JP2023516134A - メンテナンス最適化及びそのような方法を実行するためのシステムのためのハイブリッドリスクモデル - Google Patents
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Abstract
Description
-障害モード確率評価に基づく経験的アプローチ;
-障害モード進行評価のための物理モデリング、及び/又は
-異常検出のための純粋なデータ駆動型アプローチ
Claims (16)
- プラントのフリート又はグループのメンテナンス最適化のためのコンピュータ実装方法であって、前記プラントが、1つ以上のターボ機械資産を備え、各ターボ機械資産が、ターボ機械及び前記関連補助システムを備え、前記ターボ機械資産の各々が、1つ以上の設置されたセンサを備え、各設置されたセンサが、前記ターボ機械資産の動作信号を生成することができ、前記方法が、
履歴フリートデータに基づいて、モデル構成パラメータを計算するためのモデルセットアップステップを実行するステップと、
少なくとも1つの時間枠内の前記ターボ機械資産の前記センサからの動作信号によって構成されるデータを取得するステップと、
前記ターボ機械資産の前記センサの前記動作信号を処理するために、前記モデルセットアップステップ中に定義された前記モデル構成パラメータを読み取るステップと、
前記少なくとも1つの時間枠内の前記ターボ機械資産の前記センサからの前記動作信号から統計的/数学的特徴及び/又はパラメータを抽出するステップと、
多変量問題アプローチによる前記構成パラメータに基づいて、前記抽出ステップで抽出された前記統計的/数学的特徴及び/又はパラメータ上の1つ以上の異常を検出するステップと、
履歴観察及び資産知識に基づいて、検出ステップで検出された各異常を複数のクラスに分類するステップと、
前記異常を、前記フリートの前記ターボ機械資産に関連するシステム異常、又はセンサ異常に分類するステップであって、
前記分類ステップが1つ以上のシステム異常を識別する場合、メンテナンスタスクを必要とする任意の事象及び前記メンテナンスの実行のための適切な時間を推定するために、リスク評価ステップが実行され、
それ以外の場合、前記分類ステップが1つ以上のセンサ異常を検出する場合、センサ機能不全として識別された異常に深刻度を割り当てるために、深刻度評価ステップが実行される、分類するステップと
エンドユーザに配置を割り当て及び送信するステップと、を含む、方法。 - 前記異常検出ステップが、教師あり及び/又は教師なしアプローチを用いた機械学習技術によって実行され、前記教師ありアプローチにおいて、前記異常検出が、取得された/計算されたパラメータ上で抽出された前記特徴と健全な参照信号特徴との比較によって実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記取得された/計算されたパラメータ上で抽出された前記特徴と健全な参照信号特徴との比較が、信号再構築技術を使用することによって実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記信号再構築技術が、AAKR(Auto-Associative Kernel Regression、自己参照型カーネル回帰)技術によって実行され、前記異常が、前記再構築された特徴と前記健全な特徴との間の距離が、前記モデル構成パラメータのうちの1つである関連する閾値を超えるときに識別され、前記特徴比較に使用される前記計量が、ユークリッド距離計量又はワッサースタイン距離計量又は尤度計量である、請求項3に記載の方法。
- 前記異常分類ステップが、分類器によって実行され、前記検出ステップで検出された前記異常のクラスを確立し、
前記異常クラスが、履歴データから、又は専門知識によって選択される、請求項1に記載の方法。 - 前記異常が、前記異常分類ステップで、信号フリーズ、ステップ変化、対称ノイズ、非対称ノイズ、スパイク、不正常又は異常範囲、ドリフトなど、の中から選択される異なるクラスに分類され、
前記識別された異常クラスが、次いで、前記異常クラスが指す前記フリートの前記ターボ機械資産に関連付けられ、それにより、前記分類が、センサ機能不全、又は前記フリートの前記ターボ機械資産に関連するシステム機能不全/劣化に、前記異常を割り当てることを可能にする、請求項5に記載の方法。 - 前記取得ステップが、
監視及びメンテナンスされる前記フリートの前記ターボ機械資産から入力信号を受信して、性能、排出、コンポーネント劣化から選択される、前記ターボ機械資産の前記健全ステータスを評価するための1つ以上の追加のパラメータを計算するステップと、
前記ターボ機械資産の前記健全ステータスを評価するために、前記ターボ機械資産から受信された前記信号及び前記他の計算された追加のパラメータを前処理するステップであって、フィルタリング及び/又は信号非相関処理が実行されて、特定の資産動作条件に関して正規化された信号を得る、前処理するステップと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記リスク評価ステップが、前記ターボ機械資産のうちの1つでメンテナンスタスクが実行されることを必要とする任意の事象の前記リスクを推定し、
前記方法が、時系列予測技術、又はエージングパラメータ外挿に基づく確率予測に基づいて、予測分析を介してメンテナンスまでの時間を推定するための予測するステップを含む、請求項1に記載の方法。 - 異常タイプ及び時間継続及びセンサ冗長性に基づくセンサ機能不全として分類される異常に、深刻度スコアを割り当てる、深刻度割り当てステップが実行される、請求項1に記載の方法。
- センサ機能不全がメンテナンス範囲又は日付に影響を与えるかどうかを確立するステップを含み、
前記センサ異常に実行される前記深刻度割り当てステップの結果が、前記メンテナンス範囲又は日付に影響を与える場合、前記リスク評価ステップが実行される、請求項1に記載の方法。 - 前記ターボ機械資産のうちの1つでメンテナンスタスクが実行されることを必要とする前記事象が、トリップ、計画されていない停止、システム機能不全、資産劣化及び部品/材料エージング、性能劣化、エンジン/コンポーネント故障のうちの少なくとも1つを含む、資産の利用可能性を低減させる事象を含む、請求項10に記載の方法。
- モデル構成パラメータを計算するためのモデルセットアップステップが、オフラインで実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記モデルセットアップステップが、
監視及びメンテナンスされる前記フリートの前記ターボ機械資産から入力信号を受信するステップと、
性能、排出、コンポーネント劣化を含む、前記資産の前記健全ステータスを説明するために必要な任意のパラメータを計算するステップと、
前記ターボ機械資産から受信された前記信号及び前記計算されたパラメータを前処理するステップであって、フィルタリング及び/又は信号非相関処理が実行されて、特定の資産動作条件に関して正規化された信号を得る、前処理するステップと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記モデルセットアップステップが、
前記フリートの前記ターボ機械資産間の類似性のグループを識別するステップであって、前記フリート内の全ての資産の動作信号及びパラメータに対して距離計量又は類似性計量を使用するクラスタリング技術によって実行される、識別するステップと、
グループ特徴抽出ステップを実行するステップであって、
資産が予想通りに動作する時間枠を識別し、前記ターボ機械資産のあらゆる識別された類似性グループ上の前記健全な特徴を計算し、少なくとも1つの時間枠内の健全な統計的/数学的特徴又はパラメータを抽出する、サブステップを含む、グループ特徴抽出ステップを実行するステップと、
資産が異常に動作する時間枠を識別し、前記ターボ機械資産のあらゆる識別された類似性グループ上の異常な特徴を計算し、少なくとも1つの時間枠内の異常な統計的/数学的特徴又はパラメータを抽出するステップであって、十分な数及びタイプの異常が、信号履歴トレンドにわたって識別されない場合、前記異常はエミュレートされて前記信号トレンド内に注入され、前記異常な特徴を抽出するステップが、異常が注入された前記時間枠の中で実行される、ステップと、
それぞれ信号再構築AAKR及び多項分類モデルである、前記異常識別及び分類ステップをトレーニングするステップと、を含み、
前記構成パラメータが、前記モデルセットアップステップが実行される前記時間枠内に抽出された健全な特徴及び異常な特徴によって構成され、前記モデルセットアップステップ内でトレーニングされた識別及び分類モデルの設定パラメータである、請求項13に記載の方法。 - 前記統計的/数学的特徴又はパラメータが、中央値、平均値、標準偏差、百分位数、導関数、尖度、歪度、主成分及びスペクトル分析から得られるウェーブレット分解成分への投影、並びにそれらの組み合わせである、請求項14に記載の方法。
- プラントのフリート又はグループのメンテナンス最適化のためのシステムであって、前記プラントが、1つ以上のターボ機械資産を備え、前記ターボ機械資産の各々が、設置された1つ以上のセンサを備え、各センサが、動作信号を生成し、前記システムが、
制御論理ユニットであって、
少なくとも1つのバスと、
前記バスに接続された少なくとも1つのプロセッサと、
前記プロセッサによってアクセス及び制御されるように、前記バスに接続されたデータベースであって、モデル構成パラメータが記憶される、データベースと、
前記プロセッサによってアクセス及び制御されるように、前記バスに接続されたコンピュータ可読メモリと、
前記フリートの前記ターボ機械資産から前記動作信号及び前記関連する計算パラメータ(性能、排出、劣化率など)を受信するために、インターネットネットワークを介してデータを受信及び送信するように構成された、前記バスに接続された受信送信モジュールと、
少なくとも1つのモニタ及び/又は警告システムと、を備える、制御論理ユニットを備え、
前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記ターボ機械資産の前記センサの前記動作信号を処理するために、前記データベースから前記モデル構成パラメータを取得することと、
少なくとも1つの時間枠内の前記ターボ機械資産の前記センサからの動作信号を取得することと、
前記少なくとも1つの時間枠内の前記ターボ機械資産の前記センサからの前記動作信号から数学的/統計的特徴又はパラメータを抽出することと、
前記構成パラメータに基づいて、前記抽出ステップで抽出された、前記ターボ機械資産の前記センサの前記統計的特徴又はパラメータから1つ以上の異常を検出することと、
前記抽出された数学的/統計的特徴の前記パターンについて、前記検出ステップで検出された各異常を分類することと、
前記分類ステップに分類された各異常を、前記フリートの前記ターボ機械資産に関連するシステム異常、又はセンサ異常に関連する、分割することであって、
前記分類ステップが1つ以上のシステム異常を検出する場合、監視下の前記システム/資産に対してメンテナンスタスクが実行されることを必要とする任意の事象の前記リスクを推定するために、リスク評価ステップが実行され、
それ以外の場合、前記分類ステップが1つ以上のセンサ異常を検出する場合、センサ機能不全として識別された異常に深刻度を割り当てるために深刻度割り当てステップが実行され、深刻度が高い場合、監視下で前記センサ又は前記ターボ機械資産に対してメンテナンスタスクが実行されることを必要とする任意の事象の前記リスクを推定するためのリスク評価ステップを実行する、分割することと、
前記信号及び/又はリスクが事前定義された閾値に達するときの時間として計算された、メンテナンスまでの時間を評価するために、将来の信号異常挙動及び関連するリスクを予測することと、
メンテナンスス範囲下の各資産の健全条件を回復するために、次の推定されたメンテナンス日に実行される修正/メンテナンスアクションを定義することと、
前記モニタ及び/又は前記警告システムによって、推定されたメンテナンスまでの時間及び関連するメンテナンス配置を視覚化することと、を行うように構成されている、システム。
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