Objetivou-se utilizar o controle estatístico de processo (CEP) como ferramenta de melhoria da qualidade do leite. O objetivo do primeiro estudo foi avaliar o CEP como ferramenta de identificação de variações não naturais, na qualidade do leite, passíveis de serem manipuladas. Para este estudo, foram utilizados dados de produção de leite, de contagem de células somáticas (CSS) e de contagem bacteriana total (CBT) de 384 fazendas, obtidos do banco de dados da Clínica do Leite - ESALQ/ USP no ano de 2009. Avaliou-se os efeitos naturais (época do ano e produção de leite) sobre a variação de CCS e CBT, e adicionalmente, foram gerados gráficos de controle para escore de células somáticas (ECS) e contagem bacteriana total transformada (tCBT), com a finalidade de identificar fontes de variação não naturais em um grupo de quatro fazendas. A variabilidade das informações foi avaliada pelo estimador do desvio padrão (sigma), calculado com base na amplitude móvel. Verificou-se que a época do ano influenciou significativamente o ECS e a tCBT. Os gráficos de controle, dentro de cada época, indicaram a presença de variações não naturais no ECS e na tCBT no grupo de fazendas avaliadas. Além disso, os gráficos de controle também caracterizaram fazendas em controle estatístico de processos. No segundo estudo objetivou-se utilizar o CEP como ferramenta de identificação e classificação de fazendas com maiores probabilidades de violarem os padrões de qualidade utilizados pela indústria. Foram utilizados dados de CCS e CBT de 452 fazendas, no período de janeiro de 2009 a março de 2010. Calcularam-se as proporções de violação nos padrões de qualidade, considerando os limites de CCS = 400.000 céls./ mL e CBT = 100.000 UFC/ mL. Foram calculados os índices de capacidade (Cpk) e classificaram-se as fazendas segundo quatro categorias de médias e de índices Cpk. As fazendas que apresentaram maiores médias e desvios obtiveram maiores frequências de violação. As fazendas com médias inferiores aos limites propostos para CCS e CBT representaram, respectivamente, 25,05 % e 97,78 % das fazendas. Entretanto, a proporção de fazendas que forneceram leite consistentemente dentro dos padrões de qualidade avaliados (Cpk 1) representou 4,65 % e 35,17 % das propriedades para CCS e CBT respectivamente. Portanto, a aplicação do CEP dentro das fazendas é uma ferramenta adicional para monitorar a qualidade do leite produzido, o índice Cpk pode ser utilizado em conjunto com os atuais modelos de caracterização da qualidade do leite de fazendas pelas indústrias, uma vez que identifica rebanhos mais consistentes em produzir leite dentro de um padrão de qualidade. / This study aimed to employ statistical process control (SPC) as a tool to improve milk quality. The first objective of the study was to evaluate SPC as tool to identify non-natural variation of milk quality that are possible to be manipulated. In this study, data on milk production, somatic cell count (SCC), and total bacterial count (TBC) of 384 farms were used, provided by database of Clínica do Leite ESALQ/ USP in 2009. Natural effects (time of year and milk production) trough SCC and TBC variation were evaluated, and additionally, control charts for score cell somatic (SCS) and total bacterial count transformed (TBCt) were built aiming to identify sources of non-natural variations in a group of four farms. The variability of information was evaluated trough standard deviation estimator (sigma), calculated with basis of moving range. It was observed that time of year influenced significantly SCS and TBCt. The control charts, in each period, indicated signs of non-natural variation in SCS and TBCt in the group of herds evaluated. Furthermore, the control charts characterized the farms in statistical process control. The second study aimed to use SPC as a tool for identification and rating farms with larger probabilities of infraction on quality standard used by industry. Data of SCC and TBC from 452 farms, from January 2009 to March 2010, were used. The proportion of violation in quality standard, regarding the limits of SCC = 4000,000 cells/ mL and TBC = 100,000 CFU/ mL was calculated. Capability indices (Cpk) were calculated and farms were categorized into four classes of Cpk means and indices. Farms that presented larger means and deviation shoed superior frequencies of violation. Herds with means below the proposed limits of SCC and TBC represented, respectively, 25.05 % and 97.78 % of farms. However, proportion of farms that delivered milk consistently within the standards of quality evaluated (Cpk 1) represented 4.65 % and 35.17 % of farms for SCC and TBC, respectively. Therefore, application of SPC on farms is an additional tool for monitoring milk quality produced, the index Cpk can be used, by industries, associated with the current models to characterize milk quality from farms, since it identifies herds more consistent in producing quality-standard milk.

