A presente dissertação propõe métodos para seleção de variáveis preditivas com base em índices de importância das variáveis e regressão PLS (Partial Least Squares). Partindo-se de uma revisão da bibliografia sobre PLS e índices de importância das variáveis, sugere-se um método, denominado Eliminação Backward (EB), para seleção de variáveis a partir da eliminação sistemática de variáveis de acordo com a ordem definida por índices de importância das variáveis. Um novo índice de importância de variáveis, proposto com base nos parâmetros da regressão PLS, tem seu desempenho avaliado frente a outros índices reportados pela literatura. Duas variações do método EB são propostas e testadas através de simulação: (i) o método EBM (Eliminação backward por mínimos), que identifica o conjunto que maximiza o indicador de acurácia preditiva sem considerar o percentual de variáveis retidas, e (ii) o método EBDE (Eliminação backward por distância euclidiana), que seleciona o conjunto de variáveis responsável pela mínima distância euclidiana entre os pontos do perfil gerado pela eliminação das variáveis e um ponto ideal hipotético definido pelo usuário. A aplicação dos três métodos em quatro bancos de dados reais aponta o EBDE como recomendável, visto que retém, em média, apenas 13% das variáveis originais e eleva a acurácia de predição em 32% em relação à utilização de todas as variáveis. / This dissertation presents new methods for predictive variable selection based on variable importance indices and PLS regression. The novel method, namely Backward Elimination (BE), selects the most important variables by eliminating process variables according to their importance described by the variable importance indices. A new variable importance index is proposed, and compared to previous indices for that purpose. We then offer two modifications on the BE method: (i) the EBM method, which selects the subset of variables yielding the maximum predictive accuracy (i.e., the minimum residual index), and (ii) the EBDE, which selects the subset leading to the minimum Euclidian distance between the points generated by variable removal and a hypothetical ideal point defined by the user. When applied to four manufacturing data sets, the recommended method, EBDE, retains average 13% of the original variables and increases the prediction accuracy in average 32% compared to using all the variables.

A presente pesquisa aborda a utilização de gráficos de controle em processo produtivo com variáveis autocorrelacionadas. Tem como objetivo verificar a estabilidade do processo de lingotamento contínuo na fabricação de tarugos por gráficos de controle aplicados aos resíduos oriundos da previsão dos modelos matemáticos por meio da modelagem linear e/ou não linear. Primeiramente, é observada a existência de correlação entre os dados, utilizandose, então, a Análise de Componentes Principais. Com os dados livres de correlação, testa-se a autocorrelação nas Componentes Principais. A partir desse instante, são aplicados os modelos ARIMA, para encontrar os resíduos nos quais será testada a presença de volatilidade, podendo-se aplicar os modelos ARCH e/ou GARCH. Para exemplificar a metodologia utilizada na pesquisa, foi realizado um estudo de caso em uma empresa do RS, na célula da aciaria, especificamente na máquina de lingotamento contínuo onde são fabricados os tarugos para o Aço DIN20MnCr5, seção quadrada 240 mm. Foi possível a avaliação da estabilidade do processo para as variáveis originais por meio do gráfico . Posteriormente, os dados foram decompostos em Componentes Principais, avaliados por meio dos gráficos de controle e EWMA, indicando as componentes com maior instabilidade e as variáveis com maior influência dentro do novo conjunto de dados. Identificado o conjunto de variáveis, essas foram modeladas, utilizando-se a metodologia de modelos lineares e não lineares para encontrar os resíduos e assim construir os gráficos. Os modelos matemáticos encontrados foram capazes de representar os processos produtivos, possibilitar a compreeensão do comportamento das variáveis e auxiliar na monitoração do processo, e, além disso, mostrar as variáveis que contribuem para que o sistema esteja instável e ocasione a produção de sucata para o aço estudado. / This research addresses the use of control charts in the production process with autocorrelated variables. It aims to determine the stability of the continuous casting process in the manufacture of billets through control charts applied to the residues that come from prediction (of waste) from of mathematical models, by means of (modeling) linear and/or nonlinear modelling. First, it is observed existence of correlation among data, then using Principal Component Analysis. With correlation-free data, the autocorrelation is tested in the Principal Components. From that moment ARIMA models are applied to find residues in which will be tested the presence of volatility maybe applying ARCH and/or GARCH models. To illustrate the methodology used in the survey was conducted a case study at the in a Steel Plant in the State of RS, in the Aciaria cell, specifically in the continuous casting machine where steel billets DIN20MnCr5 square section 240mm are manufactured. It was possible to evaluate the stability of the process for original variables through the graph . Subsequently, data were broken down into Principal Components, evaluated by means of control charts and EWMA, indicating the components with higher instability and variables with greater influence within the new data set. Identied the set of variables, they were modeled using the methodology of linear and nonlinear models to find the residues and thus construct the graphs. Mathematical models were found capable of representing the production process, allowing understanding the variables behavior and assisting in process monitoring; showing the variables that contribute to the system is unstable and causes the scrap production for the steel studied.

