FR3059812A1 - Procede d''analyse de tendance et d''ajustement automatique de parametres d''alarme - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'analyse de tendance et d'ajustement automatique de paramètres d'alarme pour une machine. Le procédé comprend les étapes consistant à obtenir des mesures relatives à des états de la machine, vérifier une valeur d'Indicateur d'État (IE) par rapport à un seuil établi, calculer le nombre de fois que la valeur a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures, présenter le nombre de fois que la valeur a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures dans un graphique, déclencher l'alarme si la valeur a été supérieure au seuil un nombre de fois supérieur au niveau d'alarme au cours des N dernières mesures, comparer des données de mesure historiques lors de chaque déclenchement d'alarme avec les défauts enregistrés, identifier une relation entre les déclenchements d'alarmes et les défauts détectés, compter le nombre de vrais positifs, de faux négatifs et de faux positifs à partir des données de mesure actuelles, comparer le nombre de vrais positifs, de faux négatifs et de faux positifs comptés avec les limites définies admissibles.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national
059 812
61203 © Int Cl8 : G 08 B 29/18 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
©) Date de dépôt : 27.11.17. © Demandeur(s) : AKTIEBOLAGET SKF — SE.
©Priorité: 02.12.16 US 15367652.
@ Inventeur(s) : LARSSON PER-ERIK.
©) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 08.06.18 Bulletin 18/23.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Ce dernier n'a pas été
établi à la date de publication de la demande.
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : AKTIEBOLAGET SKF.
apparentés :
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : SKF GMBH.
PROCEDE DANALYSE DE TENDANCE ET DAJUSTEMENT AUTOMATIQUE DE PARAMETRES DALARME.
FR 3 059 812 - A1 (5/) L'invention concerne un procédé d'analyse de tendance et d'ajustement automatique de paramètres d'alarme pour une machine. Le procédé comprend les étapes consistant à obtenir des mesures relatives à des états de la machine, vérifier une valeur d'indicateur d'État (IE) par rapport à un seuil établi, calculer le nombre de fois que la valeur a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures, présenter le nombre de fois que la valeur a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures dans un graphique, déclencher l'alarme si la valeur a été supérieure au seuil un nombre de fois supérieur au niveau d'alarme au cours des N dernières mesures, comparer des données de mesure historiques lors de chaque déclenchement d'alarme avec les défauts enregistrés, identifier une relation entre les déclenchements d'alarmes et les défauts détectés, compter le nombre de vrais positifs, de faux négatifs et de faux positifs à partir des données de mesure actuelles, comparer le nombre de vrais positifs, de faux négatifs et de faux positifs comptés avec les limites définies admissibles.
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PROCÉDÉ D’ANALYSE DE TENDANCE ET D’AJUSTEMENT AUTOMATIQUE DE PARAMÈTRES D’ALARME
DOMAINE DE L’INVENTION
Cette invention concerne un procédé d’analyse de tendance et d’ajustement automatique. En particulier, cette invention concerne un procédé d’analyse de tendance et d’ajustement automatique de paramètres d’alarme pour une machine.
ARRIÈRE-PLAN DE L’INVENTION
Dans le domaine de la surveillance d’états, un problème courant réside dans le fait que les états de fonctionnement d’une machine changent constamment et, par conséquent, la valeur de mesure d’un indicateur d’état change également. Ceci rend l’établissement de seuils d’alarme appropriés difficile et le risque de fausses alarmes est relativement élevé. D’importants efforts ont été consacrés, de nos jours, à la création d’indicateurs d’état fiables et à l’utilisation de l’hystérésis des alarmes pour éviter les fausses alarmes.
RÉSUMÉ DE L’INVENTION
Le concept de base de l’invention se rapporte à un procédé d’analyse de tendance et d’ajustement de paramètres d’alarme pour une machine.
Un premier aspect de la présente invention concerne un procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine, et comprenant les étapes consistant à :
- obtenir une série de mesures relatives à des états de la machine, où la valeur d’indicateur d’État (IE) se rapporte à un état de la machine par rapport au défaut,
- vérifier la valeur d’indicateur d’État (IE) par rapport à un seuil établi,
- calculer M comme étant le nombre de fois que la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures,
- présenter le nombre M de fois que la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures dans un graphique avec la date/1’heure sur l’axe des x et le nombre de fois sur l’axe des y, et
- déclencher l’alarme si la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure au seuil établi un nombre de fois M supérieur au niveau d’alarme au cours des N dernières mesures.
