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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42351
Tipo: Dissertação
Título: Diagnóstico de falhas de não convergência em sistemas de otimização em tempo real utilizando algoritmos de Machine Learning
Título(s) alternativo(s): Diagnosis of non-convergence failures in real-time optimization systems using Machine Learning algorithms
Autor(es): Fernandes, Caroline Vasconcelos
Primeiro Orientador: Oliveira-Esquerre, Karla Patricia Santos Oliveira
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Martins, Márcio André Fernandes
metadata.dc.contributor.referee1: Zanin, Antônio Carlos
metadata.dc.contributor.referee2: Assis, Edilson Machado de
metadata.dc.contributor.referee3: Martins, Márcio André Fernandes
Resumo: A Otimização em Tempo Real (Real-Time Optimization – RTO) é uma ferramenta amplamente utilizada na indústria para determinar pontos operacionais ótimos, maximizando a eficiência econômica de processos contínuos. No entanto, falhas na convergência da otimização ainda representam um desafio, uma vez que as complexas interações entre variáveis operacionais podem interferir no cálculo da melhor condição de operação. Diante dessa limitação, este trabalho propõe o uso de técnicas de aprendizado de máquina para diagnosticar as causas que levam o RTO à condição de não convergência, utilizando dados reais de uma unidade de destilação de petróleo. A análise estatística inicial permitiu caracterizar o comportamento das variáveis do processo, enquanto métodos de agrupamento não supervisionados, avaliados com o auxílio da biblioteca Reval, possibilitaram a identificação de padrões associados à convergência e não convergência da otimização. Além disso, a aplicação de modelos supervisionados de classificação permitiu avaliar o impacto das variáveis de processo na estabilidade do RTO, destacando aquelas com maior influência da não convergência da otimização. Técnicas explicativas, como SHAP (SHapley Additive Explanations), foram empregadas para interpretar os resultados e fornecer maior clareza na análise das variáveis críticas. Os resultados demonstram que o uso de aprendizado de máquina pode ser uma ferramenta promissora no diagnóstico de falhas do RTO, permitindo a antecipação de condições adversas e possibilitando ajustes operacionais mais precisos. Dessa forma, este estudo contribui para a melhoria do sistema que trata da confiabilidade operacional e reforça a importância da integração de técnicas de ciência de dados aos sistemas de controle e otimização de processos industriais.
Abstract: Real-Time Optimization (RTO) is a widely used tool in the industry to determine optimal operating points, maximizing the economic efficiency of continuous processes. However, optimization convergence failures remain a significant challenge, as the complex interaction between operational variables can prevent the calculation of the best operating condition. To address this limitation, this study proposes the use of machine learning techniques to diagnose the causes leading to RTO non-convergence, utilizing real data from a petroleum distillation unit. The initial statistical analysis enabled the characterization of process variable behavior, while unsupervised clustering methods, evaluated using the Reval library, allowed for the identification of patterns and segmentation of scenarios associated with optimization convergence and non-convergence. Additionally, the application of supervised classification models made it possible to assess the impact of process variables on RTO stability, highlighting those with the greatest influence on optimization failure. Explainable AI techniques, such as SHAP (Shapley Additive Explanations), were employed to interpret the results and provide greater transparency in analyzing critical factors. The results demonstrate that machine learning can be an effective tool for diagnosing RTO failures, enabling the anticipation of adverse conditions and allowing for more precise operational adjustments. Thus, this study contributes to improving the reliability system of real-time optimization and reinforces the importance of integrating data science techniques into industrial process control and optimization systems.
Palavras-chave: Real Time Optimization
Machine Learning
Anomalias
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::ESTATISTICA::ANALISE DE DADOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: EDUFBA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) 
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42351
Data do documento: 12-Mai-2025
Aparece nas coleções:Dissertação (PEI)

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