工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)平臺(tái)技術(shù)規(guī)范

1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)平臺(tái)技術(shù)規(guī)范本文件給出了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)的流程、維護(hù)模型以及預(yù)測(cè)性維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)中的要本文件適用于基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)展預(yù)測(cè)性維護(hù)工作。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T37988-2019信息安全技術(shù)數(shù)據(jù)安全能力成熟度模型3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1預(yù)測(cè)性維護(hù)predictivemaintenance強(qiáng)調(diào)對(duì)失效的預(yù)測(cè)，并依據(jù)設(shè)備的狀態(tài)采取行動(dòng)，以預(yù)防失效或劣化的維修。4預(yù)測(cè)性維護(hù)流程基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)流程應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、故障狀態(tài)預(yù)測(cè)。如圖1所示。圖1預(yù)測(cè)性維護(hù)流程25數(shù)據(jù)采集5.1采集內(nèi)容工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊應(yīng)支持通過(guò)傳感器、API接口、數(shù)據(jù)分析工具、公開(kāi)數(shù)據(jù)源、在線問(wèn)卷調(diào)查、文件上傳、設(shè)備日志以及手工錄入等方式采集以下數(shù)據(jù)：a）設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括但不限于動(dòng)力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)、負(fù)載數(shù)據(jù)以及壓力數(shù)據(jù)等設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的物理量；b）原廠家數(shù)據(jù)，包括但不限于設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備圖紙以及技術(shù)手冊(cè)等數(shù)據(jù)；c）銷(xiāo)售數(shù)據(jù)，包括但不限于設(shè)備銷(xiāo)售數(shù)量、銷(xiāo)售地區(qū)以及客戶滿意度等數(shù)據(jù)；d）用戶反饋數(shù)據(jù)，包括但不限于用戶對(duì)產(chǎn)品性能、服務(wù)質(zhì)量、維護(hù)效率等方面的反饋意見(jiàn)；e）維護(hù)數(shù)據(jù)，包括但不限于設(shè)備故障記錄、維護(hù)記錄等數(shù)據(jù)。5.2狀態(tài)信息字典工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊應(yīng)支持建立設(shè)備狀態(tài)信息字典，記錄設(shè)備各種狀態(tài)信息和參數(shù)數(shù)據(jù)的框架和工具，其內(nèi)容包括但不限于以下內(nèi)容：a）設(shè)備基本信息：1）設(shè)備名稱(chēng)：標(biāo)識(shí)設(shè)備的名稱(chēng)和編碼；2）工作原理：描述設(shè)備的基本工作原理和關(guān)鍵部件；3）技術(shù)規(guī)格：包括設(shè)備型號(hào)、尺寸、功率、生產(chǎn)廠家等信息。b）關(guān)鍵參數(shù)信息：1）溫度：設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度情況；2）壓力：設(shè)備運(yùn)行時(shí)的壓力值；3）振動(dòng)：設(shè)備振動(dòng)情況的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；4）電流：設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電流值。5）轉(zhuǎn)速：設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)速度及變化情況。c）狀態(tài)定義：1）正常狀態(tài)：設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)描述；2）警告狀態(tài)：設(shè)備出現(xiàn)一些異常情況但不影響正常運(yùn)行的狀態(tài)；3）故障狀態(tài)：設(shè)備發(fā)生故障需要進(jìn)行維修和處理的狀態(tài)。4）數(shù)據(jù)來(lái)源：1）傳感器：負(fù)責(zé)采集設(shè)備各種參數(shù)數(shù)據(jù)；32）記錄儀：記錄設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息和歷史數(shù)據(jù)；3）控制系統(tǒng)：提供設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制功能。5）數(shù)據(jù)格式：1）時(shí)間戳：記錄數(shù)據(jù)采集的時(shí)間點(diǎn)；2）數(shù)值：具體的參數(shù)數(shù)值，如溫度值、壓力值等；3）狀態(tài)標(biāo)識(shí)：記錄設(shè)備狀態(tài)的標(biāo)識(shí)，如正常、警告、故障等。