ISO 13379-1:2012
(Main)Condition monitoring and diagnostics of machines — Data interpretation and diagnostics techniques — Part 1: General guidelines
Condition monitoring and diagnostics of machines — Data interpretation and diagnostics techniques — Part 1: General guidelines
This part of ISO 13379 gives guidelines for the data interpretation and diagnostics of machines. It is intended to — allow the users and manufacturers of condition monitoring and diagnostics systems to share common concepts in the fields of machine diagnostics; — enable users to prepare the necessary technical characteristics that are used for the further diagnosis of the condition of the machine; — give an appropriate approach to achieve a diagnosis of machine faults. Since these are general guidelines, a list of the machine types addressed is not included. However, the machine sets covered by this part of ISO 13379 normally include industrial machines such as turbines, compressors, pumps, generators, electrical motors, blowers, gearboxes, and fans.
Surveillance et diagnostic d'état des machines — Interprétation des données et techniques de diagnostic — Partie 1: Lignes directrices générales
La présente partie de l'ISO 13379 fournit des lignes directrices pour l'interprétation des données et le diagnostic des machines. Elle est destinée à: — permettre aux utilisateurs et aux fabricants de systèmes de surveillance et de diagnostic de partager des concepts communs dans le domaine du diagnostic des machines; — permettre aux utilisateurs de préparer les caractéristiques techniques nécessaires qui sont utilisées ultérieurement pour le diagnostic de l'état de la machine; — donner une méthode appropriée pour obtenir un diagnostic des défauts de la machine. Étant donné qu'il s'agit de lignes directrices générales, une liste des types de machines concernées n'est pas incluse. Toutefois, les groupes de machines couverts par la présente partie de l'ISO 13379 comprennent normalement les machines industrielles telles que les turbines, les compresseurs, les pompes, les générateurs, les moteurs électriques, les soufflantes, les boîtes d'engrenages et les ventilateurs.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13379-1
First edition
2012-05-01
Condition monitoring and diagnostics
of machines — Data interpretation and
diagnostics techniques —
Part 1:
General guidelines
Surveillance et diagnostic d’état des machines — Interprétation des
données et techniques de diagnostic —
Partie 1: Lignes directrices générales
Reference number
©
ISO 2012
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Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Condition monitoring set-up and diagnostics requirements . 1
4.1 Role of diagnostics in operation and maintenance . 1
4.2 Establishing diagnostics needs . 1
4.3 Failure mode symptoms analysis . 2
4.4 Diagnostics requirements report . 6
5 Elements used for diagnostics . 6
5.1 Condition monitoring data . 6
5.2 Machine data . 8
5.3 Machine history . 8
6 Diagnostic approaches . 9
6.1 Two types of approaches . 9
6.2 General guidelines for the selection of appropriate diagnostic approaches . 9
6.3 Data-driven approaches .10
6.4 Knowledge-based approaches .14
6.5 Confidence factor determination .18
Annex A (informative) Failure mode and symptoms analysis (FMSA) .20
Annex B (informative) Effectiveness of the diagnostics system .23
Annex C (informative) Comparative analysis of diagnostic models .25
Annex D (informative) Most commonly used diagnostic models by monitoring technique .26
Annex E (informative) Example of diagnostic report .27
Annex F (informative) Example of causal tree modelling: bearing spalling .30
Annex G (informative) Example of diagnosis confidence level determination .32
Bibliography .33
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13379-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition
monitoring, Subcommittee SC 5, Condition monitoring and diagnostics of machines.
This first edition of ISO 13379-1 cancels and replaces ISO 13379:2003, which has been technically revised.
ISO 13379 consists of the following parts, under the general title Condition monitoring and diagnostics of
machines — Data interpretation and diagnostics techniques:
— Part 1: General guidelines
The following parts are planned:
— Part 2: Data-driven applications
— Part 3: Knowledge-based applications
iv © ISO 2012 – All rights reserved
Introduction
This part of ISO 13379 contains general procedures that can be used to determine the condition of a machine
relative to a set of baseline parameters. Changes from the baseline values and comparison to alarm criteria
are used to indicate anomalous behaviour and to generate alarms: this is usually designated as condition
monitoring. Additionally, procedures that identify the cause(s) of the anomalous behaviour are given in order to
assist in the determination of the proper corrective action: this is usually designated as diagnostics.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13379-1:2012(E)
Condition monitoring and diagnostics of machines — Data
interpretation and diagnostics techniques —
Part 1:
General guidelines
1 Scope
This part of ISO 13379 gives guidelines for the data interpretation and diagnostics of machines. It is intended to
— allow the users and manufacturers of condition monitoring and diagnostics systems to share common
concepts in the fields of machine diagnostics;
— enable users to prepare the necessary technical characteristics that are used for the further diagnosis of
the condition of the machine;
— give an appropriate approach to achieve a diagnosis of machine faults.