In quality control applications, Time-Between-Events (TBE) type observations may be monitored by using Exponentially Weighted Moving Average (EWMA) control charts. A widely accepted model for the TBE processes is the exponential distribution, and hence TBE EWMA charts are designed under this assumption. Nevertheless, practical applications do not always conform to the theory and it is common that the observations do not fit the exponential model. Therefore, control charts that are robust to departures from the assumed distribution are desirable in practice. In this thesis, robustness of the lower-sided TBE EWMA charts to the assumption of exponentially distributed observations has been investigated. Weibull and lognormal distributions are considered in order to represent the departures from the assumed exponential model and Markov Chain approach is utilized for evaluating the performance of the chart. By analyzing the performance results, design settings are suggested in order to achieve robust lower-sided TBE EWMA charts.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A Lei nº 13.033/2014 estabelece a adição de 7 ± 0,5% (v/v) de biodiesel ao óleo diesel utilizado no sistema viário e proíbe a adição de óleos vegetais ou quaisquer solventes nesta mistura. No entanto, há casos de adição irregular de óleos vegetais e/ou residuais no diesel devido, principalmente, ao baixo custo destas matérias-primas em comparação com o produto final ou contaminado durante seu transporte e armazenamento. Assim, são necessárias análises que forneçam respostas imediatas e eficientes para garantir a qualidade dos combustíveis comercializados. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o monitoramento da qualidade das misturas biodiesel/diesel (7% de biodiesel e 93% de diesel) usando a Espectrometria no Infravermelho Médio associada a Cartas de Controle Multivariadas baseadas no sinal analítico líquido (NAS). Os biodieseis foram produzidos a partir de óleos de macaúba e algodão usando metanol e etanol. Para cada modelo, foram desenvolvidas três cartas (gráficos): a Carta NAS, que corresponde ao analito de interesse (nesse caso o biodiesel), a carta interferente, relacionadas às contribuições de outros componentes na amostra (diesel), e a carta resíduo correspondendo à variação não sistemática nos espectros (ruído instrumental). Foram analisadas 1508 amostras utilizadas na calibração e validação de seis modelos (biodieseis etílicos e metílicos de algodão, biodieseis metílicos da amêndoa da macaúba, biodieseis metílicos e etílicos do mesocarpo da macaúba, e também de B7 comercial). Na etapa de calibração foram usadas 103 amostras dentro das especificações de qualidade, amostras estas usadas para estabelecerem os limites estatísticos para cada carta. A etapa de validação se deu com amostras dentro e fora das especificações de qualidade (1405 amostras). A validação com amostras fora dos padrões de qualidade foi feita de duas maneiras: em relação ao teor de biodiesel no diesel e à presença de adulterantes no biodiesel, no diesel e na mistura. A presença de adulterantes se deu por substituição parcial do biodiesel por óleos de soja, milho e residual, substituição parcial do diesel por óleo lubrificante, querosene e gasolina e por adição direta dos adulterantes citados na mistura biodiesel/diesel (B7) na faixa de 3,5 a 43,5% (v/v) correspondendo a uma faixa de adulteração de 0,2 a 30% (v/v) na mistura. Assim, foi possível separar as amostras conformes e não conformes tanto em relação ao teor de biodiesel no diesel quanto à presença de adulterantes, uma vez que as amostras dentro das especificações ficaram dentro dos limites estabelecidos e as amostras fora das especificações saíram do limite em pelo menos uma das cartas. Desta maneira, os resultados mostraram que o método descrito neste trabalho é uma alternativa viável, eficiente e rápida no controle de qualidade de biocombustível. / The Law No. 13.033/2014 establishes the addition of 7 ± 0.5% (v/v) of biodiesel to the diesel used in the road system and prohibits the addition of vegetable oils or any solvents to this mixture. However, there are cases of irregular addition of vegetable and/or waste oils in diesel, mainly due to the low cost of these raw materials when compared to the final or contaminated product during transportation and storage. Thus, analyzes are necessary to provide immediate and efficient responses in order to ensure the quality of the marketed fuels. In this sense, the present study proposed the quality monitoring of biodiesel/diesel blends (7% biodiesel and 93% diesel) through the use of the Medium Infrared Spectrometry associated with Multivariate Control Charts based on the liquid analytical signal (NAS). Biodiesel was produced from macaúba (acrocomia aculeate) and cotton oils using methanol and ethanol. For each model, three charts were developed: the NAS Chart, which corresponds to the analyte of interest (in this case biodiesel); the interfering chart, related to the contributions of other components in the sample (diesel); and the waste chart, corresponding to non-systematic variation in spectra (instrumental noise). A total of 1508 samples were used for the calibration and validation of the six models (ethyl and cotton biodiesel, macaúba almond (acrocomia aculeate) methyl biodiesel, macaúba mesocarp (acrocomia aculeate) methyl and biodiesel, and also commercial B7 biodiesel). At the calibration stage, 103 samples were used within the quality specifications, these samples were used to establish the statistical limits for each chart. The validation step was carried out with samples within and out of the quality specifications (1405 samples). The validation with non-standard quality samples was carried out in two ways: in relation to the biodiesel content in diesel and the presence of adulterants in biodiesel, diesel and blend. The presence of adulterants was due to the partial replacement of biodiesel by soybean, corn and residual oils; the partial replacement of diesel by lubricating oil, kerosene and gasoline; and by direct addition of the adulterants mentioned in the biodiesel/diesel blend (B7) in the range of 3.5 to 43.5% (v/v) corresponding to an adulteration range of 0.2 to 30% (v/v) in the blend. Thus, it was possible to separate the conforming and non-conforming samples, both regarding the biodiesel content in diesel and the presence of adulterants, since the samples within the specifications were within the established limits, and the samples out of the specifications have exceeded the limit in least one of the charts. Thus, the results have showed that the method described in this study is a viable, efficient and fast alternative to the biofuel quality control. / Tese (Doutorado)

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:32:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 449113 bytes, checksum: 2564edc6922d188711481e1e121d54fa (MD5) Previous issue date: 2008-11-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The companies have invested more in quality, to find more survivor in the market, to win more satisfied customers and to increase productivity and profitability. To get it with more success with the aid of statistical control, can be used control charts that monitor the process and indicate whether is need to fix it, so that the final product can be within the standards required by consumers. However, alternative methods to the control charts, also can be used to classify or discriminate if the process is on control or not. In this research, the following were applied: analysis discriminant, logistic regression and artificial neural networks. To apply each one of the proposed methods were used simulated data, where the measures of comparison between them were based on incidences of false and true alarms on the classification these values into or outside the control statistic. Were simulated normal values and independently distributed under control statistics. Subsequently, were imposed some changes to the values set in the middle or the end of data, left the control or to submit autocorrelations. The artificial neural networks and logistic regression were able to replace the best types of control charts in signaled out of control points located in the middle or the end of data set under different distances from the average of control and distributed independently or not. / As empresas têm investido cada vez mais na qualidade, no sentido de buscar maior sobrevivência no mercado, ganhar mais clientes satisfeitos e aumentar a produtividade e a lucratividade. Para buscá-la com mais êxito com auxilio do controle estatístico, faz-se uso dos gráficos de controle que monitoram o processo e sinalizam se há necessidade de corrigi-lo, de maneira que o produto final possa estar dentro dos padrões exigidos pelos consumidores. Na entanto, metodologias alternativas aos gráficos de controle, também podem ser utilizadas para classificar ou discriminar se o processo está ou não sob controle. Neste trabalho foram aplicadas as seguinte: análise discriminante, regressão logística e redes neurais artificiais. Para aplicar cada um dos métodos propostos utilizaram-se dados simulados, onde as medidas de comparação entre eles foram baseadas nas incidências dos alarmes falsos e verdadeiros sobre a classificação desses valores em dentro ou fora de controle estatístico. Foram simulados valores normais e independentemente distribuído sob controle estatístico. Posteriormente, foram impostas variações para que ao final do conjunto de dados saíssem de controle ou que apresentassem autocorrelações. As redes neurais artificiais e regressão logística se mostraram capazes de substituírem os melhores tipos de gráficos de controle, em sinalizarem pontos fora de controle situados ao meio ou ao final do conjunto de dados, sob diferentes distâncias da média de controle e distribuído de forma independente ou não.

