MINERAÇÃO DE PROCESSOS PARA A IDENTIFICAÇÃO DE PADRÕES DE FALHAS PARA A RACIONALIZAÇÃO DE ALARMES

Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012. MINERAÇÃO DE PROCESSOS PARA A IDENTIFICAÇÃO DE PADRÕES DE FALHAS PARA A RACIONALIZAÇÃO DE ALARMES RICARDO E. KONDO, EDUARDO A. P. SANTOS, EDUARDO F. R. LOURES Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas - PPGEPS, PUC-PR Rua Imaculada Conceição, 1155 - Parque Tecnológico - Bloco 3, Curitiba - PR, CEP: 80.215-901 E-mails: ricardo.e.kondo@gmail.com, eduardo.portela@pucpr.br, eduardo.loures@pucpr.br CARMELA M. P. BRAGA Departamento de Engenharia Eletrônica - DELT, UFMG Avenida Antônio Carlos, 6627, Belo Horizonte - MG, CEP: 31270-901 E-mails: carmela@cpdee.ufmg.br Abstract In general the industries have been affected by anomalies arising from the manufacturing process. Therefore, they need a reliable system for fault identification for operators to perform quick and effective actions to minimize losses and reestablish the normal condition of the process. A study of alarm rationalization is presented, according to the alarm management lifecycle model suggested by ANSI/ISA-18 standard. It is investigated the applicability of the process mining techniques for the identification of abnormal behavior in order to improve an alarm system through the rationalization, which allows better organization of data for a better understanding of the process. Results of a simulation study of a hydraulic press, developed in CPN Tools software, are presented and discussed. The results show that the use of these techniques can help in the identification and classification of alarms, which is fundamental to an effective rationalization. Keywords Alarm rationalization, process mining, alarm management, fault identification, ANSI/ISA-18, EEMUA. Resumo As indústrias de um modo geral são afetadas por anomalias decorrentes do processo de fabricação. Sendo assim, elas necessitam de um sistema confiável para a identificação das falhas a fim de que os operadores realizem ações rápidas e efetivas visando à minimização de perdas e ao restabelecimento das condições normais do processo. Apresenta-se um estudo de racionalização de alarmes, de acordo com o modelo de gerenciamento do ciclo de vida de alarmes sugerido pela norma ANSI/ISA-18. Investiga-se a aplicabilidade de técnicas de mineração de processo para a identificação de comportamentos anormais, com o intuito de aperfeiçoar um sistema de alarmes por meio de sua racionalização, o que permite uma melhor organização dos dados para uma melhor compreensão do processo. Resultados de estudos simulados com o modelo de uma prensa hidráulica, desenvolvido no software CPN Tools, são apresentados e discutidos. Os resultados mostram que o uso destas técnicas pode auxiliar na identificação e classificação de alarmes, o que é fundamental para uma racionalização eficaz. Palavras-chave Racionalização de alarmes, mineração de processos, gerenciamento de alarmes, identificação de falhas, ANSI/ISA-18, EEMUA. 1 Introdução Com os avanços da tecnologia da informação, tornou-se possível coletar, monitorar e supervisionar os processos produtivos de forma mais eficiente. No entanto, estes fatores não induzem, necessariamente, a uma melhor operação de tais processos, sem que as intervenções e melhorias sejam realizadas nos lugares e equipamentos adequados. Neste contexto, os alarmes possuem um papel fundamental para que as condições anormais do processo sejam informadas no momento adequado e de forma clara e compreensível para as pessoas responsáveis pela sua operação. O desenvolvimento dos sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) permitiram um melhor monitoramento e controle das plantas industriais, tornando mais simples o processo de identificação de anomalias. No entanto, os alarmes são frequentemente configurados e habilitados com base em procedimentos padrão resultando em um número excessivo de alarmes pela inadaptabilidade à planta industrial sob supervisão. Em muitas salas de controle, os operadores são autorizados a alterar configurações de alarmes de acordo com sua necessidade e sem nenhuma