EA035009B1 - Method and system for diagnostics of industrial facility - Google Patents

Method and system for diagnostics of industrial facility Download PDF

Info

Publication number
EA035009B1
EA035009B1 EA201800239A EA201800239A EA035009B1 EA 035009 B1 EA035009 B1 EA 035009B1 EA 201800239 A EA201800239 A EA 201800239A EA 201800239 A EA201800239 A EA 201800239A EA 035009 B1 EA035009 B1 EA 035009B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
industrial facility
data
model
industrial
facility
Prior art date
Application number
EA201800239A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201800239A1 (en
Inventor
Денис Бахчанович КАСИМОВ
Денис Олегович ЛИСИН
Аслан Русланович ГУРФОВ
Виктор Александрович МЕЛЬНИКОВ
Дмитрий Павлович МОЛЧАНОВ
Максим Юрьевич ВДОВЕНКО
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Кловер Групп"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Кловер Групп" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Кловер Групп"
Priority to EA201800239A priority Critical patent/EA035009B1/en
Publication of EA201800239A1 publication Critical patent/EA201800239A1/en
Publication of EA035009B1 publication Critical patent/EA035009B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/418Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/04Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of monitoring and diagnosing the state of an industrial facility, in particular detecting remaining life time of industrial facility elements. The technical result achieved by the claimed solution consists in raising the accuracy of diagnostics of an industrial facility as regards identifying pre-failure states, more precise diagnostics of an industrial facility by taking into account additional data regarding instances of anomalous operation and replacement (repair) of elements of the industrial facility. Said technical result is achieved owing to the fact that a system is developed for diagnosing an industrial facility comprising a data collection unit configured to collect data from a set of sensors of the industrial facility; an industrial facility model unit configured to simulate the industrial facility; an analysis unit configured to analyze the state of the industrial facility based on data obtained from the data collection unit and the industrial facility model; wherein the analysis unit is configured to conclude on the normal or abnormal operation of the industrial facility based on the analysis; wherein the analysis unit is configured to receive data on changes made to the industrial facility, and to command the model unit to change the model in accordance with the introduced changes.

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области мониторинга и диагностирования состояния промышленного объекта, в частности отслеживания остаточного ресурса элементов промышленного объекта.The invention relates to the field of monitoring and diagnosing the state of an industrial facility, in particular tracking the residual resource of elements of an industrial facility.

Уровень техникиState of the art

Известен способ прогнозирования потребности в обслуживании оборудования (патент US 2009/0037206). Описанный в патенте способ предполагает определение времени наступления отказа промышленного оборудования на основании оценки взаимного влияния параметров при помощи математических, аналитических или эмпирических моделей. Недостатками описанного метода является невозможность прогнозирования влияния процессов, описанных сигналами датчиков, неявно или редко встречающихся за период наблюдения. Принципиальным отличием предлагаемого решения от описанного в патенте US 2009/0037206 является применение конечно-элементных моделей для учета влияния факторов, не измеряемых непосредственно на самом промышленном оборудовании.A known method for predicting the need for maintenance of equipment (patent US 2009/0037206). The method described in the patent involves determining the time of failure of industrial equipment based on the assessment of the mutual influence of the parameters using mathematical, analytical or empirical models. The disadvantages of the described method is the inability to predict the influence of the processes described by the signals of the sensors, implicitly or rarely encountered during the observation period. The fundamental difference between the proposed solution and the one described in US 2009/0037206 is the use of finite element models to take into account the influence of factors not directly measured on industrial equipment itself.

Известно решение, описывающее адаптивное дистанционное обслуживание подвижного состава (US 8849732 В2, 30.09.2014), в котором обслуживание подвижного состава обеспечивается путем машинного обучения правил. Существующие правила или модели автоматически обновляются. Машинное обучение применяется для создания более эффективного набора правил. Правила могут быть заменены, обобщены или иным образом адаптированы на основе обработки диспетчерами результатов действующих правил. Принятие или отбрасывание события диспетчером используется в качестве эталонного знания для контролируемого диспетчером машинного обучения новому правилу. Машинное обучение использует обратную связь от диспетчера для обновления набора правил. Однако в данном решении, хотя и говорится о предсказании будущих неисправностей, ничего не говорится о том, как оно осуществляется.A solution is known that describes adaptive remote maintenance of rolling stock (US 8849732 B2, 09/30/2014), in which maintenance of rolling stock is provided by machine learning the rules. Existing rules or models are automatically updated. Machine learning is used to create a more efficient set of rules. Rules can be replaced, generalized or otherwise adapted based on the processing by the dispatchers of the results of existing rules. The acceptance or rejection of an event by the dispatcher is used as reference knowledge for machine learning controlled by the dispatcher of the new rule. Machine learning uses feedback from the controller to update the rule set. However, this decision, although it speaks of predicting future malfunctions, does not say anything about how it is implemented.

Известно выбранное в качестве прототипа решение, описывающее систему и способ для расширенного отслеживания состояния системы (US 7756678 B2, 13.07.2010). Известный способ для улучшенного мониторинга состояния системы включает в себя использование множества автоассоциативных нейронных сетей для определения оценок фактических значений, измеренных по меньшей мере одним датчиком по меньшей мере в одном из множества режимов работы; определение разности между оцененными измеренными значениями и фактическими значениями, измеренными по меньшей мере одним датчиком; и комбинирование разностей с использованием нечеткого подконтрольного смесителя модели; проведение диагностики неисправностей на комбинированных разностях; и определение изменения работы системы путем анализа комбинированных разностей. При необходимости предоставляется предупреждение. Интеллектуальная сенсорная система включает в себя бортовой процессор для осуществления способа согласно изобретению.Known is selected as a prototype solution that describes the system and method for advanced tracking of the state of the system (US 7756678 B2, 07/13/2010). The known method for improved monitoring of the state of the system includes the use of multiple auto-associative neural networks to determine the estimates of the actual values measured by at least one sensor in at least one of the many modes of operation; determining a difference between the estimated measured values and the actual values measured by at least one sensor; and combining the differences using a fuzzy controlled mixer model; fault diagnostics on combined differences; and determining a change in system performance by analyzing combined differences. A warning is provided if necessary. The smart sensor system includes an on-board processor for implementing the method according to the invention.

Однако в данном решении ничего не говорится о действиях способа в случае обновления элементов подконтрольной системы. Также в известном способе не используется инженерная модель диагностируемого промышленного объекта, описывающая его функционирование через закономерности взаимного влияния параметров.However, this decision does not say anything about the actions of the method in the case of updating elements of a controlled system. Also in the known method does not use an engineering model of the diagnosed industrial facility that describes its operation through the laws of the mutual influence of the parameters.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В одном аспекте изобретения раскрыта система для диагностирования промышленного объекта, содержащая блок сбора данных, выполненный с возможностью сбора данных с комплекта датчиков промышленного объекта;In one aspect of the invention, a system for diagnosing an industrial facility is disclosed, comprising: a data acquisition unit configured to collect data from a set of sensors of an industrial facility;

блок модели промышленного объекта, выполненный с возможностью моделировать промышленный объект;an industrial facility model unit configured to simulate an industrial facility;

блок анализа, выполненный с возможностью анализировать состояние промышленного объекта на основании данных, полученных от блока сбора данных, и модели промышленного объекта;an analysis unit configured to analyze the state of the industrial facility based on data received from the data collection unit and the model of the industrial facility;

причем блок анализа выполнен с возможностью делать заключение о нормальном или аномальном функционировании промышленного объекта на основании анализа;moreover, the analysis unit is configured to make a conclusion about the normal or abnormal functioning of an industrial facility based on the analysis;

причем блок анализа выполнен с возможностью принимать данные об изменениях, внесенных в промышленный объект, и командовать блоку модели изменить модель в соответствии с внесенными изменениями. В дополнительных аспектах раскрыто, что данные об изменениях, внесенных в промышленный объект содержат данные о вмешательстве в работу промышленного объекта при устранении отказов и предотказных состояний; блок анализа выполнен с возможностью определять требующий ремонта или замены элемент, приводящий к аномальному функционированию промышленного объекта; блок анализа выполнен с возможностью изменять модель на основании данных о ремонте или замене элемента; модель промышленного объекта представляет собой систему уравнений, описывающих зависимость значений определяемого параметра промышленного объекта от входных данных, получаемых с промышленного объекта, по меньшей мере, посредством датчиков, причем уравнение содержит четыре группы корректировочных коэффициентов:moreover, the analysis unit is configured to receive data on changes made to the industrial facility, and to command the model unit to change the model in accordance with the changes. In additional aspects, it is disclosed that data on changes made to the industrial facility contain data on interference in the operation of the industrial facility in the elimination of failures and precautionary conditions; the analysis unit is configured to determine an element requiring repair or replacement leading to an abnormal operation of an industrial facility; an analysis unit is configured to modify the model based on data on repair or replacement of an element; the industrial model is a system of equations describing the dependence of the values of the determined parameter of the industrial object on the input data obtained from the industrial object, at least by means of sensors, and the equation contains four groups of correction factors:

коэффициенты физической модели;physical model coefficients;

общие корректировочные коэффициенты, определяющие влияние деградации и внешних факторов на работу всех элементов промышленного объекта;general correction factors determining the effect of degradation and external factors on the operation of all elements of an industrial facility;

индивидуальные корректировочные коэффициенты для данного элемента промышленного объекта,individual correction factors for a given element of an industrial facility,

- 1 035009 которые определяют влияние внешних факторов на работу данного элемента промышленного объекта;- 1 035009 which determine the influence of external factors on the operation of a given element of an industrial facility;

временные корректировочные коэффициенты, которые определяют влияние ремонта на работу данного элемента промышленного объекта.temporary correction factors that determine the effect of repairs on the operation of a given element of an industrial facility.

В дополнительных аспектах раскрыто, что блок анализа выполнен с возможностью обнуления всех временных корректировочных коэффициентов для данного элемента промышленного объекта при получении сообщения о замене данного элемента промышленного объекта, при этом обнуляемые временные коэффициенты сохраняются в памяти, при этом блок анализа выполнен с возможностью получения новых значений временных корректировочных коэффициентов с замененного элемента, сравнения их с сохраненными коэффициентами и принятия решения об отсутствии ремонта данного элемента промышленного объекта.In additional aspects, it is disclosed that the analysis unit is configured to zero out all temporary correction factors for a given element of an industrial facility when it receives a message about replacing a given element of an industrial facility, while the resettable time coefficients are stored in memory, while the analysis unit is configured to obtain new values temporary correction factors from the replaced element, comparing them with the saved coefficients and deciding on the lack of repair of this element of the industrial facility.

