Get a site

پایان نامه ارائه مدلی برای تعمیرات پیشگویانه تجهیزات درکارخانه های نفتی با تکنیکهای داده کاوی، مطالعه موردی شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران

پایان نامه رشته مهندسی فناوری اطلاعات

گرایش : مدیریت سیستم های اطلاعاتی

دانشگاه شیراز

دانشکده آموزشهای الکترونیکی

مهندسی فناوری اطلاعات(گرایش مدیریت سیستم های اطلاعاتی)

عنوان:

ارائه مدلی برای تعمیرات پیشگویانه تجهیزات درکارخانه های نفتی با تکنیکهای داده کاوی، مطالعه موردی:شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران

 

 

استاد راهنما:

دکتر ستار هاشمی

 

 

تابستان ۹۳

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                 صفحه
فصل اول :مقدمه  ۱

۱-۱-مقدمه  ۲
۱-۲- تشریح و بیان مساله  ۳
۱-۳- هدف از انتخاب موضوع. ۴
۱-۴- وضعیت تعمیرات پیش گویانه در کشور. ۷
۱-۵-چالشهای پروژه.۹
۱-۶- معرفی شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران.۹
۱-۷-مفاهیم نگهداری و تعمیرات.۱۰
فصل دوم:مبانی نظری تحقیق  ۱۴

۲-۱- اثر نگهداری و تعمیرات.  ۱۵
۲-۲-بهینه سازی نگهداری وتعمیرات پیش بینانه  ۱۷
۲-۳- مفاهیم اقتصادی وتوجیه هزینه ها  ۱۹
۲-۳-۱- ارزیابی نیازهایBM . 19
۲-۳-۲-توجیه هزینه.  ۲۰
۲-۳-۳- هزینه استراتژی جاری تعمیراتی  ۲۰
۲-۴- طراحی یک برنامه نت پیش بینانه. ۲۱
۲-۴-۱-امتیازات نت پیش بینانه.  ۲۲
۲-۵-تکنیکهای نت پیش بینانه ۲۳     ۲-۵-۱-مانیتورینگ ارتعاش. ۲۴
۲-۵-۲-انواع سیستم های ترموگرافی. ۲۴
۲-۵-۳-ترایبولوژی.  ۲۵
۲-۵-۴-بازرسی بصری.  ۲۵
۲-۵-۵-مافوق صوت  ۲۶
۲-۵-۶-تکنیکهای دیگر .   ۲۶
۲-۶- ایجاد یک برنامه نت پیش بینانه     ۲۶
۲-۶-۱-اهداف ، مقاصد و امتیازات   ۲۷
۲-۶-۲-الزامات عملی.   ۲۸
۲-۶-۳-انتخاب یک سیستم نت پیش بینانه .  ۲۹
۲-۶-۳-۱-نیارهای پایه ای سیستم .  ۳۰

  • برنامه نت پیش بینانه کل کارخانه . ۳۰

۲-۷-۱-برنامه نت پیش بینانه مطلوب .  ۳۱
۲-۷-۲- سیستم نت پیش بینانه مطلوب.   ۳۱
۲-۷-۳-پیش بینی کافی نیست.  ۳۱
۲-۸-مبانی نظری و مفاهیم تحقیق  ۳۲
۲-۸-۱-روش تحقیق .  ۳۲
۲-۸-۲-طراحی مدل پیش بینی  ۳۵
۲-۸-۳-داده کاوی  ۳۵
فصل سوم: مروری بر تحقیقات انجام شده .  ۳۷

۳-۱-مقدمه .   ۳۸
۳-۲-سیستم پیش بینی نگهداری با استفاده تکنیکهای داده کاوی.   ۳۹
۳-۳-روشی عملی برای ترکیب داده کاوی و تشخیص خرابی . ۴۴
۳-۴-روشی هوشمند برای بهینه سازی تعمیرات پیش گویانه. ۴۹
۳-۵- برخی تکنیکهای نگهداری و تعمیرات پیش گویانه. ۵۷
۳-۶-مروری بر تعمیرات مبتنی بر شرایط و زمان در برنامه های صنعتی ۵۹
فصل چهارم: روش تحقیق(ارائه راهکار،الگوریتم و مدل پیشنهادی روش تحقیق) ۶۱

