A crescente competitividade entre as indústrias de manufatura faz com que as empresas se preocupem cada vez mais com questões relacionadas à qualidade, produtividade e redução de custo. A concorrência internacional, bastante incisiva nos setores industriais de transformação de matérias-primas é, de fato, uma questão preocupante. Para tornarem-se competitivas, as empresas precisam extrair mais produtos com uma mesma quantidade de insumos e produzir mais, em menores frações de tempo, tornando as restrições de tempo e recursos cada vez mais severas. Melhores desempenhos e processos mais eficientes podem ser obtidos por meio da automação industrial. Porém, tais projetos são normalmente desenvolvidos sem a utilização de abordagens formais e os resultados obtidos dependem, quase que exclusivamente, da experiência dos projetistas. Não é possível afirmar que um conjunto de máquinas esteja operando sem qualquer situação de bloqueio, ou ainda, que esteja produzindo da maneira mais eficiente possível, tendo-se como critério o tempo de execução das operações. Por intermédio de abordagens formais, como a Teoria de Controle Supervisório (TCS), é possível a síntese automática de supervisores, que permitem a operação de uma planta, os quais, além de atender aos requisitos de segurança, evitam que o sistema atinja uma situação de bloqueio. Este trabalho apresenta algumas extensões dessa teoria, de modo que o supervisor ótimo satisfaça também às especificações de sequenciamento de operações e de prazo de finalização de tarefas, com a abordagem de autômatos temporizados. O problema de escalonamento de tarefas, diretamente relacionado ao planejamento de produção nas indústrias, é um problema de otimização, de tal maneira que a sequência de execução das etapas seja organizada para que o tempo total de processamento seja minimizado. Nessa pesquisa, uma proposta de um método para a obtenção de escalonamento de operações, com a utilização de autômatos temporizados e conceitos da teoria de controle supervisório, é apresentada. Propõe-se um algoritmo para a obtenção de uma sequência ótima de operações, tendo-se como critério o tempo total para a finalização do processo. O método é aplicado em uma célula automatizada em uma indústria fabricante de elevadores, onde foi possível determinar o tempo mínimo de processamento de um determinado item. Por meio da pesquisa de métodos e algoritmos para a obtenção de escalonamento de tarefas em ambientes fabris, procura-se atender às necessidades estratégicas das indústrias, na busca por sistemas de manufatura cada vez mais eficientes e competitivos. / The growing competition among manufacturing industries causes companies to worry more and more with issues related to quality, productivity and cost reduction. International competition, quite incisive among raw material processing manufacturers, is actually a very concerning situation. To become more competitive, enterprises have to produce more with the same amount of raw materials, or in a shorter time, making the constraints of time and resources increasingly severe. A better performance and more efficient processes can be obtained by means of industrial automation. However, such projects are normally designed without any formal approach and the achieved results depend, more than anything else, on engineers’ expertise. It cannot be stated that a machine set is working without any deadlock situation, or is producing in the most efficient way possible, considering operations´ execution time as efficiency criteria. By means of formal approaches such as Supervisory Control Theory (SCT), it is possible to synthesize supervisors automatically, that allow a plant to operate, in a way that, not only safety requirements are fulfilled, but the system is also prevented to reach a deadlock situation. This work presents this theory and its extensions, so the optimal supervisor satisfies task scheduling requirements and job completion deadlines, by using timed automata frameworks. The job shop scheduling problem, which directly relates to manufacturers´ production planning, is an optimization problem, where all the processing steps are organized in way that the total processing time is minimized. A methodology is presented for the job shop scheduling, by means of timed automata and supervisory control theory. An algorithm for acquiring an optimal operation sequence is proposed, considering the total time needed to finalize a process as the optimization criteria. The method is applied in an automated cell in a elevator manufacturing industry, where it was possible to obtain the minimal time needed to process a certain part. Through algorithms and methods for job shop scheduling in industrial environments, it is intended to meet the manufacturers´ strategic needs, in their search for manufacturing systems that are increasingly more efficient and competitive.

