Ham sensör kaydı
Yaklaşık 10 saniyelik gerçek APU telemetrisi
PROJE / 10METROGUARD-ML
Predictive maintenance · Açıklanabilir anomali tespiti
MetroGuard
Metro kompresöründeki hava kaçaklarını arızadan önce işaretlemek için normal dönemden öğrenen, leakage-safe ve açıklanabilir bir erken uyarı sistemi.
GÖRSEL / 01
Erken tespit
Önceden belirlenen TCN autoencoder
Medyan uyarı süresi
Başarılı üç erken olay üzerinde
Yanlış alarm / gün
176,3 normal maruziyet günü
ARAŞTIRMA ÇERÇEVESİ
Amaç bir “doğruluk yüzdesi” üretmek değil; dört gerçek olay üzerinde erken yakalama, yanlış alarm yükü ve uyarı süresi arasındaki operasyonel dengeyi dürüstçe ölçmekti.
- Veri kaynağı
- UCI MetroPT-3 · CC BY 4.0
- İncelenen dönem
- 2020-02 — 2020-09
01 / YÖNTEM
Yöntem ve deney tasarımı
Zaman serisinin geleceğini modele sızdırmamak için veri ayrımını, özellikleri ve eşikleri kronolojik olarak önceden belirledim. Test sonucunu gördükten sonra model seçimini değiştirmedim.Nedensel özellik üretimi
Analog sinyalleri mean/std/min/max/last, dijital sinyalleri aktiflik–geçiş–last ile 5 dakikalık kutulara çevirdim. 12 kutu, yalnız geçmiş 60 dakikayı temsil ediyor.
Kronolojik deney protokolü
1–21 Şubat eğitim, 22–29 Şubat kalibrasyon, Mart–Eylül holdout test seti olarak ayrıldı. Split sınırlarında purge uygulandı; scaler ve eşikler test verisinden bilgi almıyor.
Dört model, tek alarm politikası
Robust-z, PCA, 300 ağaçlı Isolation Forest ve küçük TCN autoencoder aynı pencerelerde karşılaştırıldı. q=.995 eşik, EWMA α=.2 ve 3-of-4 persistence tümünde sabit.
Olay-temelli değerlendirme
Erken pencere arızadan 24–2 saat öncesi. Event recall k/4, lead time, false alarms/day, PR-AUC ve alarm altında geçirilen süre birlikte raporlandı.
02 / BULGULAR
İstatistiksel bulgular
Ana metrik olay bazında k/4’tür. ROC-AUC dengesiz olay verisinde yanıltıcı olabileceği için PR-AUC öne çıkarıldı.01 / Birincil model3/4
TCN üç olayı erken, dördüncüyü geç yakaladı
Medyan lead time 15,6 saat; aralık 8,1–17,8 saat. Buna karşılık 222 yanlış alarm ve test zamanının %18,15’inde aktif alarm oluştu.
02 / Karşılaştırma0.485
En yüksek PR-AUC Isolation Forest’ta
Dört olayın tamamını 16–24 saat önce işaretledi ve günde 0,811 yanlış alarm üretti; fakat holdout döneminin %35,36’sında alarmda kaldı. Bu nedenle test sonrasında birincil model olarak seçilmedi.
03 / Açıklanabilirlik86.8%
TCN reconstruction error’ında en büyük pay TP2’nin
Motor akımı %8,29 ve basınç valfi %3,83 ile onu izliyor. Bunlar anomalinin sinyal katkılarıdır; kök neden veya fiziksel arıza kanıtı değildir.
03 / KARŞILAŞTIRMA
Model karşılaştırması
Holdout model karşılaştırması| Model | Erken recall | Yanlış alarm/gün | PR-AUC | Alarm süresi |
|---|---|---|---|---|
| Robust-z | 4/4 | 1.435 | 0.134 | 14.75% |
| PCA | 1/4 | 0.601 | 0.259 | 8.89% |
| Isolation Forest | 4/4 | 0.811 | 0.485 | 35.36% |
| TCN autoencoder | 3/4 | 1.259 | 0.242 | 18.15% |
04 / GÖRSEL ANALİZ
Analiz görselleri
03 DOĞRULANMIŞ ÇIKTI
05 / KAPSAM
Kapsam ve sınırlamalar
- Yalnız bir APU ve dört konsolide hava kaçağı olayı var; sonuçlar filoya genellenemez.
- Şubat, raporlanmış arıza bulunmayan referans dönemdir; kanıtlanmış tamamen sağlıklı dönem değildir.
- Alarm açıklamaları kök neden, RUL veya üretim güvenliği iddiası değildir.
Araştırma sonucu
Bu çalışma, yüksek recall’ın tek başına yeterli olmadığını gösteriyor: iyi bir erken uyarı sistemi, yakalama gücü kadar alarm bütçesini ve açıklanabilirliği de yönetmeli.
Kaynak kodu incele