۴-۱-مقدمه  ۶۲
۴-۲-طراحی مدلCBM. 64
۴-۲-۱-انتخاب بخش، واحد یا محیط پایش  ۶۴
۴-۲-۲-انتخاب پارامترها و معیارهای پایش تجهیزات. ۶۵
۴-۲-۳-انتخاب روش مدلسازی پیش بینی .  ۶۶
۴-۲-۴-مدل فیزیکی .  ۶۷
۴-۳-تعیین اهداف داده کاوی   ۶۸
۴-۴- شروع مراحل انجام پروژه  .  ۷۰
۴-۴-۱-انتخاب کارخانه ها و تجهیزات مورد نظر برای پروژه   ۷۰
۴-۴-۲-شناخت داده.  ۷۱
۴-۴-۳-آماده سازی و آنالیز داده  .  ۷۲
۴-۴-۴-اکتساب داده / جمع آوری و ورود داده  ۷۴
۴-۴-۵-پالایش داده ها .  ۷۷
۴-۵-آنالیز داده ها ۷۸
۴-۵-۱-آنالیز داده های وضعیت و شرایطی  ۷۸
۴-۵-۲-آنالیز داده های رخداد خرابی.  ۸۴
۴-۶-طراحی و توسعه مدل .  ۹۰
۴-۶-۱-بررسی سطح آستانه پارامترها .  ۹۰
۴-۶-۲-شناخت خوشه های خروجی ۹۲
۴-۷-طراحی مدل با روش های داده کاوی  ۹۳
۴-۷-۱-طراحی مدل با بهره گرفتن از درخت تصمیم ۹۴
۴-۷-۲-طراحی مدل با بهره گرفتن از روش شبکه عصبی  MLP.96
۴-۷-۳-طراحی مدل با بهره گرفتن از روش شبکه عصبی KNN. 100
۴-۸-نتیجه گیری. ۱۰۳
فصل پنجم: بررسی و تحلیل داده ها و نتایج تحقیق. ۱۰۴

۵-۱-مقدمه۱۰۵
۵-۲- بررسی خروجی ونتایج وارزیابی مدل بر پایه روش DT .105
۵-۲-۱-ارزیابی مدل بر اساس روش DT 107
۵-۳- بررسی خروجی و نتایج روش MLP. 109
۵-۳-۱-ارزیابی مدل بر اساس روش MLP. 111
۵-۴- بررسی خروجی و نتایج روش KNN 113
۵-۴-۱-ارزیابی مدل بر اساس روش  KNN 115
۵-۵-ارزیابی و تفسیر نتایج و خروجی ها ۱۱۷
۵-۶-نتایج .۱۱۸
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادها ۱۱۹

۶-۱- نتایج کلی حاصل از پروژه. ۱۲۰
۶-۲-پیشنهادهایی برای آینده . ۱۲۱

فهرست جدول ها
 
 
عنوان و شماره                                                                                                     صفحه                                                                               
جدول ۱- ماتریس Confusion67
جدول ۲- ماتریس Confusion برای سه دسته کلاس.۶۹
جدول ۳- محاسبه نرخ مثبت صحیح،نرخ مثبت غلط و دقت۶۹
جدول ۴- نام پارامترهای کارخانه فشارقوی.۷۳
جدول ۵- نام پارامترهای کارخانه بی بی حکیمه ۲۷۳
جدول ۶- نمونه فرم ورود اطلاعات کارخانه بی بی حکیمه ۲۷۴
جدول ۷- نمونه فرم ورود اطلاعات کارخانه فشارقوی.۷۵
جدول ۸- نمونه ای از فرم پر شده وپالایش نشده کارخانه بی بی حکیمه ۲.۷۷
جدول ۹- نمونه ای از فرم پر شده و پالایش شده کارخانه بی بی حکیمه .۷۸
جدول ۱۰- ماتریس الگو برای متغیرها کارخانه فشار قوی۷۹
جدول ۱۱- ماتریس آمارهای توصیفی کارخانه فشار قوی.۸۱
جدول ۱۲- پارامترهای جدید ایجاد شده توسط روشPCA.83
جدول ۱۳ – نمایی از فاکتورهای جدید تولید با روش PCA84
جدول ۱۴- تغییرات ناگهانی فاکتور۲ در رخداد خرابی۸۷
جدول ۱۵ – آمار خرابی های کارخانه بی بی حکیمه ۲۸۸
جدول ۱۶- مقدار پارامترها در حالات خرابی ۹۰
جدول ۱۷- مقادیر آستانه پایین و بالا برای پارامترها۹۱
جدول ۱۸ – بازه های زمانی تعریف شده برای مدل.۹۴
جدول ۱۹- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (۱۰-۲۵)۹۵
جدول ۲۰- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (۱۰-۲۵).۹۶
جدول ۲۱- نتیجه تغییر مقادیر پارامترها در روش MLP98
جدول ۲۲- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (۳-۱۵).۹۸
جدول ۲۳- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (۳-۱۵).۱۰۰
جدول ۲۴- نتاِج تغییر مقدار K در روش شبکه عصبی KNN101
جدول ۲۵- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (۱۰-۲۰)۱۰۱
جدول ۲۶- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (۱۰-۲۰)۱۰۲
جدول ۲۷- پیش بینی مدل بر پایه درخت تصمیم۱۰۶
جدول ۲۸- نتایج پیش بینی خروجی در روش DT108
جدول ۲۹- درصد دقت پیش بینی در روش DT108
جدول ۳۰- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش DT برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده۱۰۹
جدول ۳۱- پیش بینی مدل بر پایه MLP.110
جدول ۳۲- نتایج پیش بینی خروجی در روش MLP112
جدول ۳۳- درصد دقت پیش بینی در روش MLP112
جدول ۳۴- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش MLP برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده.۱۱۲
جدول ۳۵- پیش بینی مدل بر پایه KNN.114
جدول ۳۶- نتایج پیش بینی خروجی در روش KNN115
جدول ۳۷- درصد دقت پیش بینی در روش KNN115
جدول ۳۸- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش KNN برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده۱۱۶
جدول ۳۹-  مقایسه نهایی دقت پیش بینی هر سه روش برای هر سه خوشه خروجی در بازه های زمانی مختلف.۱۱۷
 
