Modelo de aprendizaje profundo robusto y ligero para el diagnóstico de fallas industriales en datos de baja calidad y ruidosos
Autores: Shin, Jaegwang; Lee, Suan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelo de aprendizaje profundo robusto y ligero para el diagnóstico de fallas industriales en datos de baja calidad y ruidosos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Máquinas
Fábricas
Modelo de aprendizaje profundo
Anomalías
Ruido operativo
Modelo CNN-LSTM
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Las máquinas en las fábricas suelen funcionar las 24 horas del día para apoyar la producción, lo que puede resultar en fallas. Tales fallas mecánicas pueden interrumpir la producción de la fábrica, lo que resulta en pérdidas financieras o víctimas humanas. Por lo tanto, investigamos un modelo de aprendizaje profundo que puede detectar anomalías en las máquinas basadas en el ruido de funcionamiento. Se aplicaron varios métodos de preprocesamiento de datos, incluida la transformada wavelet discreta, la transformada de Hilbert y la transformada de Fourier de corto tiempo, para extraer características de los ruidos de funcionamiento de la máquina. Para crear un modelo que pueda ser utilizado en fábricas, se simuló el entorno de fábricas reales introduciendo ruido y degradación de calidad al conjunto de datos de sonido para la Investigación e Inspección de Máquinas Industriales con Fallas (MIMII). Por lo tanto, propusimos un modelo ligero que funciona de manera confiable incluso en entornos de datos de sonido ruidosos y de baja calidad, como una fábrica real. Proponemos un modelo de Red Neuronal Convolucional-Red Neuronal de Memoria a Corto y Largo Plazo (CNN-LSTM) utilizando Transformadas de Fourier de Corto Tiempo (STFTs), y el modelo propuesto puede ser muy efectivo en términos de aplicación porque es un modelo ligero que requiere solo aproximadamente el 6.6% del número de parámetros utilizados en la CNN subyacente, y tiene solo una diferencia de rendimiento dentro del 0.5%.
Descripción
Las máquinas en las fábricas suelen funcionar las 24 horas del día para apoyar la producción, lo que puede resultar en fallas. Tales fallas mecánicas pueden interrumpir la producción de la fábrica, lo que resulta en pérdidas financieras o víctimas humanas. Por lo tanto, investigamos un modelo de aprendizaje profundo que puede detectar anomalías en las máquinas basadas en el ruido de funcionamiento. Se aplicaron varios métodos de preprocesamiento de datos, incluida la transformada wavelet discreta, la transformada de Hilbert y la transformada de Fourier de corto tiempo, para extraer características de los ruidos de funcionamiento de la máquina. Para crear un modelo que pueda ser utilizado en fábricas, se simuló el entorno de fábricas reales introduciendo ruido y degradación de calidad al conjunto de datos de sonido para la Investigación e Inspección de Máquinas Industriales con Fallas (MIMII). Por lo tanto, propusimos un modelo ligero que funciona de manera confiable incluso en entornos de datos de sonido ruidosos y de baja calidad, como una fábrica real. Proponemos un modelo de Red Neuronal Convolucional-Red Neuronal de Memoria a Corto y Largo Plazo (CNN-LSTM) utilizando Transformadas de Fourier de Corto Tiempo (STFTs), y el modelo propuesto puede ser muy efectivo en términos de aplicación porque es un modelo ligero que requiere solo aproximadamente el 6.6% del número de parámetros utilizados en la CNN subyacente, y tiene solo una diferencia de rendimiento dentro del 0.5%.