A pronta detecção da ocorrência de falhas em sistemas de engenharia é de grande significância. Nas últimas quatro décadas a área de detecção de falhas tem feito grandes avanços, principalmente pela melhoria dos sistemas computacionais. Devido ao grande escopo da área de detecção de falhas e às dificuldades de soluções em tempo real, várias técnicas foram desenvolvidas ao longo dos anos. Este trabalho apresenta duas técnicas distintas de detecção de falhas, as inovações de um Filtro de Kalman e o cálculo da distância de Mahalanobis; estas são aplicadas a uma planta didática que representa o comportamento de um helicóptero com três graus de liberdade. Foram simuladas falhas abruptas e incipientes nos dois motores do helicóptero, além de perturbações abruptas e incipientes. As técnicas são implementadas de forma separada e num esquema híbrido; apresenta-se o desempenho destas tanto sozinhas quanto usadas em conjunto no esquema híbrido proposto. A técnica das inovações do Filtro de Kalman mostrou-se melhor em relação à rejeição aos distúrbios e o esquema híbrido proposto apresenta um desempenho superior na detecção das falhas, mas não tão bom na rejeição aos distúrbios. Como continuidade do trabalho é proposta a implementação de uma terceira técnica no esquema híbrido.

No cálculo de estruturas sob ação do vento, normas para dimensionamento de estruturas precisam de constantes atualizações, devido por exemplo às mudanças impostas pelo clima. Este trabalho tem por objetivo obter um mapa de ventos atualizado para a norma brasileira NBR 6123 - Forças devidas ao vento em edificações. Aspectos matemáticos como interpolação por Krigagem e o método de ajuste da Máxima Verossimilhança foram abordados, além de uma revisão bibliográfica sobre as principais funções de distribuição de probabilidade para ventos extremos, em especial a distribuição de Gumbel. Utilizou-se uma abordagem computacional para tratamento dos dados utilizando rotinas em C++ e no software estatístico R, inicialmente com dados mais recentes e mesmo método do mapa anterior e em seguida usando um novo método aplicando a Krigagem e a distribuição de Gumbel. Obteve-se um novo mapa de ventos extremos para todo o território nacional com estações de dados entre 10 e 15 anos. Concluiu-se entre outras coisas que o novo mapa de velocidade básica de vento do Brasil obtido neste trabalho traz consigo dados em maior quantidade e qualidade, embora apresente valores de velocidades básicas globalmente superiores aos do mapa anterior.

É crescente o interesse pela utilização de Sistemas de Medição de Desempenho (SMD) para a avaliação da performance de uma organização, segundo suas diversas perspectivas. Dentre as fases de desenvolvimento de um SMD, a fase de projeto é crucial para seu sucesso e, consequentemente para o sucesso da organização. Através de uma revisão de literatura sobre o assunto ficou evidente a carência de métodos de apoio a esta fase. O presente trabalho tem como objetivo propor um método para apoiar a fase de design de um SMD com base no modelo The Performance Prism. O método integra dois paradigmas da Pesquisa Operacional em fases distintas de uma pesquisa-ação. A primeira fase tem o objetivo principal de estruturar o SMD através da metodologia Strategic Options Development and Analysis da Pesquisa Operacional Soft. A segunda, cujos objetivos são modelar em forma de rede os elementos do SMD e ordenar os critérios de desempenho para uma gestão por prioridades, utiliza o Método de apoio à Decisão com Múltiplos Critérios Analytic Network Process do paradigma racionalista. A aplicação do método mostrou-se capaz de apoiar o projeto de um SMD visando à avaliação de desempenho de uma organização, de acordo com seu direcionamento. Uma aplicação foi desenvolvida no setor de Educação Superior - projeto de um SMD para um curso de Engenharia de Produção de uma IES privada. Sessenta e dois indicadores de desempenho foram construídos para avaliar, de forma balanceada, a satisfação dos alunos, dos docentes, da direção da IES, das organizações, da sociedade e do governo em função das faces do The Performance Prism: processos de entrega de valor, capacidades da organização e contribuições dos stakeholders. Os resultados da avaliação de desempenho do curso pelo SMD se mostraram robustos e suficientes para sua legitimação como importante instrumento de gestão por prioridades.