Neste trabalho, foram analisados quatro tipos peças fabricadas pelo processo de Metalurgia do Pó. Três das quatro peças apresentavam variações dimensionais após a compactação, o que levou a uma análise da variação dimensional das peças compactadas. Na quarta peça, uma engrenagem de dente inclinado, foram analisadas as variações de densidade nos dentes, tendo em vista a importância de se manter estas variações dentro de um padrão para assegurar que a peça não entre em colapso durante sua utilização. Dos resultados obtidos após a compactação, utilizando-se a ferramenta de Controle Estatístico de Processo (CEP), pode-se ter uma visão mais clara sobre as variações dimensionais apresentadas pelos gráficos de controle. Duas das peças medidas depois de compactadas ficaram dentro de uma faixa dimensional aceitável. A terceira peça medida após compactação não ficou dentro da especificação do desenho. Foram levantados gráficos de controle onde as medições mais importantes foram consideradas. Também foram analisadas variações de densidades após a compactação em peças onde a relação resistência mecânica/densificação é considerada muito importante. As peças “chapa” e “braço da ponteira” apresentaram Cp menor que 1, sendo o processo considerado incapaz. A peça “gatilho Baldan” também apresentou Cp menor que 1. A peça “engrenagem” apresentou Cp maior que 1 (1,347). O processo é considerado capaz quando Cp é maior que 1,33. Em relação ao Cpk (mínimo igual a 1,1744), o processo é considerado aceitável. / In this study, it was analyzed four parts manufactured by powder metallurgy process. Three of the four parts had dimensional variations after compression, leading to a dimensional variation analysis of the compacted parts. In the fourth piece, an inclined tooth gear, the density variations in the teeth were analyzed in view of the importance of maintaining these variations within a standard to ensure that the part does not collapse during use. Starting from results obtained after pressing, using the Statistical Process Control (SPC) it can have a clearer view of the dimensional variations presented by the control charts. Two of the parts measured after pressing were within an acceptable dimensional range. The third part measured after pressing was not within the design specification. Control charts were made where the most important measurements were considered. Density variations were also analyzed after pressing of the parts where the ratio strength / densification is considered very important. The pieces "plate" and "tip arm" presented Cp less than 1, the process being considered incapable. The "Baldan trigger" also showed Cp less than 1. The "cog" piece had Cp greater than 1 (1,347). The process is considered capable when Cp is greater than 1.33. In relation to Cpk (minimum 1,174), the process is considered acceptable.

