确定技术系统的剩余使用寿命的方法和设备技术方案

用于确定技术系统(100、200、300)的至少一个组件的剩余使用寿命的计算机实现的方法，其中该方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定技术系统的剩余使用寿命的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种用于确定技术系统的剩余使用寿命的方法、一种用于执行该方法的设备、一种用于训练机器学习系统的方法、一种用于训练机器学习系统的设备、一种计算机程序和一种机器可读的存储介质。

技术介绍

[0002]Hinton和Salakhutdinov的“Reducing the Dimensionality of Data with Neural Networks”，2006年7月28日，https：//www.cs.toronto.edu/～hinton/science.pdf公开了一种借助于自动编码器确定表示的方法。

技术实现思路

[0003]技术系统或至少技术系统的组件通常会遭受磨损过程。这些磨损过程可能导致技术系统不再有效工作或甚至不再正确工作。这尤其可能导致技术系统的失效。
[0004]因此，希望确定技术系统或技术系统的至少一个组件的剩余使用寿命(英语：remaining useful life或rest of useful life，RUL)。基于所确定的剩余使用寿命，例如可以决定是否和/或何时应当更换所述技术系统或所述组件。
[0005]具有独立权利要求1的特征的方法使得能够确定技术系统或技术系统的至少一个组件的剩余使用寿命。这是有利的，因为由此可以拦截技术系统或技术组件的失效。也可以基于所确定的剩余使用寿命对所述技术系统或所述技术系统的所述至少一个组件进行维护。该方法的优点是能够以更高的准确性确定剩余使用寿命。
>[0006]在第一方面，本专利技术涉及一种用于确定技术系统的至少一个组件的剩余使用寿命的计算机实现的方法，其中该方法包括以下步骤：
[0007]·
借助于至少一个传感器确定第一输入信号，其中所述第一输入信号表征所述技术系统的所述至少一个组件的运行状态；
[0008]·
借助于第一机器学习系统的编码器确定所述第一输入信号的第一表示；
[0009]·
基于所述第一表示并且基于所提供的多个第二表示来确定所述剩余使用寿命，其中所述多个第二表示是借助于所述编码器基于多个第二输入信号来确定的，并且向每个第二表示分配对应的剩余使用寿命。
[0010]在所描述的方法中，剩余使用寿命可以理解为从当前时间点到第二时间点的时间段，在该时间段内所述组件和/或所述技术系统本身正确地或以足够的准确性或以足够的效率执行或能够执行预期功能，而在所述第二时间点之后，所述组件和/或所述技术系统出现故障，或者所述组件和/或所述技术系统没有以足够的准确性或以足够的效率执行或能够执行预期功能，或所述组件和/或所述技术系统的进一步运行可能导致安全风险。
[0011]例如可以想到，所述技术系统是制动器并且所述组件是制动片。在这个示例中可以想到，由于制动片的磨损，制动器从所述第二时间点起将不再正确工作，或进一步的运行导致过高的风险，例如因为制动器不能再发挥足够的制动力。
[0012]因此，该方法可以理解为，借助于第一机器学习系统确定所述组件和/或所述技术系统的剩余使用寿命。
[0013]为此，在该方法中首先借助于所述至少一个传感器确定表征所述组件或所述技术系统的运行状态的第一输入信号。作为传感器例如可以使用被构造用于确定温度、压力、转速、流量或加速度的传感器。有利地，也可以使用多个可能不同的传感器。在这种情况下，输入信号可以优选地以向量的形式表示。然而也可能的是，光学传感器用作传感器并且所述输入信号包括图像。
[0014]然后输入信号由所述第一机器学习系统接受，所述第一机器学习系统借助于编码器确定所述第一表示，所述第一表示可以理解为输入信号的潜在表示。编码器在此情况下可以理解为可以从输入信号中提取与确定剩余使用寿命相关的信息的设备。
[0015]在此情况下，所述第一机器学习系统特别是可以包括自动编码器(英语：Auto Encoder)，其中可以将自动编码器的编码器理解为第一机器学习系统的编码器。在这种情况下，自动编码器的编码器可以接受输入信号并确定输出，其中所述输出可以用作所述第一表示。也可能的是，由编码器确定的输出遍历至少一个后处理步骤并且将经过后处理的输出用作第一表示。