 
 
فهرست شکل ها
 
 
عنوان                                                                                                صفحه
شکل ۱- قالب مفهومی معماری.۴۱
شکل ۲- نمای کلی سیستم۴۲
شکل ۳- گامهای روش IRIS-Pdm46
شکل ۴- نمایی از فرمت داده یکسان.۴۷
شکل ۵- روش کلی و تعمیم یافته برای تعمیرات پیشگویانه۵۱
شکل ۶- الگوریتم تصمیم گیری نگهداری پیشگویانه۵۴
شکل ۷- نمودارهای خرابی۵۷
شکل ۸ – نمونه فرم دستی پر شده در کارخانه بی بی حکیمه ۲۷۶
شکل ۹- نمودار تغییرات پارامترها در بازه زمانی۸۵
شکل ۱۰ – حالتهای خرابی.۸۵
شکل ۱۱ – حالتهای خرابی.۸۶
شکل ۱۲- طراحی مدل پیش بینی با روش DT106
شکل ۱۳- طراحی مدل درخت تصمیم برای بازه های زمانی مختلف۱۰۷
شکل ۱۴- طراحی مدل پیش بینی با روش MLP110
شکل ۱۵- طراحی مدل MLP برای بازه های زمانی مختلف ۱۱۱
شکل ۱۶- طراحی مدل پیش بینی با روش KNN113
شکل ۱۷- طراحی مدل KNN برای بازه های زمانی مختلف .۱۱۴

 
 
فهرست نشانه های اختصاری

CBM= Condition Based Maintenance
CMMS=Computerized maintenance management system
CRISP-DM= CRoss-Industry Standard Process for DataMining
DT=Decision Tree
FA= Factor Analysis
FP=False Positive
H= Hidden Layer
ISF= Independence Significance Feature
KNN= K Nearest Neighbor
LR= Learning Rate
M= Momentum
MLP= Multilayer Perceptron
PCA= Principal Component Analysis
PDM= Predictive Maintenance
PM=Preventive Maintenance
TP=True Positive
WMS= Weighted Mean Slop
 

