Enhancing Metro Rail Efficiency: A Predictive Maintenance Approach Leveraging Machine Learning and Deep Learning Technologies
- 1. Vellore Institute of Technology University
Description
Abstract This paper looks into the modeling and implementation of a predictive maintenance system of an air production unit for a metro rail designed to suit the challenges detailed by the industrial sector. Using modern machine learning, deep learning, and AI techniques, the system identifies the faulty equipment well in advance when applied to the huge volume of sensor data. One of the major functionalities of the system is an interface designed to alert users, whereby the instant alerts are made to the maintenance personnel for faster intervention, minimization of the possible downtime. The basis of the study is the application of the predictive maintenance system within the unit of air production. It indicates great efficacy toward the prediction of a failure. A wide variety of ML and deep learning models were experimented with and fine-tuned carefully by training and evaluation over the training set and also over the testing set to ensure predictive accuracies. For example, from the above comparative model analysis, the most suitable predictive approach was indicated through the use of accuracy. Deep Learning Models, including LSTM, RNN, and BiLSTM, have been exceedingly good, with all the above models giving an accuracy of above 99.7 percent. Notably, Adaboost, a Boosting technique also has performed well. The culmination of this project highlights the pivotal role of AI and ML technologies in advancing predictive maintenance strategies within the industrial sector. The findings illustrate the potential of these technologies to transform maintenance practices, optimize operational processes and contribute to the overall sustainability of industrial operations. This paper contributes valuable insights into the feasibility and effectiveness of AI-driven predictive maintenance systems.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تبحث هذه الورقة في نمذجة وتنفيذ نظام الصيانة التنبؤية لوحدة إنتاج الهواء لسكك حديد المترو المصممة لتناسب التحديات المفصلة من قبل القطاع الصناعي. باستخدام التعلم الآلي الحديث والتعلم العميق وتقنيات الذكاء الاصطناعي، يحدد النظام المعدات المعيبة مسبقًا عند تطبيقها على الحجم الهائل من بيانات المستشعر. تتمثل إحدى الوظائف الرئيسية للنظام في واجهة مصممة لتنبيه المستخدمين، حيث يتم إجراء التنبيهات الفورية لموظفي الصيانة للتدخل بشكل أسرع، وتقليل وقت التوقف المحتمل. أساس الدراسة هو تطبيق نظام الصيانة التنبؤية داخل وحدة إنتاج الهواء. إنه يشير إلى فعالية كبيرة تجاه التنبؤ بالفشل. تم اختبار مجموعة واسعة من نماذج التعلم الآلي والتعلم العميق وضبطها بعناية من خلال التدريب والتقييم على مجموعة التدريب وأيضًا على مجموعة الاختبار لضمان الدقة التنبؤية. على سبيل المثال، من تحليل النموذج المقارن أعلاه، تمت الإشارة إلى النهج التنبئي الأنسب من خلال استخدام الدقة. كانت نماذج التعلم العميق، بما في ذلك LSTM و RNN و BiLSTM، جيدة للغاية، حيث أعطت جميع النماذج المذكورة أعلاه دقة تزيد عن 99.7 في المائة. والجدير بالذكر أن Adaboost، وهي تقنية تعزيز، كان أداؤها جيدًا أيضًا. يسلط تتويج هذا المشروع الضوء على الدور المحوري لتقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في تعزيز استراتيجيات الصيانة التنبؤية داخل القطاع الصناعي. توضح النتائج إمكانات هذه التقنيات لتحويل ممارسات الصيانة وتحسين العمليات التشغيلية والمساهمة في الاستدامة الشاملة للعمليات الصناعية. تساهم هذه الورقة في رؤى قيمة حول جدوى وفعالية أنظمة الصيانة التنبؤية القائمة على الذكاء الاصطناعي.Translated Description (French)
Résumé Cet article se penche sur la modélisation et la mise en œuvre d'un système de maintenance prédictive d'une unité de production d'air pour un métro conçu pour répondre aux défis détaillés par le secteur industriel. En utilisant des techniques modernes d'apprentissage automatique, d'apprentissage en profondeur et d'IA, le système identifie l'équipement défectueux bien à l'avance lorsqu'il est appliqué à l'énorme volume de données du capteur. L'une des fonctionnalités majeures du système est une interface conçue pour alerter les utilisateurs, par laquelle les alertes instantanées sont faites au personnel de maintenance pour une intervention plus rapide, minimisant les temps d'arrêt possibles. La base de l'étude est l'application du système de maintenance prédictive au sein de l'unité de production d'air. Cela indique une grande efficacité dans la prédiction d'un échec. Une grande variété de modèles de ML et d'apprentissage profond ont été