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MILPDM: an architecture for predictive maintenance of assets in the military domain

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Autor Dalzochio, Jovani;
Lattes do autor http://lattes.cnpq.br/4598296566128465;
Orientador Kunst, Rafael;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/1301443198267856;
Co-orientador Barbosa, Jorge Luis Victória;
Lattes do co-orientador http://lattes.cnpq.br/6754464380129137;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Sigla da instituição Unisinos;
País da instituição Brasil;
Instituto/Departamento Escola Politécnica;
Idioma pt_BR;
Título MILPDM: an architecture for predictive maintenance of assets in the military domain;
Resumo Manutenção preditiva é um tema abordado em diferentes contextos como indústria, logística e saúde, onde o sensoriamento dos parâmetros dos equipamentos permite monitorar a degradação da saúde e antecipar falhas. Essa mesma abordagem tem sido usada no domínio militar, monitorando ativos como veículos militares. O monitoramento da degradação dos ativos gera benefícios econômicos semelhantes aos observados em outras áreas, reduzindo custos por meio da otimização do uso dos ativos monitorados. No entanto, os ativos que operam no domínio militar realizam tarefas críticas, onde as falhas podem gerar um alto custo material e humano. A aplicação de manutenção preditiva em equipamentos militares é desafiadora. Veículos e equipamentos são enviados para missões em cenários já conhecidos com alta disponibilidade de dados coletados. Entretanto esses equipamentos podem ser enviados a novos ambientes, onde não existem dados de operações anteriores para avaliação de degradação da saúde do equipamento. As abordagens encontradas na literatura para previsão de falhas aplicadas ao domínio militar focam no monitoramento dos equipamentos. Este trabalho apresenta uma abordagem mais ampla através do uso do MILPdM, uma arquitetura que visa a predição de falhas aplicadas ao domínio militar, considerando o dinâmico cenário de atuação de equipamentos militares. Nossa abordagem possui duas frentes distintas, primeiramente buscamos verificar a possibilidade de uso dos modelos de aprendizados de máquina para a predição de falhas, e a partir desse ponto, buscamos verificar a capacidade de predição em cenários desconhecidos, onde aplicamos foundation models para predição do tempo de vida em novos cenários, com uma comparação dos resultados com modelos tradicionais. Para testarmos a arquitetura quatro casos de usos são propostos, dois casos de uso para validar modelos tradicionais da predição de falhas, onde é empregado os algoritmos de aprendizado de máquina long-short term memory e random forest. Outros dois casos de uso para avaliar o uso de foundation models em cenários desconhecidos para o equipamento. Os resultados adquiridos da predição dos modelos treinados mostram que o MILPdM pode antecipar falhas com alta assertividade. Já para a capacidade de predição em cenários desconhecidos, o uso de foundation model se mostrou promissor, superando modelos de aprendizado tradicionais. Esses resultados mostram o potencial do uso do modelo de fundação em manutenção preditiva.;
Abstract Predictive maintenance is a topic addressed in different contexts such as industry, logistics, and healthcare, where sensing equipment parameters allows monitoring health degradation and anticipating failures. This same approach has been used in the military, monitoring assets such as vehicles. Monitoring asset degradation generates economic benefits similar to those observed in other areas, reducing costs by optimizing the use of monitored assets. However, assets operating in the military domain perform critical tasks, where failures can generate a high material and human cost. Applying predictive maintenance to military equipment is challenging. Vehicles and equipment are sent for missions in already known scenarios with high availability of collected data. However, this equipment can be sent to new environments where there is no data from previous operations to evaluate the degradation of the equipment’s health. The approaches in the literature for failure prediction applied to the military domain focus on equipment monitoring. This work presents a broader approach through the use of MILPdM. This architecture aims to predict failures applied to the military domain, considering the dynamic scenario in which military equipment operates. Our approach has two distinct fronts. First, we seek to verify the possibility of using machine learning models to predict failures, and from that point on, we seek to verify the prediction capacity in new scenarios, where we test the new foundation models for predicting lifespan in new scenarios, with a comparison of results with traditional models. We propose four use cases to test the architecture. Two use cases validate traditional failure prediction models using long-short term memory and random forest machine learning algorithms. Two other use cases evaluate the use of foundation models in new scenarios. The results acquired from the prediction of the trained models show that MILPdM can anticipate failures with high accuracy. As for the prediction capacity in new scenarios, using the foundation model proved promising, surpassing traditional learning models. These results show the potential of using the foundation model in predictive maintenance.;
Palavras-chave Predictive maintenance; Machine learning; Foundation Model; Military;
Área(s) do conhecimento ACCNPQ::Ciências Exatas e da Terra::Ciência da Computação;
Tipo Tese;
Data de defesa 2024-05-28;
Agência de fomento CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior;
Direitos de acesso openAccess;
URI http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/13145;
Programa Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada;


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