FAULT DIAGNOSIS TOOLS IN MULTIVARIATE STATISTICAL PROCESS AND QUALITY CONTROL

[EN] An accurate fault diagnosis of both, faults sensors and real process faults have become more and more important for process monitoring (minimize downtime, increase safety of plant operation and reduce the manufacturing cost). Quick and correct fault diagnosis is required in order to put back on track our processes or products before safety or quality can be compromised. In the study and comparison of the fault diagnosis methodologies, this thesis distinguishes between two different scenarios, methods for multivariate statistical quality control (MSQC) and methods for latent-based multivariate statistical process control: (Lb-MSPC). In the first part of the thesis the state of the art on fault diagnosis and identification (FDI) is introduced. The second part of the thesis is devoted to the fault diagnosis in multivariate statistical quality control (MSQC). The rationale of the most extended methods for fault diagnosis in supervised scenarios, the requirements for their implementation, their strong points and their drawbacks and relationships are discussed. The performance of the methods is compared using different performance indices in two different process data sets and simulations. New variants and methods to improve the diagnosis performance in MSQC are also proposed. The third part of the thesis is devoted to the fault diagnosis in latent-based multivariate statistical process control (Lb-MSPC). The rationale of the most extended methods for fault diagnosis in supervised Lb-MSPC is described and one of our proposals, the Fingerprints contribution plots (FCP) is introduced. Finally the thesis presents and compare the performance results of these diagnosis methods in Lb-MSPC. The diagnosis results in two process data sets are compared using a new strategy based in the use of the overall sensitivity and specificity[ES] La realización de un diagnóstico preciso de los fallos, tanto si se trata de fallos de sensores como si se trata de fallos de procesos, ha llegado a ser algo de vital importancia en la monitorización de procesos (reduce las paradas de planta, incrementa la seguridad de la operación en planta y reduce los costes de producción). Se requieren diagnósticos rápidos y correctos si se quiere poder recuperar los procesos o productos antes de que la seguridad o la calidad de los mismos se pueda ver comprometida. En el estudio de las diferentes metodologías para el diagnóstico de fallos esta tesis distingue dos escenarios diferentes, métodos para el control de estadístico multivariante de la calidad (MSQC) y métodos para el control estadístico de procesos basados en el uso de variables latentes (Lb-MSPC). En la primera parte de esta tesis se introduce el estado del arte sobre el diagnóstico e identificación de fallos (FDI). La segunda parte de la tesis está centrada en el estudio del diagnóstico de fallos en control estadístico multivariante de la calidad. Se describen los fundamentos de los métodos más extendidos para el diagnóstico en escenarios supervisados, sus requerimientos para su implementación sus puntos fuertes y débiles y sus posibles relaciones. Los resultados de diagnóstico de los métodos es comparado usando diferentes índices sobre los datos procedentes de dos procesos reales y de diferentes simulaciones. En la tesis se proponen nuevas variantes que tratan de mejorar los resultados obtenidos en MSQC. La tercera parte de la tesis está dedicada al diagnóstico de fallos en control estadístico multivariante de procesos basados en el uso de modelos de variables latentes (Lb-MSPC). Se describe los fundamentos de los métodos mas extendidos en el diagnóstico de fallos en Lb-MSPC supervisado y se introduce una de nuestras propuestas, el fingerprint contribution plot (FCP). Finalmente la tesis presenta y compara los resultados de diagnóstico de los métodos propuestos en Lb-MSPC. Los resultados son comparados sobre los datos de dos procesos usando una nueva estrategia basada en el uso de la sensitividad y especificidad promedia.[CA] La realització d'un diagnòstic precís de les fallades, tant si es tracta de fallades de sensors com si es tracta de fallades de processos, ha arribat a ser de vital importància en la monitorització de processos (reduïx les parades de planta, incrementa la seguretat de l'operació en planta i reduïx els costos de producció) . Es requerixen diagnòstics ràpids i correctes si es vol poder recuperar els processos o productes abans de que la seguretat o la qualitat dels mateixos es puga veure compromesa. En l'estudi de les diferents metodologies per al diagnòstic de fallades esta tesi distingix dos escenaris diferents, mètodes per al control estadístic multivariant de la qualitat (MSQC) i l mètodes per al control estadístic de processos basats en l'ús de variables latents (Lb-MSPC). En la primera part d'esta tesi s'introduïx l'estat de l'art sobre el diagnòstic i identificació de fallades (FDI). La segona part de la tesi està centrada en l'estudi del diagnòstic de fallades en control estadístic multivariant de la qualitat. Es descriuen els fonaments dels mètodes més estesos per al diagnòstic en escenaris supervisats, els seus requeriments per a la seua implementació els seus punts forts i febles i les seues possibles relacions. Els resultats de diagnòstic dels mètodes és comparat utilitzant diferents índexs sobre les dades procedents de dos processos reals i de diferents simulacions. En la tesi es proposen noves variants que tracten de millorar els resultats obtinguts en MSQC. La tercera part de la tesi està dedicada al diagnòstic de fallades en control estadístic multivariant de processos basat en l'ús de models de variables latents (Lb-MSPC). Es descriu els fonaments dels mètodes més estesos en el diagnòstic de fallades en MSPC supervisat i s'introdueix una nova proposta, el fingerprint contribution plot (FCP). Finalment la tesi presenta i compara els resultats de diagnòstic dels mètodes proposats en MSPC. Els resultats són comparats sobre les dades de dos processos utilitzant una nova estratègia basada en l'ús de la sensibilitat i especificitat mitjana.Vidal Puig, S. (2016). FAULT DIAGNOSIS TOOLS IN MULTIVARIATE STATISTICAL PROCESS AND QUALITY CONTROL [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61292TESI