A crescente competitividade entre as indústrias de manufatura faz com que as empresas se preocupem cada vez mais com questões relacionadas à qualidade, produtividade e redução de custo. A concorrência internacional, bastante incisiva nos setores industriais de transformação de matérias-primas é, de fato, uma questão preocupante. Para tornarem-se competitivas, as empresas precisam extrair mais produtos com uma mesma quantidade de insumos e produzir mais, em menores frações de tempo, tornando as restrições de tempo e recursos cada vez mais severas. Melhores desempenhos e processos mais eficientes podem ser obtidos por meio da automação industrial. Porém, tais projetos são normalmente desenvolvidos sem a utilização de abordagens formais e os resultados obtidos dependem, quase que exclusivamente, da experiência dos projetistas. Não é possível afirmar que um conjunto de máquinas esteja operando sem qualquer situação de bloqueio, ou ainda, que esteja produzindo da maneira mais eficiente possível, tendo-se como critério o tempo de execução das operações. Por intermédio de abordagens formais, como a Teoria de Controle Supervisório (TCS), é possível a síntese automática de supervisores, que permitem a operação de uma planta, os quais, além de atender aos requisitos de segurança, evitam que o sistema atinja uma situação de bloqueio. Este trabalho apresenta algumas extensões dessa teoria, de modo que o supervisor ótimo satisfaça também às especificações de sequenciamento de operações e de prazo de finalização de tarefas, com a abordagem de autômatos temporizados. O problema de escalonamento de tarefas, diretamente relacionado ao planejamento de produção nas indústrias, é um problema de otimização, de tal maneira que a sequência de execução das etapas seja organizada para que o tempo total de processamento seja minimizado. Nessa pesquisa, uma proposta de um método para a obtenção de escalonamento de operações, com a utilização de autômatos temporizados e conceitos da teoria de controle supervisório, é apresentada. Propõe-se um algoritmo para a obtenção de uma sequência ótima de operações, tendo-se como critério o tempo total para a finalização do processo. O método é aplicado em uma célula automatizada em uma indústria fabricante de elevadores, onde foi possível determinar o tempo mínimo de processamento de um determinado item. Por meio da pesquisa de métodos e algoritmos para a obtenção de escalonamento de tarefas em ambientes fabris, procura-se atender às necessidades estratégicas das indústrias, na busca por sistemas de manufatura cada vez mais eficientes e competitivos. / The growing competition among manufacturing industries causes companies to worry more and more with issues related to quality, productivity and cost reduction. International competition, quite incisive among raw material processing manufacturers, is actually a very concerning situation. To become more competitive, enterprises have to produce more with the same amount of raw materials, or in a shorter time, making the constraints of time and resources increasingly severe. A better performance and more efficient processes can be obtained by means of industrial automation. However, such projects are normally designed without any formal approach and the achieved results depend, more than anything else, on engineers’ expertise. It cannot be stated that a machine set is working without any deadlock situation, or is producing in the most efficient way possible, considering operations´ execution time as efficiency criteria. By means of formal approaches such as Supervisory Control Theory (SCT), it is possible to synthesize supervisors automatically, that allow a plant to operate, in a way that, not only safety requirements are fulfilled, but the system is also prevented to reach a deadlock situation. This work presents this theory and its extensions, so the optimal supervisor satisfies task scheduling requirements and job completion deadlines, by using timed automata frameworks. The job shop scheduling problem, which directly relates to manufacturers´ production planning, is an optimization problem, where all the processing steps are organized in way that the total processing time is minimized. A methodology is presented for the job shop scheduling, by means of timed automata and supervisory control theory. An algorithm for acquiring an optimal operation sequence is proposed, considering the total time needed to finalize a process as the optimization criteria. The method is applied in an automated cell in a elevator manufacturing industry, where it was possible to obtain the minimal time needed to process a certain part. Through algorithms and methods for job shop scheduling in industrial environments, it is intended to meet the manufacturers´ strategic needs, in their search for manufacturing systems that are increasingly more efficient and competitive.