Esta tese tem foco no tema de otimização de carteiras de investimento modeladas para estratégia de investimento de index tracking. O conteúdo final é composto por três artigos. O primeiro artigo é intitulado “Index Tracking with Controlled Number of Assets Using a Hybrid Heuristic Combining Genetic Algorithm and Non-linear Programming”, e foi aceito para publicação na revista Annals of Operations Research. O segundo artigo é “Index Tracking and Enhanced Indexing using Cointegration and Correlation with Endogenous Portfolio Selection”, e foi aceito para publicação na revista Quarterly Review of Economics and Finance. Por fim, o terceiro artivo é “Investigating the Use of Statistical Process Control Charts for Index Tracking Portfolios”, o qual já foi submetido e está atualmente em processo de revisão. No primeiro artigo, discutimos a estratégia de investimento de index tracking usando programação matemática. Primeiro, usamos uma formulação de programação não linear para o problema de index tracking, considerando um número limitado de ações. Devido à dificuldade de solução do problema em um intervalo de tempo razoável por pacotes matemáticos comerciais, aplicamos uma abordagem de solução híbrida, combinando programação matemática e algoritmo genético. Com a aplicação de testes, demonstramos a eficiência da abordagem proposta comparando os resultados com soluções ótimas, com métodos previamente desenvolvidos, e com dados reais de índices de mercado. Os experimentos computacionais focam no Ibovespa (o mais popular índice do mercado brasileiro), e também apresentamos resultados para mercados consolidados tais quais S&P 100 (Estados Unidos), FTSE 100 (Reino Unido) and DAX (Alemanha). A estrutura proposta apresenta sua abilidade para obter ótimos resultados (resultados com gap em relação às soluções ótimas menores que 5% em 8 minutos de tempo de processamento) até mesmo para índices de mercado com alta volatilidade em um mercado em desenvolvimento. No segundo artigo, a atenção é voltada para a análise de dois métodos alternativos entre si para solução do problema de otimização de index tracking. Esse artigo investiga o desempenho “fora da amostra” dos métodos de correlação e cointegração para as estratégias de index tracking (IT) e enhanced indexing (EIT) aplicadas aos dados de mercado Brasileiro e Norte-americano. Nosso objetivo é comparar ambos os métodos na medida em que exploramos fortemente a cointegração em relação a estudos prévios: nós transformamos a seleção do portfólio endógena ao problema de otimização nessa abordagem. Os testes foram executados utilizando dados de 2004 a 2014 com amostras de 57 ações para dados brasileiros, e 96 ações para dados dos Estados Unidos; carteiras foram construídas usando combinações de no máximo 10 ações. Apesar da realização de testes extensivos, os resultados gerais demonstraram desempenho similar para ambos os métodos. Para IT no mercado brasileiro, foi verificado um trade-off entre melhor erro de tracking e maior turnover com cointegração (com resultados opostos para correlação), sendo que este mesmo padrão não foi encontrado para dados norte-americanos. Os resultados para EIT também não apresentação claro favorecimento para cointegração ou correlação. Por fim, o terceiro artigo é dedicado à discussão a respeito do uso de processo estatístico de gráficos de controle para regulação de carteiras de index tracking. Nesse artigo, nosso objetivo é introduzir uma abordagem baseada em gráficos de controle (SPC) para monitorar o processo de rebalanceamento de carteiras de index tracking. O método de SPC é derivado da Estatística e da Engenharia, como ferramenta para controle de processos de produção. Para cumprir os objetivos, aplicamos gráficos de controle EWMA (do inglês, exponentially weighted moving average) para monitorar carteiras de IT baseadas no uso combinado de dois gráficos de controle: desempenho de carteiras em termos de erro de tracking e em termos de volatilidade. Assim, visamos tornar endógeno o controle do processo de rebalanceamento das carteiras baseado em seu desempenho e em suas condições de risco ao longo do tempo. Testes computacionais foram realizados para avaliar a abordagem desenvolvida em comparação com a estratégia tradicional de rebalanceamento (que consiste no uso de janelas fixas de tempo para atualização das carteiras), usando dados dos mercados brasileiro e norte-americano de 2005 a 2014. Os métodos de cointegração e correlação foram aplicados para otimização das carteiras. Os resultados demonstraram que a abordagem com SPC pode ser uma alternativa viável para o processo de rebalanceamento de carteiras.