A comprehensive evaluation of physical and environmental performances for wet-white leather manufacture

This paper presents the comprehensive evaluation results of physical and environmental performances for a novel wet-white (chrome-free) leather manufacturing. The tanning process is optimized as 15 wt% tannic acid (TA) combination with 4 wt% Laponite nanoclay, giving the leather with shrinkage temperature (Ts) above 86 °C. Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES) measurements indicate that Laponite can be evenly and tightly bound within the leather matrix, which is further confirmed by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray (SEM-EDX) spectroscopy analysis. The resultant wet-white leathers have reasonable good physical properties that can meet the standard requirements for furniture leather without containing hazardous Cr(VI) and formaldehyde. Further life cycle assessment (LCA) studies shows that tanning process is the main contributor to environmental impact categories in the wet-white tanning process, and tannic acid is the most significant substance factor. Compared to conventional chrome tanning, the wet-white tanning process exhibits much lower abiotic depletion potential (ADP), and reduced global warming potential (GWP) and human toxicity potential (HTP) impacts due to the nature of vegetable tanning; whereas, GWP excluding biogenic carbon and energy consumption are higher owing to prolonged run time.Peer ReviewedPostprint (published version

Studying Brown Adipose Tissue in a Human in vitro Context.

New treatments for obesity and associated metabolic disease are increasingly warranted with the growth of the obesity pandemic. Brown adipose tissue (BAT) may represent a promising therapeutic target to treat obesity, as this tissue has been shown to regulate energy expenditure through non-shivering thermogenesis. Three different strategies could be employed for therapeutic targeting of human thermogenic adipocytes: increasing BAT mass through stimulation of BAT progenitors, increasing BAT function through regulatory pathways, and increasing WAT browning through promotion of beige adipocyte formation. However, these strategies require deeper understanding of human brown and beige adipocytes. While murine studies have greatly increased our understanding of BAT, it is becoming clear that human BAT does not exactly resemble that of the mouse, highlighting the need for human in vitro models of brown adipocytes. Several different human brown adipocyte models will be discussed here, along with the potential to improve brown adipocyte culture through recreation of the BAT microenvironment

Measuring the Environmental Footprint of Leather Processing Technologies

Peer ReviewedPostprint (published version

Lipotoxicity: a driver of heart failure with preserved ejection fraction?

Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is a growing public health concern, with rising incidence alongside high morbidity and mortality. However, the pathophysiology of HFpEF is not yet fully understood. The association between HFpEF and the metabolic syndrome (MetS) suggests that dysregulated lipid metabolism could drive diastolic dysfunction and subsequent HFpEF. Herein we summarise recent advances regarding the pathogenesis of HFpEF in the context of MetS, with a focus on impaired lipid handling, myocardial lipid accumulation and subsequent lipotoxicity.We thank the British Heart Foundation [grant numbers RG/18/7/33636 and FS/17/61/33473]; the Cambridge BHF Centre of Research Excellence [grant number RE/18/1/34212]; and the Medical Research Council [grant number MC UU 12012/2] for funding this work

Data-driven supervised fault diagnosis methods based on latent variable models: a comparative study

[EN] A comparison among widely used multivariate latent variable-based techniques for supervised process fault diagnosis was carried out. In order to assess their overall performance several diagnosis criteria were proposed (C-1: most suspected fault assignment; C-2: threshold-based fault assignment). Additionally, it was evaluated i) how the size of the training set used to build the latent variable models affected the diagnosis ability of the methods under study, ii) how they behaved under new types of failures not included in the original list of fault candidates and iii) which of them were more suitable for either early or late diagnosis. To accomplish all these objectives, the approaches were tested in different scenarios. Two datasets were analysed: the first was generated by a Simulink-based model of a binary distillation column, while the second relates to a pasteurisation process performed in a laboratory-scale plant.This research work was partially supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness under the project DPI2017-82896-C2-1-R and Shell Global Solutions International B.V. (Amsterdam, The Netherlands).Vidal-Puig, S.; Vitale, R.; Ferrer, A. (2019). Data-driven supervised fault diagnosis methods based on latent variable models: a comparative study. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. 187:41-52. https://doi.org/10.1016/j.chemolab.2019.02.006S415218

