論文の概要: Fast Bayesian equipment condition monitoring via simulation based inference: applications to heat exchanger health

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.20735v1
• Date: Wed, 22 Apr 2026 16:21:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-23 15:36:11.226817
• Title: Fast Bayesian equipment condition monitoring via simulation based inference: applications to heat exchanger health
• Title（参考訳）: シミュレーションに基づく高速ベイズ機器条件モニタリング--熱交換器の健康管理への応用
• Abstract要約: 熱交換器の複雑な故障モードを診断するために,アモータイズされた神経後部推定を利用したAI駆動型フレームワークを提案する。 このフレームワークをMCMCベースラインに対して,様々な合成ファウリングおよびリークシナリオでベンチマークする。 ニューラルネットワークの償却された性質は、ほぼ瞬時に推論を可能にし、高度にスケーラブルでリアルタイムな代替手段としてSBIを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.61652266573024
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Accurate condition monitoring of industrial equipment requires inferring latent degradation parameters from indirect sensor measurements under uncertainty. While traditional Bayesian methods like Markov Chain Monte Carlo (MCMC) provide rigorous uncertainty quantification, their heavy computational bottlenecks render them impractical for real-time process control. To overcome this limitation, we propose an AI-driven framework utilizing Simulation-Based Inference (SBI) powered by amortized neural posterior estimation to diagnose complex failure modes in heat exchangers. By training neural density estimators on a simulated dataset, our approach learns a direct, likelihood-free mapping from thermal-fluid observations to the full posterior distribution of degradation parameters. We benchmark this framework against an MCMC baseline across various synthetic fouling and leakage scenarios, including challenging low-probability, sparse-event failures. The results show that SBI achieves comparable diagnostic accuracy and reliable uncertainty quantification, while accelerating inference time by a factor of82$\times$ compared to traditional sampling. The amortized nature of the neural network enables near-instantaneous inference, establishing SBI as a highly scalable, real-time alternative for probabilistic fault diagnosis and digital twin realization in complex engineering systems.
• Abstract（参考訳）: 産業機器の正確な状態監視には、不確実性の下で間接センサ測定から潜時劣化パラメータを推定する必要がある。 マルコフ・チェイン・モンテカルロ(MCMC)のような伝統的なベイズ的手法は厳密な不確実性定量化を提供するが、その重い計算ボトルネックはそれらをリアルタイムのプロセス制御には実用的ではない。 この制限を克服するために、アモータイズされた神経後部推定により熱交換器の複雑な故障モードを診断するシミュレーションベース推論(SBI)を利用したAI駆動フレームワークを提案する。 シミュレーションデータセット上でのニューラル密度推定器のトレーニングにより、熱流体観測から劣化パラメータの完全な後部分布への直接的、可能性のないマッピングを学習する。 我々は,このフレームワークを,低確率,スパースイベント障害など,様々な合成ファウリングおよびリークシナリオにまたがるMCMCベースラインに対してベンチマークする。 その結果,SBIは従来のサンプリングと比較して,推定時間を82$\times$で加速する一方で,診断精度と信頼性の高い不確実性定量化を実現していることがわかった。 ニューラルネットワークのアモータイズされた性質は、ほぼ瞬時に推論を可能にし、複雑なエンジニアリングシステムにおける確率的故障診断とデジタル双対実現の、高度にスケーラブルでリアルタイムな代替手段としてSBIを確立する。

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