Veri / ML projesi · Temmuz 2026

Titreşim verisinden rulman arızası tahmini.

NASA/IMS veri seti rulmanları gerçekten bozulana kadar çalıştırdı: 3 test, her birinde 4 rulman, 2000 RPM ve 6000 lbs radyal yük altında, 20 kHz örnekleyen ivmeölçerler. Sağlıklı bir rulman sessizce uğuldar; bilezikte bir çatlak oluştuğunda ise üzerinden geçen her bilye keskin bir darbe üretir. Bu proje o fiziği çalışan bir erken uyarı sistemine dönüştürüyor — önce klasik istatistikle, sonra makine öğrenmesiyle — ve ikisini de belgelenmiş söküm raporlarına karşı notlandırıyor.

4/4tespit edilen arızalı rulman — her testte NASA'nın söküm raporuyla birebir

2,5–17 günişlevsel arızadan önce erken uyarı (P–F aralığı)

5,5 sa45 günlük testte en iyi arıza tarihi tahmin hatası

7,4 sahiç eğitilmediği bir rulmanda, son 24 saatte ML ortalama hatası

Yöntem

Ham sinyalden geri sayıma üç adım.

Adım 1 · ÖzniteliklerSinyali sıkıştır

Her 10 dakikalık kesit (kanal başına 20.480 nokta) dört sağlık sayısına indirgeniyor: RMS (toplam enerji, ISO 10816 standardı), basıklık (sivrilik — darbeler onu Gauss değeri 3'ün üzerine iter, genellikle en erken uyarı), tepe değeri ve tepe faktörü.

Adım 2 · Tespit ve öngörüİstatistik, ML yok

Her testin ilk %15'i sağlıklı kabul ediliyor. Yumuşatılmış RMS'in taban çizgisi + 6σ'yı art arda 5 kesit boyunca aşması alarmı çalıştırıyor. O andan itibaren hasar büyümesine uydurulan üstel eğri arıza seviyesine ekstrapole ediliyor — her kesitte yeniden, böylece tahmin bir kasırga rotası gibi keskinleşiyor.

Adım 3 · Makine öğrenmesiRastgele orman ile RUL

Test 1–2'nin arızalı rulmanlarından 5.296 kesit eğitim örneğine dönüşüyor: "titreşim böyle görünüyordu → X saat sonra arıza". Öznitelikler her rulmanın kendi sağlıklı taban çizgisine normalize ediliyor; model rulman kimliklerini değil hasar örüntülerini öğreniyor. Notu ise hiç görmediği test 3'te veriliyor.

Sonuçlar

Çıktı, grafiklerin kendisi.

Bir rulman havalanıyor, üçü düz kalıyor

Test 2 overview: RMS and kurtosis of all four bearings; bearing 1 rises sharply near day 7 while the others stay flat

Test 2, dört rulman birden. Rulman 1 (dış bilezik kusuru) 4. gün civarında sağlıklı banttan çıkıyor ve 6,8. günde arızaya doğru ivmeleniyor — NASA'nın sökümde hasarlı bulduğu rulmanın ta kendisi. Diğer üçü bütün hafta taban çizgilerinde uğulduyor.

Tespit + yakınsayan bir arıza öngörüsü

Test 2 bearing 1: degradation detected at 3.8 days; predicted failure dates converge onto the actual failure at 6.8 days

Üstte: alarm 3,8. günde çalıyor — arızadan 3 gün önce. Altta: her günün üzerinde durup üstel uydurmayla arıza tarihi tahmin ediliyor (mavi noktalar); hasar büyüdükçe tahmin gerçeğe (kırmızı çizgi) yakınsıyor, daralan bir kasırga tahmin konisi gibi.

Meşhur "iyileşen" rulman

Test 1 bearing 3: health curve temporarily recovers before worsening, making early forecasts wander before converging

Test 1 rulman 3 geçici olarak "iyileşiyor" — hasar devam etmeden önce dökülme kenarları düzleniyor — bu yüzden erken tahminler yakınsamadan önce geziniyor. Bozulmanın düzgün bir üstel değil, fizik olduğunu hatırlatan iyi bir örnek.

Hiç görmediği rulmanda rastgele orman

Random forest predicting remaining useful life of test 3 bearing 3, versus the true remaining life; feature importance dominated by smoothed RMS

Model, test 3'te kalan faydalı ömrü saat saat tahmin ediyor. Etiketler 120 saatte kırpılıyor çünkü sağlıklı titreşim gelecek hakkında bilgi taşımaz — düz kırmızı çizgi hata değil, dürüstlük. 40. gün civarında bozulma başlayınca geri sayım kilitleniyor: son günde ortalama hata 7,4 saat. Öznitelik önemi ~%75'i yumuşatılmış RMS'e, ~%15'i yumuşatılmış basıklığa veriyor — orman, fiziğin işaret ettiği göstergeleri kendi başına yeniden keşfetti.

Dürüst sınırlar

Geri sayımın bittiği yer — ve Aşama 2'nin bununla ne yaptığı.

Arıza seviyesi her testin sonundan alınıyor; sahada kurulu bir sistem bunun yerine ISO standartlarına ya da filo geçmişine ihtiyaç duyar.
Hasar başlamadan öngörü mümkün değil — sağlıklı bir rulmanın titreşimi geleceği hakkında hiçbir şey içermez. Birebir aynı rulmanların ömrü 10 kattan fazla saçılır; kataloglar bu yüzden birim bazlı tarih değil, istatistiksel L10 ömrü verir.
Yalnızca zaman alanı öznitelikleri. Klasik sonraki adım, darbe tekrarlama frekansından hangi kusur olduğunu (iç bilezik / dış bilezik / makara) belirleyen zarf spektrumu analizi. Aşama 2 bunu kurdu — zarf bandı, belgelenmiş bir dış bilezik arızasında 21,7 kat parlıyor.
Mutlak saat tahminleri başka test düzeneklerine taşınmaz — hâlâ açık bir araştırma problemi (alanlar arası prognostik); ömür oranı formülasyonu buna atılacak ilk adım olurdu. Aşama 2 bunu ölçtü: üç düzenekte, tüm bir düzeneği gizlemek tek bir rulmanı gizlemekten daha pahalıya mal olmadı.

Aşama 2'yi oku — hiç görülmemiş bir düzeneğe aktarılıyor mu? →

Malzemeler

Slaytlar ve anlatım.

Tam anlatım — yöntem, grafikler ve bir makine mühendisinin gözünden ML — sunumda.

Sunumu indir Projelere dön