В другом аспекте изобретения раскрыт способ для диагностирования промышленного объекта, содержащий этапы, на которых с программно-аппаратного комплекса собирают данные датчиков промышленного объекта, характеризующие физические параметры промышленного объекта; создают модель промышленного объекта; анализируют состояние промышленного объекта на основании собранных данных и модели промышленного объекта; причем при анализе делают заключение о нормальном или аномальном функционировании промышленного объекта; причем при анализе принимают данные об изменениях, внесенных в промышленный объект, и изменяют модель в соответствии с внесенными изменениями.In another aspect of the invention, a method for diagnosing an industrial facility is disclosed, comprising the steps of collecting sensor data of an industrial facility from the hardware-software complex characterizing the physical parameters of the industrial facility; create a model of an industrial facility; analyze the state of the industrial facility on the basis of the collected data and the model of the industrial facility; moreover, when analyzing, they make a conclusion about the normal or abnormal functioning of an industrial facility; moreover, when analyzing, they accept data on changes made to the industrial facility, and change the model in accordance with the changes made.

В дополнительных аспектах раскрыто, что данные об изменениях, внесенных в промышленный объект, содержат данные о вмешательстве в работу промышленного объекта при устранении отказов и предотказных состояний; определяют требующий ремонта или замены элемент, приводящий к аномальному функционированию промышленного объекта; изменяют модель на основании данных о ремонте или замене элемента; модель промышленного объекта представляет собой систему уравнений, описывающих зависимость значений определяемого параметра промышленного объекта от входных данных, получаемых с промышленного объекта по меньшей мере посредством датчиков, причем уравнение содержит четыре группы корректировочных коэффициентов:In additional aspects, it is disclosed that data on changes made to the industrial facility contain data on interference in the operation of the industrial facility in the elimination of failures and precautionary conditions; determine the element requiring repair or replacement, leading to the abnormal functioning of the industrial facility; change the model based on data on repair or replacement of an element; the industrial model is a system of equations describing the dependence of the values of the determined parameter of the industrial object on the input data obtained from the industrial object at least by sensors, and the equation contains four groups of correction factors:

коэффициенты физической модели;physical model coefficients;

общие корректировочные коэффициенты, определяющие влияние деградации и внешних факторов на работу всех элементов промышленного объекта;general correction factors determining the effect of degradation and external factors on the operation of all elements of an industrial facility;

индивидуальные корректировочные коэффициенты для данного элемента промышленного объекта, которые определяют влияние внешних факторов на работу данного элемента промышленного объекта;individual correction factors for a given element of an industrial facility, which determine the influence of external factors on the operation of a given element of an industrial facility;

временные корректировочные коэффициенты, которые определяют влияние ремонта на работу данного элемента промышленного объекта.temporary correction factors that determine the effect of repairs on the operation of a given element of an industrial facility.

В дополнительных аспектах раскрыто, что обнуляют все временные корректировочные коэффициенты для данного элемента промышленного объекта при получении сообщения о замене данного элемента промышленного объекта, при этом обнуляемые временные коэффициенты сохраняются в памяти, при этом получают новые значения временных корректировочных коэффициентов с замененного элемента, сравнивают их с сохраненными коэффициентами и принимают решение об отсутствии ремонта данного элемента промышленного объекта.In additional aspects, it is disclosed that all temporary correction factors for a given element of an industrial object are canceled upon receipt of a message about replacing a given element of an industrial object, while the zeroed time coefficients are stored in memory, and new values of temporary correction coefficients are obtained from the replaced element, compared with stored coefficients and decide on the lack of repair of this element of an industrial facility.

Основными задачами, решаемыми заявленным изобретением, являются определение технического состояния промышленного объекта в части отказов, предотказных состояний и нарушений режимов эксплуатации по данным микропроцессорных систем сбора данных о функционировании промышленного объекта, определение остаточного ресурса элементов промышленного объекта, автоматизация процесса разработки алгоритмов диагностики промышленного объекта с применением моделей, а также адаптация заявленных способа и системы к замене элементов промышленного объекта.The main tasks solved by the claimed invention are to determine the technical condition of an industrial facility in terms of failures, pre-failure states and operational modes violations according to the data of microprocessor-based systems for collecting data on the functioning of an industrial facility, determining the residual resource of elements of an industrial facility, automating the process of developing diagnostic algorithms for an industrial facility using models, as well as adaptation of the claimed method and system to the replacement of elements of an industrial facility.

Сущность изобретения заключается в том, что с помощью комплекта датчиков, расположенных в элементах промышленного объекта, отслеживается состояние промышленного объекта. Далее данные с датчиков обрабатываются для диагностики состояния промышленного объекта. Данные с датчиков сопоставляются с данными, формируемыми заранее разработанной моделью промышленного объекта, по результатам сопоставления делается вывод об исправности промышленного объекта и его элементов, о необходимости ремонта и/или замены элементов промышленного объекта. Особенностью заявленного изобретения является использование инженерной модели промышленного объекта, наличие обратной связи, изменяющей модель промышленного объекта по данным о вмешательстве в работу промышленного объекта при устранении отказов, предотказных состояний и при выполнении сверхцикловых работ на плановых видах обслуживания (скрытых отказов).The essence of the invention lies in the fact that using a set of sensors located in the elements of an industrial facility, the state of the industrial facility is monitored. Further, the data from the sensors are processed to diagnose the condition of the industrial facility. The data from the sensors are compared with the data generated by a pre-developed model of the industrial facility, based on the results of the comparison, the conclusion is made about the serviceability of the industrial facility and its elements, about the need to repair and / or replace the elements of the industrial facility. A feature of the claimed invention is the use of an engineering model of an industrial facility, the presence of feedback that changes the model of an industrial facility according to interference with the industrial facility when eliminating failures, precautionary states and when performing super-cycle work on scheduled types of services (latent failures).

Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении точности диагностики промышленного объекта в части выявления предотказных состояний, в более точной диагностике промышленного объекта за счет учета дополнительных данных о фактах аномальной работы и замене (ремонте) элементов промышленного объекта.The technical result achieved by the solution is to increase the accuracy of diagnostics of an industrial facility in terms of identifying pre-failure conditions, to more accurately diagnose an industrial facility by taking into account additional data on the facts of abnormal operation and replacement (repair) of elements of the industrial facility.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 показывает схему функционирования заявляемого способа диагностирования.FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed diagnostic method.

Фиг. 2 показывает способ получения прогнозируемого значения параметра промышленного объекта.FIG. 2 shows a method for obtaining the predicted parameter value of an industrial facility.

Фиг. 3 показывает общую схему заявленной системы диагностирования.FIG. 3 shows a general outline of the claimed diagnostic system.

- 2 035009- 2 035009

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В целом техническое решение для обслуживания промышленных объектов состоит из микропроцессорной системы сбора данных о функционировании промышленного объекта (далее МСУ), системы диагностирования и системы управления ресурсами (ERP-системы).In general, a technical solution for servicing industrial facilities consists of a microprocessor-based data collection system on the operation of an industrial facility (hereinafter referred to as LSG), a diagnostic system and a resource management system (ERP system).

МСУ состоит из комплекта датчиков, устанавливаемых на наиболее важных элементах анализируемого промышленного объекта, преобразователей входных сигналов, преобразователей выходных сигналов и средства обработки сигналов. Ключевым свойством средства обработки сигналов является возможность помимо формирования управляющих импульсов накапливать в собственной памяти информацию о значениях входных и выходных сигналов за заданный период времени, а также осуществлять передачу накопленной информации через съемный накопитель информации или бесконтактно через GPRS или Wi-Fi канал в систему диагностирования.ISU consists of a set of sensors installed on the most important elements of the analyzed industrial facility, input signal converters, output signal converters and signal processing facilities. A key property of the signal processing tool is the ability to accumulate information on the values of the input and output signals in a given time period in its own memory, as well as transmit the accumulated information via a removable storage device or contactless via GPRS or Wi-Fi channel to the diagnostic system.

Разработанная система диагностирования Clover PMM состоит из программно-аппаратного комплекса, на который поступают данные от МСУ и который на основании этих данных и данных инженерной модели осуществляет диагностирование промышленного объекта. Данные могут поступать как посредством проводной передачи, так и беспроводной передачи, также данные могут загружаться в комплекс посредством накопителя данных. Одной из особенностей системы диагностирования является возможность ее самообучения на основании экспертной оценки выявленных аномалий, то есть система обучается у эксперта, который указывает, является выявленная аномалия признаком неправильной работы промышленного объекта (инцидентом) или нет. Система диагностирования предназначена для автоматической обработки данных МСУ и осуществляет получение данных через GPRS, Wi-Fi, их загрузку в базу, выявление аномалий посредством инженерной модели, отправку выявленных аномалий на верификацию, а также формирование замечаний по выявленным инцидентам и их отправку в ERP-систему.The developed Clover PMM diagnostic system consists of a hardware-software complex that receives data from the local government and which, based on these data and engineering model data, diagnoses an industrial facility. Data can come both through wired transmission and wireless transmission, and data can also be loaded into the complex via a data storage device. One of the features of the diagnostic system is the possibility of self-training on the basis of an expert assessment of the identified anomalies, that is, the system is trained by an expert who indicates whether the identified anomaly is a sign of malfunction of an industrial facility (incident) or not. The diagnostic system is designed for automatic processing of MSU data and carries out data via GPRS, Wi-Fi, uploads it to the database, identifies anomalies using an engineering model, sends the identified anomalies for verification, as well as generates comments on identified incidents and sends them to the ERP system .

ERP-система может иметь различную структуру в зависимости от специфики промышленного объекта, однако ее ключевыми с точки зрения предлагаемого технического решения свойствами является возможность формировать наряды на выполнение работ, фиксировать факт выполнения этих нарядов, фиксировать информацию о выделении комплектующих (далее - МПИ) под выполнение нарядов и передавать информацию о выполненных работах и списанных МПИ на систему диагностирования.An ERP system can have a different structure depending on the specifics of an industrial facility, however, its key features from the point of view of the proposed technical solution are the ability to form work orders, record the fact that these orders are completed, and record information on the allocation of components (hereinafter - MPI) for execution orders and transmit information about the work performed and decommissioned MPI to the diagnosis system.

Отличия предлагаемого технического решения от известных из уровня техники следующие.The differences of the proposed technical solutions from known from the prior art are as follows.

1. Возможность восполнения недостающих участков данных посредством моделирования работы промышленного объекта конечно-элементной моделью.1. The ability to fill in the missing data areas by modeling the operation of an industrial facility with a finite element model.

2. Наличие набора критериев и диапазона их граничных значений, динамически изменяемого по историческим данным о ранее случавшихся отказах и предотказных состояниях.2. The presence of a set of criteria and a range of their boundary values, dynamically changed according to historical data on previously occurring failures and pre-failure conditions.

