As incertezas na área da economia demandam modelos teóricos de previsão de resultados cada vez mais complexos e precisos, onde a análise de riscos, através da simulação de Monte Carlo, torna-se imprescindível, já que os modelos determinísticos não suprem as necessidades estratégicas das empresas. Esse trabalho aplica diferentes técnicas que visam uma análise econômica preliminar na área de mineração para uma jazida de feldspato: os métodos qualitativos SWOT e modelo de Porter aplicado; e os métodos quantitativos análise determinística, análise de sensibilidade, análise de cenários e simulação de Monte Carlo. O crescimento da fabricação de porcelanatos e da busca por fundentes mais baratos têm elevado o consumo de feldspato. Esta matéria-prima tem grande importância no setor cerâmico graças a sua ótima relação custo-benefício. Através de simulações de Monte Carlo, foram obtidos os intervalos de variação do valor presente líquido que as jazidas podem alcançar, suas probabilidades de insucesso e os valores máximos de lucro e prejuízo. Os métodos qualitativos indicam que, apesar dos obstáculos inerentes, o projeto tem uma posição de destaque no setor de minerais industriais com aplicação cerâmica. A análise SWOT demonstra a procura pelo produto, a experiência da empresa executora do projeto e a localização da jazida como os maiores trunfos; E que deve-se ficar atento aos empecilhos impostos pelo porte da empresa e pela crise econômica e ameaça de novos entrantes. Enquanto o modelo de Porter aplicado demonstrou que o projeto é competitivo comparado a outros de mesmo porte e do mesmo setor, que sempre foi relegado a empresas familiares e de pequeno porte, porém, seu crescimento tem despertado o interesse de multinacionais, fazendo com que a ameaça de novos entrantes seja alta. Já os quantitativos indicaram a viabilidade do projeto, com valor presente líquido positivo, taxa interna de retorno maior que a taxa mínima de atratividade e baixo tempo de retorno; as análises de cenários e sensibilidade apontaram a alta dependência da taxa de produção e do preço do feldspato, fazendo com que qualquer recuo do mercado possa inviabilizá-lo; e as simulações de Monte Carlo apontaram para uma baixa probabilidade de insucesso. Avalia-se que o projeto é sólido e produzirá bom retorno, mas não em condições adversas da economia brasileira. Em um momento mais estável economicamente, onde não haja tantos riscos relativos ao mercado, poderá tornar-se viável. / Uncertainties in the area of economics demand theoretical models of prediction of increasingly complex and accurate results, where risk analysis through the Monte Carlo simulation becomes essential, since the deterministic models do not achieve the strategic needs of the companies. This work applies different techniques that aim at a preliminary economic analysis in the mining area for a feldspar deposit: the qualitative methods SWOT and the applied Porter model; and the quantitative methods deterministic analysis, sensitivity analysis, scenario analysis and Monte Carlo simulation. The growth of the porcelain making and the search for cheaper fluxes have raised the consumption of feldspar. This raw material has great importance in the ceramic sector thanks to its great cost-benefit ratio. Through Monte Carlo simulations, the ranges of the net present value that the deposits can reach, their probabilities of failure and the maximum values of profit and loss were obtained. Qualitative methods indicate that, despite the inherent obstacles, the project has a prominent position in the sector of industrial minerals with ceramic application. The SWOT analysis demonstrates the demand for the product, the experience of the company executing the project and the location of the deposit as the greatest asset; And we must be aware of the obstacles imposed by the size of the company and the economic crisis and threat of new entrants. While the applied Porter model showed that the project is competitive compared to others of the same size and the same sector, which has always been relegated to small and family businesses, but its growth has attracted the interest of multinationals, making the threat of new entrants high. The quantitative ones indicated the feasibility of the project, with positive net present value, internal rate of return higher than the minimum rate of attractiveness and low return time; the analysis of scenarios and sensitivity indicated the high dependence of the rate of production and the price of the feldspar, causing that any retreat of the market can make it unfeasible; and the Monte Carlo simulations pointed to a low probability of failure. It is evaluated that the project is solid and will produce good returns, but not in adverse conditions of the Brazilian economy. At a more economically stable time, where there are not so many market-related risks, it may become viable.