Обнаружение неисправностей в промышленных изделиях с использованием малых обучающих наборов данных

Аннотация

В настоящее время все более актуальной становится задача обеспечения безопасности и корректности функционирования различных интеллектуальных автоматизированных систем, построенных на основе технологии интернета вещей, которые включают в себя различные двигатели, редукторы, приводные механизмы. Такие системы широко применяются в промышленности, электроэнергетике, на транспорте и в других критически важных сферах современной промышленности. Непрерывная и достоверная диагностика функционирования подобных устройств обуславливает необходимость совершенствования, как аппаратной части сенсоров, используемых для считывания в реальном времени характеристик функционирования деталей системы, так и программных методов эффективной обработки данных, поступающих от сенсоров для своевременного выявления неисправностей в системе. В статье решается задача разработки подхода к автоматизированному обнаружению дефектов материалов на примере роторных механизмов с использованием машинного обучения и визуального анализа данных. Экспериментальная оценка подхода выполняется с помощью небольшого набора данных, собранных от подшипниковых устройств и описывающих, как нормальный режим функционирования, так и три режима с дефектами в подшипниках. Решение этой задачи позволит более быстро, своевременно и с меньшим участием человека выявлять дефекты устройств и материалов в процессе работы системы. Новизной предложенного подхода является сочетание машинного обучения и визуального анализа данных в условиях использования обучающих выборок малого размера. Кроме того, решается задача отбора признаков дефектов — первичных данных, которые необходимо считывать с сенсоров устройств и которые позволяют достоверно выявлять дефекты в системе. Это будет способствовать уменьшению затрат на внедрение встраиваемых сенсоров и средств их автоматической диагностики, на их обслуживание за счет снижения числа используемых сенсоров.