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Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/54969

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Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.contributor.advisorMOURA, Márcio Jose das Chagas-
dc.contributor.authorAICHELE FIGUEIROA, Diego Andrés-
dc.date.accessioned2024-02-02T16:26:05Z-
dc.date.available2024-02-02T16:26:05Z-
dc.date.issued2023-08-22-
dc.identifier.citationAICHELE FIGUEIROA, Diego Andrés. Use of quantum algorithms for classification of rolling bearing damage. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/54969-
dc.description.abstractIn Production Engineering, there is an area of research on reliability, maintenance, and risks in Production Systems. In this area, the objectives include maintenance policies aimed at predicting component failures and consequently minimizing unexpected downtimes of complex systems. Reliability engineering has successfully utilized machine learning to predict and categorize equipment and machine states. In this thesis, we aim to compare different machine learning algorithms and quantum machine learning in the context of reliability engineering. Specifically, we compare 8 models created with quantum machine learning, using three different bearing datasets: Case Western Reserve University, Machinery Failure Prevention Technology, and Paderborn University. These datasets mainly consist of accelerometer vibration data from the bearings, which must be processed to fit the different quantum machine learning algorithms. We focus on fault detection in rotating equipment, using quantum computing techniques to analyze sensor data installed on the equipment. Our approach considers the healthy state, inner ring faults, and outer ring faults of the bearings, with the aim of achieving fault detection. We compare established circuit designs, such as Real Amplitudes and Quantum Convolutional Circuits, as well as hybrid models that combine quantum circuits and neural networks using the library of TensorFlow with Cirq in python. We obtain results on classical computers using analytical calculations that simulate a quantum computer without experiencing the "quantum noise" delivered by the hardware. The most effective way to input data's key features is through a ZFeatureMap circuit, which assigns a qubit to each extracted feature from the data. Quantum convolutional circuits yield better results than other parameterized circuits, while hybrid models provide higher accuracy than their counterparts that do not utilize neural networks. The achieved accuracy rates on the training dataset are around 96%, suggesting that the parameterized quantum circuits used in this master's thesis yield stable results.pt_BR
dc.language.isoengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pernambucopt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectEngenharia de produçãopt_BR
dc.subjectAprendizado de máquina quânticopt_BR
dc.subjectConjuntos de dados de rolamentospt_BR
dc.subjectGerenciamento de prognóstico e saúdept_BR
dc.subjectDiagnóstico de falhaspt_BR
dc.titleUse of quantum algorithms for classification of rolling bearing damagept_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5222184283580628pt_BR
dc.publisher.initialsUFPEpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.degree.levelmestradopt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7778828466828647pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pos Graduacao em Engenharia de Producaopt_BR
dc.description.abstractxNa Engenharia de Produção, existe uma área de pesquisa sobre confiabilidade, manutenção e riscos em Sistemas de Produção. Nesta área, os objetivos incluem políticas de manutenção com o objetivo de prever falhas em componentes e, consequentemente, minimizar os tempos de inatividade inesperados de sistemas complexos. A engenharia tem utilizado com sucesso a aprendizagem de máquina para prever e categorizar estados de equipamentos e máquinas. Nesta dissertação, o objetivo é comparar diferentes algoritmos de aprendizagem de máquina e de aprendizado de máquina quântico no contexto da engenharia de confiabilidade. Especificamente, se comparam 8 modelos criadas com aprendizado de máquina quântico, usando três conjuntos de dados de rolamentos diferentes: Case Western Reserve University, Machinery Failure Prevention Technology e Paderborn University. Esses conjuntos de dados contêm principalmente dados de vibração de acelerômetros dos rolamentos, que devem ser processados para se adaptarem aos diferentes algoritmos de aprendizado de máquina quântico. O foco é a detecção de falhas em equipamentos rotativos, utilizando técnicas de computação quântica para analisar dados de sensores instalados no equipamento. A abordagem considera estado saudável, falhas no anel interno e falhas no anel externo dos rolamentos, com o objetivo de detecção de falhas. Foram comparados circuitos estabelecidos, como Real Amplitudes e Circuitos Quânticos Convolucionais, bem como modelos híbridos que combinam circuitos quânticos e redes neurais usando a biblioteca do TensorFlow com o Cirq em Python. Os resultados obtidos em computadores clássicos usando cálculos analíticos que simulam um computador quântico, sem experimentar o "ruído quântico" entregue pelo hardware. A melhor maneira de inserir dados das principais características é através de um circuito ZFeatureMap, que dedica um qubit para cada característica extraída dos dados. Circuitos quânticos convolucionais produzem melhores resultados em comparação com outros circuitos parametrizados, enquanto modelos híbridos fornecem maior precisão do que seus equivalentes que não utilizam redes neurais. As taxas de precisão alcançadas no conjunto de dados de treinamento são em torno de 96%, sugerindo que os circuitos quânticos parametrizados usados nesta tese de mestrado estão fornecendo resultados estáveis.pt_BR
Aparece en las colecciones: Dissertações de Mestrado - Engenharia de Produção

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