The desire to model the true gain from targeting an individual in marketing purposes has lead to the common use of uplift modeling. Uplift modeling requires the existence of a treatment group as well as a control group and the objective hence becomes estimating the difference between the success probabilities in the two groups. Efficient methods for estimating the probabilities in uplift models are statistical machine learning methods. In this project the different uplift modeling approaches Subtraction of Two Models, Modeling Uplift Directly and the Class Variable Transformation are investigated. The statistical machine learning methods applied are Random Forests and Neural Networks along with the standard method Logistic Regression. The data is collected from a well established retail company and the purpose of the project is thus to investigate which uplift modeling approach and statistical machine learning method that yields in the best performance given the data used in this project. The variable selection step was shown to be a crucial component in the modeling processes as so was the amount of control data in each data set. For the uplift to be successful, the method of choice should be either the Modeling Uplift Directly using Random Forests, or the Class Variable Transformation using Logistic Regression. Neural network - based approaches are sensitive to uneven class distributions and is hence not able to obtain stable models given the data used in this project. Furthermore, the Subtraction of Two Models did not perform well due to the fact that each model tended to focus too much on modeling the class in both data sets separately instead of modeling the difference between the class probabilities. The conclusion is hence to use an approach that models the uplift directly, and also to use a great amount of control data in each data set. / Behovet av att kunna modellera den verkliga vinsten av riktad marknadsföring har lett till den idag vanligt förekommande metoden inkrementell responsanalys. För att kunna utföra denna typ av metod krävs förekomsten av en existerande testgrupp samt kontrollgrupp och målet är således att beräkna differensen mellan de positiva utfallen i de två grupperna. Sannolikheten för de positiva utfallen för de två grupperna kan effektivt estimeras med statistiska maskininlärningsmetoder. De inkrementella responsanalysmetoderna som undersöks i detta projekt är subtraktion av två modeller, att modellera den inkrementella responsen direkt samt en klassvariabeltransformation. De statistiska maskininlärningsmetoderna som tillämpas är random forests och neurala nätverk samt standardmetoden logistisk regression. Datan är samlad från ett väletablerat detaljhandelsföretag och målet är därmed att undersöka vilken inkrementell responsanalysmetod och maskininlärningsmetod som presterar bäst givet datan i detta projekt. De mest avgörande aspekterna för att få ett bra resultat visade sig vara variabelselektionen och mängden kontrolldata i varje dataset. För att få ett lyckat resultat bör valet av maskininlärningsmetod vara random forests vilken används för att modellera den inkrementella responsen direkt, eller logistisk regression tillsammans med en klassvariabeltransformation. Neurala nätverksmetoder är känsliga för ojämna klassfördelningar och klarar därmed inte av att erhålla stabila modeller med den givna datan. Vidare presterade subtraktion av två modeller dåligt på grund av att var modell tenderade att fokusera för mycket på att modellera klassen i båda dataseten separat, istället för att modellera differensen mellan dem. Slutsatsen är således att en metod som modellerar den inkrementella responsen direkt samt en relativt stor kontrollgrupp är att föredra för att få ett stabilt resultat.

This thesis demonstrates the successful development of a software sensor for Siemens Energy's SGT-700 gas turbines using machine learning algorithms. Our goal was to enhance the robustness of measurements and redundancies, enabling early detection of sensor or turbine malfunctions and contributing to predictive maintenance methodologies. The research is based on a real-world case study, implementing the Cross Industry Standard Process for Data Mining (CRISP DM) methodology in an industrial setting. The thesis details the process from dataset preparation and data exploration to algorithm development and evaluation, providing a comprehensive view of the development process. This work is a step towards integrating machine learning into gas turbine systems. The data preparation process highlights the challenges that arise in the industrial application of data-driven methodologies due to inevitable data quality issues. It provides insight into potential future improvements, such as the constraint programming approach used for dataset construction in this thesis, which remains a valuable tool for future research. The range of algorithms proposed for the software sensor's development spans from basic to more complex methods, including shallow networks, ensemble methods and recurrent neural networks. Our findings explore the limitations and potential of the proposed algorithms, providing valuable insights into the practical application of machine learning in gas turbines. This includes assessing the reliability of these solutions, their role in monitoring machine health over time, and the importance of clean, usable data in driving accurate and satisfactory estimates of different variables in gas turbines. The research underscores that, while replacing a physical sensor with a software sensor is not yet feasible, integrating these solutions into gas turbine systems for health monitoring is indeed possible. This work lays the groundwork for future advancements and discoveries in the field. / Denna avhandling dokumenterar den framgångsrika utvecklingen av en mjukvarusensor för Siemens Energy's SGT-700 gasturbiner med hjälp av maskininlärningsalgoritmer. Vårt mål var att öka mätkvaliten samt införa redundans, vilket möjliggör tidig upptäckt av sensor- eller turbinfel och bidrar till utvecklingen av prediktiv underhållsmetodik. Forskningen baseras på en verklig fallstudie, implementerad enligt Cross Industry Standard Process for Data Mining-metodiken i en industriell miljö. Avhandligen beskriver processen från datamängdsförberedelse och datautforskning till utveckling och utvärdering av algoritmer, vilket ger en heltäckande bild av utvecklingsprocessen. Detta arbete är ett steg mot att integrera maskininlärning i gasturbinssystem. Dataförberedelsesprocessen belyser de utmaningar som uppstår vid industriell tillämpning av datadrivna metoder på grund av oundvikliga datakvalitetsproblem. Det ger insikt i potentiella framtida förbättringar, såsom den begränsningsprogrammeringsansats som används för datamängdskonstruktion i denna avhandling, vilket förblir ett värdefullt verktyg för framtida forskning. Utvecklingen av mjukvarusensorn sträcker sig från grundläggande till mer komplexa metoder, inklusive ytliga nätverk, ensemblemetoder och återkommande neurala nätverk. Våra resultat utforskar begränsningarna och potentialen hos de föreslagna algoritmerna och ger värdefulla insikter i den praktiska tillämpningen av maskininlärning i gasturbiner. Detta inkluderar att bedöma tillförlitligheten hos dessa lösningar, deras roll i övervakning av maskinhälsa över tid och vikten av ren, användbar data för att generera korrekta och tillfredsställande uppskattningar av olika variabler i gasturbiner. Forskningen understryker att, medan det ännu inte är genomförbart att ersätta en fysisk sensor med en mjukvarusensor, är det verkligen möjligt att integrera dessa lösningar i gasturbinssystem för tillståndsövervakning. Detta arbete lägger grunden för vidare studier och upptäckter inom området. / Esta tesis demuestra el exitoso desarrollo de un sensor basado en software para las turbinas de gas SGT-700 de Siemens Energy utilizando algoritmos de aprendizaje automático. Esto con el objetivo de contribuir a las metodologías de mantenimiento predictivo. La investigación se basa en un estudio industrial que implementa la metodología de Proceso Estándar de la Industria para la Minería de Datos, cuyo acrónimo en inglés CRISP-DM. La tesis detalla el proceso desde la preparación del 'dataset', la exploración de datos hasta el desarrollo y evaluación de algoritmos, proporcionando una visión holistica del proceso de desarrollo. Este trabajo representa un paso hacia la integración del aprendizaje automático en turbinas de gas. Nuestros hallazgos exploran las limitaciones y el potencial de los algoritmos propuestos, proporcionando un analisis sobre la aplicación práctica del aprendizaje automático en turbinas de gas. Esto incluye evaluar la confiabilidad de estas soluciones, su papel en la monitorización de la salud de la máquina a lo largo del tiempo, y la importancia de los datos limpios y utilizables para impulsar estimaciones precisas y satisfactorias de diferentes variables en las turbinas de gas. La investigación sugiere que, aunque reemplazar un sensor físico con un sensor basado en aprendizaje automatico aún no es factible, sí es posible integrar estas soluciones en los sistemas de turbinas de gas para monitorear del estado de la maquina.