Índices de capacidade mal empregados geram conclusões errôneas, comprometendo o estudo e análise do processo, prejudicando o atendimento de exigências gerenciais ou de clientes externos. Assim, o objetivo do presente trabalho é propor índices de capacidade para processos monitorados com gráficos de controle baseado em modelos de regressão conteplando limites simétricos e assimétricos. Realizou-se um mapeamento dos artigos publicados em nove periódicos no período de 2000 a 2009, visando identificar as abordagens pesquisadas sobre capacidade de processos. Um fluxograma orientativo é apresentado, com a finalidade de direcionar a escolha do tipo de gráfico de controle e índices de capacidade para processos com variáveis de resposta: (i) não correlacionadas, (ii) correlacionadas dependentes da variável de controle e (iii) autocorrelacionadas. O uso do fluxograma foi ilustrado através da aplicação do mesmo em um processo de torneamento de uma empresa de máquinas agrícolas. / Capability indices wrongly appointed generate erroneous conclusions, compromising the study and analysis of the process, jeopardizing the fulfillment of the requirements management or external customers. Therefore, the objective of this study is to propose capability indices for processes monitored with control charts based on regression models considering symmetric and asymmetric limits. A mapping of the articles published in nine journals, during the period of 2000 to 2009, was conducted to identify the different approaches surveyed on process capability. A flowchart is presented to direct the choice of control chart and capability indices for processes with response variables: (i) noncorrelated, (ii) correlated dependent control variables and (iii) autocorrelated. The use of the flowchart was illustrated by applying it to the hard turning process of an agricultural machinery company.

O presente trabalho propõe um framework que inclui a organização de procedimentos e técnicas estatísticas para a verificação da premissa e suposições dos gráficos de controle. Ao final do framework o usuário tem a indicação de qual gráfico é mais propício a condição dos dados em relação as suposições verificadas. O método é dividido em 4 fases que engloba a verificação da premissa de estacionariedade e das suposições de normalidade, independência e homocedasticidade. Procedimentos com o objetivo de adequar os dados as suposições são apresentados. Esta dissertação apresenta sugestões para solução dos problemas relacionados a violação da suposição de homocedasticidade. Descreve os principais modelos de obtenção de resíduos independentes e normal e identicamente distribuídos como solução para a violação de independência. São efetuados dois estudos de simulação Monte Carlo onde, como principais resultados, obteve-se: (i) um procedimento eficiente para verificação da premissa de que o processo encontra-se sob controle antes da implantação dos gráficos de controle e; (ii) o efeito da não normalidade na probabilidade de erros do tipo I nos gráficos X e S de Shewhart. Além disso, apresenta a relação entre tamanho de amostra e não normalidade como aspecto importante na construção de gráficos de controle do tipo X e S de Shewhart em relação ao erro do tipo I. / This paper proposes a framework that includes the organization of procedures and statistical techniques for the verification of the control chart's premise and assumptions. At the end of the framework is an indication of which chart has more favorable data condition on assumptions noted. The method is divided into 4 phases which includes verification of the stationarity premise and assumptions of normality, independence and homoscedasticity. Procedures with the goal of matching the data were been presented. This Master's work presents suggestions for solving problems related to violation of the homoscedasticity assumption. Describes the main types of models to intend get normal independent and identically distributed residuals as a solution to the violation of assumptions in the original data. Two studies are performed in Monte Carlo simulation and the main results obtained is: (i) an efficient procedure for verifying the premise that the process is under control before the implantation of control charts, (ii) the effect of non-normality in the probability of Type I error in and S Shewhart's control charts. In addition, shows the relationship between sample size and non-normality as important factor in building and S Shewhart's control charts on the error of Type I.

