Источники больших данных

Источники больших данных

Содержание материала

Промышленные двигатели и оборудование: значение данных, полученных от датчиков

В мире существует множество сложных машин и двигателей: самолеты, поезда, военная техника, строительное оборудование, буровое оборудование и т. д. Обеспечение надежной работы этого оборудования имеет огромное значение. В последние годы во всех видах техники — от двигателей самолетов до танков — начали использоваться встроенные датчики с целью посекундного наблюдения за состоянием оборудования.

Мониторинг может осуществляться с огромной степенью детализации, особенно во время тестирования и разработки. Например, в процессе разработки нового двигателя следует собрать как можно более подробные данные, чтобы определить, работает ли он так, как ожидалось. После выпуска двигателя замена в нем того или иного компонента связана с большими затратами, поэтому необходимо заранее тщательно проанализировать работу оборудования. Мониторинг также никогда не прекращается. Возможно, при постоянном мониторинге собираются не все данные, поступающие каждую миллисекунду, однако большое количество детальных сведений собирается для оценки жизненного цикла оборудования и выявления регулярно возникающих проблем.

Возьмем двигатель. Датчик может собирать все данные, начиная от температуры и количества оборотов в минуту и заканчивая скоростью расхода топлива и уровнем давления масла, с необходимой частотой. Объем данных очень быстро растет по мере увеличения частоты получения данных, количества метрик и числа отслеживаемых элементов. Почему это должно нас заинтересовать? Вот несколько примеров.

Использование данных, полученных от датчиков

Двигатели — очень сложные устройства. Они содержат много движущихся частей, должны работать при высоких температурах и в широком диапазоне рабочих условий. Их стоимость предполагает, что они проработают много лет. Стабильная и предсказуемая работа имеет решающее значение, и часто от нее зависят жизни людей. Техническое обслуживание самолета может стоить авиакомпании или военно-воздушным силам страны огромных денег, но это необходимо, если под угрозой безопасность. Крайне важно минимизировать время, в течение которого самолеты и авиационные двигатели, а также другое оборудование оказываются выведенными из эксплуатации.

Стратегии минимизации времени простоя предусматривают наличие запчастей или дополнительных двигателей, которые можно быстро заменить в оборудовании, требующем обслуживания; проведение диагностики для быстрого обнаружения частей, требующих замены, и закупку более надежных версий проблемных компонентов. Эффективное применение всех этих стратегий зависит от данных, которые используются для создания диагностических алгоритмов, а также в качестве входных данных при проведении диагностики определенных проблем. Инженерные организации с помощью данных, полученных от датчиков, точно определяют причины выхода оборудования из строя и разрабатывают новые способы обеспечения более длительной и надежной работы. Эти соображения применимы к двигателям воздушного, водного и наземного транспорта.

Путем сбора и анализа подробных данных о работе двигателя можно точно определить закономерности, которые приводят к поломке. Кроме того, можно выявить долгосрочные закономерности, которые вызывают уменьшение срока службы двигателя и/или необходимость более частого проведения ремонта. Количество пермутаций различных показаний, особенно с течением времени, делает анализ этих данных настоящим вызовом. Мало того что этот процесс подразумевает работу с большими данными, но и анализ, который необходимо проводить, сам по себе очень сложен. Вот некоторые примеры вопросов, на которые можно найти ответ:

  • Предсказывает ли внезапное падение давления неизбежный отказ оборудования почти со 100%-ной вероятностью?
  • Указывает ли устойчивое снижение температуры в течение нескольких часов на другие проблемы?
  • Что означают необычные уровни вибрации?
  • Приводит ли резкое увеличение оборотов двигателя при запуске к значительному изнашиванию определенных компонентов и увеличению частоты проведения требующегося ремонта?
  • Приводит ли недостаточное давление топлива, сохраняющееся на протяжении нескольких месяцев, к повреждению некоторых компонентов двигателя?

Недостаток структуры в структурированных данных

Работа с информацией, полученной от датчиков, — непростая задача. Хотя собранные данные структурированы и отдельные их элементы достаточно изучены, взаимосвязи между этими элементами не очевидны. Задержки во времени и не поддающиеся измерению внешние факторы могут еще больше усложнить дело. Процесс выявления долгосрочных взаимодействий различных показателей чрезвычайно труден, учитывая объем доступной информации. Наличие структурированных данных не гарантирует высокоструктурированного и стандартизированного подхода к их анализу.

Когда возникают серьезные проблемы, очень полезно вернуться и посмотреть, что происходило перед тем, как проблема была выявлена. В данном случае датчики двигателя работают подобно черным ящикам самолета, которые помогают диагностировать причину аварии: полученные данные можно использовать в диагностических и исследовательских целях. Такие датчики представляют собой более сложную форму телематических устройств — о них упоминалось в примере с автострахованием. Использование данных от сенсоров, которые постоянно собирают информацию о своем окружении, широко обсуждается в мире больших данных. Хотя здесь мы сосредоточили внимание на двигателях, существует бесчисленное множество других способов использования датчиков, к которым применимы те же принципы.

Процесс сбора данных от датчиков множества двигателей в течение длительного периода обеспечивает большой объем данных для анализа. Тщательно изучив их, вы сможете выявить проблемы в оборудовании и решить их на ранней стадии. Можно определить слабые стороны, а затем разработать процедуры решения проблем, которые могут возникнуть в результате выявленных недостатков. Преимущества заключаются не только в повышении уровня безопасности, но и в снижении затрат. Поскольку данные, полученные от датчиков, позволяют повысить безопасность двигателей и оборудования, которые дольше остаются в эксплуатации, это позволит обеспечить стабильную работу и снизить затраты. В этом случае выигрывают все.