Assessment of machine health and prediction of future failures are critical for maintenance decisions. Many of the existing methods use unsupervised techniques to construct health indicators by measuring the disparity between the current state and either the healthy or the faulty states of the system. This approach can work well, but if the resulting health indicators are insufficient there is no easy way to steer the algorithm towards better ones. In this thesis a new method for health indicator construction is investigated that aims to solve this issue. It is based on measuring distance after transforming the sensor data into a new space using a feed-forward neural network. The feed-forward neural network is trained using a multi-objective optimization algorithm, NSGA-II, to optimize criteria that are desired in a health indicator. Thereafter the constructed health indicator is passed into a gated recurrent unit for remaining useful life prediction. The approach is compared to benchmarks on the NASA Turbofan Engine Degradation Simulation dataset and in regard to the size of the neural networks, the model performs relatively well, but does not outperform the results reported by a few of the more recent methods. The method is also investigated on a simulated dataset based on elevator weights with two independent failures. The method is able to construct a single health indicator with a desirable shape for both failures, although the latter estimates of time until failure are overestimated for the more rare failure type. On both datasets the health indicator construction method is compared with a baseline without transformation function and does in both cases outperform it in terms of the resulting remaining useful life prediction error using the gated recurrent unit. Overall, the method is shown to be flexible in generating health indicators with different characteristics and because of its properties it is adaptive to different remaining useful life prediction methods. / Estimering av maskinhälsa och prognos av framtida fel är kritiska steg för underhållsbeslut. Många av de befintliga metoderna använder icke-väglett (unsupervised) lärande för att konstruera hälsoindikatorer som beskriver maskinens tillstånd över tid. Detta sker genom att mäta olikheter mellan det nuvarande tillståndet och antingen de friska eller fallerande tillstånden i systemet. Det här tillvägagångssättet kan fungera väl, men om de resulterande hälsoindikatorerna är otillräckliga så finns det inget enkelt sätt att styra algoritmen mot bättre. I det här examensarbetet undersöks en ny metod för konstruktion av hälsoindikatorer som försöker lösa det här problemet. Den är baserad på avståndsmätning efter att ha transformerat indatat till ett nytt vektorrum genom ett feed-forward neuralt nätverk. Nätverket är tränat genom en multi-objektiv optimeringsalgoritm, NSGA-II, för att optimera kriterier som är önskvärda hos en hälsoindikator. Därefter används den konstruerade hälsoindikatorn som indata till en gated recurrent unit (ett neuralt nätverk som hanterar sekventiell data) för att förutspå återstående livslängd hos systemet i fråga. Metoden jämförs med andra metoder på ett dataset från NASA som simulerar degradering hos turbofan-motorer. Med avseende på storleken på de använda neurala nätverken så är resultatet relativt bra, men överträffar inte resultaten rapporterade från några av de senaste metoderna. Metoden testas även på ett simulerat dataset baserat på elevatorer som fraktar säd med två oberoende fel. Metoden lyckas skapa en hälsoindikator som har en önskvärd form för båda felen. Dock så överskattar den senare modellen, som använde hälsoindikatorn, återstående livslängd vid estimering av det mer ovanliga felet. På båda dataseten jämförs metoden för hälsoindikatorkonstruktion med en basmetod utan transformering, d.v.s. avståndet mäts direkt från grund-datat. I båda fallen överträffar den föreslagna metoden basmetoden i termer av förutsägelsefel av återstående livslängd genom gated recurrent unit- nätverket. På det stora hela så visar sig metoden vara flexibel i skapandet av hälsoindikatorer med olika attribut och p.g.a. metodens egenskaper är den adaptiv för olika typer av metoder som förutspår återstående livslängd.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-298084 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Nyman, Jacob |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2021:221 |
Page generated in 0.0036 seconds