Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2446_1.pdf: 2297783 bytes, checksum: 35994f5f6f2b2534942dca3344294ab5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A otimização de treliças é um assunto bastante estudado na literatura, principalmente quando se deseja verificar a implementação de um método de programação matemática ou avaliar uma técnica recentemente desenvolvida. A escolha de treliças deve-se ao fato da facilidade de implementação computacional, aliada ao uso prático das mesmas, ou seja, as treliças são capazes de vencer grandes vãos com um peso estrutural relativamente baixo. Geralmente os problemas de engenharia prática requerem um extensivo processamento computacional para realizar uma simples análise estrutural. Além disso, quando se deseja otimizar uma estrutura, a obtenção do projeto ótimo pode se tornar inviável uma vez que o procedimento de otimização requer sucessivas avaliações das funções e suas derivadas. Entretanto são apontados na literatura inúmeras alternativas para superar tais dificuldades. Uma delas refere-se à criação de modelos substitutos, metamodelos, que são construídos a partir da simplificação da função real complexa (KEULEN e HAFTKA, 2004); (FORRESTER, SOBESTER e KEANE, 2008). As aproximações podem ser agrupadas em dois tipos, local e global (BARTHELEMY e HAFTKA, 1993) e podem assumir a forma funcional ou física. As aproximações locais são geralmente utilizadas juntamente à estratégia de otimização aproximada sequencial (Sequential Approximate Optimization (SAO)) (GIUNTA e ELDRED, 2000), uma vez que as mesmas são válidas apenas na vizinhança na qual é concebida. Nesta estratégia a solução é obtida através da solução sequencial de subproblemas restritos a sub-regiões de confiança adaptativamente ajustadas em função do desempenho preditivo do modelo substituto. As aproximações na forma funcional baseadas na série de Taylor de primeira ordem e baseadas no ajustamento de pontos através da obtenção de uma superfície de resposta serão avaliadas neste trabalho. Outra opção seria a utilização das aproximações globais que buscam aproximar o comportamento global da função. No presente trabalho a aproximação global baseada no ajustamento de pontos através do modelo de krigagem associada a dois tipos de planos de amostragem (Design of Experiments (DOE)) (SIMPSON, LIN e CHEN, 2001) será considerada. O mesmo é apontado na literatura como uma boa escolha quando se consideraproblemas de engenharia (GIUNTA e WATSON, 1998). Além dessa, uma aproximação global baseada na física do problema será aqui proposta. A combinação da estratégia global e local, denominada de uma estratégia híbrida, será também considerada. O modelo de grelha (abordagem física) será corrigido por um termo aditivo ou multiplicativo obtido através da determinação da diferença entre o modelo real (treliça) e aproximado (grelha) (ELDRED, GIUNTA e COLLIS, 2004). Tal termo de correção será expresso tanto em função de uma série de Taylor quanto a partir de um modelo de krigagem, onde em ambas à estratégia SAO será adotada. Portanto este trabalho utilizará as estratégias de aproximação acima descritas para obter o projeto ótimo de treliças. Espera-se assim reduzir o tempo de processamento computacional durante o processo de otimização estrutural, uma vez que os metamodelos simplificam tais problemas. Sendo assim, duas classes de treliças serão estudadas. A primeira consiste de treliças bidimensionais onde quatro exemplos clássicos da literatura (KIRSCH, 1981) com diversos níveis de complexidades serão estudados. A segunda trata-se de uma treliça espacial que representa uma coberta treliçada real onde buscamos demonstrar a viabilidade da aplicação de tais técnicas para problemas reais da engenharia. A análise e a otimização de tais problemas será conduzida a partir do código computacional inicialmente implementado no ambiente MATLAB (MATHWORKS, 2009) por Afonso e Horowitz (1998). O código incorpora o algoritmo de Otimização das Dimensões Estruturais (Structural Sizing Optimization (SSO)) o qual é subdividido em três principais módulos, ou seja, o módulo da análise estrutural, o módulo da análise de sensibilidade e o módulo de otimização estrutural. O mesmo será tomado como base para as implementações das diversas estratégias de aproximação. A dissertação finaliza com a comparação dos resultados obtidos através das técnicas de aproximação com os resultados obtidos via o método convencional de alta fidelidade

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4701_1.pdf: 1621449 bytes, checksum: 6b5c6ef55f58ad1d27736c6c74fd4ca4 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Nos últimos anos, com o crescimento dos sistemas de informação, metadados tornaram-se peças chave no gerenciamento de todo o ciclo de vida desses sistemas. Muitos esforços recentes, tanto das áreas acadêmicas quanto da indústria, estão sendo concentrados em pesquisas relacionadas a metadados. Esses estudos tentam definir metodologias e padrões para construção e interoperabilidade de sistemas de informação baseados em metadados. Atualmente, metadados são utilizados em diversas áreas, como Data Warehouse, bibliotecas eletrônicas, engenharia de software e integração de aplicações heterogêneas. Com o advento da internet, novas aplicações surgem, juntamente com novos padrões para representação. Esses padrões incluem XML (Extensible Markup Language), DTD (Document Type Definition), XML Schema, RDF (Resource Description Framework), RDF Schema, XSLT (Extensible Stylesheet Language Transformation), entre outros. Cada padrão foi desenvolvido para determinados tipos de aplicação. Por exemplo, DTD e XML Schema são padrões para descrição de estruturas de dados, RDF é utilizado para descrição de recursos como páginas Web enquanto que XSLT é utilizado na transformação de documentos XML. A especificação de metadados, aliada à sua gerência eficiente, são os grandes desafios de um ambiente de construção de um Data warehouse. Este trabalho tem como objetivo a construção de uma solução de metadados para o ambiente REDIRIS (Research Environment on Data Integration, Reuse and Quality in Information Systems). O REDIRIS propõe auxiliar os usuários nas tarefas de análise, modelagem, construção e reuso de solução de Data warehouse. O módulo de metadados será responsável por gerenciar toda a informação necessária para a funcionalidade e gerenciamento do ambiente. Para isto, foram projetados e implementados vários metamodelos baseados nos padrões, citados anteriormente. Foi utilizado o MOF (Meta Object Facility) para a construção dos metamodelos e JMI (Java Metadata Interface) para a implementação dos mesmos. As vantagens deste tipo de abordagem são um conjunto de interfaces comuns para gerenciamento dos metadados representados em qualquer padrão (XML, DTD, RDF) e um formato único para intercâmbio desses metadados, o XMI (XML Metadata Interchange)