Esta dissertação aborda a redução das perdas de qualidade em um processo de fabricação de fraldas descartáveis, através da implantação da ferramenta de Controle Estatístico de Processo (CEP), que tem por objetivo analisar e monitorar as principais variáveis e características de qualidade que influenciam no processo produtivo. Depois de implantada a ferramenta do CEP, são propostos alguns indicadores de desempenho para a área de produção da empresa que servirão de base para medir e acompanhar o desempenho de alguns processos, importantes para se atingir e acompanhar as metas de melhoria de qualidade almejadas pela empresa. A dissertação apresenta uma revisão detalhada da literatura abordando a qualidade, as perdas existentes no processo produtivo, o Desdobramento da Função Qualidade (QFD - Quality Function Deployment), o Controle Estatístico do Processo (CEP) e os indicadores de desempenho. Os resultados obtidos através da implantação do CEP mostram que a empresa deve investir na tecnologia do seu processo produtivo, pois em muitos aspectos sua qualidade esbarra na falta da mesma, mas deve se deter também na substituição de alguns fornecedores de suas matérias-primas, além de investir no treinamento de seus operadores, pois os mesmos devem estar constantemente renovando seus conhecimentos para prevenir falhas do processo. / This dissertation is about the reduction of the quality losses on a manufacturing process of diapers, through the implantation of the Statistical Process Control (SPC), which main purpose is to analyse and control the main variables and quality characteristics of the process that can inspire the improvement of the productive process. After introduce the tool, will be proposed some performance indicators for the production sector, just for accompanying and control some process in order that the company can reach it's purpose. The dissertation presents a specify revision o f the literature, approa~hing the quality, the losses in the productive process, the Quality Function Deployment (QFD), SPC and the performance indicators. The results gained with the implant of CEP show that the company should invest on the technology o f its manufacturing process, because in many ways the quality collides with a missing policy, but the company should also pay attention to the suppliers ofraw material and maybe replace them. Besides that, the company should invest on training its operator because they should be constantly renovating their knowledge to prevent failure on the process.

O objetivo deste trabalho é construir um modelo do tráfego de redes de computadores e aplicar a este modelo o conjunto de técnicas de Controle Estatístico de Processo (CEP) de forma a viabilizar ações preventivas sobre a rede. Trabalhou-se com a hipótese de que é possível determinar estatisticamente o comportamento da rede em um dado número de variáveis de interesse. O modelo, representado em sua forma final por um conjunto de variáveis que descrevem o tráfego modelado, foi construído a partir da observação da rede local do Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Recolheram-se aproximadamente 10 milhões de registros, pelo software NeTraMet, classificados em fluxos e posteriormente processados por aplicativos criados especificamente para esta finalidade. Dado que o CEP pressupõe a normalidade dos dados, cuidou-se de verificar formalmente esta propriedade nas amostras colhidas, pela aplicação do teste qui-quadrado aos valores individuais. Em conformidade a referências da literatura, fez-se o mesmo em relação aos valores médios das amostras. Em ambas as situações, comprovou-se a não-normalidade das distribuições. Investigaram-se os efeitos desta constatação no CEP e desenvolveu-se uma nova metodologia de cálculo dos limites de controle, fundamentada nos trabalhos do matemático russo Pafnuty Lvovich Chebyshev (1821 – 1894), sobre teoria das probabilidades. Adaptou-se, pois, o CEP às condições reais observadas, expandindo-se a possibilidade de seu uso em distribuições não-normais. Aplicou-se o CEP devidamente adaptado aos dados da rede do IFSC, gerando-se um estudo de caso. Verificou-se que o modelo capta adeqüadamente a realidade da rede. Sua utilidade foi ilustrada pela efetiva detecção de situações anômalas. As cartas CEP geradas sugeriram a inserção de um ajuste de sensibilidade nos controles, deixado para futuros trabalhos. Os objetivos da pesquisa foram atingidos pela criação de um modelo original e comprovação da hipótese inicialmente apresentada. Foram excedidas as expectativas pela obtenção de resultados importantes e inesperados e pelo desenvolvimento de uma nova metodologia de cálculo para um ferramental já consagrado. / This work aims the development of a computer network traffic model, and subject it to the set of Statistical Process Control (SPC) techniques, in order to allow preventive actions to the network. The hypothesis of a possible statistical determination of the network behavior, at a certain number of specific parameters, was analysed. The model was developed based on local observations of the Instituto de Física de São Carlos (IFSC) network, and the final version of the model was represented by a set of parameters that describes its traffic. The NeTraMet software collected around 10 million reports, classified as flows and later on processed by specific applications. Since the SPC assumes the normality of the data, a chi-square test was applied to individual values, to confirm this characteristic in the samples collected. The same was done to the average values of the samples, as recommended by the literature. Both tests showed the no-normality of the distributions. This effect on SPC was studied, and then a new methodology to calculate the control limits was developed, based on the work of the Russian mathematician Pafnuty Lvovich Chebyshev (1821-1894), about the probability theory. SPC was adapted to real conditions making its use in no-normal distributions possible. A well-adapted SPC was applied to the IFSC network data, resulting in a study case, and it could be verified that the model properly captured the reality of the network. Its use was demonstrated by the effective detection of anomalous situations. The SPC charts generated suggested an adjustment of the control sensibility, what was left for future research. The development of an original model and the confirmation of the hypothesis above, make clear that the goals of this work were achieved. In fact, important and unexpected results surpassed the expectations of this study, as much as the development of a new calculation methodology for a well-stated tool.

