Интеллектуальная диагностика и прогнозирование отказов для инженерных систем

В работе представлен всесторонний обзор интеллектуального обслуживания на основе состояния (condition-based maintenance, CBM) и управления прогнозированием и состоянием оборудования (prognostics and health management, PHM) для инженерных систем. Рассмотрены исторические предпосылки и требования к диагностическим и прогностическим системам, принципы проектирования и функциональные уровни. Изложен системный подход к CBM/PHM, включая анализ альтернатив (trade studies), анализ видов отказов и их последствий с оценкой критичности (FMECA), разработку плана испытаний CBM, оценку производительности, примеры влияния на эксплуатацию и техническое обслуживание, а также интеграцию с системами управления и планами действий в чрезвычайных ситуациях. Описаны технологии датчиков и стратегии зондирования: типы датчиков, размещение, беспроводные сенсорные сети и интеллектуальные датчики. По обработке сигналов и управлению базами данных рассмотрены предобработка сигналов, мониторинг и анализ вибраций, извлечение признаков из изображений в реальном времени и классификация дефектов/отказов, виртуальные датчики, методы интеграции/слияния данных, отслеживание шаблонов эксплуатации и методы управления базами данных. Обзор методов диагностирования отказов включает методы на основе исторических данных, обучение для классификации отказов и принятия решений, моделирование динамических систем, методы на основе физических моделей и логики рассуждений на их основе, кейсовое рассуждение (case-based reasoning, CBR) и специализированные рамки для электрических/электронных систем с примером по обнаружению и диагностике отказов подшипников двигателя на основе вибрации. Подходы к прогнозированию отказов охватывают методы на основе моделей, вероятностные методы и методы прогнозирования, основанные на данных, с практическими примерами. Определены метрики производительности для диагностики и прогноза: требования CBM/PHM, оценка признаков, метрики производительности диагностики и прогноза, метрики эффективности и анализ сложности/соотношения затрат и выгод. Наконец, обсуждаются логистика и поддержка системы в эксплуатации: архитектура поддержки продукции, базы знаний и методы с CBM и без него, стратегии планирования техобслуживания и иллюстративные примеры. Приложение и указатель включены.