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo testar empiricamente a eficiência e a aplicabilidade do método dos mínimos quadrados de Monte Carlo (LSM) na avaliação de projetos envolvendo opções reais. Inicialmente, o método passou por uma série de testes de sensibilidade para validação do mesmo. Em seguida,alguns exemplos de projetos de exploração e produção (E e P) de petróleo com opções reais foram elaborados, e seus valores determinados através do LSM.Estes resultados foram comparados aos resultados obtidos com o modelo binomial que, devido a sua simplicidade e ampla utilização, foi escolhido como benchmark para analisar a eficiência do método LSM. Devido às semelhanças entre oportunidades de investimento em ativos financeiros e reais, muitos estudos são realizados no sentido de adaptar instrumentos financeiros para a avaliação econômica de projetos. Muitas pesquisas sobre opções reais foram desenvolvidas em exploração de recursos naturais, em especial de E&P de petróleo. Isso ocorre devido ao porte dos investimentos que são realizados neste setor e as suas características peculiares: o mercado de petróleo é bem desenvolvido (presença de mercado futuro, instrumentos de proteção financeira, derivativos etc); os investimentos ocorrem num ambiente de incertezas econômicas e / ou técnicas; os projetos demandam uma série de flexibilidades gerenciais (prazos alternativos para execução dos investimentos, possibilidade de mudanças na escala do projeto, entre outras). Tais características fazem com que seja necessária uma avaliação mais cautelosa e criteriosa destes ativos reais. Uma nova ferramenta desenvolvida neste sentido é o método LSM, que consiste na avaliação de opções americanas através de simulações e de regressões simples. / [en] The main objective of this work is to test empirically the efficiency and the accuracy of the Least Squares Monte Carlo Approach (LSM) in the valuation of projects involving real options. Initially, a series of sensibility tests will be used for its validation. After this, some examples of projects of petroleum exploration and production (E and P) with real options will be elaborated, and their values determined by LSM. The results will be compared with those obtained using the binomial model. It was chosen as benchmark to analyze the efficiency of the LSM due to its simplicity and wide use. Due to similarities between investments in financial and real assets, many studies made with financial instruments have been adapted for economic valuation of projects. Many researches about real options were developed in exploration of natural resources, especially in petroleum E&P. This happens due to the volume of the investments involved and to its peculiar characteristics: the petroleum market is quite developed (presence of future market, financial instruments of protection, derivatives etc); the investments happen to be in an atmosphere of economical and/or technical uncertainties; the projects demand a series of managerial flexibilities (alternative periods for execution of the investments, possibility of changes in the scale of the project etc). Such characteristics require a more careful evaluation of these real assets. A new tool developed in this sense is the LSM. The method consists of the valuation of american options through simulations and simple regressions.

Les alliages fer-chrome présentent des comportements thermodynamiques et cinétiques particuliers liés à leurs propriétés magnétiques. La décomposition de l’alliage par vieillissement thermique a été étudiée dans cette thèse. Pour cela, un modèle cinétique de la décomposition de l’alliage à l’échelle atomique a été développé en modélisant de façon détaillée les propriétés thermodynamiques et de diffusion des espèces chimiques dans l’alliage. L’évolution des propriétés de diffusion des éléments avec la transition ferro-paramagnétique de l’alliage a en particulier été modélisée. Les décompositions simulées par ce modèle ont été comparées à des décompositions expérimentales pour une large gamme de concentrations et de températures. Cette comparaison a montré un bon accord entre les cinétiques simulées et les expériences et a permis de mettre en évidence le rôle central de la transition ferro-paramagnétique dans la cinétique de décomposition des alliages fortement concentrés en chrome. Cette étude a également montré que la diffusion des éléments à l’interface des phases est responsable de la cinétique de décomposition de l’alliage aux temps longs. Une étude de la ségrégation induite par l’irradiation au voisinage des puits de défauts a également été commencée. Pour cela, un modèle de l’évolution de l’alliage sous irradiation contenant un puits de défauts a été développé. Il a été montré, en accord avec la littérature, que pour les cas faiblement concentrés en chrome, l’alliage a tendance à s’enrichir en chrome au voisinage des puits de défauts à basse température et à s’appauvrir en chrome à haute température. / Iron-Chromium alloys have a peculiar thermodynamic and diffusion behavior which is due to their magnetic properties. The alloy decomposition under thermal ageing has been studied in this thesis. An atomistic kinetic model has been performed in this aim in which we have modeled in details the chemical species thermodynamic and diffusion properties. In particular, the evolution of elements diffusion properties with the ferro-paramagnetic transition has been introduced in the model. Simulated decompositions have been compared with experiments for a large range of concentrations and temperatures. A good agreement between simulations and experiments was observed and these comparisons have highlighted the ferro to paramagnetic transition key role in the concentrated alloys kinetic decomposition. This study has also evidenced that the elements diffusion at phases interfaces is responsible for the alloy decomposition kinetic in long lasting. We have also started a study on the alloy radiation induced segregation. For that purpose, atomistic kinetic model has been performed modeling defects migration through a perfect planar sink. It have been shown, I agreement with former studies, that chromium tends to segregate in the vicinity of sinks a low temperatures and deplete at high temperature.

