Predicting incoming failures and scheduling maintenance based on sensors information in industrial machines is increasingly important to avoid downtime and machine failure. Different machine learning formulations can be used to solve the predictive maintenance problem. However, many of the approaches studied in the literature are not directly applicable to real-life scenarios. Indeed, many of those approaches usually either rely on labelled machine malfunctions in the case of classification and fault detection, or rely on finding a monotonic health indicator on which a prediction can be made in the case of regression and remaining useful life estimation, which is not always feasible. Moreover, the decision-making part of the problem is not always studied in conjunction with the prediction phase. This paper aims to design and compare different formulations for predictive maintenance in a two-level framework and design metrics that quantify both the failure detection performance as well as the timing of the maintenance decision. The first level is responsible for building a health indicator by aggregating features using a learning algorithm. The second level consists of a decision-making system that can trigger an alarm based on this health indicator. Three degrees of refinements are compared in the first level of the framework, from simple threshold-based univariate predictive technique to supervised learning methods based on the remaining time before failure. We choose to use the Support Vector Machine (SVM) and its variations as the common algorithm used in all the formulations. We apply and compare the different strategies on a real-world rotating machine case study and observe that while a simple model can already perform well, more sophisticated refinements enhance the predictions for well-chosen parameters.


翻译:根据工业机械的传感器信息预测即将出现的故障和时间安排维护对于避免故障和机器故障越来越重要,以避免故障和机器故障。可以使用不同的机器学习配方来解决预测性维护问题。然而,文献中研究的许多方法并不直接适用于现实生活情景。事实上,其中许多方法通常依靠在分类和发现故障时贴上标签的机器故障,或者依靠在回归和剩余有用寿命估计方面可以作出预测的单一健康指标,而这并不总是可行的。此外,问题的决策部分并不总是与预测阶段一起研究。本文旨在设计和比较两种层次的预测性维护的不同配方和设计指标,既量化故障检测性能,又量化维护决定的时间安排。第一层次是利用学习算法汇总特征,以建立健康指标。第二层次是决策性系统,根据这一复杂的健康指标触发警报。在框架的第一级,改进程度并非总与预测阶段同时进行。本文旨在设计和比较用于预测性维护性维护的两种层次框架的不同配方的配方,从简单的阈值框架的精确度框架和精确度参数,到我们用来预测性地预测常规的逻辑变压方法,可以用来改进常规的逻辑,同时进行常规变换。

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