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / When the controller s performance is reduced along the time and the control efficiency is no longer satisfactory, then it is necessary to develop certain techniques for continuously monitor control systems such as it can keep track of process changes maintaining the characteristics of efficiency of the original controller design. The divergences between controlled variables and the desired setpoint can be quantified by a single number that is known as performance index. In the present work, a novel way of evaluating the control process performance is introduced and applied as a new measure of performance for a control structure. For doing that, the knowledge of the invariants of the process under feedback and factorization tools of linear local models were applied for designing a new reference model. The proposed techniques were used as a reference of what can or cannot be achieved by a particular system operating under the action of a feedback control law: minimum variance control (MVC), proportional-integral (PI), and model predictive control (MPC). Hence, the proposed performance indexes are the tools for the evaluation of the behavior of the control system during regular industrial operation, not only based upon the physical point of view, in which the reference is treated as a realizable system, but also from a theoretical point of view, in which the model factorization procedure takes place, and therefore allowing the extraction of the invariant part of a system, changing the system to its easiest controlled form description, and then serving as a reference model for the calculation of the performance index, with a low computing cost and preserving the importance of interactions and high frequency effects for balancing the reference behavior. In this work was investigated, with success, the effect of coupling, interactions and quality degradation of the control for SISO (Single-Input and Signle-Output) and MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) processes. The results show that the proposed technique are effective and a viable tool for process monitoring and controlled systems performance evaluation. / Quando o desempenho de um controlador se reduz ao longo do tempo e a eficiência de controle já não é mais satisfatória, tem-se que o controle em vigor ficou obsoleto devido às mudanças ocorridas no processo. Dessa forma, surge a necessidade de se desenvolver técnicas de monitoramento contínuo de sistemas de controle para que o mesmo possa acompanhar as mudanças ocorridas no processo, mantendo as características de eficiência do projeto original do controlador. As divergências entre variáveis controladas e os valores desejados (setpoint) podem ser quantificadas por um número que ´e conhecido como ´índice de desempenho. Neste trabalho, investiga-se o desempenho de sistemas de controle através de novas medidas de desempenho para estruturas de controle. As medidas propostas utilizam o conhecimento dos invariantes do processo obtidos através de ferramentas de fatoração de modelos locais lineares e da definição de um padrão de referencia `a ação possível de controle para plantas operando com controladores feedback para casos de controladores com variância mínima (MVC), proporcional-integral (PI) e controlador preditivo baseado em modelos (MPC). Desta forma, a técnica proposta neste trabalho serve como uma ferramenta para a avaliação do comportamento do sistema de controle durante a operação industrial, pois, tanto do ponto de vista físico, por se tratar de uma referencia realizável, quanto do ponto de vista teórico, que ao realizar a fatoração, as informações dos invariantes dos modelos são extraídos, fazendo com que os mesmos se tornem mais fáceis de serem controlados, então, servindo como referencia para o cálculo do ´índice de desempenho para o sistema. As técnicas propostas possuem baixo custo computacional e preservam a importância de interações e efeitos de elevadas freqüências no compromisso entre a atenuação da sensibilidade das perturbações e a velocidade de resposta da malha de controle avaliada. Investigou-se então, com sucesso, o efeito de acoplamentos, interações e degradação da qualidade do controle para processos com uma entrada e uma saída (SISO) e sistemas com múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO), comprovando então a eficácia da técnica proposta como uma ferramenta viável para o monitoramento e avaliação de sistemas de controle. / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Suethene Souza (suethene.souza@ufpe.br) on 2015-03-10T17:49:39Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Andréia dos Santos.pdf: 1837992 bytes, checksum: 0f144f1b456988de1863f529bce2ec03 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T17:49:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Andréia dos Santos.pdf: 1837992 bytes, checksum: 0f144f1b456988de1863f529bce2ec03 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-01-17 / Analisa o processo de aquisição de itens bibliográficos adquiridos por compra pelo Sistema Integrado de Bibliotecas da UFPE, entre os anos de 2008-2012, sob a luz da racionalidade instrumental. Foi escolhido o Curso de Gestão da Informação como estudo de caso. Utiliza o mapeamento de processos como uma importante ferramenta para visualização completa das atividades executadas na organização e de como é possível identificar as falhas e melhorar o processo a partir de uma descrição visual, ou seja, detalha-se um fluxograma comentado, desde o planejamento orçamentário até a chegada dos livros na biblioteca setorial. O referencial teórico traz conceitos sobre processos organizacionais, gestão de processos e a avaliação em bibliotecas como instrumento de apoio à gestão. Destaca os fundamentos da burocracia proposta por Max Weber, focalizando a razão desse modelo se mostrar superior a outras formas de organização, apesar de suas disfunções. Os instrumentos utilizados para coleta de dados foram entrevistas semiestruturadas, elaboradas de acordo com a função de cada participante envolvido no processo e também levantamento documental. Por fim, apresentam-se sugestões para o aprimoramento do processo em questão tomando por base os princípios da racionalidade instrumental. Conclui-se que fatores importantes, explorados no estudo, comprometem fortemente o resultado final do processo, a exemplo do caso em pauta onde alguns títulos dos livros referentes às bibliografias básica e complementar não estavam disponíveis in loco ou em número de exemplares suficientes para alcançar o padrão mínimo de qualidade nesse quesito, conforme estabelece o MEC.