Material transportation is one of the most important aspects of open-pit mine operations. The problem usually involves a truck dispatching system in which decisions on truck assignments and destinations are taken in real-time. Due to its significance, several decision systems for this problem have been developed in the last few years, improving productivity and reducing operating costs. As in many other real-world applications, the assessment and correct modeling of uncertainty is a crucial requirement as the unpredictability originated from equipment faults, weather conditions, and human mistakes, can often result in truck queues or idle shovels. However, uncertainty is not considered in most commercial dispatching systems. In this thesis, we introduce novel truck dispatching systems as a starting point to modify the current practices with a statistically principled decision making methodology. First, we present a stochastic method using Time-Dependent Markov Decision Process (TiMDP) applied to the truck dispatching problem. In the TiMDP model, travel times are represented as probabilistic density functions (pdfs), time-windows can be inserted for paths availability, and time-dependent utility can be used as a priority parameter. In order to minimize the well-known curse of dimensionality issue, to which multi-agent problems are subject when considering discrete state modelings, the system is modeled based on the introduced single-dependent-agents. Based also on the single-dependent-agents concept, we introduce the Genetic TiMDP (G-TiMDP) method applied to the truck dispatching problem. This method is a hybridization of the TiMDP model and of a Genetic Algorithm (GA), which is also used to solve the truck dispatching problem. Finally, in order to evaluate and compare the results of the introduced methods, we execute Monte Carlo simulations in a example heterogeneous mine composed by 15 trucks, 3 shovels, and 1 crusher. The uncertain aspect of the problem is represented by the path selection through crusher and shovels, which is executed by the truck driver, being independent of the dispatching system. The results are compared to classical dispatching approaches (Greedy Heuristic and Minimization of Truck Cycle Times - MTCT) using Student's T-test, proving the efficiency of the introduced truck dispatching methods.

Um importante componente de um sistema de informação geográfica (SIG), a álgebra de mapas consiste de uma linguagem e uma estruturação algébrica sôbre mapas em geral. Operações e as expressões que as definem, serão tanto mais algébricas quanto mais reflitam as propriedades típicas de álgebras matemáticas conhecidas, tais como a associatividade, a comutatividade e a distributividade, para operações; e a reflexividade, simetria e transitividade para relações. A construção de sentenças que irão descrever métodos de análise e modelagem em SIG. A abordagem mais corrente na implementação de álgebras de mapas consiste de pelo menos três estruturas focadas na natureza local, zonal ou focal dessas operações e relações. Em conseqüencia disso o vocabulário da linguagem resultante apresenta uma certa redundância de conceitos que dificulta a integração plena entre as tres estruturas resultantes. Este trabalho parte da premissa que locais, zonas e vizinhanças, são maneiras particulares de selecionar elementos de conjuntos de locais; e da observação que tais maneiras podem ser descritas por expressões da própria álgebra de mapas, como as usadas para exprimir comparações e operações Booleanas. A partir da introdução de um operador para modelar esse processo de seleção, cada local de interesse de uma área de estudo passa a ser caracterizado por sua interação com locais de algum conjunto, dado sob a forma de uma expressão também. Tais expressões podem explorar ao máximo as propriedades da álgebra proposta, sendo avaliadas sempre que necessário, ora para obter um valor local de um novo mapa, ora para decidir também localmente, sôbre a pertinência ou não de um local a uma região. Isso evita o custo de se criar representações de dados intermediários no processo de modelagem. Desse modo, além da economia de recursos computacionais, conceitos como zona e vizinhança passam a ser decorrências de suas próprias definições como expressões algébricas, e a linguagem, passa a não depender de especializações adicionais para nomes e operadores. Apenas vocabulários já bastante consolidados como os da álgebra dos números, da álgebras relacional e da algebra Booleana, além do jargão usual da estatística e, potencialmente, outras disciplinas, são relevantes para a descrição de modelos. Toda essa flexibilidade se deve à estratégia de implementação usada, fundamentada na teoria dos autômatos, que estabelece maior compromisso formal entre os temas relativos a linguagem e implementação, além de maior afinidade com técnicas de modelagem de aspectos dinâmicos de processos físicos e ambientais, em particular aquelas baseadas em autômatos celulares.

A tarefa de se estimar parâmetros de interesse é uma das mais corriqueiras em indústrias de pesquisa e desenvolvimento de produtos, com relevante destaque para a indústria aeronáutica. Alta complexidade do produto, orçamentos bilionários, riscos elevados, mão-de-obra especializada, por exemplo, são fatores pertinentes ao desenvolvimento de uma aeronave que contribuem para a complexidade e importância do processo de estimativa de parâmetros. Neste cenário, o método de análise paramétrica tem sua eficácia comprovada nas fases do projeto em que não existem informações detalhadas acerca do produto, ou mesmo, tempo suficiente para sua obtenção. Visando identificar as melhores práticas para o desenvolvimento adequado do modelo paramétrico, este trabalho apresenta o processo típico de concepção do modelo, desde a formação da base de dados até sua correta utilização e atualização. Como aplicação do processo elaborado, é apresentado um modelo para estimativa de preço de aeronaves executivas da categoria Light, utilizando para tanto, características relevantes de desempenho e conforto. Os resultados obtidos, analisados sob os pontos de vista quantitativo (exatidão da estimativa) e qualitativo (praticidade e credibilidade do modelo) demonstram a eficácia e aplicabilidade do modelo proposto.