documentação ou consideração de projeto adequado, o que geralmente não é percebido como um problema, para grande parte das indústrias (Habibi, 2006). A tarefa de diagnosticar uma falha é dificultada pelo fato de que as medições de processo muitas vezes podem ser insuficientes, incompletas e não confiáveis, em função da quantidade de variáveis envolvidas. Desta forma, é comum que os operadores tomem decisões erradas e realizem ações tornando os problemas ainda maiores, como relatado em diversos artigos sobre o tema (Habibi, 2006; Stauffer et al., 2010; Venkatasubramanian et al., 2003). Segundo a norma ANSI/ISA-18 (2009), um alarme é um anúncio para o operador, iniciado por uma condição de mau funcionamento de equipamento, desvio de processo ou condição anormal que requer uma ação. Este anúncio pode ser feito por meio de sons audíveis, indicações visuais como piscar de luzes e textos, mudança de cor de fundo ou texto, mudanças gráficas e de figuras ou ainda por mensagens. Um alarme é uma representação por meio da qual uma das características do processo é 2958

identificada e configurada em uma representação binária para caracterizar o estado "em alarme" ou "normal" (Rothenberg, 2009). Um sistema de alarme confiável é uma ferramenta vital para a gestão de controle de processos industriais. Trata-se de uma forma muito importante de monitorar automaticamente as condições da planta e atrair a atenção do operador do processo para mudanças significativas, que requerem avaliações e ações rápidas e assertivas, a fim de garantir a integridade do processo (EEMUA, 2007). De acordo com a norma ANSI/ISA-18 (2009), uma das principais métricas para um sistema de a- larmes eficaz é a quantidade de alarmes que é apresentada ao operador. Para que o operador possua tempo hábil para interpretar e tomar as ações adequadas, a norma recomenda que o sistema de alarmes sinalize somente um ou dois alarmes a cada 10 minutos. Outra recomendação está relacionada à distribuição das prioridades dos alarmes, que não devem ultrapassar mais do que quatro níveis. Além disso, para que o operador saiba quais alarmes são os mais importantes, sugere-se que no máximo 5% dos alarmes sejam configurados com prioridade alta. Estas e outras métricas podem ser visualizadas na Tabela 1. Tabela 1. Métricas de desempenho de um sistema de alarmes. Adaptado da norma ANSI/ISA18-2 (2009). Métrica Alarmes anunciados por tempo Satisfatório Objetivo Máximo gerenciável Dia ~ 150 ~ 300 Hora ~ 6 (média) ~ 12 (média) 10 minutos ~ 1 (média) ~ 2 (média) Porcentagem de horas contendo mais de 30 alarmes Número máximo de alarmes no período de 10 minutos Porcentagem de tempo com enxurrada de alarmes Porcentagem de contribuição dos 10 alarmes mais frequentes ~ < 1% <= 10 ~ < 1% ~ < 1% a 5% Supressão de alarmes não autorizada Alteração de atributos de alarmes não autorizada Zero (metodologia de controle) Zero (gerenciamento de mudanças) Para que a implementação destes requisitos seja possível, os alarmes devem ser configurados para informar somente os eventos necessários, evitando informações que possam confundir os operadores. Isto pode ser realizado pela racionalização dos alarmes, que consiste na investigação sistemática da base de dados de alarmes para assegurar que seus parâmetros estão devidamente configurados (Koene e Vedam, 2000). Segundo a norma EEMUA (2007), o objetivo da identificação e racionalização é encontrar o conjunto mínimo de alarmes necessário para manter o processo seguro e sob controle. A racionalização envolve também a classificação, limites, causas, consequências e ações corretivas na base de dados de alarmes. O presente artigo propõe a técnica de mineração de processos para o suporte a etapa de racionalização de alarmes. De acordo com Aalst (2004), a mineração de processos é uma método de extração da descrição de um processo (e de diversas outras perspectivas deste), estruturado em função de um conjunto de eventos reais. Isto é obtido por meio da análise do comportamento da execução das instâncias do processo, capturadas no formato de logs (Medeiros, 2006). A mineração de processos possui técnicas que possibilitam a