The growth of global consumption has motivated important applications of deep learning to smart manufacturing and machine health monitoring. In particular, analyzing vibration data offers great potential to extract meaningful insights into predictive maintenance by the detection of bearing faults. Deep learning can be a powerful method to predict these mechanical failures; however, they lack generalizability to new tasks or datasets and require expensive, labeled mechanical data. We address this by presenting a novel self-supervised pretraining and fine-tuning framework based on transformer models. In particular, we investigate different tokenization and data augmentation strategies to reach state-of-the-art accuracies using transformer models. Furthermore, we demonstrate self-supervised masked pretraining for vibration signals and its application to low-data regimes, task adaptation, and dataset adaptation. Pretraining is able to improve performance on scarce, unseen training samples, as well as when fine-tuning on fault classes outside of the pretraining distribution. Furthermore, pretrained transformers are shown to be able to generalize to a different dataset in a few-shot manner. This introduces a new paradigm where models can be pretrained on unlabeled data from different bearings, faults, and machinery and quickly deployed to new, data-scarce applications to suit specific manufacturing needs.


翻译:全球消费的增长推动了深度学习在智能制造与机器健康监测中的重要应用。具体而言,振动数据分析为通过轴承故障检测实现预测性维护提供了提取有意义洞察的巨大潜力。深度学习可以成为预测这些机械故障的有力方法;然而,现有方法缺乏对新任务或数据集的泛化能力,且需要昂贵且带标签的机械数据。为此,我们提出了一种基于Transformer模型的新型自监督预训练与微调框架。我们特别研究了不同的分词与数据增强策略,以利用Transformer模型达到最先进的准确率。此外,我们展示了针对振动信号的自监督掩码预训练及其在低数据场景、任务适应与数据集适应中的应用。预训练能够提升在稀缺、未见过的训练样本上的性能,以及在预训练分布之外的故障类别上进行微调时的表现。此外,研究表明预训练的Transformer能够以少量样本的方式泛化到不同的数据集。这引入了一种新范式:模型可以在来自不同轴承、故障类型和机械设备的无标签数据上进行预训练,并快速部署到新的、数据稀缺的应用中,以满足特定的制造需求。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27日
Arxiv
16+阅读 · 2020年2月6日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
4+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:33
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员