Since these are general guidelines, a list of the machine types addressed is not included. However, the machine
sets covered by this part of ISO 13379 normally include industrial machines such as turbines, compressors,
pumps, generators, electrical motors, blowers, gearboxes, and fans.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable
for its application. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any
amendments) applies.
ISO 13372, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13372 apply.
4 Condition monitoring set-up and diagnostics requirements
4.1 Role of diagnostics in operation and maintenance
Diagnostics have an essential role in decision making for operation and maintenance tasks. In order to be
effective, diagnostics procedures should be set up according to the faults that can occur in the machine.
Therefore, it is strongly recommended that a preliminary study be carried out when preparing the requirements
for the condition monitoring and diagnostics system of a machine.
4.2 Establishing diagnostics needs
The principle of this study is shown in Figure 1. The V-shape has been intentionally chosen to represent
the high-level concerns (maintenance: machine, risk assessment) and the “low level” ones (measurements:
monitoring, periodical tests, data processing).
The left branch corresponds to the preliminary study, which prepares, for a particular machine, the necessary
data for condition monitoring and diagnostics. The right branch of the sketch corresponds to the condition
monitoring and diagnostic activities that are normally undertaken after the machine has been commissioned.
Each layer consists of a preparatory design phase (left) and a usage phase (right).
Figure 1 — Condition monitoring and diagnostics (CM and D) cycle:
design and use of the application on a machine
The generic steps of the diagnostic study include the following:
a) analyse the machine availability, maintainability, criticality with respect to the whole process;
b) list the major components and their functions;
c) analyse the failure modes and their causes as component faults;
d) express the criticality, taking into account the significance (safety, availability, maintenance costs,
production quality) and the occurrence;
e) decide accordingly which faults should be covered by diagnostics (“diagnosable”);
f) analyse under which operating conditions the different faults can be best observed and define
reference conditions;
g) express the symptoms that can serve in assessing the condition of the machine and that are used for diagnostics;
h) list the descriptors that are used to evaluate (recognize) the different symptoms;
i) identify the necessary measurements and transducers from which the descriptors are derived or computed.
The steps given in a), b), c) and d) may be followed using maintenance optimization such as FMEA (failure
modes and effects analysis) or FMECA (failure modes, their effects and criticality analysis). They also may
be accomplished within a more general process of maintenance optimization like RCM (reliability-centred
maintenance).
[6]
NOTE The FMEA and FMECA procedures are outlined in IEC 60812 .
The steps given in c), d), e), f), g), h) and i) may be followed using the FMSA (failure mode symptoms analysis)
methodology explained in 4.3.
4.3 Failure mode symptoms analysis
4.3.1 Process of failure mode symptoms analysis
The aim of this process is to select monitoring technologies and strategies that maximize the confidence level
in the diagnosis and prognosis of any given failure mode.
This methodology is designed to assist with the selection of monitoring techniques that provide the greatest
sensitivity to detection and rate of change of a given symptom. Where the confidence in a technique’s
2 © ISO 2012 – All rights reserved
sensitivity and resulting diagnosis/prognosis accuracy is questionable, the use of additional techniques for
further correlation is recommended.
This process is essentially a modification of a FMECA process with a focus on the symptoms produced by
each failure mode identified and the subsequent selection of the most appropriate detection and monitoring
techniques and strategies.
This tool should be used in conjunction with an existing FMECA analysis that has already identified and ranked
possible failure modes.
4.3.2 Guide for usage
This process is best represented by Table A.1. The essential items are as follows:
— listing the components involved;
— listing the possible failure modes for each component;
— listing the effects of each failure mode;
— listing the causes of each failure mode;
— listing the symptoms produced by each failure mode;
— listing the most appropriate monitoring technique;
— listing the estimated frequency of monitoring;
— ranking each failure mode by detection, severity, diagnosis confidence and prognosis confidence resulting
in a monitoring priority number (MPN);
— listing the most appropriate correlation techniques;
— listing the frequency of monitoring for the correlation techniques.
