00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC
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Campo DCValorIdioma
dc.contributor.advisor1Carvalho, Frede de Oliveira-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8611799985963528pt_BR
dc.contributor.referee1Silva, Altair Marques da-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3738209288132589pt_BR
dc.contributor.referee2Brandão, Rodolfo Junqueira-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6769143841803138pt_BR
dc.creatorLopes, Elber Caio Anthony Cadete-
dc.date.accessioned2023-10-19T17:03:24Z-
dc.date.available2023-10-19-
dc.date.available2023-10-19T17:03:24Z-
dc.date.issued2022-06-22-
dc.identifier.citationLOPES, Elber Caio Anthony Cadete. Aplicação de técnica de análise multivariada em conjunção de técnicas de aprendizado de máquina e aprendizado profundo, empregados para detecção e diagnóstico de falhas na indústria. 2023. 55 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/12376-
dc.description.abstractThe stability and safety of chemical industries depends on its monitoring capacity for Fault Detection and Diagnosis (FDD), faults are defined as unwanted behaviors of process parameters. The detection of failures and identification of their causes provide a basis for decision-making on equipment maintenance, which ensures the ability to operate chemical processes safely, guaranteeing protection of personnel and equipment. A modern production line can provide the necessary amount of data to solve this problem, however, given the complexity of industrial processes, the use of more traditional methods such as phenomenological modeling and signal analysisbecomeverydifficult,makingspacefortheuseofmultivariateanalysistechniques,such as Principal Component Analysis (PCA), in conjunction with machine learning techniques, or deep learning techniques, the latter two belonging to the context of the 4.0 industry, dependent on Big data. That said, this work aimed to develop, for an industrial application, strategies, in the form of computational routines, built with the programming language Python for fault detection with PCA and the fault diagnosis using machine learning through the Random Forest (RF) technique and deep learning through Recurrent Neural Networks (RNN) specifically the Gated Recurrent Unit (GRU), in addition, for the validation of the developed computational routines, The simulation of the chemical process Tennessee Eastman Process (TEP) was chosen, which is widely used as a benchmark in studies of control, modeling and data processing, as it behaves close to that of a complete real plant and is a complex problem. The PCA showed good results in detecting 11 of the 20 faults, the RF was able to efficiently diagnose 14 of the 20 faults, while the GRU far surpassed the RF performance for all failures, even though it took twice as much RAM and more than 10 times the execution time.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Alagoaspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCurso de Engenharia Químicapt_BR
dc.publisher.initialsUFALpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectAnálise multivariadapt_BR
dc.subjectAprendizagem de máquinapt_BR
dc.subjectAprendizado profundopt_BR
dc.subjectMultivariate analysispt_BR
dc.subjectMachine Learningpt_BR
dc.subjectDeep Learningpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleAplicação de técnica de análise multivariada em conjunção de técnicas de aprendizado de máquina e aprendizado profundo, empregados para detecção e diagnóstico de falhas na indústriapt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
dc.description.resumoA estabilidade e segurança de uma indústria química dependem de sua capacidade de monitoramento para Detecção e Diagnóstico de Falhas (FDD), definidas como comportamentos indesejados de parâmetros do processo. A detecção das falhas e identificação de suas causas fornecem uma base de decisão para manutenção de equipamentos, assegurando a capacidade de operação de processos químicos de maneira segura, garantindo proteção de pessoal e de equipamento. Uma linha de produção moderna pode providenciar a quantidade necessária de dados para resolver esse problema, porém, tendo em vista a complexidade dos processos industriais, a utilização de métodos mais tradicionais como a modelagem fenomenológica e a análise de sinais se tornam muito difíceis, abrindo espaço para a utilização de técnicas de análise multivariada, como a Análise de Componentes Principais (PCA), em conjunto com técnicas de aprendizado de máquina, ou de técnicas de aprendizado profundo, sendo estas duas últimas pertencentes ao contexto da indústria 4.0, dependentes de Big Data. Isto posto, este trabalho teve como objetivo desenvolver, para uma aplicação industrial, estratégias, na forma de rotinas computacionais, construídas com a linguagem de programação Python para detecção de falhas com PCA e do diagnóstico das falhas detectadas tanto com o aprendizado de máquina, utilizando Random Forest (RF) quanto com o aprendizado profundo através das redes neurais recorrentes (RNN) do tipo Gated Recurrent Unit (GRU), além disso, para a validação das rotinas computacionais desenvolvidas foi utilizado a simulação do processo químico Tennessee Eastman Process (TEP) que é muito utilizado como benchmark em estudos de controle, modelagem e tratamento de dados, por ter um comportamento próximo ao de uma planta real completa e ser um problema complexo. O PCA apresentou bons resultados na detecção apenas para 11 das 20 falhas, a RF conseguiu diagnosticar eficientemente 14 das 20 falhas, já a GRU superou bastante a performance da RF para todas as falhas, mesmo que para isso foi preciso o dobro de memória RAM e mais de 10 vezes o tempo de execução.pt_BR
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