Koneoppimiseen perustuvien virtuaalisten sensorien soveltaminen sellun jauhatusprosessiin
Notice bibliographique
Résumé
Refining is one of the most important steps in pulp manufacturing, aiming to improve the strength properties of the final product (board) by mechanically treating cellulose fibers using refining blades. The degree of refining is typically measured by Canadian Standard Freeness (CSF). However, since CSF is difficult to measure online, an inferential model for providing real-time information on CSF is desired. Due to the complexity and nonlinearity of the pulp refining process, and the availability of historical data, a machine learning based soft sensor is an attractive approach to model the process and predict pulp or board properties. In this thesis, a two-staged dynamic convolutional neural network (CNN) based soft sensor framework is developed for predicting the CSF after a low consistency refining phase in a semi-chemical (NSSC) pulping process. In the first stage, an unsupervised denoising CNN-autoencoder (CNN-DAE) is applied for learning a hidden feature representation of the input data. Moreover, the DAE serves as a robust anomaly detector for noisy data, simultaneously allowing to pretrain the model both with labeled and unlabeled (no CSF observation) samples. In the second stage, a supervised CNN with pretrained weights is trained to predict the CSF. In addition, a similar soft sensor for predicting pulp consistency is developed without the pretraining phase. The CNN-DAE soft sensor outperformed the benchmark models (incl. partial least-squares regression; PLS) in the freeness prediction, achieving satisfactory prediction accuracy using 15 carefully selected input variables, such as refining power, consistency, flow, etc. Lagged observations of the variables were included to the input samples to capture the dynamics of the process. Slightly better scores were obtained using all input variables (94), which demonstrates the superior ability of the CNN to automatically learn relevant features. The CNN soft sensor achieved good predictive performance in the consistency prediction, the results being comparable to the PLS. Furthermore, the CNN-DAE showed great potential in unsupervised anomaly detection, being able to detect abnormal process events and consistency sensor drift from the data. Overall, the results indicate that data-driven predictive models seem promising for the pulp and board industry when integrated with extensive process knowledge.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,004 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,016 | 0,008 |
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 ».