Optimizing Performance of Equipment Fleets Under Dynamic Operating Conditions: Generalizable Shift Detection and Multimodal LLM-Assisted State Labeling
Notice bibliographique
Résumé
This paper presents OpS-EWMA-LLM (Operational State Shifts Detection using Exponential Weighted Moving Average and Labeling using Large Language Model), a hybrid framework that combines fleet-normalized statistical shift detection with LLM-assisted diagnostics to identify and interpret operational state changes across heterogeneous fleets. First, we introduce a residual-based EWMA control chart methodology that uses deviations of each component’s sensor reading from its fleet-wide expected value to detect anomalies. This statistical approach yields near-zero false negatives and flags incipient faults earlier than conventional methods, without requiring component-specific tuning. Second, we implement a pipeline that integrates an LLM with retrieval-augmented generation (RAG) architecture. Through a three-phase prompting strategy, the LLM ingests time-series anomalies, domain knowledge, and contextual information to generate human-interpretable diagnostic insights. Finaly, unlike existing approaches that treat anomaly detection and diagnosis as separate steps, we assign to each detected event a criticality label based on both statistical score of the anomaly and semantic score from the LLM analysis. These labels are stored in the OpS-Vector to extend the knowledge base of cases for future retrieval. We demonstrate the framework on SCADA data from a fleet of wind turbines: OpS-EWMA successfully identifies critical temperature deviations in various components that standard alarms missed, and the LLM (augmented with relevant documents) provides rationalized explanations for each anomaly. The framework demonstrated robust performance and outperformed baseline methods in a realistic zero-tuning deployment across thousands of heterogeneous equipment units operating under diverse conditions, without component-specific calibration. By fusing lightweight statistical process control with generative AI, the proposed solution offers a scalable, interpretable tool for condition monitoring and asset management in Industry 4.0/5.0 settings. Beyond its technical contributions, the outcome of this research is aligned with the UN Sustainable Development Goals SDG 7, SDG 9, SDG 12, SDG 13.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».