3. Наличие обратной связи, изменяющей модель предиктивного анализа по данным о вмешательстве в работу промышленного объекта при устранении отказов, предотказных состояний и при выполнении сверхцикловых работ на плановых видах обслуживания (скрытых отказов).3. The presence of feedback that changes the predictive analysis model for data on interference in the operation of an industrial facility when eliminating failures, pre-failure conditions and when performing super-cycle work on planned types of services (latent failures).

Подробное описание вариантов осуществленияDetailed Description of Embodiments

Термины и определенияTerms and Definitions

ERP - система управления производственным процессом.ERP is a process management system.

Аномалия - ситуация, в которой значения параметров промышленного объекта отличаются от нормальных для данного режима работы промышленного объекта.An anomaly is a situation in which the values of the parameters of an industrial facility differ from normal for a given operating mode of an industrial facility.

Аппроксимация - описание эмпирически наблюдаемой закономерности изменения параметров математической функцией, описывающей закономерность с заданной точностью.Approximation - a description of the empirically observed pattern of parameter change by a mathematical function that describes the pattern with a given accuracy.

Инцидент - любой случай ненормальной работы промышленного объекта.An incident is any case of abnormal operation of an industrial facility.

МПИ - материалы повторного использования - элементы промышленного объекта, демонтируемые в процессе обслуживания и ремонта и передающиеся в ремонтные цеха для дальнейшего ремонта.MPI - reusable materials - elements of an industrial facility that are dismantled during maintenance and repair and transferred to repair shops for further repairs.

Модель предиктивного анализа - модель для предсказания поломок ремонтопригодного оборудования, работа которого может быть в достаточной степени описана его датчиками, а также с помощью расчетных методов при построении инженерной модели.Predictive analysis model - a model for predicting breakdowns of maintainable equipment, the operation of which can be adequately described by its sensors, as well as using calculation methods when constructing an engineering model.

МСУ - микропроцессорная система управления - совокупность аппаратных и программных средств, осуществляющих управление промышленным объектом и накопление информации о его работе за некоторый период времени.MSU - microprocessor control system - a set of hardware and software that manage an industrial facility and accumulate information about its work for a certain period of time.

Нарушение режимов эксплуатации (НРЭ) - тип инцидента, характеризующийся неправильной работой исправного промышленного объекта по причине некорректных действий человека-оператора.Violation of operating modes (NRE) is a type of incident characterized by improper operation of a working industrial facility due to incorrect actions by a human operator.

Отказ - тип инцидента, характеризующийся переходом промышленного объекта из работоспособного состояния в неработоспособное.Failure is a type of incident characterized by the transition of an industrial facility from an operational state to an inoperative one.

Правило поиска инцидентов - созданный разработчиками алгоритм автоматизированного поиска инцидента.The incident search rule is an automated incident search algorithm created by developers.

Предотказное состояние - тип инцидента, характеризующейся переходом промышленного объекта в неисправное состояние при сохранении работоспособности.Pre-failure condition is a type of incident characterized by the transition of an industrial facility to a malfunctioning state while maintaining operability.

Программно-аппаратный комплекс - устройство или система, состоящая из программного и аппаратного обеспечения, частным примером может быть микропроцессорная система, сервер, специализированная интегральная схема, компьютер общего назначения и т.п.Hardware-software complex - a device or system consisting of software and hardware, a particular example may be a microprocessor system, a server, a specialized integrated circuit, a general-purpose computer, etc.

- 3 035009- 3 035009

Промышленный объект - объект, относящийся к сфере транспорта, машиностроения, производства, частными примерами могут являться поезд, самолет, завод, производственная линия, конвейер, энергетическая установка, промышленный насос и т.п.Industrial facility - an object related to the field of transport, engineering, production, private examples include a train, an airplane, a factory, a production line, a conveyor, a power plant, an industrial pump, etc.

Элемент промышленного объекта - компонент, блок, деталь, узел, агрегат, входящий в состав более сложного по своей конструкции и функциям объекта, примерами могут являться двигатель поезда или самолета, отдельная линия или автомат конвейера, узел агрегата и т.п.An element of an industrial facility - a component, block, part, assembly, unit, which is part of a facility that is more complex in design and functions, examples are a train or airplane engine, a separate line or conveyor machine, assembly unit, etc.

В части способа поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что диагностирование промышленного объекта (блок-схема способа приведена на фиг. 1) производится путем сравнения (этап 6) прогнозируемых (расчетных) значений параметров работы промышленного объекта, полученных на этапе 4 при формировании инженерной модели (этап 2), с реальными значениями, полученными на этапе 5 из данных принятых МСУ на этапе 1, и выявлением отклонений, выходящих за статистически допустимые границы (этап 8), и не выходящих за эти границы (этап 7). Участки данных, на которых значения параметров выходили за допустимые границы, отмечаются как аномальные (этап 8) и направляются на верификацию (подтверждение) эксперту (этап 9). Оценка эксперта служит для обучения модели (этап 10), которая в дальнейшем распознает аналогичные случаи как аномалию или не аномалию согласно решению эксперта. В случае если эксперт подтверждает факт наличия аномалии, на этапе 12 в диагностической карте создается запись о неисправности промышленного объекта, далее на этапе 13 она направляется в ERP-систему, а соотношение данных вносится как недопустимое в статистическую базу модели предиктивного анализа промышленного объекта в процессе обучения модели. В случае если эксперт не распознает наличие аномалии, участок данных вносится в модель как нормальный режим работы. Из ERP-системы информация о смененном оборудовании поступает в модель предиктивного анализа для учета замены элементов промышленного объекта. Поскольку ни отремонтированный, ни новый элемент не могут иметь абсолютно идентичные характеристики в сравнении с замененным элементом, то система может ошибочно посчитать, что произошли аномальные изменения в работе промышленного объекта, поэтому важно учесть факт смены оборудования промышленного объекта.In terms of the method, the task is solved, and the technical result is achieved by the fact that the diagnosis of the industrial facility (the flowchart of the method is shown in Fig. 1) is carried out by comparing (step 6) the predicted (calculated) values of the industrial facility operation parameters obtained in step 4 with the formation of an engineering model (stage 2), with real values obtained in stage 5 from the data received by the LSG in stage 1, and the identification of deviations that exceed statistically acceptable boundaries (stage 8) and do not go beyond these boundaries (stage 7). Data sections in which parameter values went beyond the permissible limits are marked as abnormal (step 8) and sent to the expert for verification (confirmation) (step 9). The expert’s assessment serves to train the model (step 10), which further recognizes similar cases as an anomaly or not an anomaly according to the decision of the expert. If the expert confirms the existence of an anomaly, at step 12, a record about the malfunction of the industrial facility is created in the diagnostic card, then at step 13 it is sent to the ERP system, and the data ratio is entered as inadmissible in the statistical database of the predictive analysis model of the industrial facility during training models. If the expert does not recognize the presence of an anomaly, a piece of data is entered into the model as a normal mode of operation. From the ERP-system, information about the replaced equipment goes to the predictive analysis model to account for the replacement of elements of an industrial facility. Since neither the repaired nor the new element can have absolutely identical characteristics in comparison with the replaced element, the system may erroneously consider that anomalous changes have occurred in the operation of the industrial facility, therefore it is important to take into account the fact of changing the equipment of the industrial facility.

Одним из полезных эффектов реализации заявленного технического решения является создание информационной базы для перевода устройств, имеющих бортовые микропроцессорные системы на обслуживание по текущему техническому состоянию.One of the beneficial effects of the implementation of the claimed technical solution is the creation of an information base for the transfer of devices having on-board microprocessor systems for servicing according to the current technical condition.

Модель предиктивного анализа промышленного объекта (2) производит вычисление значения искомого выходного параметра на основании вводных параметров (получаемых из данных МСУ (1)) а также зависимостей значений параметров, полученных аналитически (при создании инженерной модели промышленного объекта) и статистически (при накоплении данных о работе за длительный промежуток времени в виртуальной нейронной сети). При этом накопленные в базе данные о значении параметров содержат в себе отметку о принадлежности участка данных к нормальному или аномальному режиму работы промышленного объекта, полученную в процессе верификации (9) техническим экспертом. Дополнительно, данные содержат отметки о смене элемента промышленного объекта при проведении ремонта (11) (обнуляет статистически накопленные данные о работе элемента промышленного объекта для исключения ошибочного принятия отличий в данных нового элемента промышленного объекта за аномалию);The predictive analysis model of an industrial facility (2) calculates the value of the desired output parameter based on input parameters (obtained from the LSG data (1)) as well as the dependencies of parameter values obtained analytically (when creating an engineering model of an industrial facility) and statistically (when data on work for a long period of time in a virtual neural network). At the same time, the data on the parameter value accumulated in the database contain a mark on the belonging of the data section to the normal or abnormal mode of operation of the industrial facility, obtained in the verification process (9) by a technical expert. Additionally, the data contains marks on the change of an element of an industrial facility during repairs (11) (nullifies the statistically accumulated data on the operation of an element of an industrial facility to eliminate the erroneous acceptance of differences in the data of a new element of an industrial facility as an anomaly);

об отношении выявленного инцидента (при условии, что аномалия отмечена как инцидент) к одному из типов: НРЭ, отказ или предотказное состояние; накопление статистических данных о принадлежности значения разности параметров к определенному типу инцидента позволяет построить функцию деградации элементов промышленного объекта;on the relation of the identified incident (provided that the anomaly is marked as an incident) to one of the types: NRE, failure or pre-failure condition; the accumulation of statistical data on the belonging of the parameter difference to a certain type of incident allows you to build a function of the degradation of elements of an industrial facility;

об остаточном ресурсе элементов промышленного объекта.about the residual resource of elements of an industrial facility.

В случае отсутствия одного или нескольких необходимых для расчета параметров, их значения могут быть заменены показаниями Виртуального датчика - значениями, полученными на основании мнемонических зависимостей искомого параметра от значений имеющихся параметров, полученными при помощи моделирования значений параметров отдельной инженерной моделью промышленного объекта повышенной точности. Полученные мнемонические зависимости в дальнейшем вносятся в инженерную модель диагностируемых элементов промышленного объекта для замены показаний отсутствующих датчиков.In the absence of one or more parameters necessary for the calculation, their values can be replaced by the readings of the Virtual Sensor - values obtained on the basis of the mnemonic dependencies of the desired parameter on the values of the available parameters, obtained by modeling the parameter values with a separate engineering model of an industrial facility of high accuracy. The resulting mnemonic dependencies are subsequently introduced into the engineering model of the diagnosed elements of an industrial facility to replace the readings of missing sensors.

Инженерная модель диагностируемого элементов промышленного объекта (фиг. 2) состоит из моделей трех уровней:The engineering model of the diagnosed elements of an industrial facility (Fig. 2) consists of models of three levels:

1. CAD-модель. Трехмерная модель или совокупность моделей, построенная на основании конструкторской документации и воспроизводящая геометрические параметры диагностируемого промышленного объекта.1. CAD model. A three-dimensional model or a set of models built on the basis of design documentation and reproducing the geometric parameters of the diagnosed industrial facility.

2. CAE-модель. Аналитическая модель промышленного объекта, построенная на основании технологической документации и воспроизводящая физические свойства материалов, из которых изготовлена модель.2. CAE model. An analytical model of an industrial facility, built on the basis of technological documentation and reproducing the physical properties of the materials of which the model is made.

3. Физическая модель промышленного объекта, построенная на основании эксплуатационной документации и учитывающая сущность физических процессов, имеющих место в промышленном объекте при его эксплуатации.3. The physical model of an industrial facility, built on the basis of operational documentation and taking into account the nature of the physical processes that take place in an industrial facility during its operation.

- 4 035009- 4 035009

В качестве выходного при создании модели выбирается параметр работы промышленного объекта, максимально точно описывающий изменение его целевой функции при изменении входных параметров.As an output, when creating a model, the work parameter of an industrial facility is selected that most accurately describes the change in its objective function when the input parameters change.

В зависимости от сущности параметров, получаемых из МСУ, они направляются на вход, CAE- или физической модели, изменяя соответствующие значения заложенных ранее параметров. Значение выходного параметра вычисляется на основании моделирования процессов, происходящих внутри промышленного объекта методом конечных элементов.Depending on the nature of the parameters obtained from the ISU, they are sent to the input, CAE- or physical model, changing the corresponding values of the parameters laid down earlier. The value of the output parameter is calculated based on the simulation of processes occurring inside an industrial facility using the finite element method.

Итоговая модель работы промышленного объекта является системой уравнений, описывающих зависимость значений выходного параметра от входных и имеющих 4 группы корректировочных коэффициентов.The final model of operation of an industrial facility is a system of equations describing the dependence of the values of the output parameter on the input and having 4 groups of correction factors.

1. Коэффициенты физической модели. Значения, задаваемые на этапе моделирования и не изменяющиеся в процессе обучения модели. Определяют физический закон взаимного влияния параметров.1. The coefficients of the physical model. The values set at the modeling stage and not changing during the training of the model. The physical law of the mutual influence of the parameters is determined.

2. Общие корректировочные коэффициенты. Значения, одинаково изменяющиеся для всех наблюдаемых однотипных элементов промышленного объекта в зависимости от абсолютного (с момента начала наблюдений) и относительного (с момента начала эксплуатации данной единицы) значений времени. Определяют влияние деградации и внешних факторов на работу всего промышленного объекта.2. General correction factors. Values that change identically for all observed elements of the same industrial object, depending on the absolute (since the start of observations) and relative (since the start of operation of this unit) time values. The influence of degradation and external factors on the operation of the entire industrial facility is determined.

3. Индивидуальные корректировочные коэффициенты. Значения, изменяющиеся для данного элемента промышленного объекта во времени, но не зависящие от факта смены элемента промышленного объекта. Определяют влияние внешних факторов на работу данного элемента промышленного объекта.3. Individual adjustment factors. Values that change for a given element of an industrial object over time, but not depending on the fact of a change in an element of an industrial object. The influence of external factors on the operation of a given element of an industrial facility is determined.

4. Временные корректировочные коэффициенты. Значения, изменяющиеся для данного элемента промышленного объекта во времени и зависящие от факта ремонта элемента промышленного объекта. Определяют влияние ремонта на работу данного элемента промышленного объекта.4. Temporary adjustment factors. Values that change for a given element of an industrial facility over time and depend on the fact of repair of an element of an industrial facility. The influence of repair on the operation of this element of an industrial facility is determined.

При этом принадлежность коэффициента к группе (1) определяется на стадии создания модели, а к группам (2...4) - автоматически в процессе статистического анализа историй работы парка моделей.Moreover, the coefficient belongs to group (1) at the stage of model creation, and to groups (2 ... 4) - automatically in the process of statistical analysis of the history of the model park.

Определение значений коэффициентов (2-4) производится с требуемой для данного типа элемента промышленного объекта точностью на основании статистического анализа имеющейся информации о работе заведомо исправной модели (участков времени работы модели, не отмеченных правилами или оператором как аномалии или инциденты) с поиском наиболее правдоподобного решения. Все найденные коэффициенты изначально определяются как временные корректировочные, после чего их принадлежность к группам (2) или (3) может быть определена на основании анализа повторяемости значений для разных элементов промышленного объекта до и после выполнения ремонта при повторении одного или нескольких (но не всех) значений временного корректировочного коэффициента на участках данных до и после минимум двух ремонтов, данные коэффициенты принимаются за индивидуальные корректировочные;The determination of the values of the coefficients (2-4) is carried out with the accuracy required for this type of industrial plant element on the basis of a statistical analysis of the available information on the operation of a known-good model (sections of the model’s working time not marked by the rules or by the operator as anomalies or incidents) with the search for the most plausible solution . All found coefficients are initially determined as temporary correction factors, after which their belonging to groups (2) or (3) can be determined on the basis of the analysis of repeatability of values for different elements of an industrial facility before and after repairs are performed when one or more (but not all) of them are repeated the values of the temporary correction factor in the data areas before and after at least two repairs, these coefficients are taken as individual correction factors;

при повторении значений индивидуальных корректировочных коэффициентов для 60%+1 элемента промышленного объекта, при условии соблюдения нормального закона распределения значений коэффициенты принимаются за общие корректировочные коэффициенты для всех однотипных элементов промышленного объекта.when repeating the values of individual correction factors for 60% + 1 element of an industrial facility, subject to the normal law of distribution of values, the coefficients are taken as general correction factors for all elements of the same type of industrial object.

Адаптация модели к смене элемента промышленного объекта при проведении ремонта производится посредством обнуления всех временных корректировочных коэффициентов для данного элемента промышленного объекта при получении сообщения о замене элемента промышленного объекта с сохранением их предыдущих значений в историю модели. Новые значения временных корректировочных коэффициентов определяются на основании наблюдения за работой модели. После получения статистически достоверных (как по количеству замеров, так и по критерию нормальности), новая матрица значений временных корректировочных коэффициентов сравнивается со старой. В случае если новая матрица совпадает со старой с заданной точностью, формируется сообщение о фиктивном проведении ремонта промышленного объекта.Adaptation of the model to the change of an element of an industrial facility during repair is carried out by zeroing all temporary correction factors for a given element of an industrial facility when a message is received about the replacement of an element of an industrial facility with the preservation of their previous values in the history of the model. New values of time correction factors are determined based on observation of the model. After obtaining statistically reliable (both by the number of measurements and by the normality criterion), the new matrix of values of the time correction factors is compared with the old one. If the new matrix coincides with the old with a given accuracy, a message is generated about the fictitious repair of an industrial facility.

Для уменьшения погрешности диагностики предусмотрено обучение модели экспертом, которое происходит двумя путями.To reduce the diagnostic error, an expert is trained in the model, which occurs in two ways.

1. Указание аномалии экспертом вручную посредством обозначения начала и окончания участка данных, на котором наблюдалась аномалия, а также принадлежности аномалии к группе элементов промышленного объекта. Для участков данных, отмеченных пользователем как аномалия, оцениваются абсолютные, относительные значения всех параметров, характеризующих работу указанной группы элементов промышленного объекта (а также скорости их изменения, значения дисперсии и коэффициентов корреляции) с аналогичными значениями для участков, не отмеченных пользователем как аномалия. Специфические (отклоняющиеся от математического ожидания более чем на 3 величины дисперсии) значения, полученные для данного участка, вносятся в базу данных моделей как новые допуски, а наименования параметров, для которых они получены - как новая модель.1. Manual indication of anomalies by an expert by designating the beginning and end of the data area on which the anomaly was observed, as well as the anomaly's belonging to a group of elements of an industrial facility. For data sections marked by the user as an anomaly, absolute, relative values of all parameters characterizing the operation of the indicated group of elements of the industrial facility (as well as their rate of change, dispersion values and correlation coefficients) are estimated with similar values for sections not marked as an anomaly by the user. Specific values (deviating from the mathematical expectation by more than 3 variance values) obtained for this section are entered into the model database as new tolerances, and the names of the parameters for which they are obtained are added as a new model.

Например, если при анализе работы центробежного нагнетателя оператор обнаруживает недостаточную производительность (медленное возрастание частоты вращения и давления на выходе при нормальных значениях других параметров работы нагнетателя), он отмечает участок времени с заниженной производительностью, указав его время начала и окончания на графиках параметров, а также оборудование группы риска (подшипник нагнетателя). Для отмеченного участка времени алгоритм поиска произ- 5 035009 водит поочередное сравнение абсолютных, относительных значений входных параметров (в случае с нагнетателем это ток двигателя, частота вращения ротора, температура и давление воздуха на входе), а также скорости их изменения, значений их дисперсии и коэффициентов взаимной корреляции со значениями, полученными на участках, не отмеченных как аномальные. При этом параметры, имеющие нетипичное значение (в данном случае это скорость изменения тока двигателя, частоты вращения вала нагнетателя, которые меньше статистически нормальных) отмечаются как аномальные. При этом влияние каждого параметра на выходной параметр оценивается посредством коэффициента корреляции (т.к. оцениваются скорости изменения параметров, коэффициент корреляции будет вычисляться для скорости изменения давления нагнетаемого воздуха). Параметр, имеющий максимальное отклонение от типичных значений, признается первопричиной аномалии (в данном случае это скорость остановки ротора нагнетателя (скорость изменения частоты его вращения при токе двигателя, равном нулю). Так как при указании аномалии диагност отметил в качестве оборудования подшипник нагнетателя, модель автоматически ассоциирует превышенную скорость изменения частоты вращения вала нагнетателя при токе двигателя, равном нулю, с предотказным состоянием подшипника.For example, if, when analyzing the operation of a centrifugal supercharger, the operator detects insufficient productivity (a slow increase in the rotational speed and pressure at the outlet at normal values of other parameters of the supercharger), he marks the time interval with low productivity, indicating its start and end times on the parameter graphs, as well as equipment at risk (supercharger bearing). For the marked time interval, the search algorithm makes a comparison of the absolute, relative values of the input parameters (in the case of a supercharger, this is the motor current, rotor speed, temperature and air pressure at the inlet), as well as their rate of change, their dispersion and cross-correlation coefficients with values obtained in areas not marked as abnormal. In this case, parameters that have an atypical value (in this case, this is the rate of change of the motor current, the rotational speed of the supercharger shaft, which are less than statistically normal) are marked as abnormal. In this case, the influence of each parameter on the output parameter is estimated by means of the correlation coefficient (since the rates of change of parameters are estimated, the correlation coefficient will be calculated for the rate of change of pressure of the injected air). The parameter that has the maximum deviation from typical values is recognized as the root cause of the anomaly (in this case, the stopping speed of the supercharger rotor (the rate of change of its rotational speed when the motor current is zero). Since the diagnostician noted the supercharger bearing as equipment, the model automatically associates the excess rate of change of the rotational speed of the supercharger shaft at a motor current of zero with the precautionary state of the bearing.