6數(shù)據(jù)預(yù)處理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊應(yīng)支持對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，主要包括但不限于數(shù)據(jù)的審核、篩選、去重、缺失值處理、異常值處理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化等幾個(gè)方面。具體要求如下：a）應(yīng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別并去除由傳感器故障、傳輸錯(cuò)誤等原因?qū)е碌漠惓Ｖ岛驮肼?，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性；b）應(yīng)能夠保留與設(shè)備狀態(tài)和維護(hù)需求密切相關(guān)的關(guān)鍵信息，同時(shí)去除不必要的噪聲；c）應(yīng)確保數(shù)據(jù)格式、單位、時(shí)間戳等信息的一致性，對(duì)于多源傳感器數(shù)據(jù)，應(yīng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式和采樣頻率，確保數(shù)據(jù)的可比性和可融合性。7數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊應(yīng)支持對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與管理，支持對(duì)數(shù)據(jù)的分類(lèi)、排序、檢索、修改等功能，并確保系統(tǒng)具有良好的安全性及穩(wěn)定性，其安全性應(yīng)滿足GB/T37988-2019中的要求。8故障狀態(tài)預(yù)測(cè)8.1預(yù)測(cè)模型構(gòu)建8.1.1特征提取工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊應(yīng)支持從采集到的數(shù)據(jù)中提取區(qū)分度和代表性的特征數(shù)據(jù)，包括但不限于：a）統(tǒng)計(jì)特征：包括但不限于設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、生產(chǎn)率、平均故障間隔時(shí)間、平均故障修復(fù)時(shí)間等；b）頻域特征：包括但不限于平均功率頻率、中值頻率等；c）時(shí)域特征：包括但不限于平均運(yùn)行速度、平均負(fù)載、信號(hào)的波動(dòng)程度等。8.1.2模型選擇與訓(xùn)練4模型選擇與訓(xùn)練應(yīng)滿足以下要求：a）應(yīng)提供模型性能的評(píng)估功能，包括準(zhǔn)確率、召回率、F1值等指標(biāo)的計(jì)算和可視化展示，以幫助用戶選擇合適的模型；b）應(yīng)支持多種模型的選擇和組合，以滿足不同場(chǎng)景的需求，并允許用戶根據(jù)具體情況進(jìn)行定制和調(diào)整；c）應(yīng)支持回歸模型、分類(lèi)模型、深度學(xué)習(xí)模型等多種機(jī)器學(xué)習(xí)模型的自動(dòng)化訓(xùn)練，并支持模型參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整、特征選擇的自動(dòng)化等；d）在模型訓(xùn)練過(guò)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)顯示訓(xùn)練損失和驗(yàn)證損失的變化趨勢(shì)，并提供可視化工具，如訓(xùn)練曲線圖、損失分布圖等，幫助用戶監(jiān)控模型的訓(xùn)練過(guò)程。8.1.3模型優(yōu)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊應(yīng)支持對(duì)模型的優(yōu)化，包括但不限于數(shù)據(jù)增強(qiáng)、特征選擇與降維、模型集成等手段，通過(guò)反復(fù)調(diào)整模型的參數(shù)和優(yōu)化算法，使得模型在預(yù)測(cè)故障時(shí)有更好的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。8.1.4模型評(píng)估與驗(yàn)證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊應(yīng)支持對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證，包括但不限于使用交叉驗(yàn)證、留一驗(yàn)證等方法來(lái)評(píng)估模型的性能和泛化能力。宜支持使用混著矩陣、ROC曲線等指標(biāo)來(lái)評(píng)估模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。8.2決策推理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊應(yīng)支持對(duì)于故障狀態(tài)預(yù)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，給出詳細(xì)的描述，并給出未來(lái)的維護(hù)建議，具體流程及要求如下：a）確定決策目標(biāo)：基于故障狀態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果，識(shí)別設(shè)備或系統(tǒng)的潛在故障；b）擬定方案：針對(duì)系統(tǒng)潛在的故障，擬定多種預(yù)防性維護(hù)、修復(fù)改進(jìn)方案；c）選擇合適的方案：綜合考慮多個(gè)因素，包括故障類(lèi)型、嚴(yán)重程度、影響范圍、維護(hù)成本、設(shè)備使用壽命等。通過(guò)評(píng)估各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最符合決策目標(biāo)的方案，并制定詳細(xì)的執(zhí)行計(jì)劃，包括維護(hù)任務(wù)的具體內(nèi)容、執(zhí)行人員、執(zhí)行時(shí)間、所需資源等；d）執(zhí)