[0016]也可能的是，所述第一机器学习系统包括变分自编码器(英语：Variational Auto Encoder)，其中变分自编码器的编码器可以理解为第一机器学习系统的编码器。在这种情况下，自动编码器的编码器可以接受输入信号并确定包括表征期望值的至少一个第一值和包括表征方差的至少一个第二值的输出。一个或者多个第一值和第二值可以优选地级联成向量，其中该向量可以作为第一表示提供。还可能的是，该向量遍历至少一个后处理步骤并且将经过后处理的向量用作第一表示。
[0017]然而也可能的是，所述第一机器学习系统包括归一化流(英语：Normalizing Flow)，其中归一化流的前向方向可以理解为编码器。在这种情况下，归一化流可以接受输入信号并通过前向传递(英语：Forward Pass)确定输出，其中所述输出可以用作第一表示。也可能的是，由所述归一化流程确定的输出遍历至少一个后处理步骤，并且将经过后处理的输出用作第一表示。
[0018]不管编码器的选择如何，后处理都可以包括根据所述第二表示的平均值的至少一个移位。
[0019]所述第一表示和所述第二表示可以理解为输入信号空间的潜在子空间的点或向量，其中所述潜在子空间分别表征存在于所述第一输入信号和所述第二输入信号中的重要信息。
[0020]然后可以将所确定的第一表示与多个第二表示进行比较以确定剩余使用寿命。所述第二表示特别是可以在所述组件和/或所述技术系统的开发期间加以确定。例如，在开发期间可以记录和确定结构相同或结构相似的组件或结构相同或结构相似的技术系统的第二输入信号，并且可以一直等到达到该组件的第二时间点为止。然后可以分别将从记录第二输入信号的时间点到第二时间点的时间间隔作为剩余使用寿命分配给第二输入信号。
[0021]然后可以用所述第二输入信号和分别对应的、即分配的剩余使用寿命来训练所述第一机器学习系统。在所述训练后，所述第二输入信号可以由所述第一机器学习系统的编码器处理，并且所述编码器的输出可以作为第二表示提供。在此情况下，然后可以将针对第
二输入信号确定的剩余使用寿命分配给针对第二输入信号确定的第二表示。
[0022]在该方法的优选设计中，还可以在确定剩余使用寿命的步骤中根据所述第二表示之一与所述第一表示的至少一个相似性来确定所述剩余使用寿命。
[0023]这种方法的优点是通过该方法可以非常精确地预测剩余使用寿命，因为通过编码器将第一输入信号的信息压缩为决定性地表征第一输入信号的信息的子集。由此，借助于相似性对第一表示与第二表示的比较可以被认为是对应输入信号的语义内容的比较，其中输入信号的不期望的内容(例如噪声)已经由编码器从输入信号中去除。由此能够改善剩余使用寿命的预测精度。
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定技术系统(100、200、300)的至少一个组件的剩余使用寿命的计算机实现的方法，其中该方法包括以下步骤：
·
借助于至少一个传感器(30)确定第一输入信号(x)，其中所述第一输入信号(x)表征所述技术系统(100、200、300)的所述至少一个组件的运行状态；
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借助于第一机器学习系统(60)的编码器(61)确定所述第一输入信号(x)的第一表示(64)；
·
基于所述第一表示(64)并且基于所提供的多个第二表示(63)来确定所述剩余使用寿命，其中所述多个第二表示(63)是借助于所述编码器(61)基于多个第二输入信号来确定的，并且向每个第二表示(63)分配对应的剩余使用寿命。2.根据权利要求1所述的方法，其中在确定剩余使用寿命的步骤中，根据所述第二表示(63)之一与所述第一表示(64)的至少一个相似性来确定所述剩余使用寿命。3.根据权利要求2所述的方法，其中在确定剩余使用寿命的步骤中，根据所述第二表示(63)之一的剩余使用寿命来确定所述剩余使用寿命。4.根据权利要求3所述的方法，其中在确定剩余使用寿命的步骤中，提供分配给第二表示(63)的剩余使用寿命作为所确定的剩余使用寿命，其中所述第二表示(63)是所述多个第二表示(63)中与所述第一表示(64)最相似的第二表示。5.根据权利要求3所述的方法，其中在确定剩余使用寿命的步骤中，将与所述多个第二表示(63)的子集对应的剩余使用寿命的平均值或中值或最小值或最大值作为所确定的剩余使用寿命提供，其中所述子集包含预定义数量的与所述第一表示(64)最相似的第二表示(63)。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中借助于第二机器学习系统来确定所述剩余使用寿命，其中首先借助于所述多个第二表示(63)和分别分配给所述第二表...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：