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:38:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10944_Dissertação_Renata Avancini Tonini (2).pdf: 2697208 bytes, checksum: a752dc9504bf2000f541302406ac969e (MD5) Previous issue date: 2017-03-30 / As compras públicas constituem importante atividade governamental, seja pela quantidade de recursos despendidos nessa área ou por sua relevância quando considerado seu fim último: suprir o Estado com os meios necessários à prestação dos serviços públicos à sociedade. A otimização dos processos de compras contribui para a redução do tempo de aquisição e dos recursos gastos e para a melhoria da qualidade das aquisições, dentre outros aspectos. Este estudo propõe um modelo de referência para processos de compras de Organizações Públicas Federais. Para tal, analisou-se a dinâmica dos processos de compras públicas, não apenas sob a perspectiva legal, mas, particularmente, sob a ótica do gerenciamento de processos. O estudo e cotejo de modelos existentes e o conhecimento de aspectos práticos a partir do contato com compradores públicos experientes foram a base para a construção do modelo de referência proposto / Public procurement constitutes important governmental activity, either by the amount of resources spent in this area or by its relevance when considered its ultimate goal: to supply the state with the means necessary to provide public services to society. The optimization of the purchasing processes contributes to the reduction of the acquisition time and resources spent, also improves of the quality of the acquisitions among other aspects. This study proposes a reference model for procurement processes capable of being implemented in Federal Public Organizations. In order to achieve that, the dynamics of public procurement processes were analyzed not only from a legal perspective, but particularly from the point of view of process management. The study and comparison of existing models and knowledge of practical aspects acquired from the contact with experienced public buyers were the basis for the construction of the proposed reference model

Orientador: Reinaldo Charnet / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T16:30:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_MarioWilliamPessoade_M.pdf: 2863995 bytes, checksum: 12f1d98d5fda4dabdf389c4599793abf (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho é apresentado uma alternativa de controle estatístico de processo, quando o mesmo apresenta interdependência nos seus dados, sendo a ferramenta carta de controle o instrumento mais adequado para realizar a tarefa de distinção dos dois tipos de causas de variação existentes em todo tipo de processo. Os modelos de previsão baseados nas séries temporais assumem grande importância quando se deseja controlar processos que produzem séries de dados autocorrelacionados. Esses modelos consideram exatamente a situação de termos observações autocorrelacionadas, daí a sua importância como modelo de previsão para séries temporais. Para ilustrar esse trabalho, foi apresentado um estudo de caso de uma indústria química, cujo processo é aucorrelacionado, ou seja, os dados iniciais do processo prolongam sua influencia durante algum tempo nos dados subseqüentes. A variável de interesse é a contaminação de ferro no produto final, que desde o início do processo é medida, tentando-se controlar essa contaminação num patamar que não prejudique a utilização do produto pelo cliente. Com o modelo ajustado a proposta foi controlar os resíduos desse modelo, ou seja, o que o modelo não ajustou (resíduos = previsto - real) deveria ficar compreendido entre limites de controle com uma média igual a zero / Abstract: This work presents an alternative model for statistical control of the process when we have auto correlated data. The traditional methods suggest the control chart as the most appropriate tool to be used for the identification of the two different sources of variation for alI types of processes. The prediction models based on time series play an important role when the main purpose is in controlling those processes that produce series of auto correlated dada. Box Jenkins models deal specificalIy with those situations of auto correlated data and this brings up its importance as a prediction model in time series analysis. A case study conducted in a chemical industry is presented as an example of one application of the suggested model, once it deals with an auto correlated process in which the initial data extend its influence on subsequent data for a certain period o time. The main variable of interest in this case study is the contamination of iron in the final product. This variable has been evaluated since the beginning of the process attempting to control the contamination of iron in the product in a level such that its utilization does not cause any damage to the customer. With this adjusted model the purpose is to control the residuals (predicted - observed) which should remain inside the interval determined by the control limits with mean zero / Mestrado / Gestão da Qualidade Total / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T22:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricio_AntonioRodrigues_D.pdf: 9108758 bytes, checksum: 6fb924229cda13959f92704bf8d96f4e (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Apesar