Integrated Bayesian Framework for Remaining Useful Life Prediction.

International audienceIn this paper, a data-driven method for remaining useful life (RUL) prediction is presented. The method learns the relation between acquired sensor data and end of life time (EOL) to predict the RUL. The proposed method extracts monotonic trends from offline sensor signals, which are used to build reference models. From online signals the method represents the uncertainty about the current status, using discrete Bayesian filter. Finally, the method predicts RUL of the monitored component using integrated method based on K-nearest neighbor (k-NN) and Gaussian process regression (GPR). The performance of the algorithm is demonstrated using two real data sets from NASA Ames prognostics data repository. The results show that the algorithm obtain good results for both application

Nonparametric time series modelling for industrial prognostics and health management.

International audiencePrognostics and health management (PHM) methods aim at detecting the degradation, diagnosing the faults and predicting the time at which a system or a component will no longer perform its desired function. PHM is based on access to a model of a system or a component using one or combination of physical or data driven models. In physical based models one has to gather a lot of knowledge about the desired system, and then build analytical model of the system function of the degradation mechanism that is used as a reference during system operation. On the other hand data-driven models are based on the exploitation of symptoms or indicators of degradations using statistical or Artifcial Intelligence (AI) methods on the monitored system once it is operational and learn the normal behaviour. Trend extraction is one of the methods used to extract important information contained in the sensory signals, which can be used for data driven models. However, extraction of such information from collected data in a practical working environment is always a great challenge as sensory signals are usually multidimensional and obscured by noise. Also, the extracted trends should represent the nominal behaviour of the system as well as should represent the health status evolution. This paper presents a method for nonparametric trend modelling from multidimensional sensory data so as to use such trends in machinery health prognostics. The goal of this work is to develop a method that can extract features representing the nominal behaviour of the monitored component and from these features extract smooth trends to represent the critical component's health evolution over the time. The proposed method starts by multidimensional feature extraction from machinery sensory signals. Then, unsupervised feature selection on the features domain is applied without making any assumptions concerning the number of the extracted features. The selected features can be used to represent the nominal behaviour of the system and hence detect any deviation. Then, empirical mode decomposition algorithm (EMD) is applied on the projected features with the purpose of following the evolution of data in a compact representation over time. Finally, ridge regression is applied to the extracted trend for modelling and can be used later for remaining useful life prediction. The method is demonstrated on accelerated degradation dataset of bearings acquired from PRONOSTIA experimental platform and another dataset downloaded form NASA repository where it is shown to be able to extract signal trends

Data-driven prognostic method based on Bayesian approaches for direct remaining useful life prediction.

International audienceReliability of prognostics and health management systems (PHM) relies upon accurate understanding of critical components' degradation process to predict the remaining useful life (RUL). Traditionally, degradation process is represented in the form of data or expert models. Such models require extensive experimentation and verification that are not always feasible. Another approach that builds up knowledge about the system degradation over the time from component sensor data is known as data driven. Data driven models, however, require that sufficient historical data have been collected. In this paper, a two phases data driven method for RUL prediction is presented. In the offline phase, the proposed method builds on finding variables that contain information about the degradation behavior using unsupervised variable selection method. Different health indicators (HI) are constructed from the selected variables, which represent the degradation as a function of time, and saved in the offline database as reference models. In the online phase, the method finds the most similar offline health indicator, to the online health indicator, using k-nearest neighbors (k-NN) classifier to use it as a RUL predictor. The method finally estimates the degradation state using discrete Bayesian filter. The method is verified using battery and turbofan engine degradation simulation data acquired from NASA data repository. The results show the effectiveness of the method in predicting the RUL for both applications

Comparative Study between High Resolution Ultrasound and MRI in Diagnosis of Rotator Cuff Tears

Background: The four muscles that support the humeral head and come from the anterior and posterior sides of the scapula with their tendons situated in the smaller and larger tuberosities are collectively known as the "rotator cuff." The teres minor, supraspinatus, infraspinatus, and subscapularis are among these muscles. Objectives: This study compares dynamic high-resolution ultrasonography to MRI, which was the gold standard to assess the value of each technology in identifying rotator cuff injury. Patients and methods: This was prospective study for fifty patients were sent to the Diagnostic and Interventional Radiology Clinic in Qena City suspected to have rotator cuff injury. . Results: Patients' ages ranged from 19 to 70, with a mean age of 36 years, a standard deviation of 16.35 years. In our study, there were a total of 32 affected males (64%) and 18 affected females (36%) with a male to female ratio of 1.78:1. In identifying complete tears in our patients, in general, we found that USG has 100% overall sensitivity, 92.68% overall specificity, and 94% overall diagnostic accuracy. Positive predictive value was 75%, whereas the negative predictive value was 100%. Conclusion: MRI and ultrasound have similar levels of sensitivity and specificity. When high-resolution imaging is feasible, trained radiologists are on hand, and rotator cuff integrity is the main concern, US may be thought of as the screening method because it is less expensive and more widely available

Prédiction de l'état de santé de composants critiques à l'aide d'approches Bayésiennes.