Un autre aspect de l’invention concerne un procédé d’ajustement de paramètres d’alarme pour une machine, et comprenant les étapes consistes à :
- obtenir les données de mesure historiques de la machine qui sont normalement enregistrées régulièrement, ceci comprenant les défauts détectés et les déclenchements d’alarmes, avec M le nombre de fois que la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure à un seuil au cours des N dernières mesures,
- comparer d’une part les données de mesure historiques lors de chaque déclenchement d’alarme et d’autre part des données de mesure de machine actuelles lors de chaque déclenchement d’alarme avec les défauts enregistrés,
- identifier une relation entre les déclenchements d’alarmes et les défauts détectés, où une relation est identifiée si une alarme a été enregistrée un temps établi avant la détection du défaut, et où :
o si une relation existe entre l’alarme et le défaut, alors l’alarme est définie comme une alarme vrai positif (VP), o si un défaut a été détecté mais aucune alarme n’a été déclenchée, alors le défaut est défini comme un faux négatif (FN), o si une alarme a été déclenchée sans enregistrement de défaut, alors le défaut est défini comme un faux positif (FP),
- établir des limites définies admissibles pour les vrais positifs (VP), les faux négatifs (FN) et les faux positifs (FP) sur la base de données de mesure historiques admissibles,
- compter le nombre de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) à partir des données de mesure actuelles,
- comparer le nombre de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) comptés avec les limites définies admissibles, où :
o si le nombre comparé de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) comptés se situe au sein des limites définies admissibles, alors l’ajustement est terminé, o si le nombre comparé de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) comptés se situe en dehors des limites définies admissibles, alors l’ajustement n’est pas terminé, et où :
- l’ajustement du calcul des Indicateurs d’État (IE), du seuil, de M et de N est réalisé automatiquement jusqu’à ce que les limites définies admissibles soient atteintes, où :
o si le nombre de faux positifs (FP) dépasse les limites définies admissibles, alors au moins l’un du seuil, de M et de N est augmenté, o si le nombre de faux négatifs (FN) dépasse les limites définies admissibles, alors au moins l’un du seuil, de M et de N est diminué, et l’étape étant répétée jusqu’à ce que les paramètres d’alarme soient ajustés.
Avantageusement, le procédé d’ajustement est réalisé suite au procédé d’analyse de tendance des paramètres d’alarme pour une machine.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu dans le procédé qu’au cours de l’étape consistant à obtenir une série de mesures relatives à des états, chaque mesure contienne une série temporelle de points de données qui crée une forme d’onde temporelle.
Selon un autre aspect de l’invention, le procédé comprend le fait de réaliser une analyse de signaux sur la forme d’onde temporelle (TFR) afin de créer un spectre.
Selon un autre aspect de la présente invention, le procédé détermine un défaut associé aux mesures relatives à des états à l’aide de crêtes spectrales se trouvant sur la forme d’onde temporelle.
Selon un autre aspect de la présente invention, le procédé comprend l’identification des crêtes spectrales se rapportant à un défaut particulier à analyser.
Selon un autre aspect de la présente invention, le procédé comprend le calcul de la valeur d’indicateur d’État (IE) à partir des crêtes spectrales identifiées.
Selon un autre aspect de la présente invention, le procédé prévoit de multiples valeurs d’indicateurs d’État (IE), chacune conçue pour détecter un défaut et calculée à partir de chaque mesure.
Selon un autre aspect de la présente invention, la série de mesures relatives à des états du mécanisme correspond à une vibration et/ou une température.
Selon un autre aspect de la présente invention, chaque mesure contient une série temporelle de 1024 à 16384 points de données.
L’homme de l’art comprendra et appréciera mieux ces avantages de l’invention, ainsi que d’autres, à l’examen de la description et des revendications écrites ainsi que des dessins joints qui suivent.
DESCRIPTION SUCCINCTE DES MULTIPLES VUES DES DESSINS
L’invention va maintenant être décrite, à titre illustratif, en faisant référence aux dessins joints, dans lesquels :
- la figure 1 est un diagramme de flux d’un procédé d’analyse de tendance et d’ajustement automatique selon la présente invention ;
- la figure 2 est un graphique d’un exemple de tendances initiales provenant d’un palier défectueux comportant une bague extérieure ébréchée présentant des défauts difficiles à détecter selon l’art antérieur ; et
- la figure 3 est un graphique d’un exemple de nouvelles tendances provenant d’un défaut, les nouvelles tendances étant stables, selon la présente invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION
La description détaillée qui suit fait référence aux dessins joints. Dans la mesure du possible, les mêmes numéros de référence ont été utilisés dans les dessins et la description qui suit fait référence aux mêmes pièces ou à des pièces similaires. Si plusieurs modes de réalisation et éléments illustratifs de la présente divulgation sont décrits ici, des modifications, adaptations et autres modes d’exécution sont possibles sans s’éloigner de l’esprit ni de la portée de la présente divulgation. En conséquence, la description détaillée qui suit ne limite pas la présente divulgation.