The greatest difficulty arises in establishing the correct terms for failure mode, effect, and cause. The failure
mode is a definition of how the failure would be observed, i.e. bent, corroded, etc. In the FMECA processes that
should have been carried out prior to the FMSA process, there are areas of overlap between the terms used for
the failure modes, effects and causes. An item may appear as a cause of failure in one line when considering a
component and as a failure mode in another. A term may also appear as an effect in one line when dealing with a
component and as a failure mode when dealing with an assembly. This also remains true for the FMSA process.
Care shall be taken to avoid duplication of failure mode and cause on the
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13379-1
Première édition
2012-05-01
Surveillance et diagnostic d’état des
machines — Interprétation des données
et techniques de diagnostic —
Partie 1:
Lignes directrices générales
Condition monitoring and diagnostics of machines — Data interpretation
and diagnostics techniques —
Part 1: General guidelines
Numéro de référence
©
ISO 2012
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences relatives à la préparation de la surveillance et au diagnostic d’état . 1
4.1 Rôle du diagnostic dans l’exploitation et la maintenance . 1
4.2 Détermination des besoins de diagnostic . 1
4.3 Analyse des modes de défaillance et des symptômes . 3
4.4 Compte rendu des exigences de diagnostic . 6
5 Éléments utilisés pour le diagnostic . 7
5.1 Données de surveillance d’état . 7
5.2 Données relatives à la machine . 9
5.3 Historique de la machine . 9
6 Méthodes de diagnostic . 9
6.1 Deux types de méthodes . 9
6.2 Lignes directrices générales pour la sélection de méthodes de diagnostic appropriées .10
6.3 Méthodes basées sur les données . 11
6.4 Méthodes basées sur les connaissances .16
6.5 Détermination du facteur de certitude .20
Annexe A (informative) Analyse des modes de défaillance et des symptômes (AMDS) .22
Annexe B (informative) Efficacité du système de diagnostic .25
Annexe C (informative) Analyse comparative des modèles de diagnostic .27
Annexe D (informative) Modèles de diagnostic les plus couramment utilisés en fonction de la technique
de surveillance .28
Annexe E (informative) Exemple de compte rendu de diagnostic .29
Annexe F (informative) Exemple de modélisation par arbre causal: écaillage d’un palier .32
Annexe G (informative) Exemple de détermination du niveau de confiance du diagnostic .34
Bibliographie .35
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 13379-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques, et leur
surveillance, sous-comité SC 5, Surveillance et diagnostic des machines.
Cette première édition de l’ISO 13379-1 annule et remplace l’ISO 13379:2003, qui a fait l’objet d’une
révision technique.
L’ISO 13379 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Surveillance et diagnostic d’état
des machines — Interprétation des données et techniques de diagnostic:
— Partie 1: Lignes directrices générales
Les parties suivantes sont prévues:
— Partie 2: Systèmes guidés par les données
— Partie 3: Systèmes de gestion des connaissances
iv © ISO 2012 – Tous droits réservés
Introduction
La présente partie de l’ISO 13379 contient des procédures générales pouvant être utilisées pour déterminer
l’état d’une machine par rapport à un ensemble de paramètres de référence. Les variations par rapport aux
valeurs de référence et une comparaison à des critères d’alarme sont utilisées pour indiquer un comportement
anormal et pour générer des alarmes: elles sont généralement désignées en tant que surveillance de l’état.
De plus, des procédures permettant d’identifier la (les) cause(s) du comportement anormal sont données pour
aider à déterminer l’action corrective appropriée: elles sont généralement désignées en tant que diagnostic.
NORME INTERNATIONALE ISO 13379-1:2012(F)
Surveillance et diagnostic d’état des machines — Interprétation
des données et techniques de diagnostic —
Partie 1:
Lignes directrices générales
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 13379 fournit des lignes directrices pour l’interprétation des données et le diagnostic
des machines. Elle est destinée à:
— permettre aux utilisateurs et aux fabricants de systèmes de surveillance et de diagnostic de partager des
concepts communs dans le domaine du diagnostic des machines;
— permettre aux utilisateurs de préparer les caractéristiques techniques nécessaires qui sont utilisées
ultérieurement pour le diagnostic de l’état de la machine;
— donner une méthode appropriée pour obtenir un diagnostic des défauts de la machine.
Étant donné qu’il s’agit de lignes directrices générales, une liste des types de machines concernées n’est
pas incluse. Toutefois, les groupes de machines couverts par la présente partie de l’ISO 13379 comprennent
normalement les machines industrielles telles que les turbines, les compresseurs, les pompes, les générateurs,
les moteurs électriques, les soufflantes, les boîtes d’engrenages et les ventilateurs.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris
les éventuels amendements).
ISO 13372, Surveillance et diagnostic des machines — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13372 s’appliquent.
