Arquitetura de modelos híbridos, machine learning e otimizadores para análise de consumo de energia elétrica e produtividade em pintura automotiva

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: OLIVEIRA, Rafael Barbosa de
• Orientador(a): OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Instituto de Tecnologia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Energia. manufatura; Pintura automotiva; Aprendizado de máquina
• Palavras-chave em Inglês: Energy. manufacturing; Automotive painting; Machine learning
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16743

Estratégias de otimização de consumo energético nas etapas de pintura emergem como fatores primordiais para promover uma produção mais sustentável e competitiva no setor automotivo. Esta dissertação busca prever o consumo energético e maximizar a produtividade na pintura automotiva, utilizando uma abordagem que combina seleção de variáveis, modelos híbridos, hiperparâmetros destes modelos e otimização por meta-heurística em uma arquitetura com 3 etapas. Os processos de pintura automotiva apresentam variáveis em forma de séries temporais que descrevem o histórico do consumo de energia. Na etapa 1, escolhe-se o melhor modelo de aprendizado de máquina (Random Forest, Long-Short Term Memory, XGBoost e GRU-LSTM) para prever séries temporais do consumo energético em t+1. Na etapa 2, avalia-se os modelos RF, XGBoost e Rede Neural Artificial (RNA) Densa para selecionar o melhor preditor de quantidade de veículos produzidos (ciclos). Na etapa 3, seleciona-se a melhor meta-heurística entre Genetic Algorithm (GA), Differential Evolution (DE) e Particle Swarm Optimization (PSO) para otimizar o consumo energético previsto pelo melhor modelo do step 1, usando como medida de fitness o melhor modelo do step 2. A arquitetura final reduziu a energia consumida em até 16% e aumentou o ciclo em 127%, usando os modelos GRU-LSTM na etapa 1, RNA Densa na etapa 2 e DE no etapa 3. Os resultados ressaltam a oportunidade de uso da abordagem proposta para otimizar o consumo de enrgia e a produtividade na pintura automotiva.