[pt] No presente trabalho é desenvolvido um Display comendável pelo IBM-1130, capaz de traçar em uma tela de 10 X 8, gráficos e símbolos. Ele faz parte de um projeto maior, que inclui uma Interface de Uso Geral e outras Unidades Periféricas, ora em desenvolvimento no Departamento de Engenharia Elétrica da PUC/RJ. Primeiramente é feita uma análise das diversas técnicas empregadas em Displays para gerar linhas e símbolos, procurando-se com isto, situar o problema em particular. Na solução adotada, a geração de linhas e símbolos é feita por meio de pequenos vetores, cujas coordenadas X, Y dos pontos extremos e a intensidade luminosa do feixe, são controladas digitalmente. O formato dos símbolos e as instruções geradoras de uma imagem, estão armazenadas em uma unidade de memória auxiliar com capacidade de 4K palavras de 16 bits. A seguir é feito um estudo das instruções necessárias ao funcionamento do Display e dos circuitos eletrônicos que as executam. Finalmente, são apresentados resultados experimentais que provam a veracidade de solução teórica. / [en] This thesis develops a Display which is controlled by an IBM-1130 computer, na is able to draw graphs and symbols on an 10 X 8 screen. The work is \part of the project called Interface de uso Geral being developed in the Electrical Engineering Department at PUC. Several techniques employd in displays of graphs and symbols were analysed. The approach used for the specific problem is to generate graphs and symbols by small beam intensity are digitally controlled. The shapes used to forma the symbols and the instructions to generate them are stored in an auxiliary memory with a capacity of 4K words of 16 bits each. Those instructions are studied. In this thesis. And the circuitry that generate them are presented. Experimental results are presented which confirm the veracity of the theorical solution.

[pt] Este trabalho formula um método para a determinação das funções de rede de um circuito linear genérico, utilizando a interpolação, em pontos do circuito de raio unitário no plano complexo, de funções racionais reais. O método desenvolvido independe de considerações de ordem topológica podendo, ser usado com programas de análise de circuitos baseados na análise nodal, o que o torna bastante rápido, apesar de menos precioso, que os métodos baseados em técnicas de gráficos de fluxo de sinal. / [en] This work describes a method for generating the coeficients of a network function of a general linear circuit, using the interpolation of a real rational function on points of the unit circle in the s plane. The method is independent of topological considerations and suitable for use with network analysis programs based on the nodal formulation of network equations, beeing faster but less precise, than methods using flow graph techniques.

[pt] Essa dissertação teve como objetivo propor dois novos métodos para detecção de viés na previsão de demanda. Os métodos consistem numa adaptação de duas técnicas de controle estatístico de processos, o gráfico de controle de EWMA e o algoritmo CUSUM, ao contexto de detecção de viés na previsão de demanda. O desempenho dos métodos foi analisado por simulação, para diversos casos de mudança na inclinação (tendência) da série de dados (mudança de modelo constante para modelo com tendência; alteração na tendência de série crescente; estabilização de série crescente em um patamar constante), e com diferentes parâmetros para os métodos. O estudo limitou-se a séries sem sazonalidade e aos métodos de previsão de amortecimento exponencial simples e de Holt. Os resultados mostraram a grande superioridade do gráfico de EWMA proposto e apontam questões para pesquisas futuras. / [en] The purpose of this dissertation is to propose two new methods for detection of biases in demand forecasting. These methods are adaptations of two statistical process control techniques, the EWMA control chart and the CUSUM control chart (or CUSUM algorithm), to the context of the detection of biases in demand forecasting. The performance of the proposed methods was analyzed by simulation, for several magnitudes of changes in the trend of the series (change from a level series to a series with a trend, changes in the trend parameter, and stabilization of a series with a trend in a constant average level) and with different parameters for all methods. The study was limited to non-seasonal models and to the methods of simple exponential smoothing and Holt’s Exponential Smoothing. The results have shown the superiority of the EWMA method proposed and indicate issues for future research.