[pt] Processos Multicanal (PMC) estão presentes nas linhas de produção de muitos segmentos industriais, tais como na indústria alimentícia, farmacêutica, de fabricação de aço e de papel. No entanto, há poucos trabalhos na literatura dedicados ao controle estatístico de processos dessa natureza. O trabalho de Boyd (1950) é o primeiro deles. Neste trabalho são descritos os gráficos de controle de grupos (GCG). Este é o procedimento tradicional, recomendado em textos didáticos de CEP como Pyzdek (1992) e Montgomery (até a 3a edição, de 1997). Posteriormente, Mortell e Runger (1995) elaboram um modelo matemático mais realista para PMC, decompondo a fonte de variação do processo em duas componentes distintas: uma, comum a todos os canais e outra, correspondendo à variação individual de cada canal do processo. Tal modelo foi tão bem aceito na literatura que, desde a sua publicação, tem sido utilizado para o desenvolvimento de esquemas de controle mais eficientes para PMC. Dos esquemas desenvolvidos na versão Shewhart, para o controle estatístico das médias das componentes individuais de variação, devem ser destacados os gráficos de controle de Mortell e Runger (1995), de Runger, Alt e Montgomery (1996) e o GCG de Barbosa (2008). Dentre os esquemas mencionados, somente os dois primeiros foram desenvolvidos tanto em uma versão de Shewhart como em uma versão EWMA (Exponentially Weighted Moving Average), visando obter maior sensibilidade a pequenas alterações na média. Esta tese traz novas propostas para PMC bem representados pelo modelo de Mortell e Runger (1995). Propõe-se a análise da eficiência dos gráficos de controle existentes na detecção de aumentos na dispersão de um canal, bem como o desenvolvimento, na versão Shewhart e EWMA, de novos GCG especificamente destinados à sinalização de tais aumentos. Quando não é viável obter mais de uma observação por canal do processo, propõem-se os gráficos: GCG de MR das diferenças em relação ao nível-base (DNB) e GCG EWMA MR DNB. Já para as situações em que é possível obter mais de uma observação por canal, propõem-se: GCG de S(2) e GCG EWMA de ln[S(2)]. É importante ressaltar que todos os trabalhos desenvolvidos na literatura (seguindo o modelo de Mortell e Runger, 1995) foram dedicados exclusivamente ao controle estatístico da média das componentes individuais de variação, portanto, esta tese tem caráter inédito. Além das contribuições mencionadas, visando obter maior sensibilidade a alterações de pequena magnitude na média das componentes individuais, propõe-se e analisa-se uma versão EWMA do GCG de Barbosa (2008), o mais eficiente na versão Shewhart. Adicionalmente, para obter esquemas EWMA mais eficientes, são obtidos os projetos ótimos de todos os esquemas EWMA apresentados nesta tese, incluindo os gráficos de controle de EWMA de R(t) de Mortell e Runger (1995) e de MEWMA de S(2) de Runger, Alt e Montgomery (1996). São analisadas as curvas de desempenho de todos os esquemas de controle para uma variedade de situações. Nas análises de desempenho, pode-se observar que os esquemas propostos nesta tese são os mais eficientes. / [en] In a multiple stream process (MSP), a same quality variable is measured in several streams in parallel. The first tool proposed for monitoring MSPs was the Group Control Chart (GCC) by Boyd (1950). These schemes are recommended in textbooks and guides as Pyzdek (1992) and Montgomery (until 3rd edition, 1997). Its efficiency is impaired by the presence of cross correlation between streams. A useful model for MSPs (Mortell and Runger, 1995) represents the value of the quality variable in each stream at any time t as the sum of a random variable (or stochastic process) but that is common to all streams, which can be called base level, plus the individual variation of each stream relative to the base level. In the literature, three different Shewhart schemes were developed to control the individual variation of each stream: Mortell e Runger (1995), Runger, Alt and Montgomery (1996) and Barbosa (2008). Only the two first ones were developed both in a Shewhart-type and a EWMA (Exponentially Weighted Moving Average) version. All these schemes were devoted to monitoring the mean of the individual components of the streams; to the best of our knowledge, no previous work considered the case of increases in the variance of a stream. In this thesis four different GCCs for monitoring the inner variability of the individual streams are developed: a GCC of S(2), the sample variance of each stream (which is not the same as Runger, Alt and Montgomery’s statistics); a GCC of EWMA[lnS(2)]; a GCC of the Moving Ranges of the residuals of each stream to the estimated base level, and an EWMA version of it. The last two GCCs cater for the case where, at every sampling time, only individual observations per stream are feasible, which is frequent with a large number of streams. Beyond the mentioned contributions, aiming at more sensitivity to the small shifts in the mean of the individual components, this work proposes a EWMA version of the GCC by Barbosa (2008), the most efficient in the Shewhart version. The ARL performance of every one of these schemes is analyzed, in a variety of situations, including the case of increases in the variance of one stream when the schemes are designed for monitoring the means of individual streams. The results show that the proposed schemes are the fastest in detecting special causes that affect one individual stream.