identificação e classificação de eventos do processo e que podem ser aplicadas para avaliação do comportamento da planta e como ferramenta de suporte para racionalização de alarmes. O artigo está organizado da seguinte forma. A Seção e apresenta a abordagem proposta para racionalização de alarmes utilizando técnicas de mineração de processos. A Seção 3 realiza uma introdução sobre a racionalização de alarmes, enquanto a Seção 4 apresenta conceitos de mineração de processos e da ferramenta ProM (Process Mining Framework). A Seção 5 discute um estudo de caso, por meio de estudo simulado, em que são utilizadas técnicas de mineração de processo associadas a conceitos de racionalização em um modelo de uma prensa hidráulica. A Seção 6 apresenta as conclusões do trabalho e as perspectivas de trabalhos futuros. 2 Abordagem proposta Quantidade de alarmes incômodos Alarmes contínuos Distribuição de prioridades (alto / médio / baixo) (muito alto / alto / média / baixo) Zero (planos de ações corretivas) < 5 por dia, (planos de ações corretivas) 3 prioridades - 5/5/80% 4 prioridades - <1/5/15/80% Neste trabalho pretende-se analisar a aplicabilidade de técnicas de mineração de processos como ferramenta de suporte para a identificação de comportamentos anormais em processos industriais, com o intuito de aperfeiçoar um sistema de alarmes através da racionalização dos alarmes desnecessários. De acordo com a norma ANSI/ISA-18 (2009), a racionalização é uma etapa fundamental no ciclo de vida do gerenciamento de alarme, pois é a base para 2959

a implementação de uma configuração de alarmes funcional e de alto desempenho. Desta forma, esta etapa da racionalização se torna mais eficaz uma vez que são identificados os eventos que ocasionaram os alarmes de acordo com suas características. Porém, a análise dos dados não é uma tarefa simples, pois uma planta industrial pode gerar milhares de registros em um dia de produção. Assim, torna-se necessária a utilização de técnicas que permitam que o grande volume de dados seja transformado em informações úteis para a interpretação e tomada de decisão pelo operador. Neste sentido a mineração de processos encontra motivação, buscando descobrir, monitorar e otimizar processos reais, através da extração do conhecimento existente nos registros de eventos do processo, gerados pelos sistemas de informação. Em acréscimo, a mineração de processos também pode ser utilizada para monitorar sistemas ou processos operacionais, como descritos em Medeiros et al. (2007). Dentre as diversas técnicas existentes parar a mineração de processos, algumas delas são capazes de: agrupar sequências de eventos em função de sua similaridade; classificar eventos pela frequência, identificar eventos anormais se comparado a um modelo de referência; analisar a duração de eventos; analisar a probabilidade entre eventos sequenciados, entre outros. Sendo assim, este artigo busca explorar algumas técnicas de mineração de processos, visando extrair informações que estejam relacionadas a algumas métricas de desempenho de um sistema de alarmes, conforme sugerido pela norma ANSI/ISA-18 (2009). Estas informações podem servir como referência para racionalização de alarmes desnecessários e, por consequência, para aperfeiçoar o sistema de supervisão e monitoramento de alarmes. 3 Racionalização de alarmes De acordo com o modelo de ciclo de vida do gerenciamento de alarmes mostrado na Figura 1 (ANSI/ISA-18, 2009), após definida a filosofia de alarmes, a identificação e a racionalização são as próximas etapas a serem analisadas. Segundo Dunn e Sands (2005), a identificação de possíveis alarmes pode ser feita por vários métodos, como uma análise de risco de processo ou investigações sobre os incidentes. No entanto, estes métodos não são detalhados, com exceção de problemas em alarmes de monitoramento rotineiros. Na fase de racionalização cada potencial alarme é testado baseado nos critérios da filosofia de alarme. Visa-se comprovar se o mesmo atende aos requisitos e, assim, ser efetivamente considerado um alarme e poder sinalizar uma condição de anomalia. Os alarmes são analisados para definir seus atributos (como limite, prioridade, classificação e tipo). A prioridade de um alarme deve ser definida com base na gravidade das consequências e no tempo de resposta. Já a classificação identifica grupos de alarmes com características semelhantes (por exemplo, ambiental ou segurança) e requisitos comuns para o treinamento, testes, documentação ou retenção de dados (Stauffer et al., 2010). Desta forma, a racionalização implica na redução de alarmes desnecessários, o que pode ser obtido por meio do ajuste de parâmetros no sistema de a- larmes como: redefinição do grau de severidade, diminuição de eventos de sinalização, supressão de alarmes redundantes, priorização em casos de alarmes sequenciados, eliminação de alarmes com frequência e prioridade baixíssima, entre outros. A priorização é uma das mais importantes atividades na etapa de racionalização. A norma EEMUA (2007) apresenta três níveis de prioridades - baixo, médio e alto - para uma eficiente caracterização da condição normal de alarmes. A priorização eficaz preconiza que a maioria dos alarmes seja atribuída com baixa prioridade (menos importante) e o menor número de alarmes com prioridade alta (mais importante). Além disso, as prioridades devem estar alinhadas com o tempo de resposta permitido, bem como o nível de consequência, de tal forma que os alarmes com prioridades mais baixas possuem consequências menos graves e tempos de resposta mais longos. Já os alarmes com prioridades mais altas possuem consequências mais sérias e com o tempo de resposta mais baixo (ANSI/ISA-18, 2009). Filosofia de alarmes Identificação Racionalização Projeto Implementação Operação Auditoria Gerenciamento de mudanças Monitoramento Manutenção Figura 1. Ciclo de vida do gerenciamento de alarmes. Adaptado da norma ANSI/ISA-18 (2009). No entanto, a tarefa de lidar com eventos anormais e emergenciais tornou-se cada vez mais difícil, devido à complexidade das plantas industriais. Segundo Bailey (1984), em processos de grande porte podem existir até 1500 variáveis de processo sendo 2960

monitoradas em frações de segundos, levando a sobrecarga de informações. Tendo em vista tais condições, ações indevidas ou mal interpretadas por parte dos operadores, podem aumentar exponencialmente as dimensões do problema. Estatísticas mostram que cerca de 70% dos acidentes industriais são causados por erro humano, impactando diretamente na economia, segurança e meio ambiente (Venkatasubramanian, 2003). Através da racionalização é esperado um número menor de ativação dos alarmes bem como a redução dos alarmes de avisos, transitórios e obsoletos. Sendo assim, a resposta dos operadores poderá ser mais eficaz, uma vez que os alarmes serão mais confiáveis sem que haja uma sobrecarga de alarmes desnecessários e muitas vezes redundantes. 4 Mineração de processos Atualmente as organizações têm se mostrado extremamente eficientes para capturar, organizar e armazenar grandes quantidades de dados, obtidos de suas operações diárias. Porém, a maioria ainda não utiliza adequadamente essa quantidade de dados para transformá-la em conhecimento que possa ser utilizado em suas próprias atividades (Song et al., 2009). A mineração de dados, ou data mining, consiste no uso de técnicas automáticas de exploração de grandes quantidades de dados de forma a descobrir novos padrões de associações, mudanças, anomalias e estruturas significativas, que não seriam possíveis de entender ou analisar devido à complexidade e dimensão da base de dados. A mineração de dados envolve a integração de técnicas multidisciplinares como: banco de dados, estatística, aprendizado de máquina, alto desempenho computacional, reconhecimento de padrões, redes neurais, visualização de dados, recuperação de informações, entre outros (Zhang et al., 2009). A mineração de processos (process mining), é uma disciplina localizada entre o aprendizado de máquina e mineração de dados, e a modelagem de processos e análise. Um dos elementos-chave da mineração de processos é a ênfase no estabelecimento de uma relação entre um modelo de processo e a realidade, capturada sob a forma de registros de e- ventos. Com isso, esta técnica