[pt] É importante investigar formas de aumentar a eficiência de gráficos de controle estatístico de processos por atributos, porque o controle por atributos tipicamente exige tamanhos de amostra muito grandes para se obter um tempo rápido de sinalização de desvios no processo, e estes tamanhos de amostra podem ser altamente indesejáveis ou mesmo inviáveis em diversas situações práticas. Os esquemas adaptativos, que consistem em variar um ou mais dos parâmetros do gráfico de controle (tamanho de amostra, intervalo de tempo entre amostras e abertura dos limites de controle) de acordo com a informação precedente fornecida pelo gráfico (isto é, de acordo com a posição do último ponto registrado), proporcionam, para a detecção de desvios pequenos a moderados no processo, uma melhor eficiência que os esquemas tradicionais, de parâmetros fixos. Enquanto que esquemas adaptativos têm sido propostos para gráficos de controle por variáveis, para gráficos por atributos - apesar da necessidade e oportunidade acima mencionada de investigar formas de aumentar a eficiência de gráficos de controle estatístico de processos por atributos - há uma lacuna na literatura, a ser preenchida. Esta é a motivação do presente trabalho, que propõe um esquema adaptativo para gráficos decontrole por atributos, aplicável tanto a gráficos de np como de c, variando todos os parâmetros do gráfico. Desenvolve-se o modelo matemático para cálculo das medidas de desempenho; este modelo foi implementado em uma planilha eletrônica, o que permitiu analisar quantitativamente o desempenho do esquema em uma larga gama de casos, comparando-o ainda com o desempenho de gráficos tradicionais (com parâmetros fixos), e com o de outros esquemas adaptativos, com menor número de parâmetros variando. O esquema proposto mostrou-se sensivelmente mais eficiente na maioria das situações de interesse, respondendo portanto à necessidade, que motivou o trabalho, de buscar formas de aumentar a eficiência de gráficos por atributos. Resultados adicionais do trabalho são: a identificação das situações em que cada esquema é mais eficiente (ou do esquema mais eficiente em cada situação) e conjuntos de valores recomendados para os parâmetros dos gráficos em cada situação. Estes resultados facilitam a operacionalização da ferramenta para uso na prática. / [en] It is important to investigate ways to improve the efficiency of the statistical control charts for attributes, because the controls for attributes typically require very large sample sizes for quick detection of changes in the process, and these sample sizes can be extremely undesirable or eventually unfeasible in many practical situations. The adaptive schemes, which vary one or more parameters of the control charts (sample size, sampling interval and control limit width) according to the most recent information about the process (the position of the last sample point in the chart), were proven to be more efficient than the traditional (fixed parameters) scheme in detecting small to moderate changes in the process. Although there is a large volume of work on adaptive schemes applied to variables control charts, there is a lack of adaptive schemes for control charts for attributes in the literature, despite the already mentioned need and opportunity of investigating ways to improve the efficiency of the statistical control charts for attributes. This is the motivation of this work. A fully adaptive scheme is proposed for both np and charts. The mathematical model is developed for the measures of performance; this model was implemented in a spreadsheet, and used for the quantitative evaluation of the scheme efficiency, and comparison with the fixed-parameter (traditional) scheme and also with other adaptive schemes, with only one or two parameters variable. The proposed scheme proved to be significantly more efficient in the majority of the situations of interest, answering the necessity of finding ways to improve the efficiency of control charts for attributes. Additional results of this work are: the identification of the situations in which each of the schemes here analyzed is the most efficient (or, the other way around: indication of the most efficient scheme for each situation), and a set of recommended values for the design parameters for each scheme, in each situation. These results are meant to make easier the adoption of the scheme in practice, increasing thereby its usefulness. / [es] El desarrollo de técnicas que aumenten la eficiencia de gráficos de control estadístico de procesos por atributos tiene gran importancia porque el control por atributos típicamente exige tamaños de muestra muy grandes para obtener un tiempo rápido de señalización de desvíos en el proceso. En diversas situaciones prácticas estos tamaños de muestra pueden ser altamente indeseables o incluso inviables. Los esquemas adaptativos, que consisten en variar uno o más parámetros del gráfico de control (tamaño de muestra, intervalo de tiempo entre muestras y abertura de los límites de control) de acuerdo con la información precedente ofrecida por el gráfico (esto es, de acuerdo con la posición del último punto registrado), proporcionan, para la detección de desvíos pequeños a moderados, una mayor eficiencia que los esquemas tradicionales, de parámetros fijos. Mientras que los esquemas adaptativos han sido propuestos para gráficos de control por variables, para gráficos por atributos - a pesar de la necesidad y oportunidad mencionada de investigar formas de aumentar la eficiencia de gráficos de control estadístico de procesos por atributos - no existen muchas referencias en la literatura. Esta es la motivación del presente trabajo, que propone un esquema adaptativo para gráficos de control por atributos, aplicable tanto a gráficos de np como de c, variando todos los parámetros del gráfico. Se desarrolla el modelo matemático para el cálculo de las medidas de desempeño; este modelo fue implementado en una planilla electrónica, que permitió analizar cuantitativamente el desempeño del esquema en una amplia gama de casos, comparando con el desempeño de gráficos tradicionales (con parámetros fijos), y con el de otros esquemas adaptativos, con menor número de parámetros variando. El esquema propuesto se mostró sensiblemente más eficiente en la mayoría de las situaciones de interés que motivaron el trabajo. Resultados adicionales del trabajo son: la identificación de las situaciones en que cada esquema es más eficiente (o del esquema más eficiente en cada situación) y conjuntos de valores recomendados para los parámetros de los gráficos en cada situación. Estos resultados facilitan la operacionalización de la ferramenta para uso en la práctica.