do reduzido nível dos preços atuais do petróleo cru, não parece que as oportunidades de recuperação suplementar de volumes de óleo e gás natural, tanto em reservatórios terrestres como marítimos estejam sendo abandonadas. Uma das razões é a constatação de que uma vez desmobilizada uma estação ou uma plataforma de produção, é extremamente custoso a reativação e a retomada da produção de um campo de petróleo caso os preços subissem. Nessa situação a automação é fundamental para a redução de custos. As reservas e a produção de óleo brasileiras vêm de campos terrestres e marítimos, que produzem óleo e gás natural. A produção de vários poços (mais de 30 em média) é dirigida para estações ou plataformas, que abrigam uma planta de processo para separar óleo, gás e água, e enviar o óleo e o gás produzidos para terminais no continente. Em uma planta de processo típica, o fluido produzido (mistura de óleo, água e gás) é coletado no "manifold" (conjunto de tubos e válvulas) e direcionado para o separador de teste (apenas um poço) e para o separador de produção (os demais poços). Este processo de separação é sensível ao nível de líquido dentro do vaso de separação e a pressão do gás. Devido a isto, são usados controladores locais para ajustar as saídas de óleo e de gás destes vasos. Após a separação, o óleo é bombeado para oleodutos enquanto que o gás segue até o depurador, onde após retiradas as últimas gotícolas remanescentes de óleo, vai preferencialmente para um compressor que o envia parte de volta ao poço para reinjeção ou para elevação artificial ("gas lift") e, eventualmente, para geração de energia elétrica. O gás remanescente é escoado via gasoduto e somente o que excede a capacidade de aproveitamento é queimado localmente. O compressor de gás, por atuar com pressão alta, é uma unidade do processo muito sensível. A operação do "gas lift" (elevação pneumática) requer pressões consideradas altas (cerca de 1500 psi) e também, todas as atividades das plataformas (e de algumas estações terrestres) que dependem de energia elétrica fornecida por geradores de alta potência que consomem gás a alta pressão. Assim, o desafio de melhorar, técnica e economicamente, a recuperação de petróleo de reservatórios petrolíferos é, além do emprego de técnicas avançadas de recuperação de petróleo, a redução dos custos concernentes à exploração geológica, à perfuração de poços e às instalações de produção bem como reduzir os custos específicos das operações. Estes objetivos devem ser cumpridos, a fim de que os reservatórios cheguem ao fim em seus máximos aproveitamentos. Na extração de petróleo é necessário na maioria dos casos, acelerar a produção e, no conjunto de soluções possíveis, a instalação de bombas de fundo nos poços, considerado um dos métodos mais eficazes. No bombeio mecânico utilizam-se hastes metálicas em movimento alternativo (bomba e hastes) que transmite potência a um pistão situado no fundo do poço. O método de elevação de petróleo por "gas lift" é utilizado tanto em campos marítimos como em campos terrestres. Sua lenta dinâmica se constitui em um inconveniente para a realização de estudos "in situ" a cerca das condições ótimas de produção. Para aprender a operar este método e para otimizar as condições de produção em um campo petrolífero, é necessário dispor de programas computacionais, elaborados a partir de modelos de escoamento bifásico, de reservatório e de injeção de gás. Um programa computacional inteligente, que utilize as rotinas computacionais mais comumente usadas, proporcionará resultados fisicamente bem aceitáveis. Este trabalho descreve um sistema inteligente para controle do processo de uma planta de processamento primário de óleo e gás natural, de poços equipados com "gas lift" e com bombeio mecânico. Estes dois métodos de elevação artificial são os mais usados na indústria do petróleo. A influência de fatores não controláveis provoca nesses processos flutuações aleatórias. Com a automação da compressão de gás, do bombeio, da separação óleo/gás e dos equipamentos periféricos, os operadores simulam o funcionamento da unidade e .compreendem os efeitos dos diversos parâmetros com que contam. Baseando-se em conceitos de inteligência artificial, lógica nebulosa e sistemas neurais, é proposto o SIEP - Sistema Inteligente para Elevação de Poços e Controle de Processos Petrolíferos, um sistema para o gerenciamento integrado dos processos que envolvem a produção de petróleo / Abstract: In spite of real low prices of cmde oil should not lead to reject any opportunities of recovering additional amounts of oil, both onshore and offshore fields. Indeed, once platforms or process plants have been dismantled, it is extremely expensive resume production from a reservoir. The brazilian petroleum production comes from onshore and offshore fields, producing oil and gas. The production of up 30 wells is directed to onshore production stations or offshore platforms housing process plants to separate oil, gas and water. In a typical process plant the produced fluid, a mixture of oil, water and gas, is collected at the manifold and it is directed to two different vessels, called test and production separators, whose purpose is to allow the gas, oil and water to be separated. This separation process is sensitive to the liquid leveI and gas pressure in the vessels. Because of that, local controllers are used to set up the output flow of both oil and gas. The produced oil is pumped into pipelines whereas the gas is directed to the gas scmbber which is in charge of removing any remaining amount of oil. This process is also dependent on the liquid leveI and gas pressure