فصل اول

۱-مقدمه و طرح مسئله

۱-۱-مقدمه
 
در عصر حاضر و در حالی که کارخانجات صنعتی بزرگ به دنبال ایجاد تغییرات در درون خود هستند تا بتوانند در رقابت با سایر رقبای خود در تحولات جهانی شدن موفق گردند این بحث نگهداری و تعمیرات است که بطور جدی و موثر مسیر استراتژی تولید را در کارخانه های صنعتی مشخص می نماید.امروزه ،کارخانه های صنعتی به شدت درگیر مباحثی همچون کاهش هزینه ها ،توان رقابت بالا ، بهبود مستمر،بحران انرژی و افزایش کیفیت و کمیت محصولات هستند که در این راستا اندیشیدن پیرامون نگهداری و تعمیرات به عنوان یک امر استراتژیک جهت رسیدن به اهداف فوق بسیار مهم و انکارناپذیر جلوه می کند.همواره رقابت ، عامل فشار بر کارخانجات تولیدی بوده است. به منظور کنترل و مدیریت این فشار، کارخانجات تولیدی می بایست ضمن کاهش هزینه ها، کیفیت و راندمان محصولات خود را افزایش داده و انعطاف پذیر نیز باشند[۱, ۲] .با توسعه فناوری اطلاعات میزان و سرعت دسترسی به اطلاعات بطور فوق العاده ای افزایش یافته است.از طرفی پیشرفت تکنولوژی نیز منجر به افزایش دستیابی موسسات و سازمانها به منابع وسیع اطلاعاتی شده وامکان تحقیق وبررسی موضوعات مختلف را برای سازمانها فراهم نموده است[۳]. بنابراین نکته قابل توجه در سناریو جدید پیرامون مدیریت نگهداری و تعمیرات، آماده و در دسترس نگهداشتن تجهیرات در زمان نیاز است.یک کارخانه بسیار بزرگ با چندین هزار دستگاه متنوع از پیچیدگی بالایی در فعالیت نگهداری و تعمیرات(نت) برخوردار است. تصمیم گیری پیرامون استراتژی نت نیازمند دانشی است که منطبق بر واقعیت سازمان باشد.از طرف دیگر کسب دانش مفید نیازمند استفاده و تحلیل صحیح از داده ها می باشد.لذا استفاده از داده ها و اطلاعات و چگونگی کار با آنها در طول مراحل پیاده سازی استراتژی نگهداری و تعمیرات از جایگاه ویژه ای برخوردار است [۴, ۵].

۱-۲- تشریح و بیان مساله
آنچه در سالهای اخیر توجه مدیران صنایع مختلف را در دنیای رقابتی امروز به خود جلب کرده است ، کاهش هزینه های تولید و در نتیجه کاهش قیمت نهایی محصولات است. در این میان هزینه های تعمیراتی ، مهمترین هزینه قابل کنترل در صنایع است و طبیعی است که کاهش آن در دستور کار مدیران صنعت قرار گیرد . یکی از مهمترین ابزارهایی که برای نیل به این هدف در اختیار مسئولین قرار دارد استفاده از روش های نوین نگهداری و تعمیرات بر اساس پایش وضعیت دستگاه ها است که بخصوص در صنایع تولید مداوم ، نظیر نفت ،گاز و پتروشیمی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. فلسفه وجودی روش های تعمیراتی از قبیل نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه۱ و نگهداری و تعمیرات پیشگویانه۲  ارائه راهکارهایی جهت کاهش هزینه های تعمیراتی و در نتیجه افزایش بهره وری واحد های تولیدی است[۶].
عموما نگهداری و تعمیرات یا در زمان های مشخص و از قبل تعیین شده انجام می شود یا اینکه هر وقت خرابی رخ داد بسته به نوع خرابی تعمیر مرود نظر انجام می شود.اگرچه انجام تعمیرات پیشگیرانه می تواند تعمیرات ناگهانی و غیرمترقبه را کاهش دهد اما همچنان باعث کاهش دردسترس بودن و افزایش هرینه های تعمیرات می گردد. گاهی تعمیرات پیشگیرانه روی تجهیز انجام می شود درحالیکه تجهیز به خوبی کار می کند و نیازی به تعمیر و توقف ندارد

۱Preventive Maintenance(PM)
۲Predictive Maintenance(PDM)
اما چون نگهداری از قبل در بازه زمانی خاصی برنامه ریزی شده است بایستی طبق روال خود انجام شود.یک سیاست مناسب در نگهداری و تعمیرات می گوید تعمیر زمانی باید انجام شود که نیاز باشد[۶].
پیشرفت تکنولوژی باعث افزایش پیچیدگی در هر دوصنعت ماشین آلات و سیستم های تولید شده است.صنایع مدرن دایما به کار کردن با قابلیت اطمینان بالا ، ریسک محیطی پایین و امنیت افراد که در حال انجام فرایندهای خود با بیشترین بازدهی هستند وابسته است.بنابراین پیشگیری از شکست و تشخیص سریع و ابتدایی مشکلات سیستم ها و ماشین ها عمر کارکرد ماشین آلات صنعتی را افزایش می دهد[۷].
کارخانجات صنعتی نباید دیگر تصور کنند که خرابی های تجهیزات تنها پس از مدت زمان ثابتی که در حال کار هستند اتفاق می افتد.آنها باید استراتژی های نگهداری آنلاین و پیشگویانه را گسترش دهند که بتوانند تصور کنند که هر خرابی در هر زمانی ممکن است بطور تصادفی رخ دهد.آغاز خرابی و شکست تجهیزات ممکن است خود را در داده های بوجود آمده از روش های مختلف آشکار سازد.تجهیزات علایم و نشانه هایی از خود بروز می دهند که می گویند این تجهیزات باید تعمیر یا جایگزین شوند و یا رها شوند تا به کار خود ادامه دهند[۸].

تعداد صفحه : ۱۷۳
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***