Добыча золота - предсказание коэффициента обогащения

Описание проекта

ПРОБЛЕМА:

В золотодобывающей отрасли есть большие риски запуска предприятий с убыточными характеристиками.

Основная характеристика - низкий коэффициент восстановления золота из золотосодержащей руды.

ЦЕЛЬ ПРОЕКТА:

Построить прототип модели машинного обучения, которая сможет предсказывать коэффициент обогащения и поможет оптимизировать производство.

В нашем распоряжении различные параметры с 4-х последовательных этапов процесса извлечения золота из руды:

1. rougher — флотация

==> черновой концентрат

2. primary_cleaner — первичная очистка
3. secondary_cleaner — вторичная очистка
4. final — финальные характеристики

==> финальный концентрат

---

ЛИЧНАЯ ЦЕЛЬ:

• Попробовать свои силы в прикладных задачах для промышленности, разобраться в неизвестной предметной области и провести детальный исследовательский анализ EDA.

• Научиться строить модели для датасетов с большим количеством признаков.

• Применить на практике подход с Feature Engineering и добиться более высоких результатов предсказаний с помощью несложных алгоритмов.

• Научиться использовать для оценки моделей пользовательские метрики

Посмотреть проект

Новые навыки

✔️ Исследовательский анализ предметной области ✔️ Временные интервалы

✔️ Большой набор атрибутов (> 80) ✔️ Пайплайны обработки данных

✔️ Матрицы корреляции ✔️ Feature Engineering для числовых признаков

✔️ Аутлайеры и доверительные интервалы ✔️ Skewness распределений

✔️ Кастомная метрика качества

Этапы исследования

1. Изучили параметры производственного процесса в исходных данных

2. Исследовали концентрацию веществ на разных стадиях и аномалии:

   • провели оценку skewness распределений
   • удалили аутлайеры вне доверительных интервалов

3. Провели корреляционный анализ параметров и целевых признаков

4. Построили предсказания коэффициента обогащения золота на базе 3-х алгоритмов:

   • LinearRegression
   • DecisionTree
   • RandomForest

5. Используя Feature Engineering улучшили результаты базовых моделей:

   • подобрали ключевой набор признаков (15 вместо 52)
   • создали пайплайн для удаления аутлайеров по графикам корреляции

Результат проекта

Для предсказания коэффициента восстановления золота мы подготовили два прототипа моделей машинного обучения

• для чернового концентрата (rough) - Линейная Регрессия
• для финального концентрата (final) - Решающее Дерево

Качество оценивалось с помощью кастомной метрики sMAPE:

	base_models	final_test
mscore_rough	7.033982	4.434954
mscore_final	8.832535	7.619455
mscore_total	7.483620	5.231079

Возможности для улучшения:

• усложнить модель Случайного Леса и подобрать параметры с помощью RandomizedSearch
• построить модель с помощью CatBoost

Исходные данные

import pandas as pd

df = pd.read_csv("/datasets/gold_recovery_train_new.csv")
display(df.iloc[:, :6].head(3))
df.iloc[:, 84:].head(3)

	date	final.output.concentrate_ag	final.output.concentrate_pb	final.output.concentrate_sol	final.output.concentrate_au	final.output.recovery
0	2016-01-15 00:00:00	6.055403	9.889648	5.507324	42.192020	70.541216
1	2016-01-15 01:00:00	6.029369	9.968944	5.257781	42.701629	69.266198
2	2016-01-15 02:00:00	6.055926	10.213995	5.383759	42.657501	68.116445

	secondary_cleaner.state.floatbank5_b_level	secondary_cleaner.state.floatbank6_a_air	secondary_cleaner.state.floatbank6_a_level
0	-500.470978	14.151341	-605.841980
1	-500.582168	13.998353	-599.787184
2	-500.517572	14.028663	-601.427363

Все поля имеют формат название_этапа.тип_параметра.название_параметра и отражают состояние процесса в указанный момент времени.