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Tipo do documento: Tese
Título: Fusão de dados em análise de séries temporais binárias para detecção e localização de falhas em máquinas ferramentas
Título(s) alternativo(s): Data fusion in binary time series for fault detection and localization in machine tools
Autor: Lima, Anderson Ferreira de 
Primeiro orientador: Pereira, Fabio Henrique
Primeiro membro da banca: Pereira, Fabio Henrique
Segundo membro da banca: Melani, Arthur Henrique de Andrade
Terceiro membro da banca: Sátyro, Walter Cardoso
Quarto membro da banca: Dias, Cleber Gustavo
Quinto membro da banca: Belan, Peterson Adriano
Resumo: As máquinas ferramentas com controle numérico computadorizado (CNC) são essenciais nos processos de fabricação modernos devido à sua alta precisão e velocidade. No entanto, essas características estão sujeitas a falhas ocultas e deterioração, reduzindo a confiabilidade operacional. Para aumentar o tempo médio entre falhas, são utilizados dispositivos de detecção que monitoram o estado operacional dos componentes da máquina, permitindo a análise e processamento de informações para maximizar a confiabilidade. Muitas indústrias adotam a manutenção preditiva (PdM), que utiliza monitoramento inteligente para evitar falhas futuras. Nos últimos anos, o aprendizado de máquina (ML) tem se mostrado fundamental na previsão de falhas, contribuindo para a PdM. Técnicas de ML baseadas em dados de sensores, incluindo abordagens de aprendizagem profunda como Autoencoders (AE), têm mostrado resultados promissores. A análise de dados de séries temporais de sensores, especialmente dados binários, tem recebido atenção significativa, permitindo a detecção eficiente de falhas ou atividades anormais e facilitando ações de manutenção imediatas. Este trabalho visa desenvolver métodos precisos e eficientes de detecção de falhas para melhorar a confiabilidade e eficiência dos sistemas de produção industrial. A pesquisa inclui uma análise abrangente dos modelos de ML para detecção de falhas, focando em dados de séries temporais binárias. Além de avaliar o desempenho dos modelos, foi desenvolvido um dispositivo para capturar dados dos sensores e um aparato experimental para simular dados de falha com segurança. Esta tese propôs uma abordagem inovadora que combina a fusão de séries temporais binárias multivariadas com modelos autoencoder, demonstrando, por meio de experimentos práticos com dados reais, que é possível detectar falhas em máquinas-ferramenta com alta precisão, ao mesmo tempo em que contribui teoricamente para o avanço da análise de séries binárias no contexto da manutenção preditiva.
Abstract: Computer Numerical Control (CNC) machine tools are essential in modern manufacturing processes due to their high precision and speed. However, these characteristics are susceptible to hidden faults and degradation, reducing operational reliability. To increase the Mean Time Between Failures (MTBF), detection devices are used to monitor the operational state of machine components, enabling the analysis and processing of information to maximize reliability. Many industries adopt Predictive Maintenance (PdM), which uses intelligent monitoring to prevent future failures. In recent years, Machine Learning (ML) has proven to be fundamental in failure prediction, contributing significantly to PdM. ML techniques based on sensor data, including deep learning approaches such as Autoencoders (AE), have shown promising results. The analysis of sensor time series data, especially binary data, has received significant attention, enabling efficient detection of faults or abnormal activities and facilitating immediate maintenance actions. This work aims to develop accurate and efficient fault detection methods to improve the reliability and efficiency of industrial production systems. The research includes a comprehensive analysis of ML models for fault detection, focusing on binary time series data. In addition to evaluating model performance, a device was developed to capture sensor data and an experimental apparatus was built to safely simulate fault conditions. This thesis proposed an innovative approach that combines the fusion of multivariate binary time series with autoencoder models, demonstrating—through practical experiments with real data—that it is possible to detect faults in machine tools with high precision, while also contributing theoretically to the advancement of binary time series analysis in the context of predictive maintenance.
Palavras-chave: máquina ferramenta
falha
manutenção preditiva
autoencoder
series temporais binárias
machine tool
fault
predictive maintenance
autoencoder
binary time series
Área(s) do CNPq: CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Nove de Julho
Sigla da instituição: UNINOVE
Departamento: Informática
Programa: Programa de Pós-Graduação em Informática e Gestão do Conhecimento
Citação: Lima, Anderson Ferreira de. Fusão de dados em análise de séries temporais binárias para detecção e localização de falhas em máquinas ferramentas. 2025. 245 f. Tese( Programa de Pós-Graduação em Informática e Gestão do Conhecimento) - Universidade Nove de Julho, São Paulo.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://bibliotecatede.uninove.br/handle/tede/3802
Data de defesa: 4-Jun-2025
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Informática e Gestão do Conhecimento

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