busca descobrir, monitorar e otimizar processos através dos dados extraídos dos sistemas atuais. A mineração de processos pode ser classificada em três grupos, sendo o primeiro o da descoberta. Esta técnica leva em consideração um registro de eventos e produz um modelo, sem que haja a necessidade de qualquer informação adicional. O segundo tipo é o de conformidade, onde o modelo do processo existente é comparado com um registro de eventos. Assim, através da verificação de conformidade podese analisar se os acontecimentos estão de acordo com os registros armazenados, sendo possível detectar, localizar e explicar os desvios existentes no processo. O terceiro tipo de mineração é o de aprimoramento. Neste caso, esta técnica busca estender ou aperfeiçoar o modelo do processo, através das informações geradas no decorrer dos eventos (Aalst, 2010). Na última década, as técnicas de mineração de processos foram implementadas em diferentes perspectivas e diversos níveis de hierarquia, seja para a identificação do fluxo de processos de negócios (Aalst et al., 2007; Mans et al., 2008; Agrawal et al., 1998), para a verificação de conformidade e otimização de máquinas (Rozinat et al, 2009; Günther et al., 2008), para o monitoramento do desempenho de sistemas (Kannan et al., 2008; Aalst et al., 2011), entre outros. 4.1 ProM No decorrer dos últimos anos, diversas plataformas de mineração foram desenvolvidas, sejam elas acadêmicas (EMiT, Little Thumb, InWoLvE, Process Miner e MinSoN) ou comerciais (ARIS PPM, HP BPI e ILOG JViews), com o objetivo de extrair informações dos processos através de registros de e- ventos (Dongen, et al., 2005). No entanto, cada plataforma utiliza diferentes formatos para a geração e interpretação dos arquivos de registros, além de apresentar seus resultados de maneiras distintas. Segundo Bezerra et al. (2009), o ProM possui uma plataforma aberta e baseada em plug-ins, para a mineração de processos. Sua estrutura é flexível quando se trata do formato de entrada e saída das informações, além de permitir a fácil reutilização de código durante a execução de novas técnicas de mineração do processo. Atualmente, a versão 5.2 do ProM possui mais de 280 plug-ins, distribuídos em: mineração de processos, análise, importação, exportação, conversão e filtros (Aalst, 2010). Por meio da análise dos plug-ins busca-se identificar sua aplicabilidade em processos industriais para a extração de informações pertinentes à racionalização de alarmes, uma vez que inicialmente os plug-ins foram concebidos para a descoberta, conformidade e o aprimoramento de processos de negócios (Aalst, 2010). 5 Aplicação da abordagem proposta Para o presente trabalho, inicialmente desenvolveu-se o modelo simplificado de uma máquina industrial. Este modelo é capaz de gerar registros de eventos com condições normais e anormais de operação. Algumas técnicas de mineração de processos foram utilizadas sobre estes dados para a descoberta e agrupamento de padrões comportamentais da sequência dos eventos. Na fase de modelagem, utilizou-se o CPN Tools (Ratzer et al., 2003) para a concepção do modelo de uma prensa hidráulica industrial (representada esquematicamente na Figura 3), conforme indicado na Figura 2. Este é o exemplo a ser explorado no presente artigo. Apesar de simplificado, seu conceito de funcionamento é semelhante a diversos tipos de má- 2961

quinas, uma vez que ela inicia, executa e finaliza seu ciclo de operação. 3 ciclo (Normal), Avançar cilindro trava (Pressão baixa P2), Pressão restabelecida (Pressão baixa P2), Reset falha (Pressão baixa P2), Recuar cilindro prensagem (Sobercorrente motor P0), Reset falha (Sobrecorrente motor P0), Recuar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro trava (Normal), Peça rejeitada (Normal), Peça retirada (Normal) Figura 2. Modelo simplificado de uma prensa industrial. Figura 3. Representação esquemática da prensa industrial. O modelo é composto por um cilindro trava e um cilindro de prensagem. Assim, uma vez que a peça é alimentada na máquina, o primeiro cilindro trava a peça e o segundo realiza a prensagem. Após isso, os cilindros retornam a sua posição