Constructing prognostics models rely upon understanding the degradation process of the monitoredcritical components to correctly estimate the remaining useful life (RUL). Traditionally, a degradationprocess is represented in the form of physical or experts models. Such models require extensiveexperimentation and verification that are not always feasible in practice. Another approach that buildsup knowledge about the system degradation over time from component sensor data is known as datadriven. Data driven models require that sufficient historical data have been collected.In this work, a two phases data driven method for RUL prediction is presented. In the offline phase, theproposed method builds on finding variables that contain information about the degradation behaviorusing unsupervised variable selection method. Different health indicators (HI) are constructed fromthe selected variables, which represent the degradation as a function of time, and saved in the offlinedatabase as reference models. In the online phase, the method estimates the degradation state usingdiscrete Bayesian filter. The method finally finds the most similar offline health indicator, to the onlineone, using k-nearest neighbors (k-NN) classifier and Gaussian process regression (GPR) to use it asa RUL estimator. The method is verified using PRONOSTIA bearing as well as battery and turbofanengine degradation data acquired from NASA data repository. The results show the effectiveness ofthe method in predicting the RUL.La construction de modèles de pronostic nécessite la compréhension du processus de dégradation des composants critiques surveillés afin d’estimer correctement leurs durées de fonctionnement avant défaillance. Un processus de dégradation peut être modélisé en utilisant des modèles de connaissance issus des lois de la physique. Cependant, cette approche nécessite des compétencespluridisciplinaires et des moyens expérimentaux importants pour la validation des modéles générés, ce qui n’est pas toujours facile à mettre en place en pratique. Une des alternatives consiste à apprendre le modèle de dégradation à partir de données issues de capteurs installés sur le système.On parle alors d’approche guidée par des données.Dans cette thèse, nous proposons une approche de pronostic guidée par des données. Elle vise à estimer à tout instant l’état de santé du composant physique et prédire sa durée de fonctionnement avant défaillance. Cette approche repose sur deux phases, une phase hors ligne et une phase en ligne. Dans la phase hors ligne, on cherche à sélectionner, parmi l’ensemble des signaux fournis par les capteurs, ceux qui contiennent le plus d’information sur la dégradation. Cela est réalisé en utilisant un algorithme de sélection non supervisé développé dans la thèse. Ensuite les signaux sélectionnés sont utilisés pour construire différents indicateurs de santé représentant les différents historiques de données (un historique par composant). Dans la phase en ligne, l’approche développée permet d’estimer l’état de santé du composant test en faisant appel au filtre Bayésien discret.Elle permet également de calculer la durée de fonctionnement avant défaillance du composant en utilisant le classifieur k-plus proches voisins (k-NN) et le processus de Gauss pour la régression.La durée de fonctionnement avant défaillance est alors obtenue en comparant l’indicateur de santé courant aux indicateurs de santé appris hors ligne.L’approche développée a été vérifiée sur des données expérimentales issues de la plateforme PRONOSTIA sur les roulements ainsi que sur des données fournies par le Prognostic Center of Excellence de la NASA sur les batteries et les turboréacteurs

Prédiction de l'état de santé des composants critiques à l'aide de l'approche Bayesienne

Constructing prognostics models rely upon understanding the degradation process of the monitoredcritical components to correctly estimate the remaining useful life (RUL). Traditionally, a degradationprocess is represented in the form of physical or experts models. Such models require extensiveexperimentation and verification that are not always feasible in practice. Another approach that buildsup knowledge about the system degradation over time from component sensor data is known as datadriven. Data driven models require that sufficient historical data have been collected.In this work, a two phases data driven method for RUL prediction is presented. In the offline phase, theproposed method builds on finding variables that contain information about the degradation behaviorusing unsupervised variable selection method. Different health indicators (HI) are constructed fromthe selected variables, which represent the degradation as a function of time, and saved in the offlinedatabase as reference models. In the online phase, the method estimates the degradation state usingdiscrete Bayesian filter. The method finally finds the most similar offline health indicator, to the onlineone, using k-nearest neighbors (k-NN) classifier and Gaussian process regression (GPR) to use it asa RUL estimator. The method is verified using PRONOSTIA bearing as well as battery and turbofanengine degradation data acquired from NASA data repository. The results show the effectiveness ofthe method in predicting the RUL.La construction de modèles de pronostic nécessite la compréhension du processus de dégradation des composants critiques surveillés afin d’estimer correctement leurs durées de fonctionnement avant défaillance. Un processus de d´dégradation peut être modélisé en utilisant des modèles de Connaissance issus des lois de la physique. Cependant, cette approche n´nécessite des compétences Pluridisciplinaires et des moyens expérimentaux importants pour la validation des modèles générés, ce qui n’est pas toujours facile à mettre en place en pratique. Une des alternatives consiste à apprendre le modèle de dégradation à partir de données issues de capteurs installés sur le système. On parle alors d’approche guidée par des données. Dans cette thèse, nous proposons une approche de pronostic guidée par des données. Elle vise à estimer à tout instant l’état de santé du composant physique et prédire sa durée de fonctionnement avant défaillance. Cette approche repose sur deux phases, une phase hors ligne et une phase en ligne. Dans la phase hors ligne, on cherche à sélectionner, parmi l’ensemble des signaux fournis par les capteurs, ceux qui contiennent le plus d’information sur la dégradation. Cela est réalisé en utilisant un algorithme de sélection non supervisé développé dans la thèse. Ensuite, les signaux sélectionnés sont utilisés pour construire différents indicateurs de santé représentant les différents historiques de données (un historique par composant). Dans la phase en ligne, l’approche développée permet d’estimer l’état de santé du composant test en faisant appel au filtre Bayésien discret. Elle permet également de calculer la durée de fonctionnement avant défaillance du composant en utilisant le classifieur k-plus proches voisins (k-NN) et le processus de Gauss pour la régression. La durée de fonctionnement avant défaillance est alors obtenue en comparant l’indicateur de santé courant aux indicateurs de santé appris hors ligne. L’approche développée à été vérifiée sur des données expérimentales issues de la plateforme PRO-NOSTIA sur les roulements ainsi que sur des données fournies par le Prognostic Center of Excellence de la NASA sur les batteries et les turboréacteurs

Prédiction de l'état de santé des composants critiques à l'aide de l'approche Bayesienne

Constructing prognostics models rely upon understanding the degradation process of the monitoredcritical components to correctly estimate the remaining useful life (RUL). Traditionally, a degradationprocess is represented in the form of physical or experts models. Such models require extensiveexperimentation and verification that are not always feasible in practice. Another approach that buildsup knowledge about the system degradation over time from component sensor data is known as datadriven. Data driven models require that sufficient historical data have been collected.In this work, a two phases data driven method for RUL prediction is presented. In the offline phase, theproposed method builds on finding variables that contain information about the degradation behaviorusing unsupervised variable selection method. Different health indicators (HI) are constructed fromthe selected variables, which represent the degradation as a function of time, and saved in the offlinedatabase as reference models. In the online phase, the method estimates the degradation state usingdiscrete Bayesian filter. The method finally finds the most similar offline health indicator, to the onlineone, using k-nearest neighbors (k-NN) classifier and Gaussian process regression (GPR) to use it asa RUL estimator. The method is verified using PRONOSTIA bearing as well as battery and turbofanengine degradation data acquired from NASA data repository. The results show the effectiveness ofthe method in predicting the RUL.La construction de modèles de pronostic nécessite la compréhension du processus de dégradation des composants critiques surveillés afin d’estimer correctement leurs durées de fonctionnement avant défaillance. Un processus de d´dégradation peut être modélisé en utilisant des modèles de Connaissance issus des lois de la physique. Cependant, cette approche n´nécessite des compétences Pluridisciplinaires et des moyens expérimentaux importants pour la validation des modèles générés, ce qui n’est pas toujours facile à mettre en place en pratique. Une des alternatives consiste à apprendre le modèle de dégradation à partir de données issues de capteurs installés sur le système. On parle alors d’approche guidée par des données. Dans cette thèse, nous proposons une approche de pronostic guidée par des données. Elle vise à estimer à tout instant l’état de santé du composant physique et prédire sa durée de fonctionnement avant défaillance. Cette approche repose sur deux phases, une phase hors ligne et une phase en ligne. Dans la phase hors ligne, on cherche à sélectionner, parmi l’ensemble des signaux fournis par les capteurs, ceux qui contiennent le plus d’information sur la dégradation. Cela est réalisé en utilisant un algorithme de sélection non supervisé développé dans la thèse. Ensuite, les signaux sélectionnés sont utilisés pour construire différents indicateurs de santé représentant les différents historiques de données (un historique par composant). Dans la phase en ligne, l’approche développée permet d’estimer l’état de santé du composant test en faisant appel au filtre Bayésien discret. Elle permet également de calculer la durée de fonctionnement avant défaillance du composant en utilisant le classifieur k-plus proches voisins (k-NN) et le processus de Gauss pour la régression. La durée de fonctionnement avant défaillance est alors obtenue en comparant l’indicateur de santé courant aux indicateurs de santé appris hors ligne. L’approche développée à été vérifiée sur des données expérimentales issues de la plateforme PRO-NOSTIA sur les roulements ainsi que sur des données fournies par le Prognostic Center of Excellence de la NASA sur les batteries et les turboréacteurs