[pt] Em um mundo globalizado, em contínua transformação, são cada vez mais freqüentes mudanças no perfil da demanda. Se não detectadas rapidamente, elas podem gerar impactos negativos no progresso de um negócio devido à baixa qualidade nas previsões de venda, que começam a gerar valores sistematicamente acima ou abaixo da demanda real indicando a presença de viés. Para evitar esse cenário, técnicas formais para detecção de viés podem ser incorporadas ao processo de previsão de demanda. Diante desse quadro, a presente dissertação compara os desempenhos, via simulação, das principais técnicas formais de detecção de viés em previsão de demanda presentes na literatura. Nesse sentido, seis técnicas são identificadas e analisadas. Quatro são baseadas em estatísticas Tracking Signal e duas são adaptadas de técnicas de Controle Estatístico de Processos. Os modelos de previsão de demanda monitorados pelas técnicas em questão são os de séries temporais estruturadas, associados ao método de amortecimento exponencial simples e ao método de Holt, respectivamente, para séries com nível médio constante e séries com tendência. Três tipos de alterações no perfil da demanda – que acarretam em viés na previsão – são examinados. O primeiro consiste em mudanças no nível médio em séries temporais de nível médio constante. O segundo tipo também considera séries temporais de nível médio constante, porém com o foco em surgimentos de tendências. O terceiro viés consiste em mudanças na tendência em series temporais com tendência pré-incorporada. Entre os resultados obtidos, destaca-se a conclusão de que, para a maioria das situações estudadas, as técnicas baseadas nas estatísticas Tracking Signal possuem desempenho superior às demais técnicas com relação à eficiência na detecção de viés. / [en] In a globalized world, in continuous transformation, changes in the demand pattern are increasingly frequent. If not rapidly detected, they can have a negative and persistent impact in the wellbeing of a business due to continuously poor quality sales forecasts, which begin to generate values systematically above or below the actual demand indicating the presence of bias. To avoid this happening, statistical techniques can be incorporated in a prediction process with the objective known as bias detection in demand forecasting. Considering this situation, the present dissertation compares, through simulation, the efficiency performance of the main existing formal techniques of monitoring demand forecasting models, with the view of bias detection. Six of such techniques are identified and analyzed in this work. Four are based on Tracking Signal Statistics and two are adapted from the Statistical Process Control approach. The demand forecasting models monitored by the techniques in question can be classified as structured time series, for a constant level or trend pattern, and using both the simple exponential smoothing and the Holt s methods. Three types of changes in the demand pattern - which result in biased prediction - are examined. The first one focus on simulated changes on the average level of various constant times series. The second type also considered various constant times series, but now simulating the appearance of different trends. And the third refers to simulate changes in trends in various times series with pre-established trends. Among the results attained, one stands out: the techniques based on Tracking Signal Statistics - when compares to other methods - showed superior performance insofar as efficient bias detection in demand forecasting.

