智能機器維護:新型AI系統(tǒng)還可以檢測未知故障

一個新的維護系統(tǒng)正在幫助使傳感器變得智能。薩爾大學(xué)的AndreasSchütze教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正在將人工智能與傳感器相結(jié)合，以收集工業(yè)機械的狀態(tài)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)能夠檢測損壞，磨損和錯誤狀態(tài)，并且還能夠唯一地識別何時出現(xiàn)了以前未知的機器狀態(tài)，向它們學(xué)習(xí)并分配給它們的根本原因。這種方法為中小型公司提供了一種自動化其機器維護和維修操作的方法，使他們能夠更精確地計劃并避免令人不快的意外。

大量的傳感器不斷從當(dāng)今的工業(yè)機械中收集數(shù)據(jù)。從這些龐大的數(shù)據(jù)集中可以學(xué)到很多東西。當(dāng)機器正常運行時，其振動，搖動，嗡嗡聲或加熱的方式是該設(shè)備獨有的。但是，當(dāng)機器組件開始磨損時，這些特征會發(fā)生細微變化。微小的溫度波動，振動行為的微小變化，測量數(shù)據(jù)的微小變化都可以作為預(yù)警信號可以指示組件何時開始顯示磨損跡象。因此，至關(guān)重要的是能夠檢測正在生成的數(shù)據(jù)中的這些細微變化。薩爾大學(xué)的測量和傳感器技術(shù)專家AndreasSchütze教授解釋說：“單個傳感器可以在短短幾天內(nèi)生成TB的原始數(shù)據(jù)。”但是，除了檢測這些變化之外，了解如何解釋它們也同樣重要。

Schütze和他的團隊一直在與工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的合作伙伴合作開發(fā)一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠從生成的大量數(shù)據(jù)中提取有用的信號數(shù)據(jù)。“通過為特定的損壞，磨損或錯誤狀態(tài)單獨分配信號模式，該系統(tǒng)可以使機器的狀態(tài)永久可見，” AndreasSchütze說。該程序連續(xù)將實時傳感器數(shù)據(jù)與與正常機器運行相關(guān)的數(shù)據(jù)以及表示初期故障或新出現(xiàn)的磨損缺陷的典型信號模式進行比較。如果系統(tǒng)檢測到這些信號模式之間的差異，它將通知設(shè)備操作員并指示如何響應(yīng)。

該系統(tǒng)甚至能夠檢測未知故障，從中學(xué)習(xí)，然后將這些故障分配給其相應(yīng)的根本原因。這是全新的東西。到目前為止，基于AI的監(jiān)視系統(tǒng)還無法評估以前未知的事件。“人工智能通過模式識別起作用。如果發(fā)生了一些全新的事情，并且系統(tǒng)無法識別這種新穎的模式，那么它將有效地達到其功能極限。我們已經(jīng)將系統(tǒng)開發(fā)到可以識別狀態(tài)的級別。之前從未遇到過，并且可以相應(yīng)地通知操作員。” AndreasSchütze解釋說。技術(shù)術(shù)語是“新穎性檢測”。如果一個新穎的事件開始頻繁出現(xiàn)，并且有更多可用的數(shù)據(jù)可用，

在多個研究項目的過程中，Schütze的小組從大量的測量數(shù)據(jù)中濾除了與機器行為變化或機器損壞相關(guān)的信號模式。然后，他們創(chuàng)建了數(shù)學(xué)模型，其中包括傳感器故障的仿真，并使用這些模型來教他們的系統(tǒng)。該程序利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)自動獲取新知識并檢測與正常行為的偏差。目前正在對該新系統(tǒng)進行研究的博士生Tizian Schneider解釋說：“這些算法還將最近獲取的數(shù)據(jù)納入其分析中。因此，該系統(tǒng)有可能檢測并解釋異常情況。”

系統(tǒng)生成的知識可以鏈接到其他AI功能，例如自動訂購備件。這使得在大型或難以接近的工廠機械上計劃維護操作變得更加容易。該系統(tǒng)還能夠以易于理解的形式將信息傳輸給人工維護人員。為了確保維護人員能夠正確解釋數(shù)字數(shù)據(jù)，Schütze的團隊還研究了將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為用戶有用信息的方法。Tizian Schneider解釋說：“該系統(tǒng)將信息分解為既相關(guān)又易于維護人員理解的形式。”

Schütze和他的團隊現(xiàn)在希望幫助中小型公司熟悉新技術(shù)。研究人員在薩爾布呂肯ZeMA基地的“ Mittelstand 4.0能力中心”進行培訓(xùn)課程，該中心由聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部資助。他們目前正在開發(fā)專門針對中小型公司的基于AI的輔助系統(tǒng)。“對于那些希望利用數(shù)字化來提高競爭力的中小型企業(yè)而言，該系統(tǒng)特別有吸引力。”AndreasSchütze解釋說。