Resumo com excesso de fórmulas, equações, diagramas e/ou símbolos não são incluídos em nosso banco de dados. Veja documento eletrônico.

Simulation Optimization (SO) belongs to a broader class of problems called Stochastic Optimization. Most of the proposed SO methodologies in the literature aim to optimize the expected value of the performance measure. This thesis focus is on another class of problems: Multinomial Selection Procedures (MSPs). These procedures select the best alternative, where best is defined more broadly as that which has the largest probability of yielding the desired response in only one trial. The MSPs found in the literature aim to compare a (small) finite set of alternatives. There are real-world multinomial selection problems in which at least one variable is continuous. The number of alternatives in this kind of problem is infinite. This fact suggests that a new approach be used. Our proposal to solve this new problem is composed by four steps: (1) Initial Sampling: this step aims to reduce the dimension of the problem by identifying the factors that have the greatest influence on the performance measure. In order to accomplish this step, we developed a novel Design of Experiments (DOE) algorithm that generates a design which is nearly orthogonal and also nearly balanced for any mix of factor types (categorical, numerical discrete and numerical continuous) and/or number of factor levels; (2) Subset Selection: the reduction of a great number of sampled points to a subset of small size which has great probability of containing the best system is the purpose of this step. A novel algorithm for the restricted multinomial subset selection problem is proposed as solution to this step; (3) Local Search: the improvement of the solutions generated by the previous step is made by a local search algorithm. We propose an improvement on the algorithm called COMPASS to allow it to deal with two stochastic objective functions as an answer for this step; and (4) Selection of the Best: once we improve the small number of solutions found in step 2, the classical MSP called is used to select the best among them. We also solved a real problem of the Brazilian Air Force: how to elaborate better air-to-air tactics for Beyond Visual Range (BVR) combat that maximize our aircraft';s survival probability, as well as the probability of downing enemy aircraft. In this study, we were able to increase an average success rate of 16.69\% and 16.23\% for and, respectively, to an average success rate of 76.85\% and 79.30\%. We can assure with low probability of being wrong that the selected tactic has greater probability of yielding greater success rates in both and than any simulated tactic.

O processo de decisão para a construção de um aeroporto é complexo e longo, pois envolve diferentes aspectos e interesses. Trabalhando com a hipótese da construção de um novo aeroporto na região metropolitana de São Paulo (RMSP), será aplicado nessa tese um método multicritério para priorizar alternativas de localização com potencial para a construção nessa região. O método utilizado é o método de análise hierárquica AHP (Analytic Hierarchy Process) com a abordagem ratings. A abordagem com o uso de ratings é totalmente viável quando se pretende apurar de forma mais precisa as alternativas, uma vez que as mesmas são classificadas em categorias de intensidades tornando o processo de decisão menos subjetivo. Para escolha do método também foram considerados os aspectos de Tomada de Decisão em Grupo. O resultado encontrado mostrou que a método é totalmente aplicável, mesmo em um problema de grande complexidade como o abordado, pois apoia matematicamente decisões políticas e estratégicas de interesse de órgãos federais, estaduais e municipais.

A análise de índices, calculados a partir das demonstrações financeiras de empresas surgiu da necessidade prática de avaliar o grau de solvabilidade daquelas empresas que recorrem a crédito, dando suporte a decisões de investimento e empréstimo, predizendo situações favoráveis ou dificuldades financeiras. Sabe-se que nenhum índice deve ser focalizado isoladamente, uma vez que a informação contidasob o item como liquidez, endividamento, atividade e lucratividade são complementares. Assim, fez-se necessário um estudo abrangente que selecione os índices mais importantes e atribua pesos relativos a sua importância, contexto no qual se situa o presente trabalho. Dessa forma apresentou-se um modelo do tipo Logit, concebido para atuar em previsão de insolvência de empresas e validou-se o mesmo pela comparação dos resultados obtidos com os resultados aplicando-se o modelo desenvolvido por Gehrlein & Wagner (1997), que utilizaram um modelo de programação linear inteira objetivando minimizar a soma dos custos de oportunidade e inadimplência. Apresentou-se, posteriormente, um estudo de caso, utilizando-se o modelo Logit calibrado em análise da situação financeira de empresas e setores industriais. Uma alternativa que complementa a utilização do modelo de Gehrlein & Wagner (1997), também, foi proposta, de forma a auxiliar na decisão de concessão de crédito em função da estimativa da probabilidade de solvência da empresa requerente.