A disputa por parcelas de mercado impõe condições severas às empresas sob diversas perspectivas. Dentre elas salienta-se a crescente demanda por alta variedade de produtos, que por sua vez cria um ambiente de decisões gerenciais complexas e por vezes conflitantes. Neste contexto, dois pontos relativos a processos produtivos tornam-se cada vez mais importantes na implantação de estratégias diferenciadas: a programação da produção e a gestão de estoques. Esta dissertação apresenta uma sistemática que visa embasar decisões relativas a tais pontos, aprimorando o processo produtivo. Como primeira etapa, trata-se o problema relativo à programação da produção diária. Para tanto, é apresentada uma sistemática de seleção de variáveis de clusterização para agrupamento de produtos, a qual é integrada à Simulação de Monte Carlo (SMC) com objetivo de maximizar lucro. Os cenários propostos são aplicados em clusters (famílias de produtos) e não nos produtos de forma individual, simplificando e agilizando a programação da produção. O erro percentual em relação à situação real foi de 1%. A segunda etapa desta dissertação foca na seleção de variáveis de clusterização com vistas à gestão de estoques. Desta forma, é apresentada uma abordagem de seleção de variáveis para clusterização de 76 produtos em três clusters, sendo que para cada cluster são geradas políticas simultâneas de reposição dos produtos. Tais políticas são confrontadas, em termos de custos de colocação de pedidos e guarda de estoques, com os resultados gerados pelo Lote Econômico de Compras (LEC). A redução do volume de pedidos anuais se aproximou de 90%, enquanto que o incremento de custos relativos à guarda de produtos e processamento de pedidos foi de 0,2% frente ao custo gerado pelo LEC. / The dispute for larger market shares imposes hard conditions to companies in several perspectives. The growing demand for high variety of product models gives rise to complex productive scenarios, requiring precise managerial decisions. In this context, two points relating to production processes become increasingly important when implementing managerial strategies: production scheduling and inventory management. This dissertation presents an approach aimed at supporting decisions related to such points. As a first step, we tackle the daily scheduling problem presenting a systematic for selecting the most relevant variables for clustering products with similar features into groups; such groups are then integrated to a Monte Carlo Simulation (MCS) tailored to maximizing profit. In our propositions, managing clusters of products leads to simpler and faster managerial decisions regarding the production schedule. A proper training of the MCS parameters yielded a 1% deviation when compared to the real situation. The second part of this dissertation focuses on variable selection for clustering tailored to inventory management. For that matter, we present a variable selection approach for clustering 76 products into three clusters; such clusters are then integrated to a simultaneous inventory policy. The simultaneous policy aims at reducing costs of orders placement and simplifying the inventory management. When compared to the Economic Quantity Order (EOQ), our propositions reduced the number of order placements in 90%, while increasing costs related to inventory keeping in 0.2%.