A operação de adubação responde por parte significativa dos custos de produção agrícola. Melhorar a qualidade dessa operação acarreta benefícios econômicos e ambientais. O processo de adubação normalmente é realizado a uma taxa média, representativa de uma área, no entanto, propriedades químicas do solo podem variar consideravelmente dentro dessa área. Desse modo, alguns locais poderão receber fertilizantes e/ou corretivos em excesso, enquanto outros poderão receber quantidades insuficientes. A alternativa à taxa média é a realizar a aplicação à taxa variada, que se caracteriza por aplicar os insumos de acordo com as necessidades específicas dentro da área. Para que essa aplicação aconteça, mecanismos dosadores controlam a aplicação. O objetivo deste estudo é avaliar os mecanismos dosadores de uma carreta adubadora de arrasto, comportas e esteiras, atendem as prescrições de doses previstas no mapa de recomendação de adubação. Para avaliar a uniformidade da operação utilizou-se o controle estatístico do processo. De acordo com os resultados obtidos pode-se afirmar que os mecanismos dosadores não atenderam a condição de realizar a aplicação à taxa variável de maneira uniforme. / The operation fertilization accounts for a significant portion of the costs of agricultural production. Improve the quality of this operation entails economic and environmental benefits. The process of fertilization is usually performed at an average rate representative of an area, however, the chemical properties of soil can vary considerably within the area. Thus, some locations may receive fertilizer and / or lime in excess, while others may receive insufficient amounts. The alternative is to average the application to perform variable rate, characterized by applying inputs according to the specific requirements within the area. For this application happens, metering mechanisms control the application. The aim of this study is to evaluate the dosing mechanisms of a truck hauling fertilizer, locks and mats, meet the requirements of the prescribed dose map fertilizer recommendation. To evaluate the uniformity of operation used the statistical process control. According to the obtained results it can be stated that the meter mechanism did not meet the condition to perform variable rate application to uniformly.

Com o aumento da produção mundial em proporções cada vez maiores, os processos industriais têm se tornando um desafio pela complexidade do seu gerenciamento. A identificação rápida e precisa de não conformidades é cada vez mais necessária e mais difícil de ser realizada. Este estudo propõe a integração do Controle de Engenharia com o Controle Estatístico de Processo, no monitoramento e controle de processos industriais, almejando a percepção mais rápida de anormalidades, visando à redução de problemas de especificação de produtos. Uma forma de autoajuste do controlador Proporcional-Integral e Derivativo (PID) é proposta, aumentando a robustez do sistema, empregando-se técnicas comumente utilizadas nos processos. O modelo matemático do processo, equacionando as relações das variáveis envolvidas, é estabelecido para determinação e especificação do controlador e de forma conjunta as cartas de controle são configuradas. O controlador projetado para a situação normal de operação atua no sentido de manter as variáveis de saída (controladas) dentro de especificações através do conhecimento de sua relação com as de entrada e de processo. As cartas de controle baseadas em modelos, monitorando os resíduos provenientes de ajustes de modelos ARIMA, acompanham as variações do processo, evitando variabilidade excessiva e possibilitando a detecção de comportamentos anormais, inclusive monitorando o desempenho do próprio controlador. Com a sinalização das cartas de controle, é realizada uma interferência na equação de ajuste do controlador. Empregando-se a simulação numérica, analisam-se os comportamentos do controlador e este, combinado com as cartas de controle. Falhas inseridas propositalmente, em cada variável controlada, foram devidamente sinalizadas. Estas sinalizações ocorreram mesmo em situações em que as variáveis estiveram mantidas dentro da especificação pelo controlador. Para o sistema de autoajuste, o aumento dos ganhos de contribuição das cartas de controle proporcionou maior acurácia das variáveis controladas (monitoradas). A integração proposta apresentou melhores resultados, quanto à manutenção das variáveis de saída próximas aos seus alvos, quando comparada com o controlador operando isoladamente. / With the