expérimentés et affinés avec soin par la formation et l'évaluation sur l'ensemble de formation et également sur l'ensemble de tests pour assurer des précisions prédictives. Par exemple, à partir de l'analyse comparative du modèle ci-dessus, l'approche prédictive la plus appropriée a été indiquée par l'utilisation de la précision. Les modèles d'apprentissage profond, y compris LSTM, RNN et BiLSTM, ont été extrêmement bons, tous les modèles ci-dessus donnant une précision supérieure à 99,7 %. Notamment, Adaboost, une technique de Boosting s'est également bien comportée. L'aboutissement de ce projet met en évidence le rôle central des technologies d'IA et de ML dans l'avancement des stratégies de maintenance prédictive dans le secteur industriel. Les résultats illustrent le potentiel de ces technologies pour transformer les pratiques de maintenance, optimiser les processus opérationnels et contribuer à la durabilité globale des opérations industrielles. Cet article apporte des informations précieuses sur la faisabilité et l'efficacité des systèmes de maintenance prédictive pilotés par l'IA.Translated Description (Spanish)
Resumen Este documento analiza el modelado y la implementación de un sistema de mantenimiento predictivo de una unidad de producción de aire para un metro diseñado para adaptarse a los desafíos detallados por el sector industrial. Utilizando técnicas modernas de aprendizaje automático, aprendizaje profundo e inteligencia artificial, el sistema identifica el equipo defectuoso con mucha antelación cuando se aplica al enorme volumen de datos del sensor. Una de las principales funcionalidades del sistema es una interfaz diseñada para alertar a los usuarios, mediante la cual se realizan las alertas instantáneas al personal de mantenimiento para una intervención más rápida, minimizando el posible tiempo de inactividad. La base del estudio es la aplicación del sistema de mantenimiento predictivo dentro de la unidad de producción de aire. Indica una gran eficacia hacia la predicción de un fracaso. Se experimentó con una amplia variedad de modelos de aprendizaje automático y profundo y se ajustaron cuidadosamente mediante capacitación y evaluación sobre el conjunto de capacitación y también sobre el conjunto de pruebas para garantizar precisiones predictivas. Por ejemplo, a partir del análisis del modelo comparativo anterior, se indicó el enfoque predictivo más adecuado mediante el uso de la precisión. Los modelos de aprendizaje profundo, incluidos LSTM, RNN y BiLSTM, han sido extremadamente buenos, y todos los modelos anteriores dan una precisión superior al 99,7 por ciento. En particular, Adaboost, una técnica de Boosting, también ha tenido un buen rendimiento. La culminación de este proyecto destaca el papel fundamental de las tecnologías de IA y ML en el avance de las estrategias de mantenimiento predictivo dentro del sector industrial. Los hallazgos ilustran el potencial de estas tecnologías para transformar las prácticas de mantenimiento, optimizar los procesos operativos y contribuir a la sostenibilidad general de las operaciones industriales. Este documento aporta información valiosa sobre la viabilidad y la eficacia de los sistemas de mantenimiento predictivo impulsados por IA.Files
latest.pdf.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ce01e5eb10dc952c67ae466183df5073
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تعزيز كفاءة سكك حديد المترو: نهج صيانة تنبؤي يستفيد من التعلم الآلي وتقنيات التعلم العميق
- Translated title (French)
- Améliorer l'efficacité du métro : une approche de maintenance prédictive tirant parti des technologies d'apprentissage automatique et d'apprentissage profond
- Translated title (Spanish)
- Mejorar la eficiencia de Metro Rail: un enfoque de mantenimiento predictivo que aprovecha el aprendizaje automático y las tecnologías de aprendizaje profundo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4398238803
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-4319916/v1
References
- https://openalex.org/W3032980493
- https://openalex.org/W3150770307
- https://openalex.org/W3198299806
- https://openalex.org/W4226158669
- https://openalex.org/W4283819153
- https://openalex.org/W4285428869
- https://openalex.org/W4306645406
- https://openalex.org/W4307904523
- https://openalex.org/W4308325353
- https://openalex.org/W4311822533
- https://openalex.org/W4313216104
- https://openalex.org/W4313649483
- https://openalex.org/W4321486710
- https://openalex.org/W4323854605