inside the vessel, and local controllers are also used to maintain the process within desired ranges. The gas produced at this final stage is directed preferentially to a compressor to be used in the lifting process and to generate elctricity. The remaining gas production is pipelined to the continent, and any surplus conceming the pipeline capacity is locally burned. The compressor is a very sensitive unit because gas lift operation requires high pressure (around válues of 1500 psi) and also, all the platforms activities are dependent on the electricity generated by powers generators operating at high gas pressure. Hence the challenge of managing a profitable oil field production is to achieve a maximum of cost reductions linked to the exploration, to the drilling and to the exploitation of oil fields. Here it is include operating costs that play an important role. This objective must be pursued energetically so that improved operations can strongly be undertaken and the existing fields have reached the end of production. Often, in the petroleum exploitation, it is desired to acelarate the oil production and in the whole of possible solutions, the bottornhole pump installation is considered one of the most direct and efective method. Sucker rod pumping makes use of steel rods work with altemate motion (pump and rods) which get power transfer to a plunger located on the bottomhole. Help oil well production by gas lift is common on both, onshore and offshore oil fields. Slow dynamic is an handicap for a study of optimal exploitation conditions. To leam how to drive this process and to optimize exploitation conditions on an oil field it is possible with a set of intelligent computer program based on knowledge models of two phases flows, reservoir end gas injection. This set of intelligent software could has the correlations most commonly used in oil-gas mixture. This results are physically reasonable. Many uncontrollable factors cause random fluctuations in the properties of a process planto The automation program of gas compressor, transfer pumps, oil-gas separators and its attached equipments lead operators to simulate the unit operation and to understand the effects of several parameters. AIso, this software is composed of an intelligent modeling, based on a mathematical representation of physical and chemical knowledge. Based on the above considerations, the petroleum production problems were studied by means of an integrated process evaluation of a rod pumping well, a gas lift well and a process unit for produced fluids. Using the artificial intelligent concepts as fuzzy logic and neural systems is presented SIEP, An Intelligent System for Production Lift and Process Control, aimed to do the integrated management of the petroleum production process / Doutorado / Doutor em Engenharia de Petróleo

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T09:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_CidMarcosGoncalves_D.pdf: 3256517 bytes, checksum: e83e81221f1deb4116e5a108112e8386 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os sistemas de controle avançados de processos químicos, tipo preditivo adaptativo necessitam, em sua estrutura, do modelo do processo a ser controlado. Identificação de sistemas é a modelagem dinâmica a partir dos sinais de entrada e saída. Os processos operam em malha aberta ou fechada. Em determinadas situações práticas, quando o processo em malha aberta é instável ou sujeito a critérios de segurança e economia, a identificação do processo deve ocorrer com o mesmo operando em malha fechada. Os métodos de identificação que normalmente tem bons desempenhos em malha aberta podem apresentar problemas quando aplicados com os dados sendo obtidos em malha fechada. Objetiva-se neste trabalho o estudo e a sistematização dos métodos de identificação, tanto os métodos clássicos quanto os métodos dos subespaços, em malha fechada . Isto será feito através de análise teórica, com relação às condições de precisão e identificabilidade. Aplica-se os métodos clássicos, nas suas diferentes abordagens, a processos químicos, cujos dados para a identificação são obtidos através da simulação de modelos fenomenológicos. Devido às características dos processos químicos, efetua-se a identificação em batelada. Como, também, normalmente apresentam variações naturais em suas entradas de massas ou energia, estas serão as perturbações consideradas nos procedimentos de identificação. O método do erro de predição, em diferentes abordagens, será o aplicado nos exemplos. Mostra-se que, sendo o objetivo da identificação a obtenção de um modelo para ser usado no projeto de controladores, o modelo obtido via identificação em malha fechada apresenta resultados superiores ao obtido em malha aberta. Fez-se um estudo sistemático do procedimento integrado identificação/projeto do controlador através de algoritmos baseados no modelo do processo. Através de um exemplo, averigua-se a performance do procedimento integrado. Os métodos paramétricos, como o método do erro de predição são teoricamente os mais indicados para a identificação em malha fechada. Todas as abordagens, deste método, aplicadas aos processos químicos apresentaram bons resultados. A identificação de processos químicos, quando o objetivo é o projeto de controladores, deve preferencialmente ser realizada em malha fechada podendo ser operacionalizada tendo como entradas as variações naturais das cargas. A escolha da abordagem, desde que o método seja o do erro de predição, depende das características operacionais existentes / Abstract: The advanced control systems of chemical process, predictive/adaptative