[發(fā)明專(zhuān)利]對(duì)用于機(jī)器的狀態(tài)監(jiān)控的模型進(jìn)行驗(yàn)證和選擇的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110244661.9
• 申請(qǐng)日: 2021-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113360337A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·托里卡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F11/30
• 分類(lèi)號(hào): G06F11/30;G06F11/34;G06N20/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫云漢;劉春元

本發(fā)明涉及一種用來(lái)對(duì)至少一個(gè)用于監(jiān)控機(jī)器的狀態(tài)的模型進(jìn)行驗(yàn)證和從第一模型集中選擇至少一個(gè)用于監(jiān)控機(jī)器的狀態(tài)的模型的方法，其中所述模型是借助于機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)被訓(xùn)練的算法，其中模型借助于運(yùn)行參數(shù)的參考數(shù)據(jù)記錄來(lái)被訓(xùn)練并且通過(guò)對(duì)于不同的模型來(lái)說(shuō)不同的參數(shù)配置來(lái)被表征，該方法包括：根據(jù)參考數(shù)據(jù)記錄產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄，其中在參考數(shù)據(jù)記錄中的運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)值分別被相對(duì)應(yīng)的不容許的運(yùn)行參數(shù)值所替代；針對(duì)模型集中的每個(gè)模型：將模型應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄中的每個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄，以便確定模型關(guān)于每個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄方面的誤差值，并且基于模型的誤差值來(lái)確定模型的距離值；基于距離值的大小來(lái)選擇一個(gè)或多個(gè)模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用來(lái)對(duì)至少一個(gè)用于監(jiān)控機(jī)器的狀態(tài)的模型進(jìn)行驗(yàn)證和從第一模型集中選擇至少一個(gè)用于監(jiān)控機(jī)器的狀態(tài)的模型的方法。本發(fā)明尤其涉及對(duì)適合于機(jī)器監(jiān)控的模型進(jìn)行驗(yàn)證和從一個(gè)或多個(gè)模型中選擇適合于機(jī)器監(jiān)控的模型。

背景技術(shù)

基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)模型可以在預(yù)測(cè)性維護(hù)概念的范疇內(nèi)被使用，以便對(duì)工業(yè)設(shè)施中的機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分類(lèi)并且以便尤其是識(shí)別表明機(jī)器的功能失靈的異常運(yùn)行狀態(tài)。為了對(duì)這些數(shù)學(xué)模型或算法進(jìn)行訓(xùn)練，可以使用樣本或參考數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，這些樣本或參考數(shù)據(jù)是在機(jī)器運(yùn)行期間被記錄的。模型在訓(xùn)練期間學(xué)習(xí)對(duì)機(jī)器的通過(guò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)所表征的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。在訓(xùn)練之后，通過(guò)將訓(xùn)練后的模型應(yīng)用于機(jī)器的新記錄的運(yùn)行數(shù)據(jù)，能夠得出關(guān)于機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)的結(jié)論。

在訓(xùn)練時(shí)使用的樣本數(shù)據(jù)通常在機(jī)器的正常運(yùn)行期間被記錄。由于在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)施中的生產(chǎn)在大多數(shù)情況下都無(wú)故障地進(jìn)行，所以這些樣本數(shù)據(jù)包含很少的關(guān)于故障狀態(tài)的數(shù)據(jù)或者完全不包含關(guān)于故障狀態(tài)的數(shù)據(jù)。相對(duì)應(yīng)地，由于異常狀態(tài)或故障狀態(tài)并不包含在訓(xùn)練數(shù)據(jù)中，所以利用機(jī)器學(xué)習(xí)所獲得的模型不能“學(xué)習(xí)”對(duì)這些異常狀態(tài)或故障狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。這里，也不可能使用試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)，因?yàn)闄C(jī)器在實(shí)踐中在真實(shí)使用時(shí)與在試驗(yàn)臺(tái)上不一樣地構(gòu)造并且不一樣地運(yùn)行。即，在例如有針對(duì)性地產(chǎn)生故障狀態(tài)的試驗(yàn)臺(tái)上所記錄的數(shù)據(jù)并不能被借用。

由于不存在關(guān)于故障狀態(tài)的數(shù)據(jù)并且相對(duì)應(yīng)地也不存在用于機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)的誤差度規(guī)，所以在實(shí)踐中使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的通過(guò)無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)被訓(xùn)練的算法來(lái)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行編碼和分類(lèi)。但是，由于缺少關(guān)于異常狀態(tài)的數(shù)據(jù)，所以并沒(méi)有進(jìn)行關(guān)于這些異常狀態(tài)方面的訓(xùn)練。

發(fā)明內(nèi)容

按照本發(fā)明，提出了具有專(zhuān)利獨(dú)立權(quán)利要求的特征的一種用來(lái)對(duì)至少一個(gè)用于監(jiān)控機(jī)器的狀態(tài)的模型進(jìn)行驗(yàn)證和選擇的方法、一種相對(duì)應(yīng)的計(jì)算單元、一種相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序和一種相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)介質(zhì)。有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求以及隨后的描述的主題。

通過(guò)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的模型的驗(yàn)證和選擇，這些模型能夠在先前沒(méi)有對(duì)機(jī)器的異常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行明確的訓(xùn)練或?qū)W習(xí)的情況下識(shí)別這些異常狀態(tài)。

用來(lái)借助于不容許的運(yùn)行參數(shù)值對(duì)至少一個(gè)用于監(jiān)控機(jī)器的狀態(tài)的模型進(jìn)行驗(yàn)證和從包括至少一個(gè)模型的第一模型集中選擇至少一個(gè)用于監(jiān)控機(jī)器的狀態(tài)的模型的方法涉及如下模型，這些模型是借助于機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)被訓(xùn)練的算法，這些算法基于表征機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行參數(shù)來(lái)對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行建模，其中這些模型借助于這些運(yùn)行參數(shù)的參考數(shù)據(jù)記錄來(lái)被訓(xùn)練，其中這些模型通過(guò)對(duì)于不同的模型來(lái)說(shuō)不同的參數(shù)配置來(lái)被表征。該方法包括：a) 根據(jù)參考數(shù)據(jù)記錄產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄，其中在參考數(shù)據(jù)記錄中的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)值分別被相對(duì)應(yīng)的不容許的運(yùn)行參數(shù)值所替代；b)針對(duì)該模型集中的每個(gè)模型，將該模型應(yīng)用于所述一個(gè)或多個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄中的每個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄，以便確定該模型關(guān)于每個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄方面的誤差值，并且基于該模型的誤差值來(lái)確定該模型的距離值；和c) 基于距離值的大小來(lái)選擇一個(gè)或多個(gè)模型。

距離值說(shuō)明了模型給測(cè)試數(shù)據(jù)記錄分派了距參考數(shù)據(jù)記錄的怎樣的距離。相對(duì)應(yīng)地，通過(guò)基于距離值的大小的選擇可以確定特別適合的模型。