State-of-the-art review and synthesis: A requirement-based roadmap for standardized predictive maintenance automation using digital twin technologies

要約

最近のデジタルの進歩により、予知保全 (PMx) が普及し、保守プロセスの効率、自動化、精度、コスト削減、独立性が向上しました。
しかし、PMx は依然として、説明可能性の低さ、データ駆動型手法のサンプルの非効率性、物理ベースの手法の複雑さ、知識ベースの手法の一般化性とスケーラビリティの制限など、多くの制限に直面しています。
このペーパーでは、デジタル ツイン (DT) を活用してこれらの課題に対処し、大規模な自動 PMx 導入を可能にすることを提案します。
DT は変革を起こす可能性を秘めていますが、標準化された方法でこれらのギャップを埋めるのに必要な成熟度にはまだ達していません。
この進化を導く標準定義がなければ、その変化は開発のための強固な基盤を欠きます。
このペーパーでは、DT テクノロジーを使用して標準化された PMx 自動化をサポートするための要件ベースのロードマップを提供します。
私たちの体系的なアプローチは 2 つの主要な段階で構成されます。
まず、PMx の情報要件 (IR) と機能要件 (FR) を系統的に特定します。これらは、統一フレームワークを作成するための基盤として機能します。
PMx DT のバックボーンとして IR と FR を定義して使用するという当社のアプローチは、ソフトウェア業界での製品開発など、他の分野での青写真としてこれらの要件が成功していることが証明されていることで裏付けられています。
次に、さまざまな分野にわたる徹底的な文献レビューを実施して、これらの IR と FR が現在 DT 内でどのように適用されているかを評価します。これにより、要件ベースの PMx DT の進歩と成熟をサポートするためにさらなる研究が必要な特定の領域を特定できるようになります。

要約(オリジナル)

Recent digital advances have popularized predictive maintenance (PMx), offering enhanced efficiency, automation, accuracy, cost savings, and independence in maintenance processes. Yet, PMx continues to face numerous limitations such as poor explainability, sample inefficiency of data-driven methods, complexity of physics-based methods, and limited generalizability and scalability of knowledge-based methods. This paper proposes leveraging Digital Twins (DTs) to address these challenges and enable automated PMx adoption on a larger scale. While DTs have the potential to be transformative, they have not yet reached the maturity needed to bridge these gaps in a standardized manner. Without a standard definition guiding this evolution, the transformation lacks a solid foundation for development. This paper provides a requirement-based roadmap to support standardized PMx automation using DT technologies. Our systematic approach comprises two primary stages. First, we methodically identify the Informational Requirements (IRs) and Functional Requirements (FRs) for PMx, which serve as a foundation from which any unified framework must emerge. Our approach to defining and using IRs and FRs as the backbone of any PMx DT is supported by the proven success of these requirements as blueprints in other areas, such as product development in the software industry. Second, we conduct a thorough literature review across various fields to assess how these IRs and FRs are currently being applied within DTs, enabling us to identify specific areas where further research is needed to support the progress and maturation of requirement-based PMx DTs.

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