4 Exigences relatives à la préparation de la surveillance et au diagnostic d’état
4.1 Rôle du diagnostic dans l’exploitation et la maintenance
Le diagnostic joue un rôle essentiel dans la prise de décision relative aux tâches d’exploitation et de
maintenance. Pour être efficaces, il convient que les procédures de diagnostic soient établies en fonction des
défauts pouvant survenir dans la machine. Par conséquent, il est fortement recommandé de réaliser une étude
préliminaire lors de l’élaboration des exigences relatives au système de surveillance et de diagnostic d’état
d’une machine.
4.2 Détermination des besoins de diagnostic
Le principe de cette étude est illustré à la Figure 1. La forme en «V» a été volontairement choisie pour
représenter les préoccupations de haut niveau (maintenance: machine, évaluation des risques) et celles de
«bas niveau» (mesurages: surveillance, essais périodiques, traitement des données).
La branche de gauche correspond à l’étude préliminaire qui, pour une machine donnée, prépare les données
nécessaires pour la surveillance et le diagnostic d’état. La branche de droite correspond aux activités de surveillance
et de diagnostic d’état qui sont normalement réalisées après la mise en service de la machine. Chaque couche
comprend une phase d’élaboration préparatoire (à gauche) et une phase de mise en œuvre (à droite).
Figure 1 — Cycle de surveillance et de diagnostic d’état (SDE):
élaboration et mise en œuvre de l’application sur une machine
Les étapes génériques de l’étude du diagnostic comprennent ce qui suit:
a) analyser la disponibilité, la maintenabilité, la criticité de la machine par rapport à l’ensemble du procédé;
b) établir la liste des principaux composants et de leurs fonctions;
c) analyser les modes de défaillance et leurs causes en tant que défauts des composants;
d) exprimer la criticité en tenant compte de l’importance (sécurité, disponibilité, coûts de la maintenance,
qualité de la production) et de l’occurrence;
e) décider en conséquence des défauts devant être couverts par le diagnostic («pouvant être diagnostiqués»);
f) analyser dans quelles conditions de fonctionnement les différents défauts peuvent être le mieux observés
et définir les conditions de référence;
g) exprimer les symptômes pouvant servir à évaluer l’état de la machine et qui sont utilisés pour le diagnostic;
h) établir la liste des descripteurs qui sont utilisés pour évaluer (reconnaître) les différents symptômes;
i) identifier les mesures et capteurs nécessaires à partir desquels sont dérivés ou calculés les descripteurs.
Les étapes indiquées en a), b), c) et d) peuvent être suivies en appliquant une optimisation de la maintenance
telle qu’une Analyse des modes de défaillance et de leurs effets (AMDE) ou une Analyse des modes de
défaillance, de leurs effets et de leurs criticité (AMDEC). Elles peuvent également être accomplies dans le
cadre d’un processus plus général d’optimisation de la maintenance, tel que la Maintenance basée sur la
fiabilité (MBF).
NOTE Les procédures d’AMDE et d’AMDEC sont décrites dans la CEI 60812.
Les étapes indiquées en c), d), e), f), g), h) et i) peuvent être suivies en appliquant la méthodologie AMDS
(Analyse des modes de défaillance et des symptômes) expliquée en 4.3.
2 © ISO 2012 – Tous droits réservés
4.3 Analyse des modes de défaillance et des symptômes
4.3.1 Processus d’analyse des modes de défaillance et des symptômes
Ce processus a pour objectif de sélectionner des technologies et stratégies de surveillance permettant de
maximiser le niveau de confiance du diagnostic et du pronostic d’un mode de défaillance donné.
Cette méthodologie est conçue pour faciliter le choix des techniques de surveillance offrant la plus grande
sensibilité à la détection et au taux de variation d’un symptôme donné. Lorsque le niveau de confiance dans la
sensibilité d’une technique et l’exactitude du diagnostic/pronostic qui en résulte est faible, il est recommandé
d’utiliser des techniques supplémentaires pour renforcer la corrélation.
Ce processus est essentiellement une modification du processus AMDEC axée sur les symptômes produits
par chaque mode de défaillance identifié et la sélection subséquente des techniques et stratégies de détection
et de surveillance les plus appropriées.
Il convient d’utiliser cet outil conjointement à une analyse AMDEC existante qui a déjà identifié et classé les
modes de défaillance possibles.
4.3.2 Guide de mise en œuvre
Ce processus est mieux représenté par le Tableau A.1. Les éléments essentiels sont les suivants:
— établir la liste des composants concernés;
— établir
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.