type, require in their structure, the model of the process to be controlIed. Systems identification is the dynamic modeling, from the input and output signals. The processes may operate in open loop or in c10sed loop. In determinate practical situations, when the open loop process is unstable, or is subjected to safety and economical criteria, the process identification must occur with the process operating in c10sed loop. The identification methods that normalIy have good performances in open loop do show problems when applied with data being obtained in c10sed loop. This work aims to study and to systematize the identification methods, such as the c1assic methods and the subspaces methods, in c10sed loop. This will be done through the theoretical analysis, related to the identifyability and accuracy conditions. The c1assic methods are applied, in their different approaches, to chemical processes, from which the data for the identification is obtained with the simulation of phenomenal models. The parametric methods, such as the prediction error method, are, theoretically, the most indicated to identification in c10sed loop. AlI the approach of this method has shown good results when applied to chemical processes. The identification of chemical process, when the aim is to design controlIers, must preferentially be realized in c10sed loop, and it might be operational using as entries the natural variations of the loads. The choice of the approach, since the error prediction is the chosen method, depends on the existent operational characteristics / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Roger Josef Zem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T08:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Novazzi_LuisFernando_D.pdf: 882915 bytes, checksum: b56c7f8ed1c61f78280d0e06dbdf2df6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A integração energética entre correntes num processo químico pode dar origem a redes de trocadores de calor bastante complexas, de dificil controle. Nesse trabalho foram discutidos aspectos dinâmicos e estacionários dessa rede, a fim de se propor uma estratégia de controle que minimizasse o consumo de utilidade e satisfizesse especificações impostas. Fez-se a modelagem em regime permanente da rede, através do método da efetividade, levando-se em conta condições operacionais como a temperatura de entrada das correntes, vazão e posição dos bypasses nos trocadores, e considerando a topologia da mesma, com a presença de trocadores, aquecedores ou resfriadores, divisores e misturadores nas correntes. Através da solução de um sistema linear de equações escrito a partir dessas condições, foram calculadas as temperaturas de saída das correntes. O modelo dinâmico de trocadores casco e tubo é descrito por equações diferenciais parcIaIs, que foram discretizadas e resolvidas pelo método das diferenças finitas, em Matlab. Foi verificado que nos trocadores 1-1 as respostas dinâmicas diante de perturbações nas temperaturas de entrada das correntes podem ser aproximadas por funções de transferência de primeira ordem associadas a tempo morto. No caso de distúrbios na vazão, as respostas são mais intensas nas correntes que foram diretamente perturbadas. Quando existe variação nos bypasses, as respostas são aproximadamente dadas por funções de transferência com atraso e avanço de fase. Mostrou-se que em trocadores 1-2 a dinâmica depende da configuração de escoamento, paralelo / contracorrente ou contracorrente / paralelo, e que quando ocorre uma perturbação na vazão, pode haver inversão temporária na resposta. O modelo dinâmico desses trocadores foi usado para descrever o comportamento dinâmico da rede e se concluiu que as perturbações são atenuadas ao longo da mesma. Promoveu-se a linearização do ,modelo dinâmico de trocadores aqui proposto, chegando-se à conclusão que a não linearidade do sistema não é muito acentuada. A partir de algumas considerações e equações de projeto de trocadores, provou-se que existem faixas típicas para a relação entre área de troca e volume do casco e entre área de troca e volume dos tubos. Isso é um resultado importante pois a relação entre área e voll).me surge naturalmente na modelagem dinâmica dos trocadores. Com as ferramentas desenvolvidas, foi proposta uma estratégia de controle ótimo de caráter antecipatório, que consistiu na minimização de uma função objetivo em regime permanente, ligada ao consumo de utilidade e tendo como restrição as especificações de temperatura de saída das correntes. O resultado desse problema de minimização dava a posição ótima dos bypasses nos trocadores, que foi dinamicamente implementada em rampa e depois em degrau. Verificou-se que a implementação em rampa foi mais adequada, com violações dinâmicas mais toleráveis. A fim de melhorar as respostas do sistema de controle, sugeriu-se também uma estratégia de controle ótimo antecipatório e com retroação, promovendo-se a otimização do consumo de energia. Ao se fazer o emparelhamento entre as variáveis, foram distinguidos objetivos de controle rígidos, ligados a controladores com ganho integral, e objetivos flexíveis, associados a controladores com ganho proporcionaL Através desse enfoque, conseguiu-se minimizar o consumo de utilidades, satisfazer as especificações de temperatura e ao mesmo tempo obter-se uma resposta dinâmica rápida. Palavras chave: 1. Redes de trocadores de calor 2. Modelagem 3. Controle ótimo 4. Dinâmica / Abstract: Energy integration among chemical process streams can lead to quite complex heat exchanger networks (HEN) with difficulties in terms of controI. In this work HEN dynamics