As incertezas na área da economia demandam modelos teóricos de previsão de resultados cada vez mais complexos e precisos, onde a análise de riscos, através da simulação de Monte Carlo, torna-se imprescindível, já que os modelos determinísticos não suprem as necessidades estratégicas das empresas. Esse trabalho aplica diferentes técnicas que visam uma análise econômica preliminar na área de mineração para uma jazida de feldspato: os métodos qualitativos SWOT e modelo de Porter aplicado; e os métodos quantitativos análise determinística, análise de sensibilidade, análise de cenários e simulação de Monte Carlo. O crescimento da fabricação de porcelanatos e da busca por fundentes mais baratos têm elevado o consumo de feldspato. Esta matéria-prima tem grande importância no setor cerâmico graças a sua ótima relação custo-benefício. Através de simulações de Monte Carlo, foram obtidos os intervalos de variação do valor presente líquido que as jazidas podem alcançar, suas probabilidades de insucesso e os valores máximos de lucro e prejuízo. Os métodos qualitativos indicam que, apesar dos obstáculos inerentes, o projeto tem uma posição de destaque no setor de minerais industriais com aplicação cerâmica. A análise SWOT demonstra a procura pelo produto, a experiência da empresa executora do projeto e a localização da jazida como os maiores trunfos; E que deve-se ficar atento aos empecilhos impostos pelo porte da empresa e pela crise econômica e ameaça de novos entrantes. Enquanto o modelo de Porter aplicado demonstrou que o projeto é competitivo comparado a outros de mesmo porte e do mesmo setor, que sempre foi relegado a empresas familiares e de pequeno porte, porém, seu crescimento tem despertado o interesse de multinacionais, fazendo com que a ameaça de novos entrantes seja alta. Já os quantitativos indicaram a viabilidade do projeto, com valor presente líquido positivo, taxa interna de retorno maior que a taxa mínima de atratividade e baixo tempo de retorno; as análises de cenários e sensibilidade apontaram a alta dependência da taxa de produção e do preço do feldspato, fazendo com que qualquer recuo do mercado possa inviabilizá-lo; e as simulações de Monte Carlo apontaram para uma baixa probabilidade de insucesso. Avalia-se que o projeto é sólido e produzirá bom retorno, mas não em condições adversas da economia brasileira. Em um momento mais estável economicamente, onde não haja tantos riscos relativos ao mercado, poderá tornar-se viável. / Uncertainties in the area of economics demand theoretical models of prediction of increasingly complex and accurate results, where risk analysis through the Monte Carlo simulation becomes essential, since the deterministic models do not achieve the strategic needs of the companies. This work applies different techniques that aim at a preliminary economic analysis in the mining area for a feldspar deposit: the qualitative methods SWOT and the applied Porter model; and the quantitative methods deterministic analysis, sensitivity analysis, scenario analysis and Monte Carlo simulation. The growth of the porcelain making and the search for cheaper fluxes have raised the consumption of feldspar. This raw material has great importance in the ceramic sector thanks to its great cost-benefit ratio. Through Monte Carlo simulations, the ranges of the net present value that the deposits can reach, their probabilities of failure and the maximum values of profit and loss were obtained. Qualitative methods indicate that, despite the inherent obstacles, the project has a prominent position in the sector of industrial minerals with ceramic application. The SWOT analysis demonstrates the demand for the product, the experience of the company executing the project and the location of the deposit as the greatest asset; And we must be aware of the obstacles imposed by the size of the company and the economic crisis and threat of new entrants. While the applied Porter model showed that the project is competitive compared to others of the same size and the same sector, which has always been relegated to small and family businesses, but its growth has attracted the interest of multinationals, making the threat of new entrants high. The quantitative ones indicated the feasibility of the project, with positive net present value, internal rate of return higher than the minimum rate of attractiveness and low return time; the analysis of scenarios and sensitivity indicated the high dependence of the rate of production and the price of the feldspar, causing that any retreat of the market can make it unfeasible; and the Monte Carlo simulations pointed to a low probability of failure. It is evaluated that the project is solid and will produce good returns, but not in adverse conditions of the Brazilian economy. At a more economically stable time, where there are not so many market-related risks, it may become viable.

