kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Comparison of machine learning methods for anomaly detection and condition monitoring in rolling bearings: Autoencoders vs LSTM
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Predictive maintenance is an area that has vast practical importance to the current industrial sector. It revolutionalises maintenance practices from a reactive to a proactive approach. Utilising machine learning models on the data collected from sensors installed on machines, predictive

maintenance enables the timely detection of anomalies. This approach minimises unplanned downtime, enhances equipment reliability, and optimises resource utilisation. Predictive maintenance also reduces maintenance costs and prolongs the lifespan of machinery.

This thesis focuses on fault detection and health monitoring of rotating machinery, specifically bearings, based on vibration signals. Two machine learning models that are commonly used for fault detection in bearings --- Autoencoder (AE) and Long Short-Term Memory (LSTM) are compared to explore their theoretical advantages and drawbacks. Both models are applied to a novel dataset featuring bearing vibration data from Leine Linde AB. The models are then evaluated on this new dataset and are compared against a sliding average threshold as well as against each other.

Both Autoencoder and Long Short-Term Memory models were tailored to suit the characteristics of the dataset. The models reconstruct the vibration signal and then a one-class Support Vector Machine (SVM) is applied to detect anomalies. The results show the AE model outperforms the LSTM model in anomaly detection. The LSTM model performs marginally better at reconstructing the vibration data.

Abstract [sv]

Prediktivt underhåll är ett område som har stor praktisk betydelse för den nuvarande industrisektorn. Det revolutionerar underhållspraxis från ett reaktivt till ett proaktivt tillvägagångssätt. Genom att använda maskininlärningsmodeller på data som samlats in från sensorer installerade på maskiner, möjliggör förutsägande underhåll att avvikelser kan upptäckas i tid. Detta tillvägagångssätt minimerar oplanerad stilleståndstid, förbättrar utrustningens tillförlitlighet och optimerar resursutnyttjandet. Förutsägande underhåll minskar också underhållskostnaderna och förlänger maskinernas livslängd.

Detta examensarbete fokuserar på feldetektering och hälsoövervakning av roterande maskineri, speciellt lager, baserat på vibrationssignaler. Två maskininlärningsmodeller som vanligtvis används för feldetektering i lager --- Autoencoder (AE) och Long Short-Term Memory (LSTM) jämförs för att utforska deras teoretiska fördelar och nackdelar. Båda modellerna tillämpas på en ny datamängd med bärande vibrationsdata från Leine Linde AB. Modellerna utvärderas sedan på denna nya datamängd och jämförs mot en glidande medeltröskel såväl som mot varandra.

Både Autoencoder- och Long Short-Term Memory-modellerna skräddarsyddes för att passa datauppsättningens egenskaper. Modellerna rekonstruerar vibrationssignalen och sedan appliceras en enklass Support Vector Machine (SVM) för att upptäcka anomalier. Resultaten visar att AE-modellen överträffar LSTM-modellen vid anomalidetektering. LSTM-modellen presterar marginellt bättre på att rekonstruera vibrationsdata.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology , 2024. , p. 96
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:514
Keywords [en]
Machine learning, Autoencoder, Long Short-term Memory, Predictive maintenance, Fault detection, Bearing
Keywords [sv]
Maskininlärning, Autoencoder, Long Short-term Memory, Prediktivt Underhåll, Feldetektering, Lager
National Category
Computer Sciences Software Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-352478OAI: oai:DiVA.org:kth-352478DiVA, id: diva2:1894319
External cooperation
Leine Linde AB
Subject / course
Computer Science
Educational program
Master of Science in Engineering - Computer Science and Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2024-10-01 Created: 2024-09-03 Last updated: 2024-10-01Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6539 kB)467 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6539 kBChecksum SHA-512
06b44e89fb6ab84fa46486e76e2e95b04807461476bf9a1c59e4b50a7921f93dd1c80403f25cf117cac2edfddea690af23aee298cd4fb1015c2f104b61ea6d12
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Ufymtseva, Sofiia
By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Computer SciencesSoftware Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 467 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 519 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf