KR20220059837A - Method, server and computer program for learning predictive maintenance model to monitor machine status - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기계 상태를 모니터링 하기 위한 예지 정비 모델 학습 방법, 서버 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a predictive maintenance model learning method, a server and a computer program for monitoring a machine condition.
예지정비(Predictive Maintenance) 기술이란 공장 자동화의 안전 및 기계 고장에 대한 확률을 미리 알 수 있는 기술로, 센서를 이용하여 장비나 기계 시스템의 상태를 모니터링하고 기계 시스템의 고장 징후를 포착하는 진단 기술이다.Predictive maintenance technology is a technology that can predict the safety of factory automation and the probability of machine failure in advance. .
예지정비 기술은 데이터 기반의 모니터링 알고리즘을 만들어 기계 장애 예측 모델을 통해 기계의 이상 징후를 포착하고 상태를 정비한다. Predictive maintenance technology creates a data-based monitoring algorithm to detect abnormal signs of a machine and repair its condition through a machine failure prediction model.
종래의 예지정비 기술은 기계의 이상 소음 탐지 등을 통한 기계 음성 분석을 통해 행해졌다. The conventional predictive maintenance technology was performed through machine voice analysis through abnormal noise detection of the machine.
그러나, 종래의 데이터 기반의 기계 음성 분석은 해당 현장에서 수집된 실제 데이터가 아닌 인위적으로 수집된 데이터를 이용하여 학습한 모델에 기초하여 수행되는데, 이 경우, 그라운드 트루스(Ground truth) 기법을 이용하여 학습한 모델, 즉, 실제 데이터에 기반한 모델보다 정확도가 현저히 낮았다. However, the conventional data-based machine voice analysis is performed based on a model learned using artificially collected data rather than actual data collected at the site. In this case, using the ground truth technique, The accuracy of the learned model, that is, a model based on real data, was significantly lower.
또한, 종래의 경우, 그라운드 트루스 기법에 기초하여 모델을 구축한다 하더라도, 일반적으로, 기계 현장의 환경 요소는 반영되어 있지 않았다.In addition, in the conventional case, even if a model is built based on the ground truth technique, in general, environmental factors of the machine site are not reflected.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기계 예지 정비 모델을 재학습을 통해 갱신함으로써, 기계 현장의 환경 요소를 반영하여 기계 장치의 이상 여부를 탐지할 수 있는 기계 장치 이상 탐지 방법을 제공하고자 한다. The present invention is to solve the problems of the prior art, and by updating the predictive machine maintenance model through re-learning, it is possible to detect the abnormality of the mechanical device by reflecting the environmental factors of the machine site. would like to provide
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problems to be achieved by the present embodiment are not limited to the technical problems described above, and other technical problems may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는, 기계 상태를 모니터링 하기 위한 예지 정비 모델 학습 방법에 있어서, 기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 수집하여 전처리하는 단계; 상기 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 예지 정비 모델을 생성하는 단계; 상기 수집된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 판단 로직을 적용하여 상기 기계 상태의 이상 발생을 시뮬레이션하는 단계; 및 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 할인 계수(Discount Factor)를 도출하고, 상기 할인 계수에 기초한 강화 학습(Reinforcement Learning)을 통해 상기 예지 정비 모델의 학습을 진행하는 단계를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법을 제공할 수 있다. As a means for achieving the above-described technical problem, an embodiment of the present invention is a predictive maintenance model learning method for monitoring a machine condition, at least one of sound data, vibration data, and temperature data of the machine is collected and pre-processed to do; generating a predictive maintenance model based on at least one of the preprocessed sound data, vibration data, and temperature data; simulating occurrence of an abnormality in the machine state by applying a decision logic to at least one of the collected sound data, vibration data, and temperature data; and deriving a discount factor based on the simulation result, and performing learning of the predictive maintenance model through reinforcement learning based on the discount factor, a predictive maintenance model learning method can provide
본 발명의 다른 실시예는, 기계 상태를 모니터링 하기 위한 예지 정비 모델 학습 서버에 있어서, 기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 수집하여 전처리하는 데이터 전처리부; 상기 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 예지 정비 모델을 생성하는 예지 정비 모델부; 상기 수집된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 판단 로직을 적용하여 상기 기계 상태의 이상 발생을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부; 및 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 할인 계수(Discount Factor)를 도출하고, 상기 할인 계수에 기초한 강화 학습(Reinforcement Learning)을 통해 상기 예지 정비 모델의 학습을 진행하는 학습부를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 서버를 제공할 수 있다. Another embodiment of the present invention provides a predictive maintenance model learning server for monitoring a machine state, comprising: a data pre-processing unit for pre-processing by collecting at least one of sound data, vibration data, and temperature data of a machine; a predictive maintenance model unit for generating a predictive maintenance model based on at least one of the preprocessed sound data, vibration data, and temperature data; a simulation unit for simulating occurrence of an abnormality in the mechanical state by applying a decision logic to at least one of the collected sound data, vibration data, and temperature data; and a learning unit for deriving a discount factor based on the simulation result and learning the predictive maintenance model through reinforcement learning based on the discount factor, a predictive maintenance model learning server can provide