A presente dissertação devolveu uma metodologia para determinar a probabilidade de escape de nêutrons conforme a energia e posição no reator. Para tanto, simulou-se um reator qualitativo semi-infinito de secção quadrada composto por três regiões homogêneas distintas. O domínio do reator foi subdividido em cem subcamadas concêntricas uniformes para a análise da fuga de nêutrons. Desta maneira, o nascimento de cada nêutron em cada camada foi registrado, bem como sua energia inicial. Os cálculos das trajetórias dos nêutrons foram efetuados usando o Método de Monte Carlo Físico. Assim, o código gerou a história paralela de 4x106 nêutrons, armazenando a energia final, posição final e fluxo angular na superfície. Desta forma, foi possível atribuir a probabilidade de escape de nêutrons provenientes de diferentes camadas conforme suas energias e posições iniciais. O método foi capaz de estabelecer o espectro de fuga, relações de dependência entre energia inicial e probabilidade de escape, além de observar que, sob certas condições, a probabilidade de escape possui crescimento exponencial ao longo do domínio. / This work presents a methodology to determine the neutron escape probability according to its energy and start position in the reactor. A semi-infinite qualitative reactor was simulated by a C++ program. This reactor has three distinct homogeneous regions. It was subdivided into hundred uniform concentric layers for a statistical analysis, allowing to record the birth and initial energy of each neutron in each layer. The neutron's path calculation was performed using Monte Carlo. The program generated 4x106 parallel neutron stories and has stored the final energy, position and angular flux. Thus, we determined the neutron escape probability from different layers. The method was able to estimate the leakage dependency with initial energy and position and it showed that the escape probability has a exponential growth tendency along the domain in certain conditions.

abstract: Nonregular screening designs can be an economical alternative to traditional resolution IV 2^(k-p) fractional factorials. Recently 16-run nonregular designs, referred to as no-confounding designs, were introduced in the literature. These designs have the property that no pair of main effect (ME) and two-factor interaction (2FI) estimates are completely confounded. In this dissertation, orthogonal arrays were evaluated with many popular design-ranking criteria in order to identify optimal 20-run and 24-run no-confounding designs. Monte Carlo simulation was used to empirically assess the model fitting effectiveness of the recommended no-confounding designs. The results of the simulation demonstrated that these new designs, particularly the 24-run designs, are successful at detecting active effects over 95% of the time given sufficient model effect sparsity. The final chapter presents a screening design selection methodology, based on decision trees, to aid in the selection of a screening design from a list of published options. The methodology determines which of a candidate set of screening designs has the lowest expected experimental cost. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Industrial Engineering 2013

abstract: The goal of this research work is to develop a particle-based device simulator for modeling strained silicon devices. Two separate modules had to be developed for that purpose: A generic bulk Monte Carlo simulation code which in the long-time limit solves the Boltzmann transport equation for electrons; and an extension to this code that solves for the bulk properties of strained silicon. One scattering table is needed for conventional silicon, whereas, because of the strain breaking the symmetry of the system, three scattering tables are needed for modeling strained silicon material. Simulation results for the average drift velocity and the average electron energy are in close agreement with published data. A Monte Carlo device simulation tool has also been employed to integrate the effects of self-heating into device simulation for Silicon on Insulator devices. The effects of different types of materials for buried oxide layers have been studied. Sapphire, Aluminum Nitride (AlN), Silicon dioxide (SiO2) and Diamond have been used as target materials of interest in the analysis and the effects of varying insulator layer thickness have also been investigated. It was observed that although AlN exhibits the best isothermal behavior, diamond is the best choice when thermal effects are accounted for. / Dissertation/Thesis / M.S. Electrical Engineering 2013

