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Campo DCValorLengua/Idioma
dc.creatorRocha, Vinicius Resende-
dc.date.accessioned2025-03-06T12:04:51Z-
dc.date.available2025-03-06T12:04:51Z-
dc.date.issued2025-02-07-
dc.identifier.citationROCHA, Vinicius Resende. Otimização paramétrica de redes neurais artificiais aplicadas em processo de soldagem com datasets reduzidos. 2025. 148 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.92pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44950-
dc.description.abstractIndustry 4.0 has increasingly adopted digital solutions such as Machine Learning and Deep Learning algorithms to improve manufacturing processes, such as welding. Regulating welding parameters is essential to achieve high-quality weld geometries, but it can be a challenging task for operators in the field. A promising approach is to use parameter prediction techniques from specific geometries, with artificial neural networks (ANNs) being one of the most prominent. These networks have a functioning inspired by the learning observed in living beings. To determine the ideal ANN architecture, including layers, neurons, activation function and learning rate, many authors resort to trial-and-error selection. This work aims to develop a methodology to optimize the parameters of an ANN architecture without causing overfitting, in addition to promoting comparison with regression techniques. To address data limitation, advanced data generation and cross-validation techniques are explored, such as Leave One Out (LOO), Kriging and Synthetic Data Vault (SDV). The objective of the ANN is to predict values such as: voltage, gas flow, feed speed and stickout, based on geometric information resulting from the MAG welding process on SAE 1020 steel. The data are divided into training, validation and test sets to ensure that the ANN architecture is defined in the validation phase and kept constant during testing, avoiding overfitting. In the optimization process, differential evolution (DE) was chosen compared to simplicial homology (SHGO) because it presents better results. A study of the number of additional data generation for the SDV and Kriging techniques was proposed, increasing the standard dataset by 50%, 100% and 150%. The best results were found when increasing the data by 50% by SDV for the ANN through 1 hidden layer, 2 neurons and logistic activation function. Artificially augmenting the dataset improved the predictive accuracy of the ANN, with SDV showing a 10.1% improvement over the standard condition with the original dataset and ED, and LOO achieving an error reduction of 55.3%. The logistic activation function was found in most of the best results. All results presented by regression techniques are inferior to those presented by the ANN, however, there is also an improvement in the result from data augmentation through SDV. The work shows that using alternative techniques to improve performance when dealing with reduced datasets improved the prediction results.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectInteligência Artificialpt_BR
dc.subjectGMAWpt_BR
dc.subjectBase de Dados Reduzidapt_BR
dc.subjectRedes Neurais Artificiaispt_BR
dc.subjectAumento de Dadospt_BR
dc.subjectValidação Cruzadapt_BR
dc.subjectArtificial Intelligencept_BR
dc.subjectSmall Datasetpt_BR
dc.subjectArtificial Neural Networkspt_BR
dc.subjectData Augmentationpt_BR
dc.subjectCross Validation.pt_BR
dc.titleOtimização paramétrica de redes neurais artificiais aplicadas em processo de soldagem com datasets reduzidospt_BR
dc.title.alternativeParametric optimization of artificial neural networks applied in welding process with reduced datasetspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Paes, Luiz Eduardo dos Santos-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7357828735124785pt_BR
dc.contributor.referee1Silva, Leonardo Rosa Ribeiro da-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7676004124949982pt_BR
dc.contributor.referee2Diaz, Julian Arnaldo Avila-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0951090463905443pt_BR
dc.contributor.referee3Lobato, Fran Sergio-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7640108116459444pt_BR
dc.contributor.referee4Silva Junior, Washington Martins da-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2993173987424895pt_BR
dc.contributor.referee5Fals, Hipolito Domingo Carvajal-
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/8883136649448444pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8810693042716609pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoA Indústria 4.0 tem adotado, cada vez mais, soluções digitais como algoritmos de Machine Learning e Deep Learning, para aprimorar processos de fabricação, como a soldagem. Regular os parâmetros de soldagem é fundamental para alcançar geometrias de solda de alta qualidade, mas pode ser uma tarefa desafiadora para os operadores no campo. Uma abordagem promissora é utilizar técnicas de previsão de parâmetros a partir de geometrias específicas, sendo as redes neurais artificiais (RNA’s) uma das mais destacadas. Essas redes têm um funcionamento inspirado no aprendizado observado em seres vivos. Para determinar a arquitetura ideal da RNA, incluindo camadas, neurônios, função de ativação e taxa de aprendizagem, muitos autores recorrem à seleção por tentativa e erro. O presente trabalho visa desenvolver uma metodologia para otimizar os parâmetros da arquitetura de uma RNA sem causar overfitting, além de promover comparação com técnicas de regressão. Para enfrentar a escassez de dados, são exploradas técnicas avançadas de geração de dados e validação cruzada, como Leave One Out (LOO), Kriging e Synthetic Data Vault (SDV). O objetivo da RNA é prever valores como: tensão, vazão do gás, velocidade de alimentação e stickout, com base em informações geométricas resultantes do processo de soldagem MAG no aço SAE 1020. Os dados são divididos em conjuntos de treinamento, validação e teste para garantir que a arquitetura da RNA seja definida na fase de validação e mantida constante durante o teste, evitando overfitting. No processo de otimização optou-se pela evolução diferencial (ED) comparando-se com a homologia simplicial (SHGO) por apresentar melhores resultados. Foi proposto um estudo do número de geração adicional de dados para as técnicas SDV e Kriging, aumentando-se o dataset padrão em 50%, 100% e 150%. Os melhores resultados foram encontrados ao aumentar os dados em 50% por SDV para a RNA através de 1 camada oculta, 2 neurônios e função de ativação logística. O aumento artificial do dataset melhorou a precisão preditiva da RNA, com o SDV apresentando 10,1% de melhora em relação à condição padrão com o dataset original e ED, e o LOO alcançando uma redução de erro de 55,3%. A função de ativação logística foi encontrada na maioria dos melhores resultados. Todos os resultados apresentados por técnicas de regressão se mostram inferiores aos apresentados pela RNA, entretanto, há também uma melhora do resultado a partir do aumento de dados por meio do SDV. O trabalho mostra que utilizar técnicas alternativas para melhorar o desempenho quando se trata de base de dados reduzidas melhorou os resultados de predição.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration148pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::CONTROLE NUMERICOpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.92pt_BR
dc.crossref.doibatchidfd9c6e0c-a3d5-4226-98c3-2a6a17c8b421-
dc.subject.autorizadoEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.autorizadoRedes neurais (Computação)pt_BR
dc.subject.autorizadoTecnologia da soldagempt_BR
dc.subject.autorizadoBanco de dadospt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
Aparece en las colecciones:TESE - Engenharia Mecânica

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