2. Верификация экспертом аномалии, найденной моделью. Принадлежность к аномалии участка данных, отмеченного моделью как аномалия, подтверждается или опровергается экспертом в процессе верификации.2. Expert verification of the anomaly found by the model. Belonging to the anomaly of the data area marked by the model as an anomaly is confirmed or refuted by the expert in the verification process.

В случае если аномалия подтверждается пользователем, величина отклонения фактического значения выходного параметра от прогнозируемого для данного участка отмечается как недопустимая, и при ее превышении данными в дальнейшем такие участки будут отмечаться как инцидент.If the anomaly is confirmed by the user, the deviation of the actual value of the output parameter from the forecast for this section is marked as unacceptable, and if it is exceeded by the data in the future, such sections will be marked as an incident.

При опровержении аномалии пользователем величина отклонения отмечается как допустимая, и в дальнейшем участки с подобными отклонениями как аномалии не отмечаются.When the user refutes the anomaly, the deviation is marked as permissible, and in the future, areas with similar deviations as anomalies are not marked.

Оценка остаточного ресурса элемента промышленного объекта производится посредством решения задачи нахождения наиболее правдоподобного значения параметра, лучшим образом описывающего исторические данные за период наблюдения методами машинного обучения. При необходимости использования для оценки остаточного ресурса расчетного (не измеряемого на самом промышленном объекте) параметра модель дополняется отдельным блоком, решающим задачу определения эмпирической закономерности изменения расчетного параметра в заданных точках.The residual resource of an element of an industrial facility is estimated by solving the problem of finding the most likely value of a parameter that best describes historical data for the period of observation using machine learning methods. If it is necessary to use a parameter (not measured at the industrial facility itself) for estimating the residual life of the parameter, the model is supplemented by a separate unit that solves the problem of determining the empirical regularity of changes in the calculated parameter at given points.

В зависимости от количества данных и характера их изменения, задача прогнозирования остаточного ресурса может быть решена одним из нижеописанных методов.Depending on the amount of data and the nature of their change, the task of predicting the residual resource can be solved by one of the methods described below.

1. При достаточном количестве данных и достаточной их дискретности оценка производится на основании эмпирической функции распределения частоты отказов в зависимости от частоты выявляемых аномалий.1. With a sufficient amount of data and sufficient discreteness, the estimation is made on the basis of the empirical distribution function of the failure frequency depending on the frequency of detected anomalies.

2. При достаточном количестве данных и недостаточной дискретности оценка производится на основании анализа расхождения прогнозируемого и реального значений параметров, характеризующих работу узла методом анализа трендов. При наличии нескольких трендов поиск работающего тренда производится методом логистической регрессии.2. With a sufficient amount of data and insufficient discreteness, the assessment is made on the basis of an analysis of the discrepancy between the predicted and real values of the parameters characterizing the operation of the node by the trend analysis method. If there are several trends, the search for a working trend is carried out by the method of logistic regression.

3. При недостаточном количестве данных недостающие участки данных восстанавливаются методом моделирования работы диагностируемого промышленного объекта инженерной моделью. На основании полученных данных оптимизируются аналитические алгоритмы, после чего в восстановленном наборе данных выявляются тренды, свидетельствующие о деградации. В зависимости от характера возможного отказа выявленные тренды аппроксимируются и накладываются на эмпирическую функцию распределения (при постепенном наступлении отказа) или рассчитывается время достижения значением порогового уровня (при дискретной функции наступления отказа).3. If there is insufficient data, the missing pieces of data are restored by modeling the operation of the diagnosed industrial facility with an engineering model. Based on the data obtained, analytical algorithms are optimized, after which the trends indicating degradation are identified in the reconstructed data set. Depending on the nature of the possible failure, the identified trends are approximated and superimposed on the empirical distribution function (with a gradual onset of failure) or the time to reach the threshold level (with a discrete function of the onset of failure) is calculated.

В части системы диагностирования промышленного объекта поставленная задача решается, а технический результат достигается с помощью системы получения и обработки данных, показанной на фиг. 3, система состоит из программно-аппаратного комплекса, в частности сервера 309 системы диагностирования, оборудования 301, состоящего из микропроцессорной системы управления (далее - МСУ) (2) и передатчика 303, рабочего места 306 диагноста и ERP-системы 314 владельца промышленного объекта или сервисной компании.As regards the industrial facility's diagnostic system, the task is solved, and the technical result is achieved using the data acquisition and processing system shown in FIG. 3, the system consists of a hardware-software complex, in particular, a server 309 of the diagnostic system, equipment 301, consisting of a microprocessor-based control system (hereinafter - MCU) (2) and a transmitter 303, a diagnostics workstation 306 and an ERP system 314 of the owner of an industrial facility or service company.

МСУ 302 диагностируемого промышленного объекта состоит из специализированного компьютера промышленного исполнения, системы датчиков и преобразователей сигнала и управляющих устройств (при их наличии) и, помимо управления промышленным объектом, осуществляет накопление информации о его работе. Накопленная информация передается на сервер 309 системы диагностирования при помощи передатчика 303 через канал 305 GPRS/Wi-Fi. При невозможности передачи данных через GPRS/Wi-Fi информация считывается при помощи переносного носителя данных 304 во время плановых процедур обслуживания промышленного объекта и с помощью блока 307 загрузки данных загружается на сервер 309 системы диагностирования через рабочее место 306 диагноста, представляющее собой стандартный компьютер со специализированным программным обеспечением, имеющий доступ в сеть Interner/Ethernet, через которую осуществляется передача данных на сервер 309 системы диагностирования.ISU 302 of the diagnosed industrial facility consists of a specialized computer of industrial design, a system of sensors and signal converters and control devices (if any) and, in addition to managing the industrial facility, accumulates information about its operation. The accumulated information is transmitted to the server 309 of the diagnostic system using the transmitter 303 through the channel 305 GPRS / Wi-Fi. If it is not possible to transfer data via GPRS / Wi-Fi, information is read using a portable data carrier 304 during scheduled maintenance of an industrial facility and is downloaded to a diagnostic system server 309 through a diagnostic workstation 306 using a data loading unit 307, which is a standard computer with a specialized software that has access to the Interner / Ethernet network through which data is transferred to the server 309 of the diagnostic system.

На сервере 309 системы диагностирования посредством блока 310 анализа данных происходит обработка данных МСУ 302 при помощи модели 312 предиктивного анализа, по результатам которой блокOn the server 309 of the diagnostic system, through the data analysis unit 310, data is processed by the ISU 302 using the predictive analysis model 312, according to the results of which the unit

- 6 035009 аномалий 311 выявляет аномалии, которые отправляют для верификации в блок 308 верификации данных, содержащийся на рабочем месте 306 диагноста и/или эксперта. Как подтвержденные, так и опровергнутые в процессе верификации диагностом и экспертом аномалии передаются на сервер 309 системы диагностирования для обучения модели 312 предиктивного анализа. Подтвержденные при верификации аномалии на сервере 309 системы диагностирования помечаются в блоке 313 инцидентов как инциденты и направляются в ERP-систему 314 для формирования замечаний посредством блока 315 замечаний. В ERPсистеме 314 на основании замечаний, выданных блоком 315 замечаний, блоком 316 нарядов формируются наряды, под которые со склада выделяются материалы повторного использования (далее - МПИ) 317.- 6,035,009 anomalies 311 identifies anomalies that are sent for verification to the data verification unit 308 contained in the workplace 306 of the diagnostician and / or expert. Both the anomalies confirmed and refuted during the verification process by the diagnostician and expert are transmitted to the server 309 of the diagnostic system for training the predictive analysis model 312. Confirmed during verification of anomalies on the server 309, the diagnostic system is marked in the block 313 incidents as incidents and sent to the ERP-system 314 to generate comments through block 315 comments. In the ERP system 314, on the basis of the comments issued by the block 315 of comments, the block 316 of the orders forms the orders for which reuse materials (hereinafter referred to as the MPI) 317 are allocated.

После постановки в ERP-системе отметок о выполнении работ и установке элементов промышленного объекта с помощью блока 318 работ информация о выполненных работах и смене элементов промышленного объекта направляется на сервер 309 системы диагностирования для проверки факта выполнения работ и обучения модели.After setting marks on the performance of work and installation of elements of the industrial facility in the ERP system using the block 318, the information on the work performed and the change of elements of the industrial facility is sent to the server 309 of the diagnostic system to verify the fact of work and training the model.

Описание вариантов осуществленияDescription of Embodiments

Вариант 1. Локомотив.Option 1. Locomotive.

Современные локомотивы оснащаются бортовыми микропроцессорными системами (МСУ), предназначенными для управления работой силовой электрической передачи и вспомогательного оборудования локомотива. В общем случае МСУ локомотива состоит из управляющей стойки, комплекта датчиков, органов управления (реле и сервоприводов) и дисплейного модуля (ДМ) для взаимодействия с машинистом. Помимо основной функциональности, конструктивное исполнение большинства МСУ позволяет производить накопление и хранение информации о работе оборудования локомотивов в памяти дисплейного модуля с возможностью ее дальнейшего считывания посредством переносных флеш-накопителей или дистанционного считывания через беспроводные сети GPRS или Wi-Fi (в зависимости от исполнения МСУ).Modern locomotives are equipped with on-board microprocessor systems (MCU) designed to control the operation of power electric transmission and auxiliary equipment of the locomotive. In the general case, an ISU of a locomotive consists of a control rack, a set of sensors, controls (relays and servos) and a display module (DM) for interacting with the driver. In addition to the basic functionality, the design of most ISUs allows for the accumulation and storage of information on the operation of locomotive equipment in the memory of the display module with the possibility of its further reading via portable flash drives or remote reading via GPRS or Wi-Fi wireless networks (depending on the version of the ISU) .

По результатам расшифровки данных МСУ выявляются инциденты (события в работе локомотива, которые говорят о наличии неисправности). Они делятся на нарушения режимов эксплуатации (НРЭ) и предотказные состояния и заносятся в ERP-систему депо для принятия мер при заходе локомотивов на ближайшее обслуживание или ремонт.According to the results of the decryption of the ISU data, incidents are detected (events in the operation of the locomotive that indicate a malfunction). They are divided into violations of operating modes (NRE) and pre-failure conditions and are entered into the ERP-depot system for taking measures when locomotives call for the nearest service or repair.

