Skip to main content
SUPERVISOR
Eman Ezadi,Ehsan Yzdian
ایمان ایزدی نجف آبادی (استاد راهنما) احسان یزدیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amir Neshastegaran
امیر نشاسته گران

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
Thanks to technological developments in software and hardware fields, the behavior of industrial process can be represented by a large volume of data. These data make it possible for the researchers to study the behaviors of the industrial process using data-based approaches. Investigating plant faults, fault diagnosis, and fault propagation analysis are among the most popular subjects which have always been under special attention. This issue is a matter of importance since the propagation of a fault in plants can cause abnormal or even hazardous situations leading to considerable financial, health, or environmental costs. Hence, in this research, we concentrate on the fault behavior in plants using alarm data. Employing alarm data for fault analysis does not necessarily require the process model. Therefore, it is less dependent on the knowledge of process experts. Moreover, alarm data is lower in volume and higher in time-resolution in comparison with process data. In this research, we consider two aspects of the fault analysis in the plants: fault propagation and fault diagnosis. This research firstly presents a framework for deriving a process topology indicating the fault propagation path using process mining methods. When a fault occurs in some part of the plant, it often propagates due to process variable interconnections and triggers the underlying alarms in each part of the plant. Hence, using process mining methods on the alarm data, a model of the fault behavior (propagation) can be extracted in the form of a process topology. Then, the conformity of the extracted model is measured with respect to the alarm data to evaluate its performance. In the following, using deep learning concepts, two neural networks are proposed; one for fault diagnosis and another for the next alarm prediction. These independent networks both receive a sequence of alarm data in their inputs. However, in the outputs, one network will diagnose the fault, and another will predict the next alarm. Fault diagnosis facilitates removing the fault in addition to referring to the underlying topology illustrating the fault propagation path. The next alarm prediction is of importance; especially, for the random faults following no specific topology, as it helps the operators to take precautionary actions. The whole framework is studied and implemented on the well-known Tennessee Eastman process, and the detailed results are presented. Fault Propagation, Fault Diagnosis, Alarm Management System, Process Mining, Deep Learning
امروزه به لطف پیشرفت تکنولوژی در حوزه سخت‌افزار و نرم‌افزار، رفتارهای فرآیندهای صنعتی در قالب حجم وسیعی از داده‌ها ثبت و ذخیره می‌شود. این داده‌ها، این امکان را برای پژوهشگران فراهم کرده‌است تا بتوانند با استفاده از روش‌های مبتنی بر داده، رفتار فرآیندهای صنعتی را مطالعه کنند. در این میان، مطالعه عیب در فرآیندهای صنعتی، تشخیص و شناسایی عیب و جلوگیری از انتشار آن در فرآیند، همواره مورد توجه بوده‌است. زیرا با بروز عیب، فرآیند از حالت معمول خود خارج می‌شود و در صورت عدم کنترل، می‌تواند خسارت‌های مالی، جانی و زیست‌محیطی زیادی به دنبال داشته‌باشد. از این رو، این پژوهش به بررسی رفتار عیب در فرآیند با استفاده از داده‌های آلارم می‌پردازد. استفاده از داده‌های آلارم برای مطالعه عیب، لزوماً به مدل فرآیند نیاز ندارد و در نتیجه وابستگی کمتری به دانش فرآیندی که محدود به متخصصان همان فرآیند است خواهدداشت. علاوه بر این، داده‌های آلارم نسبت به داده‌های فرآیندی حجم کمتر و وضوح زمانی بیشتری دارند. در این پژوهش دو جنبه از رفتار عیب در فرآیند بررسی می‌شود: یکی یافتن مسیر انتشار عیب در فرآیند و دیگری تشخیص و شناسایی عیب. این پژوهش، ابتدا به ارائه سازوکاری برای استخراج توپولوژی فرآیند با استفاده از روش‌های فرآیندکاوی می‌پردازد که می‌تواند مسیر انتشار عیب را نشان دهد. معمولاً عیب در یک ناحیه از فرآیند اتفاق می‌افتد ولی به دلیل وجود وابستگی بین بخش‌های مختلف، تأثیر آن به مرور به دیگر قسمت‌های فرآیند نیز متنشر می‌شود و به دنبال خود آلارم‌های مربوط به هر قسمت را فعال می‌کند. بنابراین، با فرآیندکاوی داده‌های آلارم، مدل رفتار عیب در فرآیند، در قالب یک توپولوژی استخراج شده‌است. سپس ، میزان مطابقت توپولوژی با داده‌های آلارم اندازه‌گیری می‌شود تا عملکرد آن ارزیابی گردد . در ادامه، با استفاده از مفهوم یادگیری عمیق، دو شبکه عصبی یکی برای شناسایی عیب و دیگری برای پیش‌بینی آلارم بعدی پیشنهاد شده‌است. هر دو شبکه‌ها در ورودی خود، دنباله‌ای از داده‌های آلارم را دریافت می‌کنند ولی در خروجی ، یک شبکه عیب را شناسایی و شبکه دیگر آلارم بعدی را پیش‌بینی می‌کند. با شناسایی عیب، علاوه بر برطرف کردن آن، به راحتی می‌توان به توپولوژی مربوط به آن نیز مراجعه و مسیر انتشار عیب را مشخص کرد. پیش‌بینی آلارم بعدی نیز، به خصوص برای عیوبی که ماهیت تصادفی دارند و توپولوژی مشخصی را دنبال نمی‌کنند حائز اهمیت است؛ زیرا به اپراتور در انجام اقدامات پیش‌گیرانه کمک می‌کند. سایر سازوکارهای پیشنهادی روی داده‌های آلارم فرآیند تنسی-ایستمن پیاده‌سازی و نتایج آن ارائه شده‌است. انتشار عیب، شناسایی عیب، سیستم مدیریت آلارم، فرآیندکاوی، یادگیری عمیق

ارتقاء امنیت وب با وف بومی