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Enregistrement W6929241348 · doi:10.48336/p5sc-c819

Machine learning methods for fault detection and diagnosis of digitalized processing system

2022· article· en· W6929241348 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueMemorial University Research Repository (Memorial University) · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueNeonatal Health and Biochemistry
Établissements canadiensMemorial University of Newfoundland
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFault detection and isolationContext (archaeology)Fault (geology)AutomationArtificial neural networkProcess (computing)Anomaly detectionPredictive maintenance

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This thesis presents novel development and applications of machine learning techniques for process fault detection, diagnosis, and prognosis from safety and predictive maintenance perspectives. The main contributions of this thesis include the development of (i) new algorithms to diagnose the unlabelled faults; (ii) a self-learning tool for fault detection and diagnosis of untrained faults; (iii) a forecast model for fault conditions; (iv) a framework for root cause analysis in an automated environment; and (v) a methodology for estimating the remaining useful life. In the context of Industry 4.0, process plants’ operations have become increasingly autonomous and run in an intelligent mode. An intelligent process operation takes advantage of online data, uses advanced modelling approaches and utilizes automation to achieve a flexible, smart, and reconfigurable operation. In such an autonomous environment, process fault detection, diagnosis, and prognosis play critical roles in ensuring its safety and integrity. In this study intelligent fault detection and diagnosis methods are developed based on state-of-the-art machine learning techniques. Further, this study is extended to calculate the remaining useful life online, using the fault to failure transmission time. The research study results in five signification contributions. First, a comprehensive review of the existing fault detection and diagnosis approaches was conducted to identify the knowledge gaps and to develop fault detection and diagnosis approaches that are best suited for Industry 4.0. Second, a cognitive fault detection and diagnosis technique using unlabelled process data and an anomaly detection technique using machine learning were developed. Third, a self-learning neural network and permutation algorithm were developed for prediction of the root cause of a detected fault. Fourth, a methodology was developed to early predict faults, based on monitoring the fault symptoms using a deep learning algorithm. Fifth, a model was developed to estimate the remaining useful life using the system’s failure threshold and a degradation model. In this research work, all the proposed models were developed using self-learning methodologies. Therefore, the work constitutes an essential step towards developing an autonomous fault detection, diagnosis, and remaining useful life estimation tool. The proposed frameworks are validated using experimental data and simulated process system data. The findings from this study highlight that by integrating unsupervised and supervised learning, without prior knowledge of the fault condition, the proposed machine learning model was able to detect and diagnose the fault conditions. Unsupervised learning was used to detect the unknown fault conditions, and a neural network permutation algorithm was used to identify the root cause for the detected unknown faults. This work also used supervised learning to classify the known fault conditions. Furthermore, by investigating the failure condition of the identified root cause variable or feature, remaining useful life was estimated by developing a regression model. Likewise, this thesis finds the solution for early fault detection in real-time by integrating the deep learning tools with unsupervised learning.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesÉtudes des sciences et des technologies
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,659
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0020,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,033
Tête enseignante GPT0,326
Écart entre enseignants0,293 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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