Implementasi Model Neural Network untuk Prediksi Maintenance Mesin Berdasarkan Parameter Operasional pada Era Industri 4.0

Authors

  • Septian Ade Putra Universitas Nusa Mandiri, Indonesia
  • Alexander Machicky Mayestino Universitas Narotama, Indonesia
  • Andi Muhammad Muhsin Dinas Penanaman Modal dan Pelayanan Terpadu Satu Pintu (DPMPTSP) Kota Makassar, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.22441/fifo.2026.v18i1.007

Keywords:

Neural Network, Pemeliharaan prediktif, Machine Learning

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan model Neural Network untuk memprediksi kegagalan mesin berdasarkan parameter operasional. Pemeliharaan prediktif telah menjadi penting dalam meningkatkan kinerja dan keandalan mesin dengan memprediksi potensi kegagalan dan memungkinkan tindakan pemeliharaan preventif. Studi ini menggunakan berbagai teknik preprocessing, termasuk pengkodean data kategorikal, normalisasi, dan oversampling acak, untuk meningkatkan kualitas data dan kinerja model. Model Neural Network, yang terdiri dari beberapa lapisan tersembunyi dengan fungsi aktivasi ReLU dan lapisan output sigmoid, dilatih menggunakan algoritma optimisasi Adam dan fungsi loss binary cross-entropy. Hyperparameter seperti jumlah epoch, learning rate, batch size, dan dropout rate dioptimalkan untuk meningkatkan kinerja model. Model ini mencapai akurasi tinggi sebesar 97,8%, precision sebesar 96,9%, recall sebesar 97,8%, dan F1-score sebesar 97,3%, menunjukkan kemampuannya untuk mengenali pola kompleks dalam data operasional mesin. Analisis komparatif dengan model lain seperti k-Nearest Neighbor (k-NN), Logistic Regression, dan Support Vector Machine (SVM) menunjukkan bahwa Neural Network memiliki kinerja yang unggul. Selain itu, teknik Ensemble Learning yang menggabungkan SVM dan Logistic Regression sebagai base learners dan Neural Network sebagai meta-learner, menunjukkan peningkatan akurasi prediksi. Metrik evaluasi seperti presisi, recall, dan F1-score memberikan penilaian komprehensif tentang kinerja model. Analisis confusion matrix mengungkapkan area yang memerlukan perbaikan dalam menangani kelas minoritas. Secara keseluruhan, studi ini menyimpulkan bahwa Neural Network sangat efektif untuk aplikasi pemeliharaan prediktif, memberikan prediksi yang akurat dan andal yang meningkatkan efisiensi operasional dan mengurangi biaya pemeliharaan. Penelitian di masa depan akan fokus pada peningkatan kinerja model untuk kelas minoritas dan validasi model pada kondisi operasional yang lebih beragam.

Downloads

Download data is not yet available.

References

T. Brown, R. Martinez, and L. Chen, "Normalization techniques in machine learning models for industrial data," J. Comput. Sci., vol. 25, no. 3, pp. 567-579, 2019.

T. Zonta, C. A. da Costa, R. da Rosa Righi, M. J. de Lima, E. S. da Trindade, and G. P. Li, "Predictive maintenance in the Industry 4.0: A systematic literature review," Comput. Ind. Eng., vol. 150, p. 106889, 2020.

N. V. Chawla, K. W. Bowyer, L. O. Hall, and W. P. Kegelmeyer, "SMOTE: Synthetic minority over-sampling technique," J. Artif. Intell. Res., vol. 16, pp. 321-357, 2002.

Y. LeCun, Y. Bengio, and G. Hinton, "Deep learning," Nature, vol. 521, no. 7553, pp. 436-444, 2015.

T. P. Carvalho, F. A. A. M. N. Soares, R. Vita, R. D. P. Francisco, J. P. Basto, and S. G. S. Alcala, "A systematic literature review of machine learning methods applied to predictive maintenance," Comput. Ind. Eng., vol. 137, p. 106024, 2019.