본 발명의 또 다른 실시예는, 기계 상태를 모니터링 하기 위한 예지 정비 모델을 학습하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우, 기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 수집하여 전처리하고, 상기 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 예지 정비 모델을 생성하고, 상기 기계로부터 수집된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 판단 로직을 적용하여 상기 기계 상태의 이상 발생을 시뮬레이션하고, 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 할인 계수(Discount Factor)를 도출하고, 상기 할인 계수에 기초한 강화 학습(Reinforcement Learning)을 통해 상기 예지 정비 모델의 학습을 진행하도록 하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다. Another embodiment of the present invention provides a computer program stored in a computer-readable medium including a sequence of instructions for learning a predictive maintenance model for monitoring a machine condition, wherein the computer program is executed by a computing device, Collect and preprocess at least one of sound data, vibration data, and temperature data of a machine, generate a predictive maintenance model based on at least one of the preprocessed sound data, vibration data, and temperature data, and sound data collected from the machine , by applying a decision logic to at least one of vibration data and temperature data to simulate the occurrence of an abnormality in the machine state, derive a discount factor based on the simulation result, and reinforcement learning based on the discount coefficient Learning), it is possible to provide a computer program stored in a computer-readable recording medium, including a sequence of instructions to proceed with the learning of the predictive maintenance model.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary, and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments described in the drawings and detailed description.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 기계 상태를 모니터링 하기 위한 판단 로직에 기초하여 기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터의 비율을 적절하게 조정한 할인 계수를 이용한 강화 학습을 통해 모델을 학습시킴으로써 모델의 정확도를 개선시킬 수 있는 예지 정비 모델 학습 방법을 제공할 수 있다.According to any one of the above-described problem solving means of the present invention, through reinforcement learning using a discount coefficient that appropriately adjusts the ratio of sound data, vibration data, and temperature data of the machine based on the judgment logic for monitoring the machine state By training the model, it is possible to provide a predictive maintenance model training method that can improve the accuracy of the model.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예지 정비 모델 학습 서버의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전처리한 기계 사운드 데이터의 판단 로직을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전처리한 기계 진동 데이터의 판단 로직을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리한 기계 온도 데이터의 판단 로직을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 P-F 곡선을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예지 정비 모델 학습 방법의 순서도이다.1 is a configuration diagram of a predictive maintenance model learning server according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary diagram for explaining a logic for determining machine sound data preprocessed according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view for explaining the logic of determination of machine vibration data preprocessed according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram for explaining the logic of determining the preprocessed machine temperature data according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view for explaining a PF curve according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a predictive maintenance model learning method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated, and one or more other features However, it is to be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded in advance.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.In this specification, a "part" includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. In addition, one unit may be implemented using two or more hardware, and two or more units may be implemented by one hardware.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.Some of the operations or functions described as being performed by the terminal or device in this specification may be instead performed by a server connected to the terminal or device. Similarly, some of the operations or functions described as being performed by the server may also be performed in a terminal or device connected to the server.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예지 정비 모델 학습 서버의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 예지 정비 모델 학습 서버(100)는 데이터 전처리부(110), 예지 정비 모델부(120), 시뮬레이션부(130) 및 학습부(140)를 포함할 수 있다. 1 is a configuration diagram of a predictive maintenance model learning server according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the predictive maintenance
또한, 데이터 전처리부(110)는 사운드 데이터부(111), 진동 데이터부(112) 및 온도 데이터부(113)를 포함할 수 있고, 시뮬레이션부(130)는 사운드 판단부(131), 진동 판단부(132) 및 온도 판단부(133)를 포함할 수 있다. 다만 위 구성 요소들(110 내지 140)은 예지 정비 모델 학습 서버(100)에 의하여 제어될 수 있는 구성요소들을 예시적으로 도시한 것일 뿐이다. In addition, the
도 1의 예지 정비 모델 학습 서버(100)의 각 구성요소들은 일반적으로 네트워크(network)를 통해 연결된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 전처리부(110), 예지 정비 모델부(120), 시뮬레이션부(130) 및 학습부(140)는 동시에 또는 시간 간격을 두고 연결될 수 있다. Each component of the predictive maintenance
네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷 (WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다. 무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스 통신, 적외선 통신, 초음파 통신, 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication), 라이파이(LiFi) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. A network refers to a connection structure in which information can be exchanged between each node, such as terminals and servers, and includes a local area network (LAN), a wide area network (WAN), and the Internet (WWW: World). Wide Web), wired and wireless data communication networks, telephone networks, wired and wireless television networks, and the like. Examples of wireless data communication networks include 3G, 4G, 5G, 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Long Term Evolution (LTE), World Interoperability for Microwave Access (WIMAX), Wi-Fi, Bluetooth communication, infrared communication, ultrasound Communication, Visible Light Communication (VLC), LiFi, and the like are included, but are not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전처리부(110)는 기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 수집하여 전처리할 수 있다. 데이터 전처리부(110)는 사운드 데이터부(111), 진동 데이터부(112) 및 온도 데이터부(113)를 포함할 수 있다.The
예를 들어, 데이터 전처리부(110)는 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 각각을 전처리하여 3000Hz 이상의 사운드 데이터, 1kHz 이상의 진동 데이터, 최근 48시간의 온도 데이터를 획득할 수 있다. For example, the
예를 들어, 데이터 전처리부(110)는 수집된 데이터에 기초하여 4일 간의 학습을 통해 초기 예지 정비 모델을 구축할 수 있고, 수집된 데이터를 후술하는 시뮬레이션부로 전송할 수 있다. For example, the
사운드 데이터부(111)는 기계의 사운드 데이터를 주파수 영역으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 사운드 데이터부(111)는 수집한 사운드 데이터를 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 이용하여 주파수 영역으로 변환할 수 있다.The
사운드 데이터부(111)는 주파수 영역에서 노이즈일 가능성이 높은 3000Hz 이하의 소리를 제거할 수 있다. The
진동 데이터부(112)는 기계의 진동 데이터를 에너지 값으로 환산하고 에너지 값에 이동 평균 필터(Moving Average Filter)를 적용하여 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 진동 데이터부(112)는 기계의 진동 센서로부터 x축, y축 및 z축을 포함하는 3축의 진동 데이터를 수집할 수 있다. 진동 데이터부(112)는, 예를 들어, 하기 수학식 1을 통해 3축의 진동 데이터를 에너지 값으로 환산하여 변화량을 확인하고 추이를 파악할 수 있다. The
<수학식 1><
또한, 진동 데이터부(112)는 진동 데이터의 노이즈를 제거하기 위해 SMA(Simple Moving Average), EMA(Exponential Moving Average)와 같은 이동 평균 필터를 적용할 수 있다.Also, the
온도 데이터부(113)는 기계의 온도 데이터를 기설정된 일정 시간 동안 누적할 수 있다. 온도 데이터의 경우 급격한 변화가 나타나지 않기 때문에, 온도 데이터부(113)는, 예를 들어, 48시간의 누적 온도 데이터를 활용할 수 있다. The
온도 데이터부(113)는 예를 들어, 누적 온도 데이터에서 10분 단위의 이동 평균 필터와 1시간 단위의 이동 평균 필터를 적용하여 각 추이의 교차를 확인할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 예지 정비 모델부(120)는 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 예지 정비 모델을 생성할 수 있다.The predictive
예를 들어, 예지 정비 모델은 순환 신경망(RNN: Recurrent Neural Network) 및 LSTM 모델(Long Short-Term Memory model) 중 적어도 하나에 기초한 모델일 수 있다. 예지 정비 모델은 초기에 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 자가 학습(Self-Learning)을 수행할 수 있다.For example, the predictive maintenance model may be a model based on at least one of a Recurrent Neural Network (RNN) and a Long Short-Term Memory model (LSTM). The predictive maintenance model may perform self-learning based on at least one of sound data, vibration data, and temperature data preprocessed initially.
본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션부(130)는 수집된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 판단 로직을 적용하여 기계 상태의 이상 발생을 시뮬레이션할 수 있다. The
예를 들어, 시뮬레이션부(130)는 수집된 데이터에 기초하여 후술하는 판단 로직 제 1 조건 내지 제 4 조건을 수행하여 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 시뮬레이션 결과에 기초하여 예지 정비 모델이 갱신될 수 있다.For example, the
시뮬레이션부(130)는 사운드 판단부(131), 진동 판단부(132) 및 온도 판단부(133)를 포함할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전처리한 기계 사운드 데이터의 판단 로직 적용을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 2 is an exemplary diagram for explaining application of a judgment logic to machine sound data preprocessed according to an embodiment of the present invention.
도 2의 (a)를 참조하면, 사운드 판단부(131)는 주파수 영역(210)에서 기설정된 기준 주파수 범위 이상 또는 이하에서 크기 변화가 가장 큰 피크값(211, 212)을 추출할 수 있다.Referring to FIG. 2A , the
도 2의 (b)를 참조하면, 사운드 판단부(131)는 추출된 피크값(211, 212)에 기초하여 주파수의 특징 범위(230)를 설정하여, 설정된 주파수 특징 범위(230)의 상한선을 벗어나는 제 1 조건에 해당하거나, 설정된 주파수 특징 범위(230)의 하한선을 벗어나는 제 2 조건에 해당하는 경우, 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 2 , the
예를 들어, 사운드 판단부(131)는 44100Hz의 주파수 영역(210)에서 16000Hz를 기준으로 주파수 특징 범위(230)를 설정할 수 있다. 사운드 판단부(131)는 16000Hz 이상에서 크기 변화가 가장 큰 피크값(211)을 추출하여 주파수 특징 범위(230)의 상한선을 설정할 수 있고, 16000Hz 이하에서 크기 변화가 가장 큰 피크값(212)을 추출하여 주파수 특징 범위(230)의 하한선을 설정할 수 있다. For example, the
도 2의 (a)를 참조하면, 추출된 피크값(211, 212)은 주파수 영역(210)을 고속 푸리에 변환 처리(220)할 경우, 해당 사운드의 특징(221, 222)으로 확인된다. Referring to FIG. 2A , the extracted
사운드 판단부(131)는 설정된 주파수 특징 범위(230)를 벗어나는 경우를 검출하고 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다. 예를 들어, 사운드 판단부(131)는, 제 1 조건에 따라, 설정된 주파수 특징 범위(230)의 상한선(211)을 벗어나는 경우, 즉, 16000Hz의 상한선(211)을 벗어나는 경우를 검출하여 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다. 다른 예를 들어, 사운드 판단부(131)는, 제 2 조건에 따라, 설정된 주파수 특징 범위(230)의 하한선(212)을 벗어나는 경우, 즉, 16000Hz의 하한선(212)을 벗어나는 경우를 검출하여 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다. The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전처리한 기계 진동 데이터의 판단 로직 적용을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 3을 참조하면, 진동 판단부(132)는 환산된 에너지 값의 임계값(Threshold, (a)) 및 히스테리시스(Hysteresis, (b), (c))를 계산하고, 기설정된 일정 시간 동안 히스테리시스((b), (c))의 범위를 벗어난 상태가 유지되는 제 3 조건에 해당하는 경우, 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다.3 is an exemplary view for explaining application of a judgment logic of pre-processed machine vibration data according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , the
예를 들어, 진동 판단부(132)는 기설정된 표준 규격에 기초하여 임계값(a)을 설정할 수 있다. 여기서, 기설정된 표준 규격은 ISO 10816 규격일 수 있다.For example, the
또한, 진동 판단부(132)는, 예를 들어, 하기 수학식 2-1, 2-2 및 2-3을 통해, 진동 데이터의 환산된 에너지 값에서 양의 히스테리시스(b) 및 음의 히스테리시스(c)를 각각 계산할 수 있다.In addition, the
<수학식 2-1><Equation 2-1>
<수학식 2-2><Equation 2-2>
<수학식 2-3><Equation 2-3>
수학식 2-1, 2-2 및 2-3을 참조하면, 진동 판단부(132)는 동일한 입력 대비 출력의 차에 기초하여 히스테리시스((b), (c))를 계산할 수 있다. 예를 들어, 진동 판단부(132)는 진동 데이터의 초기 10초 중 피크 2개의 편차 평균을 각각 계산하여 최대 피크값 대비 히스테리시스를 계산할 수 있다.Referring to Equations 2-1, 2-2, and 2-3, the
진동 판단부(132)는 기계 상태의 이상 발생을 감지하기 위한 기준 범위에 임계값뿐만 아니라 히스테리시스((b), (c))를 포함시킴으로써, 진동 데이터에 포함된 노이즈나 기타 원인으로 인한 일시적인 값에 의한 오감지를 예방할 수 있다.The
예를 들어, 진동 판단부(132)는, 제 3 조건에 따라, 에너지 값으로 환산된 진동 데이터에서 음의 히스테리시스(c)를 벗어나고(310) 임계값(a) 이상인 상태로 10초 이상 유지(321)하는 경우 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다. 다른 예를 들어, 진동 판단부(132)는, 제 3 조건에 따라, 양의 히스테리시스(b)를 벗어나고 임계값 이상인 상태로 10초 이상 유지하는 경우(320) 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다.For example, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리한 기계 온도 데이터의 판단 로직 적용을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 4 is an exemplary diagram for explaining application of a decision logic of preprocessed machine temperature data according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 온도 판단부(133)는 누적된 온도 데이터에 단기 이동 평균 필터(411)와 장기 이동 평균 필터(412)를 각각 적용하고, 단기 이동 평균 필터(411)와 장기 이동 평균 필터(412)가 교차(410)하는 제 4 조건에 해당하는 경우, 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다.4 , the
일반적으로, 이동 평균 필터의 특성상 장기 이동 평균 필터(412)의 이동 평균은 상대적으로 변화가 천천히 나타나고, 단기 이동 평균 필터(411)의 이동 평균은 상대적으로 변화가 급격히 나타난다. In general, due to the characteristics of the moving average filter, the moving average of the long-term moving
따라서, 온도 판단부(133)는, 제 4 조건에 따라, 급격한 변화가 나타나지 않는 온도 데이터에서 단기 이동 평균(411)이 급격하게 변화하여 장기 이동 평균(412)을 교차하는 경우(410), 기계의 온도에 큰 변화가 생긴 것으로 판단하여 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다.Therefore, according to the fourth condition, the
본 발명의 일 실시예에 따른 학습부(140)는 시뮬레이션 결과에 기초하여 할인 계수(Discount Factor)를 이용한 강화 학습(Reinforcement Learning)을 통해 예지 정비 모델의 학습을 진행할 수 있다. 여기서, 예지 정비 모델의 학습은 강화 학습을 통한 재학습일 수 있다. 강화 학습(Reinforcement Learning)에서 할인 계수(Discount Factor)의 값을 1에 가깝게 적용할수록 모델에 큰 변화를 주기 때문에 Max 값을 0.5로 가정한다. 따라서 할인 계수(Discount Factor)를 구할 때 조건당 사운드와 열은 0.1, 진동과 소음은 0.15 비율로 각각 환산하여 현재 상태의 결과를 모델에 반영할 때 구해진 할인 계수(Discount Factor)의 비율만큼 곱하여 모델에 적용한다.The
예를 들어, 학습부(140)는 기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 할인 계수를 계산하고, 계산된 할인 계수에 기초하여 예지 정비 모델의 강화 학습을 진행할 수 있다. 이를 통해, 학습부(140)는 기계 현장의 환경 요소를 반영한 보다 체계적인 예지 정비 모델을 구축할 수 있다.For example, the
예를 들어, 강화 학습의 판단 모델(qπ)은 하기 수학식 3으로 표현할 수 있다.For example, the determination model (q π ) of reinforcement learning may be expressed by
<수학식 3><
여기서, S는 현재 상태를 의미하고, A는 예상되는 결과를 의미하고, Gt는 최적화된 취할 행동들의 가치(Action Value)를 의미한다.Here, S means the current state, A means the expected result, and G t means the optimized action value.
강화 학습은 결과에 대한 보상(Reward) 개념이 있고, 이에 대한 할인 계수를 적용하여 보상을 얼마나 반영할지에 대해 정할 수 있다. 예를 들어, 하기 수학식 4를 적용하여 강화 학습의 판단 모델(qπ)을 하기 수학식 5로 표현할 수 있다. In reinforcement learning, there is a concept of a reward for a result, and by applying a discount coefficient to this, it is possible to determine how much reward is reflected. For example, by applying
<수학식 4><
<수학식 5><
수학식 5는 다음 상태(St+1)에 대한 결과(At+1)에 의해 Rt+1을 적용한 판단 모델(qπ)이다. 이에 기초하여 다음 상태(St+1)에 대한 확률은, 예를 들어, 하기 수학식 6으로 표현할 수 있다.
<수학식 6><
따라서, 최종 모델은, 예를 들어, 하기 수학식 7로 표현할 수 있다.Accordingly, the final model may be expressed, for example, by
<수학식 7><
수학식 3 내지 수학식 7에 기초한 강화 학습에서 학습에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 할인 계수(γ)이다. 할인 계수(γ)는 전술한 바와 같이, 결과에 대한 보상 적용 비율이다. 예지정비에 있어서, 할인 계수(γ)에 임의 값을 대입할 경우, 기계 현장에 대한 다양한 환경 요소를 체계적으로 반영하지 못하는 문제점이 있다.In reinforcement learning based on
따라서, 본 발명에 따른 예지 정비 모델 학습 서버(100)는 기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터에 대한 시뮬레이션 결과에 기초하여 할인 계수를 계산함으로써, 기계 현장의 다양한 환경 요소에 유기적으로 대응할 수 있게 된다.Therefore, the predictive maintenance
본 발명의 일 실시예에 따라, 판단 로직의 제 1 조건 내지 제 4조건에 가중치를 각각 부여하여 할인 계수를 계산할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a discount coefficient may be calculated by giving weights to the first to fourth conditions of the decision logic, respectively.
일 실시예에 따르면, 강화 학습과 순환 신경망 및 LSTM 모델 중 적어도 하나를 함께 사용하여 예지 정비 모델을 재학습함으로써 예지 정비 모델의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다. According to an embodiment, the accuracy of the predictive maintenance model may be further improved by re-learning the predictive maintenance model using reinforcement learning and at least one of a recurrent neural network and an LSTM model.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 P-F 곡선을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 5를 참조하면, 일반적으로, P-F 곡선에 따르면 고주파 사운드(a), 진동(b), 저주파 사운드(c) 및 온도(d)의 순으로 기계 상태의 이상 징조가 나타날 수 있다. 이 경우, 발생하는 특성이 적을수록 조기 경보의 특징으로 볼 수 있으며, 본 발명에서는 이러한 특성을 활용하여 강화 학습의 할인 계수를 계산한다. 5 is an exemplary diagram for explaining a P-F curve according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , in general, according to the P-F curve, abnormal signs of mechanical conditions may appear in the order of high-frequency sound (a), vibration (b), low-frequency sound (c), and temperature (d). In this case, the fewer the generated characteristics, the more early warning characteristics. In the present invention, the discount coefficient of reinforcement learning is calculated by utilizing these characteristics.
P-F 곡선에 의하면, 기계 고장이 발생할 수 있는 지점(Point)부터 기계적 결함(Functional Failure)이 발생할 때까지의 구간에서 총 5가지의 포인트를 가지고 있으나, 본 예지 정비 모델 학습 서버(100)에서는 판단 로직 제 1 조건 내지 제 4 조건에 기초하여 기계 상태의 이상 발생을 감지할 수 있다. 예를 들어, 학습부(140)는, 예를 들어, 하기의 수학식 8을 활용할 수 있다.According to the P-F curve, there are a total of five points in the section from the point where a mechanical failure may occur to the occurrence of a mechanical failure, but in this predictive maintenance
<수학식 8><
여기서, ir1 내지 ir4 는 판단 로직 제 1 조건 내지 제 4 조건이며, ir1 내지 ir4 각각에 곱해진 상수는 각 조건에 대한 가중치일 수 있다. Here, ir 1 to ir 4 are the first to fourth conditions of the decision logic, and a constant multiplied by each of ir 1 to ir 4 may be a weight for each condition.
P-F 커브 특성상 고주파 사운드, 진동, 오일, 소음, 열 순서대로 설비에서 고장에 대한 전조증상이 발생하는데 본 발명은 오일 측정 부분이 해당하지 않기 때문에 오일의 가중치를 진동과 소음에 분배하여 0.2, 0.3, 0.3, 0.2의 가중치를 부여한다.Due to the characteristics of the P-F curve, a precursor to failure occurs in the facility in the order of high-frequency sound, vibration, oil, noise, and heat. Since the present invention does not correspond to the oil measurement part, the weight of oil is distributed to vibration and noise to 0.2, 0.3, Weights of 0.3 and 0.2 are given.
다만, 각 조건의 가중치의 합을 1로 설정할 경우, 재학습 이전의 기존 학습의 결과가 충분히 반영되지 않을 수 있기 때문에 본 발명에서는 각 조건의 가중치의 합을 0.5로 설정하여 기존 학습의 결과를 유지한다.However, if the sum of the weights of each condition is set to 1, the results of the existing learning prior to re-learning may not be sufficiently reflected. In the present invention, the sum of the weights of each condition is set to 0.5 to maintain the results of the existing learning. do.
즉, 위 0.1, 0.15는 조건에 해당하는 가중치 비율을 의미하며 만족하는 조건이 많아질수록 0.5에 가까워지며, 0.5에 가까워질수록 모델에 결과를 반영할 때 적용하는 Reward 값이 변화하기 때문에 조건에 따라 가변적으로 Reward를 모델에 적용하게 된다.That is, the above 0.1 and 0.15 mean the weight ratio corresponding to the condition, and the more conditions satisfied, the closer to 0.5. Accordingly, reward is variably applied to the model.
즉, 학습부(140)는 판단 로직 제 1 조건 내지 제 4 조건에 대한 분산된 가중치에 기초하여 할인 계수의 비율을 계산함으로써, 기계 현장의 다양한 환경 요소를 반영한 예지 정비 모델을 구축할 수 있고, 기계 상태의 이상 발생을 보다 정확하게 감지할 수 있다. That is, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예지 정비 모델 학습 방법의 순서도이다. 도 6에 도시된 예지 정비 모델 학습 방법은 도1 내지 도 5에 도시된 실시예에 따라 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도1 내지 도 5에 도시된 실시예에 따른 예지 정비 모델 학습 서버(100)에서 예지 정비 모델을 학습하는 방법에도 적용된다. 6 is a flowchart of a predictive maintenance model learning method according to an embodiment of the present invention. The predictive maintenance model learning method illustrated in FIG. 6 includes steps processed in time series according to the embodiments illustrated in FIGS. 1 to 5 . Therefore, even if omitted below, it is also applied to the method of learning the predictive maintenance model in the predictive maintenance
단계 S610에서 예지 정비 모델 학습 방법은 기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 수집하여 전처리할 수 있다.In step S610, the predictive maintenance model learning method may collect and pre-process at least one of sound data, vibration data, and temperature data of the machine.
단계 S620에서 예지 정비 모델 학습 방법은 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 예지 정비 모델을 생성할 수 있다.In step S620, the predictive maintenance model learning method may generate a predictive maintenance model based on at least one of preprocessed sound data, vibration data, and temperature data.
단계 S630에서 예지 정비 모델 학습 방법은 생성된 예지 정비 모델에 상기 기계로부터 수집된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 입력하여 상기 기계 상태를 모니터링 하기 위한 판단 로직을 적용할 수 있다.In the predictive maintenance model learning method in step S630, at least one of sound data, vibration data, and temperature data collected from the machine is input to the generated predictive maintenance model, and a decision logic for monitoring the machine state may be applied.
단계 S640에서 예지 정비 모델 학습 방법은 판단 로직의 적용 결과에 기초하여 할인 계수를 이용한 강화 학습을 통해 상기 예지 정비 모델의 학습을 진행할 수 있다.In step S640 , the predictive maintenance model learning method may proceed to learn the predictive maintenance model through reinforcement learning using a discount coefficient based on a result of application of the determination logic.
상술한 설명에서, 단계 S610 내지 S640은 본 발명의 구현 예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 전환될 수도 있다. In the above description, steps S610 to S640 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, according to an embodiment of the present invention. In addition, some steps may be omitted as needed, and the order between the steps may be switched.
도 1 내지 도 6을 통해 설명된 예지 정비 모델 학습 서버(100)에서 예지 정비 모델을 학습하는 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어들을 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 6을 통해 설명된 예지 정비 모델 서버에서 예지 정비 모델을 학습하는 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로도 구현될 수 있다. The method for learning the predictive maintenance model in the predictive maintenance
컴퓨터 판독 가능 기록매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 기록매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.A computer-readable recording medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable recording medium may include a computer storage medium. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
100: 예지 정비 모델 학습 서버
110: 데이터 전처리부
120: 예지 정비 모델부
130: 시뮬레이션부
140: 학습부100: predictive maintenance model training server
110: data preprocessor
120: predictive maintenance model part
130: simulation unit
140: study unit
Claims (20)
기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 수집하여 전처리하는 단계;
상기 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 예지 정비 모델을 생성하는 단계;
상기 수집된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 판단 로직을 적용하여 상기 기계 상태의 이상 발생을 시뮬레이션하는 단계; 및
상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 할인 계수(Discount Factor)를 도출하고, 상기 할인 계수에 기초한 강화 학습(Reinforcement Learning)을 통해 상기 예지 정비 모델의 학습을 진행하는 단계
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
A method for learning a predictive maintenance model for monitoring a machine condition, the method comprising:
collecting and pre-processing at least one of sound data, vibration data, and temperature data of the machine;
generating a predictive maintenance model based on at least one of the preprocessed sound data, vibration data, and temperature data;
simulating occurrence of an abnormality in the machine state by applying a decision logic to at least one of the collected sound data, vibration data, and temperature data; and
Deriving a discount factor based on the simulation result, and performing learning of the predictive maintenance model through reinforcement learning based on the discount factor
Including, a predictive maintenance model learning method.
상기 전처리하는 단계는,
상기 기계의 사운드 데이터를 주파수 영역에서 전처리하는 단계를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
The method of claim 1,
The pre-processing step is
Pre-processing the sound data of the machine in the frequency domain, the predictive maintenance model learning method.
상기 시뮬레이션하는 단계는,
상기 사운드 데이터에서 기설정된 기준 주파수 범위 이상 또는 이하에서 크기 변화가 가장 큰 피크값을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 피크값에 기초하여 상기 주파수의 특징 범위를 설정하는 단계
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
3. The method of claim 2,
The simulation step is
extracting a peak value having the largest magnitude change in the sound data above or below a preset reference frequency range; and
setting a feature range of the frequency based on the extracted peak value
Including, a predictive maintenance model learning method.
상기 시뮬레이션하는 단계는,
상기 설정된 주파수의 특징 범위의 상한선을 벗어나는 제 1 조건에 해당하거나, 상기 설정된 주파수의 특징 범위의 하한선을 벗어나는 제 2 조건에 해당하는 경우, 상기 기계 상태의 이상 발생을 감지하는 단계
를 더 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
4. The method of claim 3,
The simulation step is
Detecting the occurrence of an abnormality in the machine state when it corresponds to a first condition deviating from the upper limit of the characteristic range of the set frequency, or corresponds to a second condition deviating from the lower limit of the characteristic range of the set frequency
Further comprising, a predictive maintenance model learning method.
상기 전처리하는 단계는,
상기 기계의 진동 데이터를 에너지 값으로 환산하고 상기 에너지 값에 이동 평균 필터(Moving Average Filter)를 적용하여 노이즈를 제거하는 단계
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
The method of claim 1,
The pre-processing step is
Converting the vibration data of the machine to an energy value and removing noise by applying a Moving Average Filter to the energy value
Including, a predictive maintenance model learning method.
상기 시뮬레이션하는 단계는,
상기 환산된 에너지 값의 임계값(Threshold) 및 히스테리시스(Hysteresis)를 계산하는 단계; 및
기설정된 일정 시간 동안 상기 히스테리시스의 범위를 벗어난 상태가 유지되는 제 3 조건에 해당하는 경우, 상기 기계 상태의 이상 발생을 감지하는 단계
를 더 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
6. The method of claim 5,
The simulation step is
calculating a threshold and a hysteresis of the converted energy value; and
Detecting occurrence of an abnormality in the machine state when a third condition in which the state outside the hysteresis range is maintained for a predetermined period of time
Further comprising, a predictive maintenance model learning method.
상기 전처리하는 단계는,
상기 기계의 온도 데이터를 기설정된 일정 시간 동안 누적하는 단계
를 더 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
The method of claim 1,
The pre-processing step is
accumulating the temperature data of the machine for a predetermined period of time
Further comprising, a predictive maintenance model learning method.
상기 시뮬레이션하는 단계는,
상기 누적된 온도 데이터에 단기 이동 평균 필터와 장기 이동 평균 필터를 각각 적용하는 단계; 및
상기 단기 이동 평균 필터와 장기 이동 평균 필터가 교차하는 제 4 조건에 해당하는 경우, 상기 기계 상태의 이상 발생을 감지하는 단계
를 더 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
8. The method of claim 7,
The simulation step is
applying a short-term moving average filter and a long-term moving average filter to the accumulated temperature data, respectively; and
detecting the occurrence of an abnormality in the machine state when a fourth condition in which the short-term moving average filter and the long-term moving average filter intersect is satisfied;
Further comprising, a predictive maintenance model learning method.
상기 예지 정비 모델의 학습을 진행하는 단계는,
상기 판단 로직의 적어도 하나의 조건에 가중치를 각각 부여하여 상기 할인 계수를 계산하는 단계
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 방법.
The method of claim 1,
The step of learning the predictive maintenance model is,
calculating the discount coefficient by giving each of the weights to at least one condition of the determination logic
Including, a predictive maintenance model learning method.
상기 예지 정비 모델은 순환 신경망(RNN: Recurrent Neural Network) 및 LSTM 모델(Long Short-Term Memory model) 중 적어도 하나에 기초하는 것인, 예지 정비 모델 학습 방법.
The method of claim 1,
wherein the predictive maintenance model is based on at least one of a Recurrent Neural Network (RNN) and a Long Short-Term Memory model (LSTM).
기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 수집하여 전처리하는 데이터 전처리부;
상기 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 예지 정비 모델을 생성하는 예지 정비 모델부;
상기 수집된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 판단 로직을 적용하여 상기 기계 상태의 이상 발생을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부; 및
상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 할인 계수(Discount Factor)를 도출하고, 상기 할인 계수에 기초한 강화 학습(Reinforcement Learning)을 통해 상기 예지 정비 모델의 학습을 진행하는 학습부;
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 서버.
In the predictive maintenance model learning server for monitoring machine status,
a data preprocessing unit that collects and preprocesses at least one of sound data, vibration data, and temperature data of the machine;
a predictive maintenance model unit for generating a predictive maintenance model based on at least one of the preprocessed sound data, vibration data, and temperature data;
a simulation unit for simulating occurrence of an abnormality in the mechanical state by applying a decision logic to at least one of the collected sound data, vibration data, and temperature data; and
a learning unit deriving a discount factor based on the simulation result and learning the predictive maintenance model through reinforcement learning based on the discount factor;
Including, predictive maintenance model learning server.
상기 데이터 전처리부는,
상기 기계의 사운드 데이터를 주파수 영역에서 전처리하는 사운드 데이터부
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 서버.
12. The method of claim 11,
The data preprocessor,
A sound data unit for pre-processing the sound data of the machine in the frequency domain
Including, predictive maintenance model learning server.
상기 시뮬레이션부는,
상기 사운드 데이터에서 기설정된 기준 주파수 범위 이상 또는 이하에서 크기 변화가 가장 큰 피크값을 추출하고, 상기 추출된 피크값에 기초하여 상기 주파수의 특징 범위를 설정하여, 상기 설정된 주파수의 특징 범위의 상한선을 벗어나는 제 1 조건에 해당하거나, 상기 설정된 주파수의 특징 범위의 하한선을 벗어나는 제 2 조건에 해당하는 경우, 상기 기계 상태의 이상 발생을 감지하는 사운드 판단부
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 서버.
13. The method of claim 12,
The simulation unit,
Extracting the peak value with the largest magnitude change in the sound data above or below a preset reference frequency range, setting the characteristic range of the frequency based on the extracted peak value, and determining the upper limit of the characteristic range of the set frequency A sound determination unit that detects the occurrence of an abnormality in the machine state when it corresponds to the first condition to deviate or corresponds to the second condition deviates from the lower limit of the characteristic range of the set frequency
Including, predictive maintenance model learning server.
상기 데이터 전처리부는,
상기 기계의 진동 데이터를 에너지 값으로 환산하고 상기 에너지 값에 이동 평균 필터(Moving Average Filter)를 적용하여 노이즈를 제거하는 진동 데이터부
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 서버.
12. The method of claim 11,
The data preprocessor,
A vibration data unit that converts the vibration data of the machine into an energy value and removes noise by applying a Moving Average Filter to the energy value
Including, predictive maintenance model learning server.
상기 시뮬레이션부는,
상기 환산된 에너지 값의 임계값(Threshold) 및 히스테리시스(Hysteresis)를 계산하고, 기설정된 일정 시간 동안 상기 히스테리시스의 범위를 벗어난 상태가 유지되는 제 3 조건에 해당하는 경우, 상기 기계 상태의 이상 발생을 감지하는 진동 판단부
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 서버.
15. The method of claim 14,
The simulation unit,
Threshold and hysteresis of the converted energy value are calculated, and when the third condition in which the state outside the range of hysteresis is maintained for a predetermined period of time is met, abnormal occurrence of the machine state is detected Vibration detection unit
Including, predictive maintenance model learning server.
상기 데이터 전처리부는,
상기 기계의 온도 데이터를 기설정된 일정 시간 동안 누적하는 온도 데이터부
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 서버.
12. The method of claim 11,
The data preprocessor,
Temperature data unit for accumulating the temperature data of the machine for a predetermined period of time
Including, predictive maintenance model learning server.
상기 시뮬레이션부는,
상기 누적된 온도 데이터에 단기 이동 평균 필터와 장기 이동 평균 필터를 각각 적용하고, 상기 단기 이동 평균 필터와 장기 이동 평균 필터가 교차하는 제 4 조건에 해당하는 경우, 상기 기계 상태의 이상 발생을 감지하는 온도 판단부
를 포함하는, 예지 정비 모델 학습 서버.
17. The method of claim 16,
The simulation unit,
When a short-term moving average filter and a long-term moving average filter are respectively applied to the accumulated temperature data, and the short-term moving average filter and the long-term moving average filter intersect the fourth condition, the occurrence of an abnormality in the machine state is detected temperature determination unit
Including, predictive maintenance model learning server.
상기 학습부는,
상기 판단 로직의 적어도 하나의 조건에 가중치를 각각 부여하여 상기 할인 계수를 계산하는 것인, 예지 정비 모델 학습 서버.
12. The method of claim 11,
The learning unit,
The predictive maintenance model learning server, which calculates the discount coefficient by giving a weight to each of the at least one condition of the determination logic.
상기 예지 정비 모델은 순환 신경망(RNN: Recurrent Neural Network) 및 LSTM 모델(Long Short-Term Memory model) 중 적어도 하나에 기초하는 것인, 예지 정비 모델 학습 서버.
12. The method of claim 11,
The predictive maintenance model is based on at least one of a Recurrent Neural Network (RNN) and a Long Short-Term Memory model (LSTM) model.
상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우,
기계의 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 수집하여 전처리하고,
상기 전처리된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 예지 정비 모델을 생성하고,
상기 수집된 사운드 데이터, 진동 데이터 및 온도 데이터 중 적어도 하나에 판단 로직을 적용하여 상기 기계 상태의 이상 발생을 시뮬레이션하고,
상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 할인 계수(Discount Factor)를 도출하고, 상기 할인 계수에 기초한 이용한 강화 학습(Reinforcement Learning)을 통해 상기 예지 정비 모델의 학습을 진행하도록 하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable medium comprising a sequence of instructions for learning a predictive maintenance model for monitoring a machine condition, the computer program comprising:
When the computer program is executed by a computing device,
Collect and preprocess at least one of sound data, vibration data and temperature data of the machine;
generate a predictive maintenance model based on at least one of the preprocessed sound data, vibration data, and temperature data;
applying a decision logic to at least one of the collected sound data, vibration data, and temperature data to simulate the occurrence of an abnormality in the machine state,
A computer readable sequence comprising a sequence of instructions to derive a discount factor based on the simulation result, and to proceed with the learning of the predictive maintenance model through reinforcement learning using reinforcement learning based on the discount factor A computer program stored on a recording medium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200145510A KR20220059837A (en) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | Method, server and computer program for learning predictive maintenance model to monitor machine status |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR20220059837A true KR20220059837A (en) | 2022-05-10 |
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ID=81592257
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Country Status (1)
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KR (1) | KR20220059837A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102051226B1 (en) | 2018-09-07 | 2019-12-02 | 한국수력원자력 주식회사 | Predictive diagnosis method and system of nuclear power plant equipment |
KR20200014129A (en) | 2018-07-31 | 2020-02-10 | 오토시맨틱스 주식회사 | Diagnosis method of electric transformer using Deep Learning |
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2020
- 2020-11-03 KR KR1020200145510A patent/KR20220059837A/en active Search and Examination
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KR102051226B1 (en) | 2018-09-07 | 2019-12-02 | 한국수력원자력 주식회사 | Predictive diagnosis method and system of nuclear power plant equipment |
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