在機(jī)械故障診斷及壽命預(yù)測(cè)中，我們都會(huì)提到設(shè)備的特征頻率提取，那么通俗的講特征提取是什么意思呢？

       機(jī)械故障診斷以及壽命預(yù)測(cè)中的特征提取是實(shí)現(xiàn)故障診斷和壽命預(yù)測(cè)的重要環(huán)節(jié)。不論是故障診斷還是壽命預(yù)測(cè)，都是根據(jù)一定的特征進(jìn)行的判斷，而這些特征提取是指的是什么就需要先從故障以及壽命預(yù)測(cè)的基本定義上尋找源頭。

根據(jù)JISC的定義，所謂故障，即對(duì)象（系統(tǒng)及其零部件）喪失規(guī)定功能的狀態(tài)。

綜上，第一種狀態(tài)是設(shè)備生命周期的終結(jié)，也就是設(shè)備到達(dá)壽命了。此時(shí)的壽命可能是正常壽命（大于等于預(yù)期壽命），也可能是非正常壽命（提前失效等）；

第二種故障是“病態(tài)”或者是“病而未死”的狀態(tài)，如果不處理可能就會(huì)發(fā)展到第一種狀態(tài)。

因此當(dāng)我們察覺(jué)到第二種狀態(tài)，并通過(guò)這種狀態(tài)來(lái)“預(yù)測(cè)”設(shè)備未來(lái)還有“多久”達(dá)到第一種狀態(tài)，就是常說(shuō)的壽命預(yù)測(cè)，而這個(gè)“多久”則是“剩（殘）余壽命”。

闡明機(jī)械故障以及壽命預(yù)測(cè)的含義，有助于了解如何提取特征。

不論是故障還是對(duì)故障的預(yù)判（壽命預(yù)測(cè)），首先都需要對(duì)設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行觀察。此處的觀察不僅是“可感知的”視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的感官觀察，還包括“數(shù)據(jù)”的觀察。尤其在引用數(shù)據(jù)分析技術(shù)之后，即便是對(duì)視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)得觀察也最終需要轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行所謂的“觀察”。

這種將“狀態(tài)”轉(zhuǎn)化為“數(shù)據(jù)”的過(guò)程就是特征提取的過(guò)程。這種通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行的“觀察”過(guò)程就是數(shù)據(jù)分析。

在分析中，目標(biāo)是某個(gè)設(shè)備的“狀態(tài)”。

因此，將設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)描述的過(guò)程，就是設(shè)備建模的一部分。之所以說(shuō)是一個(gè)部分，是因?yàn)檫@個(gè)建模具有清楚的目標(biāo)指向“故障診斷”和“壽命預(yù)測(cè)”。

因?yàn)閷?duì)設(shè)備的建模，還有出于其他分析目的更多方式。將所有不同分析目的的設(shè)備建模進(jìn)行綜合，就完成了整個(gè)“物理設(shè)備”映射到虛擬空間的“數(shù)字設(shè)備”，這就是“數(shù)字孿生”。

    題外話：這只是一個(gè)通俗的解釋，方便大家理解。更加學(xué)術(shù)上的定義，還請(qǐng)大家查詢相關(guān)的專業(yè)文章和標(biāo)準(zhǔn)。

那么到底應(yīng)該“觀察”哪些“狀態(tài)”呢？從數(shù)據(jù)分析專業(yè)的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，就是“要提取哪些特征”呢？

這就是一個(gè)設(shè)備故障診斷與壽命預(yù)測(cè)中的特征選擇的問(wèn)題。

對(duì)于數(shù)據(jù)工程師而言，可以通過(guò)各種數(shù)據(jù)特征比對(duì)的工具，例如：相關(guān)性分析等，在眾多數(shù)據(jù)中尋找與診斷目標(biāo)具有最大相關(guān)性的參數(shù)作為特征。

    注意：“數(shù)據(jù)特征”和“設(shè)備故障特征”不是一回事兒。在工業(yè)領(lǐng)域中，對(duì)故障的特征參數(shù)選擇更加依賴于“機(jī)理”本身而非數(shù)據(jù)的特征。

    用一個(gè)通俗的比方來(lái)說(shuō)，就是工業(yè)機(jī)理可以指明與故障狀態(tài)相關(guān)或者可能相關(guān)的數(shù)據(jù)有哪些，而數(shù)據(jù)工程師可以以此找到最相關(guān)的參數(shù)，對(duì)“故障狀態(tài)”和“數(shù)據(jù)特征”的相關(guān)性進(jìn)行研究。

當(dāng)然，數(shù)據(jù)工程師也可以不考慮“工業(yè)機(jī)理”，而直接從數(shù)據(jù)的汪洋大海中，“海底撈針”式的撈取，從而找到與故障最相關(guān)的特征及數(shù)據(jù)。只是這樣的方法的效率是極低的，而且付出的是數(shù)據(jù)工程師的大量“無(wú)效”勞動(dòng)。

因此，合并“機(jī)理”與“數(shù)據(jù)”，就是一個(gè)更省事兒的原則。所謂“數(shù)據(jù)工程師”經(jīng)過(guò)大量工作發(fā)現(xiàn)牛頓第二定律的案例，其實(shí)就是這個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題。

當(dāng)然，在機(jī)理不是非常明確的“灰色”地帶，通過(guò)純數(shù)據(jù)的手段發(fā)現(xiàn)可能存在的某種關(guān)系，是數(shù)據(jù)分析方法對(duì)機(jī)理關(guān)系有益的補(bǔ)充和拓展。