Y. Lei, B. Yang, X. Jiang, F. Jia, N. Li, and A. K. Nandi, "Applications of machine learning to machine fault diagnosis: A review and roadmap," Mech. Syst. Signal Process., vol. 138, p. 106587, 2020.

R. Zhao, R. Yan, Z. Chen, K. Mao, P. Wang, and R. X. Gao, "Deep learning and its applications to machine health monitoring," Mech. Syst. Signal Process., vol. 115, pp. 213-237, 2019.

J. Smith and R. Johnson, "Impact of oversampling techniques on machine learning models for imbalanced datasets," J. Data Sci., vol. 18, no. 2, pp. 134-145, 2020.

I. Goodfellow, Y. Bengio, and A. Courville, Deep Learning. Cambridge, MA: MIT Press, 2016.

D. P. Kingma and J. L. Ba, "Adam: A method for stochastic optimization," in Proc. 3rd Int. Conf. Learn. Represent. (ICLR), San Diego, CA, USA, 2015.

Y. Zhang, X. Liu, Z. Wang, and K. Chen, "Data cleaning and preprocessing techniques for machine learning. IEEE Trans. Knowl. Data Eng., vol. 30, no. 1, pp. 60-73, 2018.

J. Schmidhuber, "Deep learning in neural networks: An overview," Neural Netw., vol. 61, pp. 85-117, 2015.

T. M. Cover and P. E. Hart, "Nearest neighbor pattern classification," IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 13, no. 1, pp. 21-27, 1967.

T. G. Dietterich, "Ensemble methods in machine learning," in Proc. Int. Workshop Multiple Classifier Syst., vol. 1857, pp. 1-15, 2000.

D. W. Hosmer, S. Lemeshow, and R. X. Sturdivant, Applied Logistic Regression, 3rd ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2013.

C. Cortes and V. Vapnik, "Support-vector networks," Mach. Learn., vol. 20, no. 3, pp. 273-297, 1995.

N. Srivastava, G. Hinton, A. Krizhevsky, I. Sutskever, and R. Salakhutdinov, "Dropout: A simple way to prevent neural networks from overfitting," J. Mach. Learn. Res., vol. 15, pp. 1929-1958, 2014.

Z. Chen, C. Li, and R. Sanchez, "Gearbox fault identification and classification with convolutional neural networks," Shock Vib., vol. 2015, pp. 1-10, 2015.

M. Azamfar, J. Singh, I. Bravo-Imaz, and J. Lee, "Multisensor data fusion for gearbox fault diagnosis using 2-D convolutional neural network and motor current signature analysis," Mech. Syst. Signal Process., vol. 144, p. 106861, 2020.

K. Peng, Z. Tian, J. Dong, C. W. de Silva, and C. Liu, "A deep learning-based remaining useful life prediction approach for bearings," Neural Comput. Appl., vol. 33, pp. 5425-5439, 2021.

W. Wuest, C. Irgens, and K.-D. Thoben, "An approach to monitoring quality in manufacturing using supervised machine learning on product state data," J. Intell. Manuf., vol. 27, no. 5, pp. 1167-1186, 2016.

C. Zhang, P. Lim, A. K. Qin, and K. C. Tan, "Multiobjective deep belief networks ensemble for remaining useful life estimation in prognostics," IEEE Trans. Neural Netw. Learn. Syst., vol. 28, no. 10, pp. 2306-2318, 2017.

Downloads

Published

2026-06-08

How to Cite

[1]
S. A. Putra, A. M. Mayestino, and A. M. Muhsin, “Implementasi Model Neural Network untuk Prediksi Maintenance Mesin Berdasarkan Parameter Operasional pada Era Industri 4.0”, FIFO, vol. 18, no. 1, Jun. 2026.

Issue

Section

Articles

Similar Articles

<< < 1 2 3 4 5 6 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.