and steady state aspects were addressed with the aim of proposing a control strategy that minimizes utility consumption and satisfies imposed specifications. A steady state model of the HEN was suggested using the effectiveness method and by taking into account some operational conditions like inlet stream temperatures and flow, bypasses position in the heat exchangers and by considering HEN topology, with the presence of heat exchangers, heaters 01' coolers, splitters and mixers. Based on these considerations a linear set of equations was written, solved and outlet stream temperatures were calculated. Shell and tube heat exchanger dynamic model is described by differential partial equations, which were discretized and solved by the finite difference method, in Matlab. When an inlet temperature disturbance occurs, it was verified that the dynamic response of a 1-1 heat exchanger can be represented by a first order transfer function associated with dead time. In the case of flow disturbances, the responses are more intense on the streams directly disturbed. When bypasses positions change, the responses can be approximated by . a lead Ilag system. It was shown that the dynamics of a 1-2 heat exchanger depends on flow configuration, i.e., paralle1 flow I counterflow or counterflow I parallel flow. When a flow disturbance happens in 1-2 exchangers, a temporary inversion on respons~ can take place. The dynamic models of isolated 1-1 and 1-2 heat exchangers were used to, describe the dynamic behavior of HEN and one could conclude that disturbances were damped along the network. The heat exchangers dynamic models were linearized and it was shown that system non linearity is not very accentuated. By, taking into account some heat exchanger design equations and assumptions, it was proved that there are typica1 intervals for the relation between heat exchange area and shell volume and heat exchange area and tubes volume. This is an important result since these relations appear naturally on heat exchangers dynamic models. With the tools developed in this work it was proposed a feedforward optimal control strategy which consisted in lhe minimization of a steady slate °7ve function connected to utility consumption and subjected to constraints in outlet stream temperatures. The solution of the minimization problem resulted in optimal bypasses positions in the HEN, which were dynamic~lly implemented using a ramp function and a step function. It was verified that ramp implementation was better, with tolerable dynamic violations. With the objective of getting better responses of the control system, it was also suggested a feedback / feedforward strategy, promoting energy consumption optimization. In this strategy, input and output variables were paired and rigid control objectives, connected to integral gain controllers, and flexible control objectives, associated with proportional gain controllers, were distinguished. Through this approach utility consumption was optimized, temperatures specifications were satisfied and at the same time a fast dynamic response was got. Key words: 1. Heat Exchanger Networks 2. Modeling 3. Optimal Contro14. Dynamics / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

O tratamento de efluentes através de processos de lodos ativados destaca-se dentre os diversos métodos de tratamento de águas residuárias devido a uma série de fatores, tais como a área reduzida e alta eficiência na remoção de poluentes. O tratamento por lodos ativados é composto por um tanque de aeração e um decantador secundário. No tanque são fornecidas condições adequadas, como a injeção de oxigênio por difusores de ar, que aumentam a velocidade da degradação da matéria orgânica, tornando assim o processo mais eficiente. Apesar da eficácia do método, o uso deste tipo de tanque demanda grande consumo de energia, tornando necessária a criação de medidas de supervisão e controle das principais variáveis de processo de modo que torne o tratamento eficiente. O presente trabalho visou contribuir com experimentação de controle de pH e oxigênio dissolvido em um tanque de aeração. O sistema de controle foi implementado com controle preditivo (QDMC) aplicado sobre um processo de aeração e correção de pH no tanque aerado, a fim de garantir um nível adequado de oxigênio dissolvido e pH necessários à remoção de poluentes de forma automática. A principal conclusão alcançada é que o controle QDMC no processo em questão se revelou estável e robusto. / The wastewater treatment using activated sludge processes stands out among the various methods of wastewater treatment due to a number of factors, such as reduced area and high efficiency in removing pollutants. The activated sludge treatment comprises one aeration tank and a secondary sedimentation tank. Suitable conditions are provided in the tank, such as the injection of oxygen for air diffusers which increase the rate of degradation of organic material, making the process more efficient. Despite the efficacy of the method, using this type of tank demand large power consumption, making it necessary to provide measures for supervision and control of the key process variables so that the processing becomes efficient. This study aims to contribute to experimentation control pH and dissolved oxygen in an aeration tank. The control system was implemented with predictive control (QDMC) applied to a process of aeration and pH correction tank aerated, to ensure an adequate level of dissolved oxygen and pH required to remove pollutants automatically. The main conclusion reached is that the control QDMC the proceedings proved stable and robust.