Explainable Artificial Intelligence Approach for Diagnosing Faults in an Induction Furnace
Notice bibliographique
Résumé
For over a century, induction furnaces have been used in the core of foundries for metal melting and heating. They provide high melting/heating rates with optimal efficiency. The occurrence of faults not only imposes safety risks but also reduces productivity due to unscheduled shutdowns. The problem of diagnosing faults in induction furnaces has not yet been studied, and this work is the first to propose a data-driven framework for diagnosing faults in this application. This paper presents a deep neural network framework for diagnosing electrical faults by measuring real-time electrical parameters at the supply side. Experimental and sensory measurements are collected from multiple energy analyzer devices installed in the foundry. Next, a semi-supervised learning approach, known as the local outlier factor, has been used to discriminate normal and faulty samples from each other and label the data samples. Then, a deep neural network is trained with the collected labeled samples. The performance of the developed model is compared with several state-of-the-art techniques in terms of various performance metrics. The results demonstrate the superior performance of the selected deep neural network model over other classifiers, with an average F-measure of 0.9187. Due to the black box nature of the constructed neural network, the model predictions are interpreted by Shapley additive explanations and local interpretable model-agnostic explanations. The interpretability analysis reveals that classified faults are closely linked to variations in odd voltage/current harmonics of order 3, 11, 13, and 17, highlighting the critical impact of these parameters on the model’s prediction.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».