
'parse_error': str(e)
})
continue
# Validate required arguments
expected_tools = {
'search_web': ['query'],
'send_email': ['to', 'subject', 'body'],
'create_task': ['title']
}
required = expected_tools.get(tool_name, [])
missing = [r for r in required if r not in args]
if missing:
errors.append({
'type': 'model_error',
'subtype': 'missing_required_args',
'tool': tool_name,
'missing': missing
})
return errors
print('Model error detection function defined')Tool-Fehler: API-Fehler
Tool-Fehler treten auf, wenn externe APIs Fehler zurückgeben (4xx, 5xx), eine Zeitüberschreitung auftritt oder Daten in einem unerwarteten Format zurückgegeben werden. Erfassen Sie den genauen Fehler, die Tool-Argumente und die Antwort zur Diagnose.
import httpx
from dataclasses import dataclass
from typing import Optional
@dataclass
class ToolError:
tool_name: str
error_type: str
status_code: Optional[int]
message: str
args_used: dict
retry_possible: bool
def classify_tool_error(tool_name: str, args: dict, exception: Exception) -> ToolError:
if isinstance(exception, httpx.TimeoutException):
return ToolError(
tool_name=tool_name,
error_type='timeout',
status_code=None,
message=str(exception),
args_used=args,
retry_possible=True # Retries are appropriate for timeouts
)
elif isinstance(exception, httpx.HTTPStatusError):
status = exception.response.status_code
retry = status >= 500 or status == 429 # Server errors and rate limits are retryable
return ToolError(
tool_name=tool_name,
error_type='http_error',
status_code=status,
message=exception.response.text[:200],
args_used=args,
retry_possible=retry
)
else:
return ToolError(
tool_name=tool_name,
error_type='unexpected_error',
status_code=None,
message=str(exception),
args_used=args,
retry_possible=False
)
print('Tool error classification defined')Datenfehler: Eingabevalidierung
Datenfehler entstehen durch fehlerhafte Eingaben für den Agent: fehlende Pflichtfelder, falsche Datentypen oder Zeichenfolgen, obwohl Zahlen erwartet werden. Validieren Sie Eingaben am Einstiegspunkt des Agents, um diese Fehler frühzeitig zu erkennen.
from pydantic import BaseModel, validator, ValidationError
from typing import Optional
class EmailAgentInput(BaseModel):
email_id: str
action: str
user_id: int
priority: Optional[str] = 'normal'
@validator('action')
def action_must_be_valid(cls, v):
valid_actions = ['reply', 'forward', 'archive', 'summarize']
if v not in valid_actions:
raise ValueError(f'action must be one of {valid_actions}, got: {v}')
return v
@validator('email_id')
def email_id_not_empty(cls, v):
if not v.strip():
raise ValueError('email_id cannot be empty')
return v
def validate_agent_input(raw_input: dict) -> tuple:
try:
validated = EmailAgentInput(**raw_input)
return validated, None
except ValidationError as e:
return None, [
{'field': err['loc'][0], 'message': err['msg']}
for err in e.errors()
]
# Test with bad input
valid, errors = validate_agent_input({'email_id': '', 'action': 'delete', 'user_id': 'abc'})
if errors:
print('Data errors found:')
for err in errors:
print(f' {err["field"]}: {err["message"]}')Logikfehler: Falsche Schrittfolge
Logikfehler sind am schwierigsten zu debuggen. Der Agent ruft die richtigen Tools mit korrekten Argumenten auf, aber in der falschen Reihenfolge, überspringt einen erforderlichen Schritt oder trifft falsche Annahmen über die Ausgaben vorheriger Schritte.
import logging
logger = logging.getLogger('agent.logic')
class AgentStepGuard:
'''
Enforces that steps execute in the required sequence.
'''
def __init__(self):
self.completed_steps = set()
self.STEP_DEPENDENCIES = {
'extract_action_items': ['read_email'],
'create_trello_card': ['extract_action_items'],
'send_slack_notification': ['create_trello_card']
}
def mark_complete(self, step_name: str):
self.completed_steps.add(step_name)
def can_run(self, step_name: str) -> tuple:
required = self.STEP_DEPENDENCIES.get(step_name, [])
missing = [r for r in required if r not in self.completed_steps]
if missing:
return False, f'Logic error: {step_name} requires {missing} to complete first'
return True, None
def assert_can_run(self, step_name: str):
ok, error = self.can_run(step_name)
if not ok:
logger.error(error)
raise RuntimeError(error)
guard = AgentStepGuard()
# Simulate trying to skip a step
try:
guard.assert_can_run('create_trello_card')
except RuntimeError as e:
print('Caught logic error:', e)
# Correct sequence
guard.mark_complete('read_email')
guard.mark_complete('extract_action_items')
guard.assert_can_run('create_trello_card') # Now allowed
print('Step sequence valid')Strukturiertes Fehler-Logging
Protokollieren Sie jeden Fehler mit genügend Kontext für eine nachträgliche Ursachenanalyse: Fehlertyp, den vollständigen Stacktrace, die Eingaben des Schritts und alle relevanten Zustandsdaten des Agents zum Zeitpunkt des Fehlers.