Основным недостатком существующей системы является зависимость качества выявления инцидентов от компетенции оператора -диагноста. Для снижения влияния диагноста на результат расшифровки внедряются автоматизированные рабочие места диагноста (АРМ МСУ) с функцией автоматизированного поиска инцидентов по заданным алгоритмам диагностики.The main drawback of the existing system is the dependence of the quality of incident detection on the competence of the diagnostic operator. To reduce the influence of the diagnostician on the decryption result, automated diagnostician workstations (AWS MSU) with the function of automated incident search according to the specified diagnostic algorithms are introduced.

Однако у встроенных в АРМ МСУ алгоритмов диагностики раньше был один существенный недостаток: для введения в АРМ новых алгоритмов диагностики требовалось дорабатывать сам АРМ МСУ. В результате по мере накопления опыта диагностики и появления новых видов НРЭ и предотказных состояний вес инцидентов, найденных при помощи алгоритмов, уменьшается и проблема ручного поиска инцидентов появляется вновь. В последней версии АРМ МСУД эта проблема была частично решена за счет внедрения встроенного языка написания алгоритмов диагностики, но пользовательские алгоритмы существовали лишь в локальной версии АРМ и не могли быть распространены на все локомотивы серии.However, the diagnostic algorithms built into the AWS of the ISU used to have one significant drawback: in order to introduce new diagnostic algorithms into the AWS, it was necessary to refine the AWS of the ISU itself. As a result, with the accumulation of diagnostic experience and the emergence of new types of NRE and pre-failure conditions, the weight of incidents found using algorithms decreases and the problem of manually searching for incidents reappears. In the latest version of the AWS MASD, this problem was partially solved by introducing a built-in language for writing diagnostic algorithms, but user algorithms existed only in the local version of the AWS and could not be extended to all locomotives of the series.

В то же время развитие вычислительной техники привело к появлению новых методов обработки информации, одними из которых стали методы BigData - алгоритмы, специально созданные для эффективной обработки больших объемов данных, и методы машинного обучения. Эти методы позволили на основании статистической обработки исторических данных не только выявлять скрытые взаимосвязи, но и определять алгоритмы взаимного влияния параметров.At the same time, the development of computer technology has led to the emergence of new information processing methods, one of which has become BigData methods - algorithms specially created for efficient processing of large amounts of data, and machine learning methods. These methods allowed, on the basis of statistical processing of historical data, not only to reveal hidden relationships, but also to determine algorithms for the mutual influence of parameters.

Заявитель создал решение для анализа данных МСУ локомотивов методами BigData с целью выявления скрытых взаимосвязей между параметрами работы оборудования, определения тенденций в их изменении (трендов) и прогнозирования технического состояния. В качестве пилотной серии локомотивов было решено выбрать тепловозы 2(3)ТЭ116У, так как на момент начала эксперимента она была достаточно распространена, обладала значительным набором диагностических данных и в то же время по ней был наработан значительный опыт диагностики.The applicant has created a solution for the analysis of locomotive LSG data using BigData methods in order to identify hidden relationships between equipment operation parameters, determine trends in their changes (trends) and predict technical condition. As a pilot series of locomotives, it was decided to choose diesel locomotives 2 (3) TE116U, since at the time of the start of the experiment it was quite common, had a significant set of diagnostic data and at the same time, considerable diagnostic experience was gained from it.

На разработанном программно-аппаратном комплексе производится первичный анализ данных при помощи алгоритмов диагностики и их сравнение с показаниями, полученными для аналогичных условий на модели оборудования локомотива. Любое отклонение реально наблюдаемых значений параметров от показаний модели признается аномалией - ранее неизвестным режимом работы. Наличие алгоритмов диагностики объясняется как необходимостью облегчения работы групп диагностики на время обучения и развертывания методов BigData, так и выделением инцидентов из нормальных режимов работы локомотива. После обработки данных выявленные при помощи модели инциденты направляются на верификацию диагносту. Если он подтверждает, что аномалия является инцидентом (в процессе подтверждения также указывается тип инцидента - НРЭ или предотказное состояние, наименование отказавшего оборудования), то аномалия отправляется на верификацию эксперту, после подтверждения которым она фиксируется в модели как инцидент. В противном случае аномалия фиксируется как нормальный режим работы локомотива.At the developed hardware-software complex, primary data analysis is performed using diagnostic algorithms and their comparison with the readings obtained for similar conditions on the model of locomotive equipment. Any deviation of the actually observed parameter values from the model readings is recognized as an anomaly - a previously unknown operating mode. The presence of diagnostic algorithms is explained both by the need to facilitate the work of diagnostic groups during the training and deployment of BigData methods, and by highlighting incidents from the normal operating modes of a locomotive. After processing the data, incidents identified using the model are sent to the diagnostician for verification. If it confirms that the anomaly is an incident (the type of incident is also indicated in the confirmation process - NRE or pre-failure condition, name of the failed equipment), then the anomaly is sent to the expert for verification, after which it is recorded in the model as an incident. Otherwise, the anomaly is recorded as the normal operating mode of the locomotive.

Инциденты, выявленные при анализе данных, включаются в список замечаний локомотивов. ПослеIncidents identified during data analysis are included in the locomotive comment list. After

- 7 035009 интеграции программно-аппаратного комплекса с системой мониторинга тепловоза между системами организуется обмен информацией, при котором инциденты направляются в систему мониторинга тепловоза в автоматизированном режиме, а по окончании ремонта данные об отремонтированном и замененном оборудовании импортируются из системы мониторинга тепловоза в программно-аппаратный комплекс для корректировки модели оборудования (фактически модель отремонтированного оборудования разделяется для того, чтобы исключить влияние данных до ремонта на ее работу).- 7 035009 integration of the hardware-software complex with the diesel locomotive monitoring system between the systems, an exchange of information is organized, in which incidents are sent to the diesel locomotive monitoring system in an automated mode, and upon completion of the repair, data on the repaired and replaced equipment is imported from the diesel locomotive monitoring system into the hardware-software complex to adjust the model of equipment (in fact, the model of repaired equipment is divided in order to exclude the influence of data before repair on its operation).

Предварительное исследование показало, что при всей своей гибкости методы машинного обучения обладают рядом специфических требований к обрабатываемой информации:A preliminary study showed that, with all its flexibility, machine learning methods have a number of specific requirements for the information being processed:

1. Необходимость в наличии непрерывной информации за длительный период. В данных не должно быть участков времени, в которые информация о работе оборудования не поступала.1. The need for continuous information over a long period. The data should not contain time sections in which information on the operation of the equipment was not received.

2. Необходимость отбора анализируемых параметров. Они должны четко разделяться на входные и выходные (модель описывалась по принципу черного ящика), причем влияние входов на выходы должно происходить только через описываемый узел.2. The need for selection of the analyzed parameters. They should be clearly divided into input and output (the model was described by the principle of a black box), and the influence of inputs on the outputs should occur only through the described node.

3. Унимодальность описываемого процесса. В случае если в узле имеет место несколько процессов, узел необходимо разделить на несколько моделей.3. Unimodality of the described process. If there are several processes in the node, the node must be divided into several models.

В качестве первоочередного объекта для моделирования были выбраны тяговые электродвигатели (ТЭД), так как они удовлетворяют сразу нескольким критериям отбора:Traction electric motors (TED) were chosen as the primary objects for modeling, since they satisfy several selection criteria at once:

ТЭД - один из самых дорогих видов оборудования, и интенсивность отказов высокая;TED is one of the most expensive types of equipment, and the failure rate is high;

ТЭД оборудованы достаточным количеством датчиков;TEDs are equipped with a sufficient number of sensors;

характеристики ТЭД достаточно подробно описаны как в технической документации, так и в научных трудах.characteristics of TED are described in sufficient detail both in technical documentation and in scientific papers.

На основании имеющихся в МСУ параметров была построена модель ТЭД, которая для обеспечения унимодальности (требование 3) сочетала в себе три отдельных модели.Based on the parameters available in the ISU, a TED model was built that, to ensure unimodality (requirement 3), combined three separate models.

1. Электрическая модель. Зависимость тока от напряжения на зажимах ТЭД.1. The electrical model. The dependence of the current on the voltage at the terminals of the TED.

2. Электромеханическая модель. Зависимость тока ТЭД от скорости колесной пары.2. Electromechanical model. The dependence of the current TED on the speed of the wheelset.

3. Модель реостатного торможения. Зависимость напряжения на зажимах ТЭД от скорости колесной пары.3. Model of rheostatic braking. The dependence of the voltage at the terminals of the TED on the speed of the wheelset.

Впоследствии в рамках отдельного эксперимента модели (1) и (2) объединены в одну.Subsequently, in a separate experiment, models (1) and (2) are combined into one.

Поскольку имеющийся объем данных МСУ не удовлетворяет требованиям для обучения модели (даже после подключения данных систем АСК и БРПД), для обеспечения должной точности работы была выполнена дополнительная подготовка данных:Since the available volume of ISU data does not meet the requirements for training the model (even after connecting the data of the ASK and BRPD systems), additional data preparation was performed to ensure proper accuracy of work:

режимы работы ТЭД были разделены по признаку режима ослабления поля, признак перевода локомотива в реостатное торможение использовался для разделения режимов тяги и реостатного торможения;TED operation modes were divided according to the field weakening mode, the sign of locomotive switching to rheostatic braking was used to separate the traction and rheostatic braking modes;

признаки работы поездных контакторов, отключателей моторов и предохранителей использовались для отсева режимов, в которых ТЭД был отключен;signs of the operation of train contactors, motor circuit breakers and fuses were used to screen out modes in which the TED was disabled;

с целью борьбы с помехами для всех моделей был выполнен дополнительный отсев участков данных на протяжении 120 с после изменения позиции контроллера (ПКМ) или 3 с с момента включения (выключения) мотор-вентиляторов, а также участков, на которых был включен тормозной компрессор.in order to combat interference for all models, an additional screening of data sections was performed for 120 s after changing the position of the controller (PCM) or 3 s from the moment of switching on / off the motor fans, as well as the sections where the brake compressor was turned on.

Посредством сравнения данных МСУ тепловозов с моделью обеспечивается выявление аномалий.By comparing the ISU data of diesel locomotives with the model, anomalies are detected.

Далее было принято решение расширить исследование, построив похожие модели для выпрямительной установки, тягового генератора (ТГ) и возбудителя тепловоза, введя ряд обратных связей между узлами.Then it was decided to expand the study by building similar models for the rectifier installation, traction generator (TG) and the locomotive exciter, introducing a series of feedbacks between the nodes.