Durante os anos 70, os sistemas de produção evoluíram de planos de produção em massa para planos flexíveis, capazes de prover para cada consumidor produtos ou serviços diferenciados através de um processo ágil, flexível e integrado com baixo custo. O aumento de opções do menu de escolha por parte dos clientes resulta na produção de pequenos lotes de produtos e, consequentemente, dados em volume insuficiente para estimar os parâmetros do processo necessários para o monitoramento da característica de qualidade. A literatura reconhece que não existem métodos capazes de tratar o pro- blema do monitoramento de ferramentas de qualidade em sistemas de produção flexíveis e customizados. O objetivo deste trabalho é propor ferramentas de controle estatístico do processo para este tipo de ambiente. Verifica-se que cenários de produção customi- zados sujeitos à produção em pequenos lotes são suscetíveis a violações de suposições e estimativas imprecisas dos parâmetros do processo. Além disso, as ações adotadas pelos engenheiros de qualidade na fase I da implantação de cartas de controle nas empresas visitadas é conflitante com o que é sugerido na literatura. Verificação dos pressupostos de normalidade e independência não são executados, mesmo quando cartas de controle são implantadas. Os principais procedimentos de controle de qualidade do atual estado da arte são apresentados para verificar alternativas para a implantação de ferramentas de controle estatístico do processo em ambientes onde as estratégias atuais de produção causaram o aumento da necessidade de flexibilidade. Nestes casos, a característica da qualidade costuma ser a mesma, mas para diferentes produtos, o que significa que se tem uma única observação para cada produto em cada momento, no mesmo processo. Discussões sobre a viabilidade em implantar as principais metodologias neste contexto são apresentadas. Entre os métodos levantados no estado da arte, uma única abordagem ca- paz é a carta que utiliza o desvio do alvo no instante t, apresentada por Del Castillo et. al. (1996), porém não é aplicável ao problema de pesquisa apresentado nesta tese, pois exige uma fase retrospectiva de análise. Além disso, a inclusão de um novo produto ou uma mudança significativa no processo antigo em um ambiente flexível não pode ser tratada pelos métodos apresentados. Uma carta de controle multivariada de auto-inicialização baseada no filtro de Kalman para o sistema de múltiplos setups é proposta além de adap- tações da carta de auto-inicialização de Shewhart e da carta de controle de Quesenberry (1991) com média e variância desconhecidos. O modelo baseado no filtro de Kalman foi escolhido depois de um estudo de simulação que comparou o desempenho preditivo dos modelos ARIMA, Regressão PLS e Estrutural Básico. O desempenho das abordagens de controle estatístico do processo propostas foi comparado através de medidas de ARL e a análise considerou a implantação das ferramentas em uma série de dados real e em séries simuladas de ambientes sujeitos à violação das suposições básicas das cartas tradicionais. Como benchmark, foi utilizada a análise retrospectiva da carta de resíduos apresentada por Del Castillo et. al. (1996). Os resultados mostram que a hipótese de violação da nor- malidade é a que mais deteriora o desempenho das cartas de controle. Efeitos de violação da independência e da suposição de homocedasticidade não são significativos ao nível de 5%, de acordo com a análise de variância realizada. Conclui-se que, dos cinco procedimentos propostos, os adaptados obtiveram resultados similares ao benchmark, podendo ser tratados como alternativas para lidar com o problema de monitoramento da qualidade em ambientes organizados com sistemas de produção customizados. / During the 70s, production systems have evolved from mass production plans to flexible plans, able to provide for each constumer differentiated products or services with low cost through an agile, flexible and integrated process. The number increase of choi- ces results in production of small batches of products, and therefore insufficient volume data to estimate the required process parameters for the monitoring of quality characte- ristics. The literature shows that there are no methods to treat the problem of quality monitoring in flexible and customized production systems. The objective of this thesis is to propose tools for this type of environment. It is verified that customized scenarios are subject to small-batch production and are also susceptible to violation of assumpti- ons and inaccurate estimate of process parameters. In addition, actions taken by quality engineers in Phase I implementation of control charts in visited companies is conflicting with what is suggested in the literature. Verification of assumptions such as normality or independence are not performed, even when control charts are implemented. The state of art quality control procedures are presented in order to verify how to implement quality control tools in environments where the current strategies of production has increasing flexibility. In these cases, the quality characteristic is usually the same, but for different products, which means that it has an observation for each product in each time frame for the same process. Discussion on the feasibility of implementing the main methodologies are presented in this context. Among the methods considered the state of the art, the chart which uses the deviation from the target at time t, presented by Del Castillo et al. (1996) is the only that could be able to work in this problem, but shall be not applied to the research problem presented in this thesis, since it requires a Phase I of retrospective analysis. Moreover, the inclusion of a new product or significant change in old process in a flexible environment can not be treated by the methods presented. A self-start multivariate control chart based on Kalman filter for multiple setups is proposed, as well as the adaptations of the self-start Shewhart control chart and the self-start Quesenberry’s control chart (1991). The model based on the Kalman filter was chosen after a simulation study that compared the predictive performance of ARIMA, PLS Regression and Struc- tural Basic models. The performance of the proposed quality control approaches was compared with measures of ARL and the analysis considered the implementation of tools in series of real data and simulated data subject to violation of the traditional charts’ basic assumptions. As a benchmark, we used a retrospective analysis of the chart presented by Del Castillo et al. (1996). The results show that the assumption of normality violation is the one that most deteriorates the performance of control charts. Effects of independence and homoscedasticity violation of assumptions are not significant at 5%, according to the analysis of variance performed. We conclude that, among the five proposed procedures, the adapted ones obtained similar results to the benchmark and can be treated as alter- natives to deal with the problem of quality monitoring in environments with customized production systems.

