Artificial Intelligence (AI) is one of the approaches that has been proposed to analyze the collected data (e.g., vibration signals) providing a diagnosis of the asset's operating condition. It is known that models trained with labeled data (supervised) achieve excellent results, but two main problems make their application in production processes difficult: (i) impossibility or long time to obtain a sample of all operational conditions (since faults seldom happen) and (ii) high cost of experts to label all acquired data. Another limitating factor for the applicability of AI approaches in this context is the lack of interpretability of the models (black-boxes), which reduces the confidence of the diagnosis and trust/adoption from users. To overcome these problems, a new generic and interpretable approach for classifying faults in rotating machinery based on transfer learning from augmented synthetic data to real rotating machinery is here proposed, namelly FaultD-XAI (Fault Diagnosis using eXplainable AI). To provide scalability using transfer learning, synthetic vibration signals are created mimicking the characteristic behavior of failures in operation. The application of Gradient-weighted Class Activation Mapping (Grad-CAM) with 1D Convolutional Neural Network (1D CNN) allows the interpretation of results, supporting the user in decision making and increasing diagnostic confidence. The proposed approach not only obtained promising diagnostic performance, but was also able to learn characteristics used by experts to identify conditions in a source domain and apply them in another target domain. The experimental results suggest a promising approach on exploiting transfer learning, synthetic data and explainable artificial intelligence for fault diagnosis. Lastly, to guarantee reproducibility and foster research in the field, the developed dataset is made publicly available.
翻译:人工智能(AI)是分析所收集的数据(例如振动信号)以分析资产运行状况的诊断方法之一,众所周知,经过贴标签数据(监督)培训的模式取得了优异的结果,但两个主要问题使其在生产过程中难以应用:(一) 无法或长期获得所有操作条件的样本(因为故障很少发生)和(二) 专家标记所有已获取数据的高昂成本。在这方面采用人工智能方法的另一个限制性因素是模型缺乏解释性(黑盒),这降低了用户对诊断和信任/接受的实验性特征的信心。为克服这些问题,提出了一种新的通用和可解释性方法,根据从扩充的合成数据向真实旋转机器传输学习知识,对旋转机械中的错误进行分类,命名FaultD-XAI(使用可变缩缩缩缩缩的AI) 和(使用可变缩略图的AI) 仅提供可缩放方法,但利用合成振动性信号对操作中的失败的典型行为进行模拟。在轨迹学中,应用GRALLA 进行新的分析结果 正在进行 进行 正在逐步进行一项分析, 正在进行一项分析,进行一项分析, 正在进行 正在进行 正在进行 进行 正在进行 进行 正在 进行 进行 正在 进行 进行 进行 进行 进行 正在 进行 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 进行 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 进行 正在 正在 正在 正在 正在 正在 进行 正在 正在 正在 正在 正在 进行 进行 进行 进行 正在 正在 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 正在 将