inicial e ao retirar a peça, o ciclo é finalizado. A Tabela 2 apresenta exemplos de traces 1 gerados pela simulação. Durante a atuação dos cilindros podem ocorrer condições anormais identificadas como: sobre corrente no motor da unidade hidráulica (prioridade alta - 0), falha nos cilindros (prioridade média - 1) e pressão baixa (prioridade baixa - 2). Para o presente experimento, considerou-se que cada peça representa um case 2 (instância do processo), inicializado no momento em que a peça é colocada na máquina e finalizada quando a mesma é retirada. Dessa forma, o ciclo de vida de uma instância coincide com o ciclo de operação da prensa hidráulica. Cada transição possui uma função de escrita em um registro, sendo armazenada a identificação do case, atividade, tipo de evento e timestamp, conforme indicado na Tabela 3. Através da simulação, gerou-se uma amostra de 1000 traces para a análise. Em seguida utilizou-se a ferramenta ProM Import para agrupar estes registros em um arquivo único, no formato MXML conforme descrito por Medeiros e Günther (2006). Este registro de eventos foi então utilizado no ProM para a fase de mineração de processos. A fim de priorizar a análise, primeiramente aplicou-se um filtro de eventos, separando somente o tipo de evento Normal e o de prioridade mais alta, sem envolvimento com outros alarmes, neste caso, indicado por Sobre corrente no motor da unidade hidráulica. Após a utilização do filtro, dos 1000 traces iniciais, permaneceram 869 traces. Em seguida aplicouse o plug-in Trace Clustering. Baseado em um conjunto de características, este plug-in calcula a distância relativa entre os cases, agrupando-os em subconjuntos de acordo com sua similaridade. Estes subconjuntos podem ser analisados independentemente uns dos outros, simplificando a análise e melhorando a qualidade dos resultados (Song et al., 2008). Id 1 2 Tabela 2. Exemplos de traces da simulação. Traces ciclo (Normal), Avançar cilindro trava (Normal), Avançar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro trava (Normal), Peça aprovada (Normal), Peça retirada (Normal) ciclo (Normal), Avançar cilindro trava (Normal), Avançar cilindro prensagem (Sobrecorrente motor P0), Reset falha (Sobrecorrente motor P0), Recuar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro trava (Normal), Peça aprovada (Normal), Peça retirada (Normal) Case Tabela 3. Exemplo de logs em um mesmo case. Atividade Tipo de evento 1 Alimentar máquina Normal 1 Iniciar ciclo Normal 1 Avançar cilindro trava Normal 1 Avançar cilindro prensagem 1 Reset falha Falha cilindro Falha cilindro Timestamp 01:24:21.000 01:25:30.000 01:25:55.000 01:26:12.000 01:26:46.000 1 Trace: sequencia de eventos em uma instância do processo (Song, 2009). 2 Case: identificador ou instância do processo (Aalst, 2008), utilizado para distinguir diferentes execuções em um mesmo processo. 2962

1 Recuar cilindro prensagem Normal 1 Recuar cilindro trava Normal 1 Peça reprovada Normal 1 Peça retirada Normal 01:26:58.000 01:27:08.000 01:27:14.000 01:27:30.000 57 1,0% (Normal), Avançar cilindro prensagem (Sobrecorrente motor), Reset falha (Sobrecorrente motor), Recuar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro trava (Normal), Peça rejeitada (Normal), Peça retirada (Normal) Para o cálculo da similaridade entre os traces, u- tilizou-se a medida da distância Euclidiana (Duda et al., 2000), também conhecida como distância métrica (Bortolossi, 2003), representada pela equação 1: n ( c, c ) = 2 kl Dist. Euclid. i i (1) j k jl l= 1 Considerando um espaço n-dimensional, n corresponde ao número de itens extraídos do registro do processo, o case c j representa o vetor (i j1, i j2,..., i jn ), sendo que cada i jk corresponde ao número de aparições do item k no case j (Song et al., 2009). Para identificar os clusters, utilizou-se o algoritmo Quality Threshold, que define o diâmetro máximo de cada cluster em função do limite de qualidade. Este método é considerado do tipo previsível, uma vez que sempre gera o mesmo resultado quando executado por diversas vezes, além de não ser necessário especificar inicialmente a quantidade de clusters desejada (Song et al., 2009). A Tabela 4 indica a classificação dos clusters em função da frequência com que os traces se repetiram. Tabela 4. Principais clusters e seus respectivos traces. Cluster Frequência Trace 0 46,5% 1 46,5% 266 1,5% 89 1,2% (Normal), Avançar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro trava (Normal), Peça rejeitada (Normal), Peça retirada (Normal) (Normal), Avançar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro trava (Normal), Peça aprovada (Normal), Peça retirada (Normal) (Sobrecorrente motor), Reset falha (Sobrecorrente motor), Recuar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro trava (Normal), Peça aprovada (Normal), Peça retirada (Normal) (Sobrecorrente motor), Reset falha (Sobrecorrente motor), Recuar cilindro prensagem (Normal), Recuar cilindro trava (Normal), Peça rejeitada (Normal), Peça retirada (Normal) Os clusters 0 e 1 ocorreram com a maior frequência, totalizando 46,5% cada um, pois são as condições normais de operação, ou seja, sem condições de falha. Os demais clusters apresentam condições de falhas que totalizam 7,0%, sendo que o cluster 266 representa que 1,5% das falhas relacionadas à Sobrecorrente do motor possuíram o mesmo comportamento. Para identificar as frequências das falhas com prioridade média e baixa, a mesma metodologia pode ser aplicada. Conforme descrito por Bezerra et al. (2009), o plug-in Conformance Checker pode ser aplicado para verificar a conformidade de um trace em relação a um modelo de referência. Esta conformidade é apresentada através de um índice, conhecido como fitness, que representa a capacidade do modelo de reproduzir o registro, sendo assim, um fitness de 1.0 indica que o modelo é compatível com cada trace do registro. A reprodução de cada trace inicia-se pelo registro do ponto inicial no modelo e, em seguida, as transições pertencentes aos eventos de um trace são disparados um após o outro. Enquanto isso se realiza a contagem dos tokens que deveriam ter sido criados artificialmente e o número de tokens que foram deixados no modelo, indicando que o processo foi não devidamente completado. Para este caso, o modelo de referência foi obtido pelo agrupamento dos clusters 0 e 1, pois representam as condições normais de operação da máquina. Ao aplicar o plug-in do modelo de referência em relação ao cluster 266 e 1, obteve-se um fitness de 0,85714287 e 1,0 respectivamente. Neste último, o fitness não poderia ser diferente deste valor, uma vez que este cluster fez parte da criação do modelo de referência. O plug-in Performance Sequence Diagram A- nalysis fornece meios para acessar o desempenho de um sistema (Kannan et al., 2008). Este plug-in é capaz de gerar informações sobre comportamentos comuns no registro de eventos, agrupando-os conforme sua sequencia, além de identificar o tempo de atravessamento entre os mesmos. Dados estatísticos relacionados ao tempo de a- travessamento para cada padrão são apresentados, podendo ser utilizados para determinar quais padrões possuem um comportamento semelhante, quais são raros e quais resultam em um alto tempo de atravessamento, possibilitando a análise das ocorrências e o impacto no desempenho do sistema. Neste caso, selecionaram-se somente os eventos da falha Sobrecorrente do motor. A Tabela 5 apresenta a frequência com que estes alarmes específicos foram disparados, além de mostrar a duração mínima e máxima com que este padrão de alarme permaneceu ativo. 2963

Por meio destas informações obtidas através dos métodos de mineração de processos, pode-se estabelecer uma relação com as métricas recomendadas pela norma ANSI/ISA-18-2 (2009), para um sistema de alarmes eficaz. Para a identificação da frequência dos alarmes em intervalos pré-definidos (dia, hora, 10 minutos, número máximo, etc.) os registros podem ser tratados, inicialmente, e então minerados para fornecer as informações dentro dos intervalos desejados. Já as métricas relacionadas à duração podem ser contabilizadas conforme o período com que um ou mais alarmes permaneceram ativos. Além disso, de acordo com a prioridade, os alarmes também podem ser classificados e analisados individualmente, conforme