Esta tese tem foco no tema de otimização de carteiras de investimento modeladas para estratégia de investimento de index tracking. O conteúdo final é composto por três artigos. O primeiro artigo é intitulado “Index Tracking with Controlled Number of Assets Using a Hybrid Heuristic Combining Genetic Algorithm and Non-linear Programming”, e foi aceito para publicação na revista Annals of Operations Research. O segundo artigo é “Index Tracking and Enhanced Indexing using Cointegration and Correlation with Endogenous Portfolio Selection”, e foi aceito para publicação na revista Quarterly Review of Economics and Finance. Por fim, o terceiro artivo é “Investigating the Use of Statistical Process Control Charts for Index Tracking Portfolios”, o qual já foi submetido e está atualmente em processo de revisão. No primeiro artigo, discutimos a estratégia de investimento de index tracking usando programação matemática. Primeiro, usamos uma formulação de programação não linear para o problema de index tracking, considerando um número limitado de ações. Devido à dificuldade de solução do problema em um intervalo de tempo razoável por pacotes matemáticos comerciais, aplicamos uma abordagem de solução híbrida, combinando programação matemática e algoritmo genético. Com a aplicação de testes, demonstramos a eficiência da abordagem proposta comparando os resultados com soluções ótimas, com métodos previamente desenvolvidos, e com dados reais de índices de mercado. Os experimentos computacionais focam no Ibovespa (o mais popular índice do mercado brasileiro), e também apresentamos resultados para mercados consolidados tais quais S&P 100 (Estados Unidos), FTSE 100 (Reino Unido) and DAX (Alemanha). A estrutura proposta apresenta sua abilidade para obter ótimos resultados (resultados com gap em relação às soluções ótimas menores que 5% em 8 minutos de tempo de processamento) até mesmo para índices de mercado com alta volatilidade em um mercado em desenvolvimento. No segundo artigo, a atenção é voltada para a análise de dois métodos alternativos entre si para solução do problema de otimização de index tracking. Esse artigo investiga o desempenho “fora da amostra” dos métodos de correlação e cointegração para as estratégias de index tracking (IT) e enhanced indexing (EIT) aplicadas aos dados de mercado Brasileiro e Norte-americano. Nosso objetivo é comparar ambos os métodos na medida em que exploramos fortemente a cointegração em relação a estudos prévios: nós transformamos a seleção do portfólio endógena ao problema de otimização nessa abordagem. Os testes foram executados utilizando dados de 2004 a 2014 com amostras de 57 ações para dados brasileiros, e 96 ações para dados dos Estados Unidos; carteiras foram construídas usando combinações de no máximo 10 ações. Apesar da realização de testes extensivos, os resultados gerais demonstraram desempenho similar para ambos os métodos. Para IT no mercado brasileiro, foi verificado um trade-off entre melhor erro de tracking e maior turnover com cointegração (com resultados opostos para correlação), sendo que este mesmo padrão não foi encontrado para dados norte-americanos. Os resultados para EIT também não apresentação claro favorecimento para cointegração ou correlação. Por fim, o terceiro artigo é dedicado à discussão a respeito do uso de processo estatístico de gráficos de controle para regulação de carteiras de index tracking. Nesse artigo, nosso objetivo é introduzir uma abordagem baseada em gráficos de controle (SPC) para monitorar o processo de rebalanceamento de carteiras de index tracking. O método de SPC é derivado da Estatística e da Engenharia, como ferramenta para controle de processos de produção. Para cumprir os objetivos, aplicamos gráficos de controle EWMA (do inglês, exponentially weighted moving average) para monitorar carteiras de IT baseadas no uso combinado de dois gráficos de controle: desempenho de carteiras em termos de erro de tracking e em termos de volatilidade. Assim, visamos tornar endógeno o controle do processo de rebalanceamento das carteiras baseado em seu desempenho e em suas condições de risco ao longo do tempo. Testes computacionais foram realizados para avaliar a abordagem desenvolvida em comparação com a estratégia tradicional de rebalanceamento (que consiste no uso de janelas fixas de tempo para atualização das carteiras), usando dados dos mercados brasileiro e norte-americano de 2005 a 2014. Os métodos de cointegração e correlação foram aplicados para otimização das carteiras. Os resultados demonstraram que a abordagem com SPC pode ser uma alternativa viável para o processo de rebalanceamento de carteiras.