شماره ركورد
34926
پديد آورنده
نورالدين الخليفى
عنوان
راهكار پيشنهادي توليد پايدار مبتني بر نگهداري پيشبينانه با استفاده از تكنيكهاي يادگيري ماشين و يادگيري عميق
مقطع تحصيلي
كارشناسى ارشد
رشته تحصيلي
مهندسى كامپيوتر - نرم افزار
سال تحصيل
1405
تاريخ دفاع
1405/2/27
استاد راهنما
حسن نادرى
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسى كامپيوتر
چكيده
با شروع صنعت 4.0 و سيستمهاي توليد هوشمند، صنايع حجم عظيمي از دادههاي حسگر را جمعآوري كردهاند تا بتوانند خرابيهاي ماشينآلات را پيشبيني كنند، كه آنها را قادر ميسازد از خرابي سيستمها جلوگيري كنند. نگهداري پيشبينانه به استراتژي اصلي براي تضمين قابليت اطمينان تجهيزات و كاهش زمان از كارافتادگي تبديل خواهد شد و مبنايي براي توسعه برنامههاي نگهداري پيشگيرانه در فضاي صنعتي امروز در اختيار مديران قرار ميدهد. با اين حال، عدم تعادل دادهها، رويدادهاي نادر خرابي و ابعاد زماني سريهاي زماني صنعتي چند متغيره منجر به مشكلاتي براي مدلهاي سنتي يادگيري ماشين در برازش دادهها (يا پيشبيني در چندين نقطه زماني) ميشود كه پيشبيني دقيق زمان خرابي ماشين را دشوار ميكند. اين مقاله يك چارچوب نگهداري پيشبينانه مبتني بر يادگيري عميق را براي پيشبيني خرابيهاي نادر ماشينآلات بر اساس دادههاي Microsoft Azure Predictive Maintenance پيشنهاد ميكند. يك مجموعه داده يكپارچه شامل دادههاي تلهمتري، گزارشهاي خرابي، گزارشهاي نگهداري، گزارشهاي خطا و فرادادههاي ماشين است كه قبل از تجزيه و تحليل براي شناسايي الگوهاي تخريب كه احتمالاً منجر به خرابي ماشين ميشوند، تحت پيشپردازش، مهندسي ويژگي و توالييابي مبتني بر رويداد قرار ميگيرد. تحليل مقايسهاي عملكرد سه مدل، جنگلهاي تصادفي (دقت = 0.9871)، BiLSTM (دقت = 0.9780) و CNN-LSTM تركيبي (دقت = 0.9854)، نشان داد كه CNN-LSTM تركيبي موثرترين است زيرا بالاترين ميزان يادآوري و كمترين نرخ منفي كاذب را براي پيشبيني دقيق خرابي اوليه ماشين در تأسيسات صنعتي توليد ميكند. به طور كلي، مدلهاي يادگيري عميق زماني تركيبي از روشهاي سنتي پيشبيني تخريب تدريجي ماشين در سريهاي زماني چند متغيره نامتعادل فراتر ميروند. براي تحقيقات آينده، كاربردهاي بلادرنگ مدلهاي يادگيري عميق زماني تركيبي براي پخش دادههاي IIoT، بهبود قابليت تفسير و آزمايشهاي گستردهتر براي تعريف حداكثر قابليتهاي چارچوب در سناريوهاي مختلف برنامهريزي شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/02
عنوان به انگليسي
Sustainable production proposed solution based on predictive maintenance using machine learning and deep learning techniques
تاريخ بهره برداري
5/17/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
نورالدين الخليفي
چكيده به لاتين
With Industrial Revolution 4.0ʹs emergence and intelligent manufacturing systems, increasing amounts of industrial sensor data can be employed to predict machine failure and to increase operational reliability. Therefore, predictive maintenance is an important strategy for minimizing downtime. However, traditional machine-learning models have limited effectiveness when applied to predictive maintenance because of various challenges, including severe class imbalance, infrequency of failure events, and temporal complexity within multivariate industrial time series data.
This dissertation proposes a deep-learning-based predictive maintenance model framework for predicting infrequent machine failures, utilizing the Microsoft Azure Predictive Maintenance dataset. A unified, multi-source dataset consisting of telemetry data, failure logs, maintenance records, error logs, and machine metadata was consolidated, then processed through a series of preprocessing, temporal feature engineering, and event-based sequence modeling procedures. The impact of rolling window size on temporal feature scope and model performance was evaluated through a comparative analysis of two rolling window sizes (10-hour and 20-hour).
Experimental results indicated that while the Random Forest model produced exceptionally high accuracy rates (0.9871–0.9903), it generated significantly more false negatives than the deep-learning models. The BiLSTM model was able to improve the detection of temporal failure events using sequential learning, while the hybrid CNN–LSTM model produced the most reliable performance overall, with high recall rates and the lowest false negative rate for all experimental results. Additionally, the experimental results demonstrated that increasing the rolling window enhances feature stability for classical models, while the deep learning architecture provides robustness through its ability to capture long-term degradation trends directly from time series sequences.
Thus, hybrid temporal deep-learning models that incorporate imbalance-aware learning and event-based sequence constructs provide a robust, industry-relevant solution for early-warning failure detection in highly imbalanced multivariate industrial time-series environments.
كليدواژه هاي فارسي
يادگيري تقويتي عميق , يادگيري عميق , شبكه عصبي كانولوشن , انتقال يادگيري با نمايش , سيستمهاي سايبري-فيزيكي
كليدواژه هاي لاتين
Deep Reinforcement Learning , Deep Learning , Convolutional Neural Network , Transfer Learning with Demonstration , Cyber-Physical Systems
Author
Nooruldeen Alkhulaifi
SuperVisor
Dr. Hassan Naderi