o nível de criticidade de cada um. Tabela 5. Principais eventos causadores de alarmes. Pattern Evento Frequência 0 1 2 Avançar cilindro trava Avançar cilindro prensagem Recuar cilindro prensagem Duração mínima Duração máxima 37,3% 1 min. 3 min. 22,4% 4 min. 7 min. 19,4% 2 min. 5 min. Para o exemplo em análise, em função da identificação das falhas, através da criticidade, frequência, sequencia de eventos e duração, é possível estabelecer um plano de ações a fim de racionalizar alguns alarmes por meio de sua diminuição ou eliminação, seja pela melhoria no processo ou mesmo pelo ajuste de parâmetros no sistema de alarmes. 6 Conclusões O artigo aborda técnicas de mineração de processos como ferramenta de associação e análise para a identificação de padrões comportamentais de operação normal e de falhas. Os resultados podem ser utilizados como parâmetros para a racionalização de alarmes, conforme sugerido pelas normas ANSI/ISA- 18 e EEMUA, uma vez que a sequência dos eventos é identificada, seja pela frequência das ocorrências, nível de severidade ou mesmo através do fitness. Neste caso, a racionalização é realizada objetivando a melhoria do processo. Uma vez identificado o comportamento da condição anormal, é possível eliminar ou reajustar os parâmetros do sistema de alarme. Desta forma, é possível reduzir à quantidade de alarmes, eliminando aqueles que não desempenham a função efetiva de alarme, tornando mais clara a visualização em casos de falha e diminuindo os erros de interpretação por parte dos operadores. Neste artigo, como os registros de eventos foram gerados por meio de simulação, não foi possível representar algumas condições. É necessário um estudo de caso para uma análise mais aprofundada, com mais condições de falhas e diferentes variáveis. Assim, será possível avaliar com mais clareza os resultados desta técnica para a racionalização de alarmes. Entretanto, os resultados obtidos são promissores no sentido do levantamento comportamental do processo industrial, por meio da base de dados de um sistema de alarmes. A compreensão do comportamento dos eventos no processo torna a racionalização mais eficaz, uma vez que os eventos originadores dos alarmes podem ser identificados e analisados individualmente. Como sugestão de trabalhos futuros, recomendase um estudo de caso em uma planta industrial real, com diversas variantes a fim de validar os conceitos abordados neste artigo. Outras técnicas de mineração de processos também deverão ser analisadas, em função do nível de abstração necessário para o caso em estudo, como o Frequency Abstraction Miner e Heuristic Miner. Além disso, o plug-in Conformance Checker pode ser explorado para a verificação da conformidade, onde se leva em consideração não somente o fitness, mas também parâmetros como o behavioral appropriateness e structural appropriateness para apresentar o grau de precisão que o modelo descreve o comportamento observado, em conjunto com o grau de clareza representado pelo modelo (Rozinat e Aalst, 2006). Referências bibliográficas Aalst, W.M.P. and Weijters, A.J.M.M. (2004). Process mining: a research agenda. Computers in Industry, vol. 53, pp. 231-244. Aalst, W.M.P.; Reijers, H.A.; Weijters, A.J.M.M.; Dongen, B.F.; Medeiros, A.K.A.; Song, M. and Verbeek H.M.W. (2007). Business Process Mining: An Industrial Application. Journal Information Systems, vol. 32, Issue 5, UK. Aalst, W.M.P. and Verbeek, H.M.W. (2008). Process Mining in Web Services: TheWebSphere Case. Bulletin of the IEEE Computer Society Technical Committee on Data Engineering, 31(3), pp. 45-48. Aalst, W.M.P. (2010). Process Mining Discovery, conformance and enhancement of business processes. Springer. Aalst, W.M.P.; Schonenberg, M.H. and Song, M. (2011). Time prediction based on process mining. Journal Information Systems, vol. 36 Issue 2, UK. Agrawal, R.; Gunopulos, D. and Leymann, F. (1998). Mining Process Models from Workflow Logs. EDBT '98 Proceedings of the 6th International Conference on Extending Database Technology: Advances in Database Technology, Springer- Verlag London, UK. 2964

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