Classification of textile samples using data fusion combining near- and mid-infrared spectral information

There is an urgent need to reuse and recycle textile fibers, since today, low recycling rates are achieved. Accurate classification methods for post-consumer textile waste are needed in the short term for a higher circularity in the textile and fashion industries. This paper compares different spectroscopic data from textile samples in order to correctly classify the textile samples. The accurate classification of textile waste results in higher recycling rates and a better quality of the recycled materials. The data fusion of near- and mid-infrared spectra is compared with single-spectrum information. The classification results show that data fusion is a better option, providing more accurate classification results, especially for difficult classification problems where the classes are wide and close to one another. The experimental results presented in this paper prove that the data fusion of near- and mid-infrared spectra is a good option for accurate textile-waste classification, since this approach allows the classification results to be significantly improved.This research study was partially funded by Ministerio de Industria, Comercio y Turismo de España under grant number AEI-010400-2020-206 and by the Generalitat de Catalunya under grant numbers 2017 SGR 967 and 2017 SGR 828.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Caracterització ampelogràfica i molecular de la varietat garnatxa roja

La varietat garnatxa roja es cultiva de manera tradicional a Catalunya, especialment a l'Alt Empordà, amb un total de 61 ha, el 98 % de les quals es troben a la DO Empordà. La seva caracterització s'inicia amb una descripció i discussió ampelogràfiques. El factor que diferencia la garnatxa roja de les altres garnatxes és el color de l'epidermis de la baia. Un dels objectius del treball que es presenta és realitzar una descripció d'aquesta característica per observar si existeix diferència clara entre el color roig i el gris. Es fa també una caracterització molecular de la varietat, mitjançant tècniques moleculars basades en l'anàlisi de regions de DNA. Els resultats confirmen la garnatxa com un grup de varietats amb una base comuna, i diferenciades per caràcters morfològics provocats per mutacions somàtiques: petits canvis en regions molt concretes del DNA. Aquestes varietats s'han conservat gràcies a la multiplicació vegetativa del cultiu i a l'interès que aquesta variació de caràcters ha tingut en els viticultors, com una part més del procés històric de selecció que ha donat lloc a la gran diversitat genètica de la viticultura.La variedad garnacha roja se cultiva de forma tradicional en Catalunya, especialmente en el Alt Empordà, con una superficie total de 61 ha, el 98 % de las cuales se encuentran en la DO Empordà. La caracterización se inicia con una descripción y discusión ampelográficas. El factor que diferencia la garnacha roja de las otras garnachas es el color de la epidermis de la baya. Uno de los objetivos del trabajo que se presenta es realizar una descripción de esta característica para observar si existe diferencia clara entre el color rojo y el gris. Se realiza también una caracterización molecular de la variedad, mediante técnicas moleculares basadas en el análisis de regiones del DNA. Los resultados confirman la garnacha como un grupo de variedades con una base común y diferenciada por características morfológicas provocadas por mutaciones somáticas: pequeños cambios en regiones muy concretas del DNA. Estas variedades se han conservado gracias a la multiplicación vegetativa del cultivo y al interés que estos cambios de caracteres ha tenido para los agricultores, como una parte más del proceso histórico de la selección que ha dado lugar a la gran diversidad genética de la viticultura

Single-use vs reusable transport packaging: a comparative life cycle analysis

This paper deals with a comparative analysis of two different packaging and transport scenarios, which exemplifies the mplications of choosing between single-use and reusable packaging. In particular, transport of a batch of chemicals by means of disposable fibre drums vs. reusable steel drums is investigated from a life cycle perspective, and the associated environmental impact in terms of Global Warming Potential, Acidification Potential, Gross Energy Requirement and solid waste generation is assessed. Results prove beyond reasonable doubt that, even in the case of durable packaging containers requiring the use of comparatively energy-intensive materials for their production, the reuse scenario is characterized by lower environmental impact indicators across the board, and as such is the most advisable and environmentally sound option.Postprint (author’s final draft

Disseny de reactors fotoquímics: descripció dels models d’emissió de llum per a reactors anulars. Part 1, models clàssics

El disseny d’un reactor químic ha de contemplar normalment,a no ser que puguin simplificar-se, una sèrie de balanços: el de matèria, el d’energia i el de quantitat de moviment. A més d’aquests, un model de reactor fotoquímic ha de considerar el balanç de radiació. Generalment, les equacions que defineixen aquests balanços estan acoblades i s’han de resoldre simultàniament. Aquest article explica com es planteja el balanç de radiació (amb les equacions matemàtiques i el suport gràfic necessari) per al reactor anular en medi homogeni quan la làmpada està centrada a l’eix del reactor. Concretament descriu els models d’emissió clàssics, que es caracteritzen per utilitzarcoordenades cartesianes amb els eixos centrats a la làmpada. El que es fa és presentar aquests models amb les equacions i el suport gràfic necessari per facilitar-ne la seva comprensió i homogeneïtzar la nomenclatura dels diferents models descrits