Таким образом, применение методов BigData и машинного обучения к модели, построенной на основании данных МСУ тепловозов, позволило выявить скрытые закономерности в изменении параметров работы оборудования тепловозов, дав возможность обнаруживать случаи скрытого нерегламентного ремонта.Thus, the application of BigData methods and machine learning to a model built on the basis of data from the local self-government of diesel locomotives made it possible to reveal hidden patterns in changing the parameters of the operation of diesel locomotive equipment, making it possible to detect cases of hidden non-scheduled repairs.

Вариант 2. Турбогенератор.Option 2. Turbogenerator.

Разработчиками был реализован проект по анализу работы и оценке технического состояния турбогенератора ТЗФП-220-У3.The developers implemented a project to analyze the work and assess the technical condition of the TZFP-220-U3 turbogenerator.

Турбогенератор является основным оборудованием энергоблоков тепловых электростанций (ТЭС) наряду с энергетическим котлом, паровой турбиной и силовым трансформатором. По этой причине аварийный останов турбогенератора влечет за собой аварийный останов всего энергоблока, затраты на проведение восстановительных ремонтных работ.A turbogenerator is the main equipment of power units of thermal power plants (TPPs) along with a power boiler, steam turbine and power transformer. For this reason, an emergency shutdown of a turbogenerator entails an emergency shutdown of the entire power unit, and the costs of restoring repair work.

Сбор данных контрольно-измерительных приборов и автоматики, автоматизированной системы управления технологическим процессом, аналоговых приборов; ведомостей и журналов дефектов, инструкций по эксплуатации показал достаточную оснащенность исследуемого объекта датчиками для дальнейшего построения инженерной модели и модели предиктивного анализа состояния. Данные об отказе (пробой изоляции на стержне 23Н обмотки статора генератора), зафиксированном в акте технологических нарушений, послужили основой для разметки полученного набора телеметрии (набора данных) и обучения разрабатываемой модели для выявления аналогичных неисправностей на ранних стадиях их развития.Data collection of instrumentation and automation, an automated process control system, analog instruments; lists and defect magazines, operating instructions showed sufficient equipment of the investigated object with sensors for further construction of the engineering model and the predictive state analysis model. The failure data (insulation breakdown on the stator winding of the generator stator 23H), recorded in the act of technological violations, served as the basis for marking the received telemetry set (data set) and training the developed model to identify similar malfunctions in the early stages of their development.

Исходя из анализа собранных данных была построена древовидная структура для оборудования сBased on the analysis of the collected data, a tree structure for equipment with

- 8 035009 привязкой контролируемых параметров к узлам. Проанализировано поведение различных значений датчиков до момента возникновения отказа (фазные токи, напряжения, температуры обмотки и активной стали и т.д.) и определены ключевые параметры из всей предоставленной выборки данных телеметрии.- 8 035009 by binding the monitored parameters to nodes. The behavior of various values of the sensors until the failure occurs (phase currents, voltages, winding and active steel temperatures, etc.) is analyzed and key parameters are determined from the entire telemetry data sample provided.

Основной моделью для оценки технического состояния была определена модель температуры обмотки статора турбогенератора от полной мощности и системы охлаждения статора. Для обеспечения требуемой точности обучения модели из набора данных телеметрии были удалены участки с нестационарными режимами работы оборудования (пуски, остановы, участки изменения мощности и действия переходных процессов) и определена обучающая выборка данных нормальной работы турбогенератора за 1 месяц.The main model for assessing the technical condition was determined by the model of the temperature of the stator winding of the turbogenerator from full power and stator cooling system. To ensure the required accuracy of model training from the telemetry data set, sections with non-stationary modes of equipment operation (starts, shutdowns, sections of power change and transient actions) were removed and a training sample of data on normal operation of a turbogenerator for 1 month was determined.

Для разработки модели использовались алгоритмы и методы машинного обучения (линейная регрессия).To develop the model, algorithms and methods of machine learning (linear regression) were used.

Дальнейший анализ данных, полученных с помощью разработанной модели предиктивного анализа состояния турбогенератора, в сравнении с фактическими значениями параметров датчиков позволил выявить следующее.Further analysis of the data obtained using the developed model of predictive analysis of the state of the turbogenerator, in comparison with the actual values of the sensor parameters, revealed the following.

Систематические превышения фактической температуры обмотки статора над расчетной в пазах № 22 и № 24 (данные пазы оснащены температурными датчиками) в среднем на 8-10°С на протяжении 1,5 лет до возникновения отказа.Systematic excesses of the actual temperature of the stator winding over the calculated temperature in grooves No. 22 and No. 24 (these grooves are equipped with temperature sensors) by an average of 8-10 ° C for 1.5 years before a failure occurs.

Температурные пики превышений за год до отказа на 17°С, за 7-9 месяцев - на 12°С, за полгода на 22°С.Temperature peaks of excess for the year to failure at 17 ° C, for 7-9 months - at 12 ° C, for six months at 22 ° C.

Полученные результаты позволили сформировать алгоритмы идентификации аналогичных нарушений в процессе эксплуатации турбогенератора Т3ФП-220-У3 за 1,5 года до возникновения отказа.The results obtained made it possible to generate algorithms for identifying similar violations during operation of the T3FP-220-U3 turbogenerator 1.5 years before the failure.

Т.к. датчиками температуры в представленной модели турбогенератора оснащены только пазы № 2, 4, 22, 24, 42, 44, то для контроля и локализации зон перегрева в промежуточных пазах статора, не оснащенных температурными датчиками, была разработана тепловая карта активной стали и обмотки статора с помощью CAD и CAE моделей методом конечных элементов. Для уточнения областей перегрева при этом использовались оптимизационные алгоритмы.Because temperature sensors in the presented turbogenerator model are equipped only with grooves No. 2, 4, 22, 24, 42, 44, for the control and localization of overheating zones in intermediate stator grooves not equipped with temperature sensors, a heat map of active steel and stator winding was developed using CAD and CAE finite element models. To clarify the areas of overheating, optimization algorithms were used.

Взаимодействие разработанных моделей и алгоритмов предиктивного анализа состояния турбогенератора Т3ФП-220-У3 совместно с ERP-системой позволило своевременно получать информацию о необходимости проведения соответствующих ремонтных воздействий и оценки максимально допустимого срока осуществления таких работ.The interaction of the developed models and algorithms for predictive analysis of the state of the T3FP-220-U3 turbogenerator together with the ERP system made it possible to timely receive information on the need for appropriate repair actions and an assessment of the maximum allowable period for such work.

Ключевой особенностью такого применения является наличие обратной связи. При получении информации от ERP о выполнении работ по ремонту и восстановлению (замене) изоляции на стержне (стержнях) обмотки статора с локализованной областью перегрева. Модель позволяет проконтролировать изменение значений параметров, тем самым проверить факт выполнения работ и оценить их качество. После этого модель дообучается с использованием новых значений параметров для учета изменившихся свойств отремонтированных (замененных) стержней и исключения ошибочного принятия отличий в данных за аномалию.A key feature of this application is the presence of feedback. Upon receipt of information from the ERP on the repair and restoration (replacement) of insulation on the stator winding core (s) with a localized overheating area. The model allows you to control the change in parameter values, thereby checking the fact of the work and evaluate their quality. After this, the model is retrained using the new parameter values to take into account the changed properties of the repaired (replaced) rods and to eliminate the erroneous acceptance of differences in the data for the anomaly.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.Embodiments are not limited to the embodiments described herein, those skilled in the art based on the information set forth in the description and knowledge of the prior art will appreciate other embodiments of the invention without departing from the spirit and scope of the present invention.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.The elements mentioned in the singular do not exclude the plurality of elements, unless specifically indicated otherwise.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электро-магнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.The functional connection of elements should be understood as a connection that ensures the correct interaction of these elements with each other and the implementation of one or another functionality of the elements. Particular examples of functional communication can be communication with the possibility of exchanging information, communication with the possibility of transmitting electric current, communication with the possibility of transmitting mechanical motion, communication with the possibility of transmitting light, sound, electro-magnetic or mechanical vibrations, etc. The specific type of functional connection is determined by the nature of the interaction of the above elements and, unless otherwise indicated, is provided by well-known means using principles well known in the art.

Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы изобретения.The methods disclosed herein comprise one or more steps or actions to achieve the described method. The steps and / or actions of the method can replace each other without going beyond the scope of the claims. In other words, unless a specific order of steps or actions is defined, the order and / or use of specific steps and / or actions can be changed without departing from the scope of the claims.

В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации блоков на чертежах, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность изобретения не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления изобретения могут быть использованы любые программные и аппаратные средства, известные в уровне техники. Так аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, про- 9 035009 граммируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютер либо комбинации вышеозначенного.The application does not indicate specific software and hardware for the implementation of the blocks in the drawings, but one skilled in the art should understand that the essence of the invention is not limited to a specific software or hardware implementation, and therefore any software and hardware known in the prior art. So hardware can be implemented in one or more specialized integrated circuits, digital signal processors, digital signal processing devices, programmable logic devices, user programmable gate arrays, processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, and other electronic modules made with the ability to perform the functions described in this document, a computer or a combination of the above.

Хотя отдельно не упомянуто, но очевидно, что, когда речь идет о хранении данных, программ и т.п., подразумевается наличие машиночитаемого носителя данных, примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, регистр, кэш-память, полупроводниковые запоминающие устройства, магнитные носители, такие как внутренние жесткие диски и съемные диски, магнитооптические носители и оптические носители, такие как диски CD-ROM и цифровые универсальные диски (DVD), а также любые другие известные в уровне техники носители данных.Although not specifically mentioned, it is obvious that when it comes to storing data, programs, and the like, a computer-readable storage medium is meant, examples of computer-readable storage media include read-only memory, random-access memory, register, cache semiconductor storage devices, magnetic media such as internal hard drives and removable drives, magneto-optical media and optical media such as CD-ROMs and digital versatile disks (DVDs), as well as any other known storage media.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.Although exemplary embodiments have been described in detail and shown in the accompanying drawings, it should be understood that such embodiments are merely illustrative and not intended to limit the broader invention and that the invention should not be limited to the particular arrangements and structures shown and described, since various other modifications may be apparent to those skilled in the art.

Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации, раскрытые в различных частях описания, могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.The features mentioned in the various dependent claims, as well as the implementations disclosed in various parts of the description, can be combined to achieve beneficial effects, even if the possibility of such a combination is not explicitly disclosed.