increase of world production at bigger and bigger proportions, the industrial processes have become a challenge by the complexity of their management. The fast and precise identification of non-conformities is increasingly necessary and more difficult to be performed, preferably even before problems with product specification or waste can be considered. This study proposes the integration of Engineering Process Control with the Statistical Process Control, in monitoring and controlling of industrial processes, aiming the quicker perception of abnormalities, looking for the reduction of products specification problems. A form of self-adjustment of the Proportional-Integral and Derivative Controller (PID) is proposed, increasing the system robustness applying techniques commonly used in the processes. The mathematical model of the process, equating the relationship of the variables involved, is established to the determination and specification of the controller, and the control charts are configure in an integrated way. The controller projected to the normal operation situation, acts in the sense of keeping the exit variables (controlled) within the specifications through the knowledge of its relationship with that of the entrance and that of the process. The control charts based in models, monitoring the residues coming from the models adjustment ARIMA, follow up the process variations avoiding excessive variability and making it possible the detection of abnormal behaviors, even monitoring the performance of the controller itself. With the signalling of the control charts, an interference in the equation of adjustment of the controller is performed. Applying the numerical simulation, the controller behaviors are analyzed and this combined with the control charts. Intentionally inserted failures, in each controlled variable, were properly signalized. These signallings have happened even in situations where the variables were kept by the controller within the specification.. To the self-adjustment system, the increase of contribution gains of the control charts has provided greater accuracy of the controlled variables. The integration proposed has presented better results, in relation to maintain of the exit variables next to their targets, when compared to the controller operating in isolation.

A incerteza de medição ainda é tema de estudo e desenvolvimento, mesmo quase vinte anos após o lançamento do ISO GUM, que definiu um padrão internacional para o cálculo de incerteza. Mesmo assim, poucos estudos tratam da interface entre a incerteza de medição e outros aspectos da qualidade industrial, em especial ferramentas de controle de processo como cartas de controle. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da incerteza em cartas de controle e identificar sob quais situações de aplicação ela exerce maior influência. Foi feito um mapeamento dos artigos publicados entre 2004 e 2010 sobre incerteza de medição, para identificar quais as metodologias de cálculo e abordagem são mais utilizadas. Na sequência, foi desenvolvido um método incluir nas cartas de controle a incerteza do sistema de medição, modificando as probabilidades de erros tipo I e tipo II. Finalmente, foi elaborada uma simulação computacional utilizando o método desenvolvido, para que fosse possível analisar quais as situações nas quais a incerteza de medição deve ser obrigatoriamente considerada e quais ela pode ser negligenciada. / The measurement uncertainty is still subject of study and development, even almost twenty years after the release of the ISO GUM, which set an international standard for the its calculation. Still, few studies have addressed the interface between the measurement uncertainty and other aspects of industrial quality, in particular process control tools like control charts. The objective of this work is to study the effects of measurement uncertainty on control charts and to identify the situations in which its application exerts greater influence. A research was made, mapping of the articles published between 2004 and 2010 regarding measurement uncertainty, aiming to identify which calculation methods and approaches are most widely used. After, a method was developed to include uncertainty of the measurement system in control charts, modifying the probabilities of type I and type II errors. Finally, it was created a computer simulation using the method developed, to make it possible to analyze those situations in which the measurement uncertainty must be considered and which it can be neglected.