import logging
import traceback
import json
from datetime import datetime
logger = logging.getLogger('agent.errors')
def log_agent_error(error_type: str, step: str, inputs: dict, exception: Exception, agent_state: dict = None):
error_record = {
'timestamp': datetime.utcnow().isoformat(),
'error_type': error_type,
'step': step,
'exception_type': type(exception).__name__,
'exception_message': str(exception),
'traceback': traceback.format_exc(),
'inputs': inputs,
'agent_state': agent_state or {}
}
logger.error(json.dumps(error_record))
return error_record
# Example usage
try:
raise ValueError('Email ID not found in database')
except Exception as e:
record = log_agent_error(
error_type='data_error',
step='read_email',
inputs={'email_id': 'missing-id-123'},
exception=e,
agent_state={'user_id': 42, 'session_id': 'sess-abc'}
)
print('Error logged:', record['error_type'], '-', record['exception_message'])Fehlerraten überwachen
Erfassen Sie Fehlerraten pro Schritt und Fehlertyp, um systemische Probleme zu identifizieren. Ein plötzlicher Anstieg von Modellfehlern kann darauf hindeuten, dass eine Prompt-Änderung die Tool-Aufrufe beschädigt hat. Ein Anstieg von Tool-Fehlern kann auf eine Verschlechterung einer API hindeuten.
from collections import defaultdict
from datetime import datetime
class ErrorTracker:
def __init__(self):
self.errors = defaultdict(list)
def record(self, error_type: str, step: str):
key = f'{error_type}:{step}'
self.errors[key].append(datetime.utcnow())
def get_rates(self, window_minutes: int = 60) -> dict:
from datetime import timedelta
cutoff = datetime.utcnow() - timedelta(minutes=window_minutes)
rates = {}
for key, timestamps in self.errors.items():
recent = [ts for ts in timestamps if ts >= cutoff]
rates[key] = len(recent)
return dict(sorted(rates.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True))
def has_spike(self, error_type: str, step: str, threshold: int = 5, window_minutes: int = 10) -> bool:
key = f'{error_type}:{step}'
rates = self.get_rates(window_minutes)
return rates.get(key, 0) >= threshold
tracker = ErrorTracker()
for _ in range(8):
tracker.record('tool_error', 'web_search')
tracker.record('model_error', 'intent_detection')
print('Error rates:', tracker.get_rates())
print('Spike detected:', tracker.has_spike('tool_error', 'web_search'))Modellfehler durch Replay debuggen
Wenn ein Modellfehler auftritt, wiederholen Sie den exakten LLM-Aufruf mit denselben Eingaben. Vergleichen Sie die Ausgabe mit dem erwarteten Ergebnis. Fügen Sie dem System-Prompt spezifischere Anweisungen hinzu oder verbessern Sie die Tool-Beschreibungen, um den Fehler zu beheben.
import openai
import json
client = openai.OpenAI(api_key='sk-...')
def save_failed_call(step_name: str, messages: list, tools: list, actual_response: str, expected_tool: str, filepath: str):
record = {
'step': step_name,
'messages': messages,
'tools': tools,
'actual_response': actual_response,
'expected_tool': expected_tool
}
with open(filepath, 'w') as f:
json.dump(record, f, indent=2)
print(f'Failed call saved to: {filepath}')
def replay_failed_call(filepath: str, improved_system_prompt: str = None) -> str:
with open(filepath) as f:
record = json.load(f)
messages = record['messages']
if improved_system_prompt:
# Replace system prompt
messages = [m if m['role'] != 'system' else {'role': 'system', 'content': improved_system_prompt}
for m in messages]
response = client.chat.completions.create(
model='gpt-4o-mini',
messages=messages,
tools=record['tools']
)
return response.choices[0].message
print('Replay debugging functions defined')Checkliste zur Ursachenanalyse
Wenn ein Agent fehlschlägt, arbeiten Sie diese Checkliste systematisch durch:
- War die Eingabe gültig? (Datenfehler)
- Hat eine externe API einen Fehler zurückgegeben? (Tool-Fehler)
- Hat das LLM das richtige Tool aufgerufen? Waren die Argumente korrekt? (Modellfehler)
- Wurden die Schritte in der richtigen Reihenfolge ausgeführt? (Logikfehler)
- War im Prompt ausreichend Kontext vorhanden? (Modellfehler – Kontext)
def diagnose_failure(error_log: dict) -> dict:
diagnosis = {
'error_type': error_log.get('error_type'),
'root_cause': None,
'immediate_fix': None,
'long_term_fix': None
}
if error_log.get('error_type') == 'data_error':
diagnosis['root_cause'] = 'Invalid or missing input data'
diagnosis['immediate_fix'] = 'Return clear error to caller with field-level validation feedback'
diagnosis['long_term_fix'] = 'Add Pydantic validation at agent entry point'
elif error_log.get('error_type') == 'tool_error':
status = error_log.get('status_code')
if status == 429:
diagnosis['root_cause'] = 'Rate limit hit'
diagnosis['immediate_fix'] = 'Retry with exponential backoff'
diagnosis['long_term_fix'] = 'Add rate limiter to tool calls'
elif status and status >= 500:
diagnosis['root_cause'] = 'Upstream service degradation'
diagnosis['immediate_fix'] = 'Retry up to 3 times, then graceful degradation'
diagnosis['long_term_fix'] = 'Add circuit breaker pattern'
elif error_log.get('error_type') == 'model_error':
diagnosis['root_cause'] = 'LLM tool selection failure'
diagnosis['immediate_fix'] = 'Add explicit tool selection validation'
diagnosis['long_term_fix'] = 'Improve tool descriptions; add few-shot examples'
return diagnosis
result = diagnose_failure({'error_type': 'tool_error', 'status_code': 429})
print('Diagnosis:', result)Bei kritischen Fehlern Alerts auslösen
Nicht jeder Fehler erfordert sofortige Maßnahmen. Klassifizieren Sie Fehler nach ihrem Schweregrad und leiten Sie Alerts entsprechend weiter. Stille Datenfehler in nicht kritischen Abläufen können protokolliert werden; bei unterbrochenen Kernabläufen sind sofortige Alerts erforderlich.