[pt] A probabilidade de alarme falso, alfa, dos gráficos de controle de processos depende dos seus limites de controle, que, por sua vez, dependem de estimativas dos parâmetros do processo. Esta tese apresenta inicialmente uma revisão dos principais trabalhos sobre o efeito dos erros de estimação dos parâmetros do processo sobre alfa quando se utiliza o gráfico de X e S individualmente e em conjunto. O desempenho dos gráficos é medido através de medidas de desempenho (número médio de amostras até o sinal, taxa de alarme falso, distribuição do número de amostras até o sinal, que, em geral, são variáveis aleatórias, função dos erros de estimação. Pesquisas recentes têm focado nas propriedades da distribuição condicional do número de amostras até o sinal, ou ainda, nas propriedades da distribuição da taxa de alarme-falso condicional. Esta tese adota esta abordagem condicional e analisa o efeito da estimação dos parâmetros do processo no desempenho conjunto dos gráficos de X e S em dois casos: Caso KU (Média conhecida – Variância desconhecida) e Caso UU (Média desconhecida – Variância desconhecida). A quase totalidade dos trabalhos anteriores considerou apenas um gráfico, isoladamente; sobre efeito da estimação dos parâmetros sobre o desempenho conjunto conhecemos apenas um trabalho, sobre gráficos de X e R, mas nenhum sobre gráficos de X e S. Os resultados da análise mostram que o desempenho dos gráficos pode ser muito afetado pela estimação de parâmetros e que o número de amostras iniciais requerido para garantir um desempenho desejado é muito maior que os números tradicionalmente recomendados na literatura normativa de controle estatístico de processo (livros texto e manuais). Esse número é, porém, menor que o máximo entre os números requeridos para os gráficos de X e de S individualmente. Questões a serem investigadas como desdobramento dessa pesquisa são também indicadas nas Considerações Finais e Recomendações. / [en] The false-alarm rate of control charts, alpha, depends on the control limits calculated, which depend, in turn, on the estimated process parameters. This dissertation initially presents a review of the main research articles about the effect of the estimation errors of the process parameters upon alpha when X and S charts are used separately and together. The charts performance is evaluated through performance measures (average run-length, false-alarm rate, run-length distribution, etc), which are, in general, random variables, function of the estimation errors. Recent researches focused on the properties of the conditional run-length, or still (in the case of Shewhart charts) on the properties of the conditional false-alarm rate distribution. This dissertation adopts this conditional approach and investigates the effect of parameter estimation on the joint behavior of X and S charts in two cases: KU Case (Known mean – Unknown variance) and UU Case (Unknown mean - Unknown variance). Almost all previous works considered just only one chart separately – just only one joint performance work is known by the author, one about the effect of the estimation errors of the process parameters upon X e R joint performance. The results show that the charts performance can be severely affected by the parameter estimation and the number of initial samples required to ensure the desirable performance is greater than the numbers of initial samples recommended by traditional statistical process control reference texts (books and manuals). This number is, however, smaller than the maximum between the numbers of samples required by the X and the S charts separately. Additional issues for follow-up research are recommended in the concluding section.

[pt] O consumo de combustível em empresas do setor de transporte ferroviário representa um dos maiores gastos operacionais e uma das maiores preocupações em termos de emissões de poluentes. O alto consumo em combustíveis acarreta também em uma alta representatividade na matriz de escopo de emissões (mais de 90 por cento das emissões de ferrovias são provenientes do consumo de combustível fóssil). Com o viés de se buscar uma constante melhora operacional, estudos vêm sendo realizados com a finalidade de se propor novas ferramentas na redução do consumo de combustível na operação de um trem de carga. Nesse ramo, destaca-se o aperfeiçoamento dos parâmetros de condução de um trem que são passíveis de calibração com o objetivo de reduzir o consumo de combustível. Para chegar a esse fim, o presente trabalho implementa dois modelos de aprendizado de máquina (machine learning) para prever a eficiência energética de um trem de carga, são eles: floresta randômica e redes neurais artificiais. A floresta randômica obteve o melhor desempenho entre os modelos, apresentando uma acurácia de 91 por cento. Visando calcular quanto cada parâmetro influencia no modelo de previsão, este trabalho também utiliza técnica de efeitos acumulados locais em cada parâmetro em relação à eficiência energética. Os resultados finais mostraram que, dentro dos quatro parâmetros de calibração analisados, o indicador de tração por tonelada transportada apresentou maior representatividade em termos de impacto absoluto na eficiência energética de um trem de carga. / [en] Fuel consumption in companies in the rail transport sector represents one of the largest operating expenses and one of the biggest concerns in terms of pollutant emissions. The high fuel consumption also entails a high representation in the emissions scope matrix (more than 90 percent of railroad emissions come from fossil fuel consumption). Aiming to seek constant operational improvement, numerous studies have been carried out proposing new tools to reduce fuel consumption in the operation of a freight train. In this way, it is important to highlight the improvement of train driving parameters that can be calibrated to reduce fuel consumption. To accomplish this goal, the present work implements two machine learning models to predict the energy efficiency of a freight train: random forest and artificial neural networks. The random forest achieves the best performance against the models, with an accuracy of 91 percent. To calculate how much each parameter influences the prediction model, this work also uses the technique of accumulated local effects for each parameter related to energy efficiency. The final results show that, within the four analyzed calibration parameters, the traction per transported ton indicator presented greater representation in terms of absolute impact on the energy efficiency of a freight train.