Simulações computacionais são ferramentas essenciais para o estudo de sistemas físicos à temperatura finita. Geralmente, as técnicas utilizadas são: método de Monte Carlo (MC) e de Dinâmica Molecular (DM); tradicionalmente potenciais empíricos são empregados. Entretanto, esses potenciais são ajustados para uma dada configuração e não há nenhuma garantia de que eles também serão acurados para outras situações. Assim, existe um grande interesse em combinar as técnicas de simulação com métodos que descrevam a estrutura eletrônica com grande precisão, os chamados métodos de primeiros princípios. Nesse trabalho, implementamos um programa de MC no qual a energia total das configurações é obtida via Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Como aplicação de nossa metodologia estudamos inicialmente um aglomerado de Silício (Si_5). Nessas simulações, investigamos as propriedades estruturais dos aglomerados em função da temperatura e estimamos a faixa de temperatura de transição de fase. Além disso, propomos uma nova abordagem para simulações de água, em que combinamos o MC ab initio com otimizações intramoleculares de geometria. Para exemplificar a metodologia, mostraremos os resultados das simulações para o dímero de água, um sistema protótipo em que aparecem os dois tipos de ligações: intra e intermoleculares. / Computer simulations are essential tools to the research of physical systems at finite temperatures. Monte Carlo (MC) and Molecular Dynamics (MD) methods are the major techniques used for this purpose, and empirical potentials are traditionally employed in these simulations. These potentials, however, are built to describe with precision the system near some region of its configuration space, thus there is no guarantee that they will provide reliable results in other instances. Therefore, there is a great interest in the combination of MC and MD simulations with methods that describe the electronic structure with high precision (ab initio methods). In this work we have developed a MC program where the total configurational energies are obtained via Density Functional Theory (DFT). As an initial application of our methodology we have studied a silicon cluster (Si5). In these simulations we have investigated the structural properties of these cluster at diferent temperatures and estimated the melting temperature. Furthermore, we also propose a new formulation for water simulations,where we combine the ab initio MC with intramolecular geometry optimizations. As an illustration of our methodology, we show the results for the water dimer simulations. This system is a prototype of the hydrogen bond where we already have both intra and intermolecular bonds.

Este trabalho visa aprimorar e tornar mais precisa a utilização do dosímetro gel polimérico MAGIC-f no estudo da distribuição de dose para fonte radioativas utilizadas na terapia e diagnóstico em medicina nuclear. Para isso foram avaliados os parâmetros de leitura do gel em equipamentos de ressonância magnética e sua resposta quando comparado a resultados obtidos através da utilização do código PENELOPE de simulação Monte Carlo. Dentre as incertezas observadas no processo global da utilização do gel MAGIC-f, sua manufatura foi a que demonstrou uma maior preocupação uma vez que erro na frações de componentes químicos adicionados ocasiona grande diferença na resposta do dosímetro. A aquisição da informação dosimétrica em um equipamento de imagem por ressonância magnética demonstrou que tempos ao eco mais curtos são mais eficientes na diferenciação do sinal gerado no processo de polimerização devido a utilização de fontes de medicina nuclear do que ajustes na resolução da imagem e que a homogeneidade de campo magnético pode ocasionar grande alteração nos valores obtidos. Experimentos realizados com o gel MAGIC-f, demonstraram um baixa dependência energética e um grande dependência com a taxa de dose, dois fatores importantes em medicina, mas resultados simulados e experimentais comparativos utilizando fontes de I-131, Tc-99m e F-18, demonstraram uma grande precisão nos resultados apresentados, tornando assim o gel MAGIC-f uma excelente ferramenta na verificação volumétrica da dose absorvida na terapia com fontes de medicina nuclear. / This work aims to improve and make more accurate use of the gel dosimeter MAGIC-f polymer in the study of dose distribution for radioactive source used in therapy and diagnosis in nuclear medicine. For this, MRI parameters reading of the gel were evaluated and its response when compared to results obtained using a Monte Carlo simulation PENELOPE code. Among the uncertainties observed in the overall use of MAGIC-f gel, its manufacturing demonstrated a greater concern since error in chemical fractions added causes big difference in the response of the dosimeter. The acquisition of dosimetric equipment information in a magnetic resonance imaging showed that the shorter eco times are more efficient in differentiating the signal generated in the polymerization process due to the use of sources of nuclear medicine than image resolution changes and the homogeneity of the magnetic field can cause large difference in the results. Experiments performed with the MAGIC-f gel, demonstrated a low energy dependence and a large dependence on the dose rate, two important factors in nuclear medicine, but comparative results with simulated and experimental processes using sources of I-131, Tc-99m and F-18 showed a great accuracy in results, thus making the MAGIC-f gel an excellent tool for volumetric verification of absorbed dose therapy with sources of nuclear medicine.