Árboles de decisión para la eficiencia energética

Árboles de decisión para la eficiencia energética

La ciencia de datos  está suponiendo una revolución en todos los campos. Uno de los algoritmos más extendidos es el de árboles de decisión, usado por la NASA desde 2004 para la operación en la estación espacial. En BlacktoGreen los empleamos para aumentar notablemente la eficiencia energética operativa. Optimización de procesos, consumos y potencia contratadas en operaciones industriales son una sencilla aplicación de los árboles de decisión con resultados inmediatos.

¿Qué son los árboles de decisión?

Son una técnica que se emplea en análisis de datos para ayudar en la toma de decisiones mediante la predicción basándose en el empleo de datos históricos, resultados y probabilidades asociadas a estos.

Suponen una visualización del algoritmo, en una forma parecida a un diagrama de flujo, en el que cada rama representa un caso y sus posibles causas o consecuencias.

Los árboles de decisión se alimentan de los datos almacenados a partir de la monitorización de los procesos del sistema que se quiere analizar. Por ejemplo, si durante un tiempo suficiente se registra la energía consumida en función de variables independientes como temperatura, humedad, o afluencia se podrá predecir en el futuro el consumo energético en función de estas variables con una confianza dada por el modelo.

¿Para qué se usan?

Su uso abarca sectores y aplicaciones muy diversos. Desde  el sector espacial, antes mencionado, hasta aplicaciones industriales para ver la calidad de soldaduras o aplicaciones en el sector de oil&gas para optimización de la perforación mediante la velocidad del cabezal.

En el caso de la NASA, la agencia espacial norteamericana emplea los árboles de decisión, entre otras aplicaciones, en combinación con los denominados árboles de fallos. Con el fin de garantizar la seguridad en sus operaciones,  manejan datos relativos a los diagnósticos de errores. La utilización de estos árboles permite disminuir el tiempo de respuesta y diagnóstico antes situaciones de alto peligro.

La oportunidad de la telemedida para la aplicación de los árboles de decisión en la eficiencia energética

La telemedida ofrece la posibilidad de controlar diferentes equipos de una instalación a distancia. Es un sistema de medida cada vez más extendido en los equipos actuales y que supone una alimentación de datos cada vez más continua y precisa.

Esta alimentación continua de datos permite que los árboles de decisión se vayan reconstruyendo con el paso del tiempo convirtiéndose en árboles dinámicos (DDT). Los DDT tienen la capacidad de aprender y mejorar sus algoritmos de predicción. Esta potente herramienta los hace capaces de resolver conflictos casi en tiempo real.

Ejemplo de aplicación de los arboles de decisión en el campo de la eficiencia energética.

Ejemplo de aplicación de los arboles de decisión en el campo de la eficiencia energética.

Optimización de potencias y consumos

El uso de estos árboles de decisión es una excelente base para el empleo de la técnica de data mining en sistemas de diagnosis avanzados. BlacktoGreen los emplea, entre otros ámbitos, en el campo de la eficiencia energética operativa.

En industrias con multitud de procesos discretos que pueden producirse o no simultáneamente, hemos empleado esta técnica para la optimización de los procesos y gestión de picos de potencia en fábrica durante su operación. Esto se lleva a cabo gracias a la telemedida en tiempo real de los consumos de cada uno de los equipos.

Con estos datos se buscan patrones de operación óptimos, se establecen buenas prácticas en la operación con los que se elaboran los árboles de decisión que se usan para predecir el consumo en el futuro, y establecer procedimientos de actuación.

“El objetivo es que cualquier persona de mantenimiento de la planta pueda solicitar las  órdenes óptimas de funcionamiento de un proceso para un determinado turno. Es una información que le llegaría de forma instantánea y que no necesita de ningún conocimiento sobre los árboles de decisión para ser aplicada”.

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