[pt] Nesta tese é proposta a incorporação da estratégia de amostragem dupla, já utilizada em inspeção de lotes, ao gráfico de controle de np (número de defeituosos), com o objetivo de aumentar a sua eficiência, ou seja, reduzir o número médio de amostras até a detecção de um descontrole (NMA1), sem aumentar o tamanho médio de amostra (TMA) nem reduzir o número médio de amostras até um alarme falso (NMA0). Alternativamente, este esquema pode ser usado para reduzir o custo de amostragem do gráfico de np, uma vez que para obter o mesmo NMA1 que um gráfico de np com amostragem simples, o gráfico com amostragem dupla requererá menor tamanho médio de amostra. Para vários valores de p0 (fração defeituosa do processo em controle) e p1 (fração defeituosa do processo fora de controle), foi obtido o projeto ótimo do gráfico, ou seja, aquele que minimiza NMA1, tendo como restrições um valor máximo para TMA e valor mínimo para NMA0. O projeto ótimo foi obtido para vários valores dessas restrições. O projeto consiste na definição dos dois tamanhos de amostra, para o primeiro e o segundo estágios, e de um conjunto de limites para o gráfico. Para cada projeto ótimo foi também calculado o valor de NMA1 para uma faixa de valores de p1, além daquele para o qual o projeto foi otimizado. Foi feita uma comparação de desempenho entre o esquema desenvolvido e outros esquemas de monitoramento do número de defeituosos na amostra: o clássico gráfico de np (com amostragem simples), o esquema CuSum, o gráfico de controle de EWMA e o gráfico np VSS (gráfico adaptativo, com tamanho de amostra variável). Para a comparação, foram obtidos os projetos ótimos de cada um desses esquemas, sob as mesmas restrições e para os mesmos valores de p0 e p1. Assim, uma contribuição adicional dessa tese é a análise e otimização do desempenho dos esquemas CuSum, EWMA e VSS para np. O resultado final foi a indicação de qual é o esquema de controle de processo mais eficiente para cada situação. O gráfico de np com amostragem dupla aqui proposto e desenvolvido mostrou ser em geral o esquema mais eficiente para a detecção de aumentos grandes e moderados na fração defeituosa do processo, perdendo apenas para o gráfico VSS, nos casos em que p0, o tamanho (médio) de amostra e o aumento em p0 (razão p1/p0) são todos pequenos. / [en] In this thesis, it is proposed the incorporation of the double-sampling strategy, used in lot inspection, to the np control chart (control chart for the number nonconforming), with the purpose of improving its efficiency, that is, reducing the out-of-control average run length (ARL1), without increasing the average sample size (ASS) or the in-control average run length (ARL0). Alternatively, this scheme can be used to reduce the np chart sampling costs, since that in order to get the same ARL1 of the single-sampling np chart, the doublesampling chart will require smaller average sample size. For a number of values of p0 (in-control defective rate of the process) and p1 (out-of-control defective rate of the process), the optimal chart designs were obtained, namely the designs that minimize ARL1, subject to maximum ASS and minimum ARL0 constraints. Optimal designs were obtained for several values of these constraints. The design consists of two sample sizes, for the first and second stages, and a set of limits for the chart. For each optimal design the value of ARL1 was also computed for a range of p1 values besides the one for which the design ARL1 was minimized. A performance comparison was carried out between the proposed scheme and the classical (single-sampling) np chart, the CuSum np scheme, the EWMA np control chart and the VSS np chart (the variable sample size control chart). For comparison, optimal designs for each scheme were considered, under same constraints and values of p0 and p1. An additional contribution of this thesis is the performance analysis and optimization of the np CuSum, EWMA and VSS schemes. The final result is the indication of the most efficient process control scheme for each situation. The double-sampling np control chart here proposed and developed has proved to be in general the most efficient scheme for the detection of large and moderate increases in the process fraction defective, being only surpassed by the VSS chart in the cases in which p0, the (average) sample size and the increase in p0 (p1/p0 ratio) are all small.