Proposta de framework para detecção de eventos em processos industriais e diagnóstico de causa raiz : abordagens baseadas em aprendizado on-line
Carregando...
Arquivos
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
New framework for event detection in industrial processes and root cause diagnosis: approaches based on online learning
Primeiro orientador
Membros da banca
Frederico Gadelha Guimarães
Sérgio Gregório de Oliveira
Mário César Mello Massa de Campos
Sérgio Gregório de Oliveira
Mário César Mello Massa de Campos
Resumo
Devido ao aumento da complexidade das plantas industriais e o alto índice de digitalização das mesmas, a técnica clássica de monitoramento baseada em lógica de limiares tem perdido espaço. Tal técnica aborda o problema de forma univariável, que em geral acarreta em um alto índice de geração de alarme. Em substituição as anteriores, estão sendo empregadas técnicas baseadas em aprendizado de máquina, utilizando ferramentas como redes neurais artificiais, sistemas fuzzy e métodos estatísticos. Com as mesmas é possível tratar a detecção de eventos de forma multivariável, sob a ótica de classificação de padrões, sendo o tema explorado no presente trabalho. Visando o desenvolvimento de uma ferramenta que possa ser usada em plantas industriais modernas, sem base de dados rotuladas com eventos ocorridos, ou não utilizar informação a priori, foi desenvolvida uma abordagem baseada em sistemas evolutivos (Evolving Systems). Em tais sistemas, a base de conhecimento sobre o comportamento do processo é construída a partir de aprendizado incremental e on-line. De forma que, além da adaptação de parâmetros, também é realizada a adaptação da estrutura dos modelos. Com base nisso, este trabalho propõe um framework portável e escalável para uso no monitoramento de processos industriais. A estrutura proposta é totalmente baseada em métodos evolutivos, permitindo que qualquer método seja incorporado, independente de sua abordagem. Além disso, visando auxiliar o supervisor no entendimento do comportamento do processo por meio do método evolutivo, um método de causa raiz é utilizado para justificar comportamentos do processo que foram detectados. Para demonstrar seu uso, são implementados e incorporados quatro métodos propostos na literatura com fundamentações distintas. Experimentos são executados com um benchmark e com um sistema real de selagem de compressor de gases. Os resultados obtidos indicam que o framework é uma ferramenta promissora para uso no monitoramento de processos.
Abstract
Due to the increased complexity of industrial plants and their high digitization, the classic monitoring technique based on threshold logic has lost use. That technique addresses the problem in a univariable way, which in general leads to a high rate of alarm generation. In place of the previous ones, techniques based on machine learning are being used, using approachs such as artificial neural networks, fuzzy systems and statistical methods. With them, it is possible to handle the detection of events in a multivariable way, from the perspective of classification of patterns, being the theme explored in the present work. In order to develop a tool that can be used in modern industrial plants, without a database labeled with events that have occurred, or not to use information a priori, an approach based on evolving systems was developed. In such systems, the knowledge base about the process behavior is built from incremental and online learning. That way, in addition to adapting parameters, it carries out the adapt the models’s structure. Based on this, this work proposes a portable and scalable framework for use in monitoring industrial processes. The proposed structure is based entirely on evolving methods, allowing any method to be incorporated, regardless of its approach. In addition, in order to assist the supervisor in understanding the behavior of the process through the evolving method, a method of root cause is used to justify behaviors of the process that were detected. To demonstrate its use, four methods proposed in the literature with different grounds are implemented and incorporated. Experiments are performed with a benchmark and with a real gas compressor’s seal system. The results obtained indicate that the framework is a promising tool for use in monitoring processes.
Assunto
Engenharia elétrica, Framework (Programa de computador), Controle de processo, Indústria
Palavras-chave
Evolutivo, Ferramenta, Processos, Monitoramento, Indústria
Citação
Departamento
Endereço externo
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Acesso Aberto