La figure 1 est un diagramme de flux illustrant un procédé 100 d’analyse de tendance 200 et d’ajustement 300 de paramètres d’alarme pour une machine.
Dans le cas présent, l’invention examine une machine pour laquelle un certain nombre de mesures relatives à des états sont effectuées. Une telle mesure, par ex. une mesure de vibration, peut être prise à des fins d’explication, mais la mesure peut être un nombre quelconque de mesures relatives à des états, y compris la température, la force, la pression dynamique, etc.
Le procédé 100 d’analyse de tendance 200 comprend une étape 210 consistant à obtenir une série de mesures relatives à des états de la machine. Chaque mesure peut contenir une série temporelle de 1024 à 16384 points de données, qui représente une forme d’onde temporelle. Le procédé comprend le fait de réaliser une analyse de signaux sur cette forme d’onde, appelée TFR, qui crée un spectre.
À partir de ceci, des crêtes spectrales se rapportant à un défaut particulier sont sélectionnées et utilisées pour calculer une valeur d’indicateur d’État (IE) qui reflète l’état de la machine par rapport à ce défaut. Il convient de noter que plusieurs valeurs d’IE, chacune conçue pour détecter un défaut, peuvent être calculées à partir de chaque mesure. Ainsi, il y a une valeur d’IE pour chaque mesure.
Dans une étape suivante 220, la valeur d’indicateur d’État (IE) est vérifiée par rapport à un seuil établi.
Le système calcule ensuite le nombre de fois que la valeur d’IE a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures dans l’étape 230.
Ce nombre de fois est alors présenté dans un graphique avec la date/l’heure sur l’axe des x et le nombre de fois sur l’axe des y dans l’étape 240.
Dans l’étape 250, si la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure au seuil un nombre de fois supérieur au niveau d’alarme au cours des N dernières mesures, une alarme est déclenchée.
Le procédé 100 d’ajustement 300 comprend une étape 310 consistant à obtenir des données de mesure historiques de la machine qui sont normalement enregistrées régulièrement par un technicien. Les données de mesure historiques comprennent des défauts détectés et des déclenchements d’alarme conformément aux étapes précédentes 210 à 250. À titre d’exemple, on peut choisir un parc éolien et des défauts au niveau du palier principal de chaque éolienne.
Ensuite, dans l’étape 320, on peut comparer d’une part les données de mesure historiques lors de chaque déclenchement d’alarme et d’autre part des données de mesure de machine actuelles lors de chaque déclenchement d’alarme avec les défauts détectés et enregistrés.
L’étape 330 consiste à identifier une relation entre les déclenchements d’alarmes et les défauts détectés. Une relation est identifiée si une alarme a été enregistrée un temps établi avant que le défaut soit détecté. Ainsi, si on voit une corrélation entre l’alarme et le défaut, c'est-à-dire qu’une alarme a été enregistrée un mois avant la détection du défaut, alors l’alarme est définie comme une alarme vrai positif (VP). CORRECT ! Si un défaut a été détecté mais aucune alarme n’a été déclenchée, alors le défaut est défini comme un faux négatif (FN). INCORRECT ! Enfin, si une alarme a été déclenchée sans enregistrement d’un défaut, alors le défaut est défini comme un faux positif (FP). INCORRECT !
L’étape 340 consiste à établir des limites définies admissibles pour les vrais positifs (VP), les faux négatifs (FN) et les faux positifs (FP) sur la base de données de mesure historiques admissibles.
L’étape 350 consiste à compter le nombre de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) à partir des données de mesure actuelles et l’étape 360 à comparer le nombre de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) comptés avec ce qui a été défini en tant que limites admissibles. Par exemple, pour un parc éolien de 100 éoliennes, il serait admissible de déclencher un maximum de 10 FP et 2 FN sur une année. Cependant, pour se sentir en sécurité, au moins 10 VP auraient dû se produire au cours de cette même période.
Par conséquent, si le nombre comparé de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) comptés se situe au sein des limites définies admissibles, alors l’ajustement est terminé conformément à l’étape 370.
Toutefois, si le nombre comparé de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) comptés se situe en dehors des limites définies admissibles, alors l’ajustement n’est pas terminé.
En conséquence, l’ajustement du calcul des Indicateurs d’État (IE), du seuil, de M et de N est réalisé automatiquement jusqu’à ce que les limites définies admissibles soient atteintes. On effectue ceci en retournant à l’étape de procédé 340 consistant à établir/ajuster les limites définies admissibles jusqu’à ce que l’ajustement soit terminé.
La figure 2 illustre des tendances provenant d’un palier défectueux comportant une bague extérieure ébréchée.
Il est difficile d’identifier une tendance pour ce défaut, mais il apparaît clairement dans la nouvelle tendance illustrée sur la figure 3. Après le remplacement du palier (2014-09-15), la tendance initiale de la figure 2 indique un comportement instable, tandis que la nouvelle tendance de la figure 3 est très stable.
i.
2.
3.
4.
5.
6.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS
    Procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine, le procédé comprenant les étapes consistant à :
    - obtenir une série de mesures relatives à des états de la machine, où la valeur d’indicateur d’État (IE) se rapporte à un état de la machine par rapport au défaut,
    - vérifier la valeur d’indicateur d’État (IE) par rapport à un seuil établi,
    - calculer M comme étant le nombre de fois que la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures,
    - présenter le nombre M de fois que la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure au seuil au cours des N dernières mesures dans un graphique avec la date/1’heure sur l’axe des x et le nombre de fois sur l’axe des y, et
    - déclencher l’alarme si la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure au seuil établi un nombre de fois M supérieur au niveau d’alarme au cours des N dernières mesures.
    Procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine selon la revendication 1, dans lequel, au cours de l’étape consistant à obtenir une série de mesures relatives à des états, chaque mesure contient une série temporelle de points de données qui crée une forme d’onde temporelle.
    Procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre le fait de réaliser une analyse de signaux sur la forme d’onde temporelle (TFR) afin de créer un spectre.
    Procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre le fait de déterminer un défaut associé aux mesures relatives à des états à l’aide de crêtes spectrales se trouvant sur la forme d’onde temporelle.
    Procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre le fait d’identifier les crêtes spectrales se rapportant à un défaut particulier à analyser.
    Procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre le fait de calculer la valeur d’indicateur d’État (IE) à partir des crêtes spectrales identifiées.
    Procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre de multiples valeurs d’indicateurs d’État (IE), chacune conçue pour détecter un défaut et calculée à partir de chaque mesure.
    Procédé d’analyse de tendance de paramètres d’alarme pour une machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la série de mesures relatives à des états du mécanisme correspond à une vibration et/ou une température.
    Procédé d’ajustement automatique de paramètres d’alarme pour une machine, le procédé comprenant les étapes consistant à :
    - obtenir les données de mesure historiques de la machine qui sont normalement enregistrées régulièrement, ceci comprenant les défauts détectés et les déclenchements d’alarmes, avec M le nombre de fois que la valeur d’indicateur d’État (IE) a été supérieure à un seuil au cours des N dernières mesures,
    - comparer d’une part les données de mesure historiques lors de chaque déclenchement d’alarme et d’autre part des données de mesure de machine actuelles lors de chaque déclenchement d’alarme avec les défauts enregistrés,
    - identifier une relation entre les déclenchements d’alarmes et les défauts détectés, où une relation est identifiée si une alarme a été enregistrée un temps établi avant la détection du défaut, et où :
    o si une relation existe entre l’alarme et le défaut, alors l’alarme est définie comme une alarme vrai positif (VP), o si un défaut a été détecté mais aucune alarme n’a été déclenchée, alors le défaut est défini comme un faux négatif (FN), o si une alarme a été déclenchée sans enregistrement de défaut, alors le défaut est défini comme un faux positif (FP),
    - établir des limites définies admissibles pour les vrais positifs (VP), les faux négatifs (FN) et les faux positifs (FP) sur la base de données de mesure historiques admissibles,
    - compter le nombre de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) à partir des données de mesure actuelles,
    - comparer le nombre de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) comptés avec les limites définies admissibles, où :
    o si le nombre comparé de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de faux positifs (FP) comptés se situe au sein des limites définies admissibles, alors l’ajustement est terminé, o si le nombre comparé de vrais positifs (VP), de faux négatifs (FN) et de 5 faux positifs (FP) comptés se situe en dehors des limites définies admissibles, alors l’ajustement n’est pas terminé, et où :
    - l’ajustement du calcul des Indicateurs d’État (IE), du seuil, de M et de N est réalisé automatiquement jusqu’à ce que les limites définies admissibles soient atteintes, où :
    10 o si le nombre de faux positifs (FP) dépasse les limites définies admissibles, alors au moins l’un du seuil, de M et de N est augmenté, o si le nombre de faux négatifs (FN) dépasse les limites définies admissibles, alors au moins l’un du seuil, de M et de N est diminué, et l’étape étant répétée jusqu’à ce que les paramètres d’alarme soient ajustés.
    10. Procédé comprenant les étapes du procédé d'analyse de tendance de paramètres d'alarme pour une machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, suivies par les étapes du procédé d’ajustement automatique de paramètres d’alarme pour une machine selon la revendication 9.
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