ERROR_SEVERITY = {
'data_error': 'low', # Bad input: log and return error to caller
'model_error': 'medium', # LLM misbehavior: investigate, may need prompt fix
'tool_error': 'medium', # API failure: may self-recover with retry
'logic_error': 'high' # Sequencing bug: needs code fix immediately
}
def route_alert(error_type: str, step: str, message: str, is_core_flow: bool = False):
severity = ERROR_SEVERITY.get(error_type, 'medium')
if is_core_flow:
severity = 'high'
if severity == 'high':
print(f'[PAGERDUTY] CRITICAL: {error_type} in {step}: {message}')
# Call PagerDuty API here
elif severity == 'medium':
print(f'[SLACK] WARNING: {error_type} in {step}: {message}')
# Call Slack API here
else:
print(f'[LOG] INFO: {error_type} in {step}: {message}')
route_alert('logic_error', 'create_trello_card', 'Prerequisites not met', is_core_flow=True)
route_alert('data_error', 'parse_input', 'Missing optional field', is_core_flow=False)Vorlage für eine Nachbesprechung
Verfassen Sie bei schwerwiegenden Fehlern eines Agents eine Nachbesprechung. Eine gute Nachbesprechung enthält eine Zeitleiste, die Ursache, die Auswirkungen, was gut funktioniert hat, was schiefgelaufen ist und Maßnahmen, um eine Wiederholung zu verhindern.
def generate_post_mortem(failure_data: dict) -> str:
return f'''
## Post-Mortem: {failure_data.get("title", "Agent Failure")}
**Date**: {failure_data.get("date")}
**Duration**: {failure_data.get("duration_minutes")} minutes
**Impact**: {failure_data.get("impact")}
### Timeline
{chr(10).join(failure_data.get("timeline", []))}
### Root Cause
{failure_data.get("root_cause")}
### Contributing Factors
{chr(10).join(failure_data.get("contributing_factors", []))}
### Action Items
{chr(10).join([f"- [ ] {item}" for item in failure_data.get("action_items", [])])}
'''.strip()
post_mortem_data = {
'title': 'Email Pipeline Failure - Wrong Trello List',
'date': '2025-01-15',
'duration_minutes': 45,
'impact': '200 emails processed but Trello cards created in wrong list',
'timeline': ['09:00 - Pipeline started', '09:15 - First error logged', '09:45 - Fixed and redeployed'],
'root_cause': 'Logic error: TRELLO_LIST_ID env var defaulted to staging value in production',
'contributing_factors': ['- Missing config validation at startup', '- No alert on wrong list ID'],
'action_items': ['Add config validation on startup', 'Alert if list_id changes unexpectedly']
}
print(generate_post_mortem(post_mortem_data))Wissenscheck: Ursachenanalyse
Testen Sie Ihr Verständnis der Ursachenanalyse von Agentenfehlern.
Debugging-Zusammenfassung
Die systematische Ursachenanalyse von Agentenfehlern verwendet eine Taxonomie mit vier Kategorien: Modellfehler (Entscheidungsprobleme des LLM), Tool-Fehler (API-Fehler), Datenfehler (fehlerhafte Eingaben) und Logikfehler (Fehler bei der Reihenfolge). Ergänzen Sie dies durch strukturiertes Logging, die Überwachung von Fehlerraten, Replay-Debugging für Modellfehler und Post-Mortems für schwerwiegende Fehler.
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Häufig gestellte Fragen
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Was lerne ich in „Ursachenanalyse für Agentenfehler“?
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