Esta dissertação apresenta a modelagem e o monitoramento de características de qualidade do tipo taxa, que apresentam valores restritos ao intervalo [0,∞). A motivação inicial é que a característica de qualidade do tipo taxa pode ser modelada pela distribuição Poisson e, geralmente, a modelagem e o monitoramento não utilizam tal distribuição. Os objetivos desta dissertação são: (i) Propor uma nova carta de controle (CC), Carta Poisson, para monitorar características de qualidade do tipo taxa, com adaptação no cálculo dos limites de controle utilizando a distribuição Poisson; (ii) Propor uma CC baseada em modelo de regressão utilizando a distribuição de Poisson para monitorar características de qualidade do tipo taxa em função das variáveis de controle do processo e (iii) Propor índices de capacidade MRPOISSON Cp e MRPOISSON Cpk para avaliar processos monitorados por CCs baseadas em modelos de regressão utilizando a distribuição de Poisson. As cartas de controle e os índices de capacidade propostos foram avaliados aplicando exemplos retirados da literatura. As cartas de controle foram comparadas através do número médio de amostras (NMA) via simulação de Monte Carlo. Concluiu-se que as cartas de controle propostas são adequadas para a modelagem e o monitoramento de características de qualidade do tipo taxa pois detectaram mais rapidamente todas as alterações induzidas, apresentando melhor desempenho em comparação com outras cartas similares encontradas na literatura. / This paper presents the modeling and monitoring of quality features like rate, which have values restricted to the interval [0, ∞). The initial motivation is that the quality characteristic of the type rate can be modeled by the Poisson distribution, and generally, modeling and monitoring do not use such a distribution. The objectives of this dissertation are: (i) to propose a new control chart (CC), Poisson Charter, to monitor quality characteristics of the type rate, adapted to calculate the control limits using a Poisson distribution, (ii) propose a CC based on regression model using the Poisson distribution to monitor quality characteristics like rate as a function of the control variables of the process and (iii) Propose capability indices MRPOISSON Cp and MRPOISSON Cpk to evaluate processes and monitored by CCs based on regression models using the distribution of Poisson. The control charts and capability indices were estimated by applying the proposed examples from the literature. The control charts were compared using the average number of samples (NMA) via Monte Carlo simulation. It was concluded that the proposed control charts are suitable for modeling and monitoring of quality characteristics of the type detected faster rate because all the changes induced, showing better performance in comparison with other similar letters found in the literature.

Processos industriais que ocorrem em bateladas são empregados com freqüência na produção de alguns itens. Tais processos disponibilizam uma estrutura de dados bastante peculiar e, diante disso, existe um crescente interesse no desenvolvimento de cartas de controle multivariadas mais apropriadas para seu monitoramento. Destaca-se aqui uma abordagem recente que utiliza cartas de controle baseadas no método Statis. O Statis constitui-se numa técnica exploratória que permite avaliar similaridade entre matrizes de dados. Entretanto, esta técnica avalia a similaridade no contexto linear, isto é, investiga estruturas de correlação lineares nos dados. Propõe-se nesta tese a utilização de cartas de controle baseadas no Statis em conjunto com um kernel para monitoramento de processos com presença de nãolinearidades fortes. Através dos kernels, definem-se funções não lineares dos dados para melhor representação da estrutura a ser caracterizada pelo método Statis. Esta nova abordagem, denominada Kernel-Statis, é desenvolvida e avaliada utilizando dados de um processo simulado. / Industrial batch processes are widely used in the production of some items. Such processes provide a peculiar data structure; therefore, there is a growing interest in the development of customized multivariate control charts for their monitoring. We investigate a recent approach that uses control charts based on the Statis method. Statis is an exploratory technique for measuring similarities between data matrices. However, the technique only assesses similarities in a linear context, i.e. investigating structures of linear correlation in the data. In this thesis we propose control charts based on the Statis method in conjunction with a kernel for monitoring processes in the presence of strong non-linearities. Through the kernels we define non-linear functions of data for better representing the structure to be characterized by the Statis method. The new approach, named Kernel-Statis, is developed and illustrated using simulated data.