Claims (6)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Система для диагностирования промышленного объекта, содержащая блок сбора данных, выполненный с возможностью сбора данных с комплекта датчиков промышленного объекта;1. A system for diagnosing an industrial facility, comprising a data acquisition unit configured to collect data from a set of sensors of the industrial facility; блок модели промышленного объекта, выполненный с возможностью моделировать промышленный объект;an industrial facility model unit configured to simulate an industrial facility; блок анализа, выполненный с возможностью анализировать состояние промышленного объекта на основании данных, полученных от блока сбора данных, и модели промышленного объекта;an analysis unit configured to analyze the state of the industrial facility based on data received from the data collection unit and the model of the industrial facility; причем блок анализа выполнен с возможностью делать заключение о нормальном или аномальном функционировании промышленного объекта на основании анализа;moreover, the analysis unit is configured to make a conclusion about the normal or abnormal functioning of an industrial facility based on the analysis; причем блок анализа выполнен с возможностью принимать данные об изменениях, внесенных в промышленный объект, и командовать блоку модели изменить модель в соответствии с внесенными изменениями;moreover, the analysis unit is configured to receive data on changes made to the industrial facility, and to command the model unit to change the model in accordance with the changes; причем блок анализа выполнен с возможностью командовать блоку модели изменить модель промышленного объекта на основании данных о ремонте элемента промышленного объекта;moreover, the analysis unit is configured to command the model unit to change the model of an industrial facility based on repair data of an element of an industrial facility; характеризующаяся тем, что модель промышленного объекта представляет собой систему уравнений, описывающих зависимость значений параметра промышленного объекта от входных данных, получаемых с промышленного объекта, по меньшей мере, посредством датчиков, причем система уравнений содержит четыре группы корректировочных коэффициентов:characterized in that the industrial facility model is a system of equations describing the dependence of the industrial facility parameter values on the input data obtained from the industrial facility, at least by means of sensors, and the system of equations contains four groups of correction factors: коэффициенты физической модели;physical model coefficients; общие корректировочные коэффициенты, определяющие влияние деградации и внешних факторов на работу всех элементов промышленного объекта;general correction factors determining the effect of degradation and external factors on the operation of all elements of an industrial facility; индивидуальные корректировочные коэффициенты для данного элемента промышленного объекта, которые определяют влияние внешних факторов на работу данного элемента промышленного объекта;individual correction factors for a given element of an industrial facility, which determine the influence of external factors on the operation of a given element of an industrial facility; временные корректировочные коэффициенты, которые определяют влияние ремонта на работу данного элемента промышленного объекта, причем блок анализа выполнен с возможностью обнуления всех временных корректировочных коэффициентов для данного элемента промышленного объекта при получении сообщения о ремонте данного элемента промышленного объекта, при этом обнуляемые временные коэффициенты сохраняются в памяти, при этом блок анализа выполнен с возможностью получения новых значений временных корректировочных коэффициентов с отремонтированного элемента, сравнения их с сохраненными коэффициентами и принятия решения об отсутствии ремонта данного элемента промышленного объекта.temporary correction factors that determine the effect of repair on the operation of a given element of an industrial facility, the analysis unit is configured to reset all temporary correction coefficients for a given element of an industrial facility when a repair message for a given element of an industrial facility is received, while the zeroed time coefficients are stored the analysis unit is configured to obtain new values of temporary correction factors from the repaired element, compare them with the stored coefficients and decide on the lack of repair of this element of an industrial facility. 2. Система по п.1, в которой данные об изменениях, внесенных в промышленный объект, содержат данные о вмешательстве в работу промышленного объекта при устранении отказов и предотказных состояний.2. The system according to claim 1, in which the data on changes made to the industrial facility contain data on interference in the operation of the industrial facility when eliminating failures and precautionary conditions. 3. Система по п.1, в которой блок анализа выполнен с возможностью определять требующий ремонта элемент, приводящий к аномальному функционированию промышленного объекта.3. The system according to claim 1, in which the analysis unit is configured to determine the element requiring repair, leading to the abnormal functioning of the industrial facility. 4. Способ для диагностирования промышленного объекта, содержащий этапы, на которых с помощью программно-аппаратного комплекса собирают данные датчиков промышленного объекта, характеризующие физические параметры4. A method for diagnosing an industrial facility, comprising stages in which using the hardware-software complex collect sensor data of the industrial facility, characterizing the physical parameters - 10 035009 промышленного объекта;- 10 035009 industrial facilities; создают модель промышленного объекта;create a model of an industrial facility; анализируют состояние промышленного объекта на основании собранных данных и модели промышленного объекта;analyze the state of the industrial facility on the basis of the collected data and the model of the industrial facility; причем при анализе делают заключение о нормальном или аномальном функционировании промышленного объекта;moreover, when analyzing, they make a conclusion about the normal or abnormal functioning of an industrial facility; причем при анализе принимают данные об изменениях, внесенных в промышленный объект, и изменяют модель промышленного объекта в соответствии с внесенными изменениями на основании данных о ремонте элемента промышленного объекта;moreover, when analyzing, they accept data on changes made to the industrial facility, and change the model of the industrial facility in accordance with the changes made on the basis of data on the repair of an element of the industrial facility; характеризующийся тем, что модель промышленного объекта представляет собой систему уравнений, описывающих зависимость значений определяемого параметра промышленного объекта от входных данных, получаемых с промышленного объекта, по меньшей мере, посредством датчиков, причем система уравнений содержит четыре группы корректировочных коэффициентов:characterized in that the industrial facility model is a system of equations describing the dependence of the values of the determined parameter of the industrial facility on the input data received from the industrial facility, at least by means of sensors, and the system of equations contains four groups of correction factors: коэффициенты физической модели;physical model coefficients; общие корректировочные коэффициенты, определяющие влияние деградации и внешних факторов на работу всех элементов промышленного объекта;general correction factors determining the effect of degradation and external factors on the operation of all elements of an industrial facility; индивидуальные корректировочные коэффициенты для данного элемента промышленного объекта, которые определяют влияние внешних факторов на работу данного элемента промышленного объекта;individual correction factors for a given element of an industrial facility, which determine the influence of external factors on the operation of a given element of an industrial facility; временные корректировочные коэффициенты, которые определяют влияние ремонта на работу данного элемента промышленного объекта;temporary correction factors that determine the effect of repairs on the operation of a given element of an industrial facility; обнуляют все временные корректировочные коэффициенты для данного элемента промышленного объекта при получении сообщения о ремонте данного элемента промышленного объекта, при этом обнуляемые временные коэффициенты сохраняются в памяти;reset all temporary correction factors for a given element of an industrial object upon receipt of a message about the repair of a given element of an industrial object, while the resettable time coefficients are stored in memory; получают новые значения временных корректировочных коэффициентов с отремонтированного элемента;receive new values of temporary correction factors from the repaired element; сравнивают их с сохраненными коэффициентами; и принимают решение об отсутствии ремонта данного элемента промышленного объекта.compare them with stored coefficients; and decide on the lack of repair of this element of an industrial facility. 5. Способ по п.4, в котором данные об изменениях, внесенных в промышленный объект, содержат данные о вмешательстве в работу промышленного объекта при устранении отказов и предотказных состояний.5. The method according to claim 4, in which the data on the changes made to the industrial facility contain data on interference in the operation of the industrial facility when eliminating failures and precautionary conditions. 6. Способ по п.4, в котором определяют требующий ремонта элемент, приводящий к аномальному функционированию промышленного объекта.6. The method according to claim 4, in which the element requiring repair is determined, leading to the abnormal functioning of the industrial facility.
EA201800239A 2018-04-27 2018-04-27 Method and system for diagnostics of industrial facility EA035009B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800239A EA035009B1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Method and system for diagnostics of industrial facility

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800239A EA035009B1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Method and system for diagnostics of industrial facility

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201800239A1 EA201800239A1 (en) 2019-10-31
EA035009B1 true EA035009B1 (en) 2020-04-16

Family

ID=68319006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201800239A EA035009B1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Method and system for diagnostics of industrial facility

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA035009B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6038540A (en) * 1994-03-17 2000-03-14 The Dow Chemical Company System for real-time economic optimizing of manufacturing process control
US20020123864A1 (en) * 2001-03-01 2002-09-05 Evren Eryurek Remote analysis of process control plant data
US20090300417A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 General Electric Company System and method for advanced condition monitoring of an asset system
US20150185716A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 General Electric Company Methods and systems for enhancing control of power plant generating units
US20160291584A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Uop Llc System and method for tuning process models

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6038540A (en) * 1994-03-17 2000-03-14 The Dow Chemical Company System for real-time economic optimizing of manufacturing process control
US20020123864A1 (en) * 2001-03-01 2002-09-05 Evren Eryurek Remote analysis of process control plant data
US20090300417A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 General Electric Company System and method for advanced condition monitoring of an asset system
US20150185716A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 General Electric Company Methods and systems for enhancing control of power plant generating units
US20160291584A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Uop Llc System and method for tuning process models

Also Published As

Publication number Publication date
EA201800239A1 (en) 2019-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2707423C2 (en) Method and system for diagnostics of industrial facility
Paolanti et al. Machine learning approach for predictive maintenance in industry 4.0
WO2020211109A1 (en) Device fault warning system on basis of model life-cycle management
US6993675B2 (en) Method and system for monitoring problem resolution of a machine
EP3723011A1 (en) Failure prediction device, failure prediction method, computer program, calculation model learning method, and calculation model generation method
JP2013206466A (en) System and method for reliability improved operation
KR101843365B1 (en) Integrated Diagnostic System and Database based on rules and cases
JP2004211587A (en) Operational support system for power generation plant
Borchersen et al. Model‐based fault detection for generator cooling system in wind turbines using SCADA data
Zhukovskiy et al. The probability estimate of the defects of the asynchronous motors based on the complex method of diagnostics
JP6762443B1 (en) Learning model generator, estimation device, learning model generation method and estimation method
Calabrese et al. An event based machine learning framework for predictive maintenance in industry 4.0
EP3627261B1 (en) Diagnosis system and method using parallel analysis paths
Devaney et al. Case-Based Reasoning for Gas Turbine Diagnostics.
RU2487023C1 (en) Method of maintenance and current repair of railway rolling stock
Dixon et al. Application of condition monitoring to an electromechanical actuator: a parameter estimation based approach
EA035009B1 (en) Method and system for diagnostics of industrial facility
Bordasch et al. Fault-based identification and inspection of fault developments to enhance availability in industrial automation systems
Lünnemann et al. The digital twin for operations, maintenance, repair and overhaul
Mehdi et al. Model-based Reasoning Approach for Automated Failure Analysis: An Industrial Gas Turbine Application
KR102676859B1 (en) Motor management device and motor management method
Gálvez et al. Hybrid models and digital twins for condition monitoring: HVAC system for railway
EP4325314A2 (en) Systems and methods for estimating future risk of failure of a wind turbine component using machine learning
Wiboonrat Condition Based Maintenance for Data Center Operations Management
Strong Development of a Method for Incorporating Fault Codes in Prognostic Analysis

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU