Предлагаем нашу методику измерения "индекса здоровья" оборудования. Индекс здоровья по аттрактору динамической системы

Вышла наша статья в журнале «Мехатроника, автоматизация, управление» (К1 перечня ВАК): «Оценка индекса здоровья оборудования для АСУ ТП с помощью реконструкции аттрактора динамической системы». DOI: 10.17587/mau.27.577-586
О чём проблема. Оператор АСУ ТП каждую смену смотрит на десятки взаимосвязанных параметров: давление, расход, ток двигателя, обороты. Их много, глаза разбегаются, за деталями не уследить. А собирать большие архивы отказов для обучения нейросети на реальном производстве задача Слишком трудоёмкая. Отказы редки, данные о них дороги, а «чёрный ящик» ML модели не объясняет оператору, почему загорелась тревога.
Что предлагаем мы.
Метод, которому для старта нужен лишь архив штатной работы оборудования без физической модели деградации и без тысяч примеров отказов:
По телеметрии датчиков методом задержанных координат (теорема Такенса, 1981) восстанавливаем скрытую динамику оборудования, аттрактор.
Эталонный аттрактор (здоровая система) и текущий сравниваются расстоянием Махаланобиса, которое учитывает корреляции между параметрами.
Расстояние пересчитывается в понятный оператору индекс здоровья.
Проверка.
Метод испытан на модели трёхплунжерного насоса (Simulink) с тремя типами неисправностей: утечка уплотнения, засор впуска, износ подшипника, в том числе в комбинациях.
Результаты: HI убывает монотонно по мере деградации; метод чувствителен даже тогда, когда отдельные параметры визуально почти не меняются (на проекции аттрактора смещение видно отчётливо); для комбинированных дефектов точнее оценка получается на ранних стадиях.
Где применять. Метод задуман как расчётный модуль интеллектуальной СППР оператора: единый интегральный показатель снижает когнитивную нагрузку, даёт раннее предупреждение о деградации и работает на любых многомерных временных рядах.
Полный текст: https://doi.org/10.17587/mau.27.577-586
Авторы: Екатерина Федотюк, Дарий Бажал, Виталий Олейников (СПбПУ, ВШУКС, ИКНК).