Ingeniero Civil en Computación / El Proyecto ADAPTE tiene como objetivo optimizar los procesos de negocio de las Pequeñas y Medianas Empresas. Para lograrlo es necesario conocer el proceso en sí y el contexto de cada empresa. Existe una herramienta de nombre Eclipse Process Framework Composer (EPF) que se usa para definir de manera estándar los procesos de desarrollo de software, que posee todas las funcionalidades necesarias para esto. Por otro lado, se utiliza Eclipse Modeling Tools (EMT) para modelar el contexto. Además en esta herramienta se ejecutan las trasformaciones necesarias para adaptar el proceso (genérico) a un contexto en particular. El problema en lo descrito anteriormente está en que EPF entrega el proceso en un documento XML haciendo uso del metamodelo UMA, mientras que en EMT se reconoce como válido un archivo de extensión XMI, que usa además un metamodelo diferente denominado SPEM. En este documento se propone realizar una aplicación que sirva para convertir archivos XML con metamodelo UMA a XMI con metamodelo SPEM, y viceversa. Se proponen dos soluciones a la problemática, la primera de estas es hacer una aplicación Java que realice la conversión en ambos sentidos. En esta se utiliza programación orientada a objetos, junto con librerías para manejar documentos con estructura XML. La segunda solución es utilizar TCS para definir las sintaxis concretas de ambos metamodelos, y luego utilizar ATL para hacer la transformación entre dichos lenguajes. Se realizaron tres experimentos por solución, con tres documentos que representan procesos definidos por empresas reales. Para la primera solución, se ingresa el documento XML y se ejecuta la aplicación para obtener el documento XMI, este se visualiza en EMT para comprobar su correctitud, y luego, se realiza la conversión para volver a XML, abriendo el documento con EPF y realizar nuevamente esta comprobación. Para la segunda solución se abre el documento con TCS y se espera que la aplicación reconozca las sintaxis válidas. Los resultados obtenidos presentan a la solución en Java como la más completa de las dos, debido a que se logró hacer la conversión XML a XMI, perdiendo una cantidad importante de información, posteriormente al realizar la conversión XMI a XML se recuperó esta información con el archivo XML original, identificando que estos no hayan sido incorporados originalmente al XMI, obteniendo un proceso que contiene información congruente con la original (no es necesariamente idéntico, porque el XMI es adaptado al contexto) que permite visualizar toda la información que fue ingresada originalmente por el usuario. Se concluye que los objetivos propuestos originalmente se cumplen a cabalidad, si bien la solución en TCS no logró satisfacer una parte de ellos, si lo hizo la solución en Java, que logró resolver el problema de compatibilidad entre aplicaciones, y a su vez, perfecciona la solución entregada por ADAPTE al problema de optimización de procesos organizacionales.

O sucesso da Internet como plataforma de distribuição de sistemas de informação encoraja organizações a disponibilizar serviços presentes em seus sistemas legados nesse ambiente. Uma parte desses sistemas foi desenvolvida na fase inicial do desenvolvimento das aplicações cliente/servidor para banco de dados, usando ambientes visuais com interfaces gráficas tipo WIMP, implementadas sob o paradigma procedimental/estruturado, baseado em objetos e eventos. Como conseqüência, produziu-se sistemas legados difíceis de manter, evoluir e adaptar a novas tecnologias e arquiteturas, pois os projetos desenvolvidos não seguiam, na maioria das vezes, os bons preceitos e práticas modernas defendidas na Engenharia de Software. O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para migrar sistemas legados com as características citadas acima para a plataforma Web. O processo de migração proposto destaca duas estratégias: a elaboração de modelos de classes conceituais da aplicação e o tratamento dado à interface do usuário, para serem utilizados na reconstrução de uma nova aplicação. O processo é baseado em técnicas e métodos de engenharia reversa, que visa obter abstrações por meio de análise estática e dinâmica da aplicação. Na análise dinâmica, destaca-se o mecanismo para recuperar aspectos dos requisitos funcionais do sistema legado e representá-los na ferramenta denominada UC/Re (Use Case para Reengenharia). Todos os artefatos gerados durante o processo podem ser armazenados em um repositório, representando os metamodelos construídos na metodologia. Para delimitar e exemplificar o processo, escolheu-se como domínio de linguagem de programação do software legado, o ambiente Delphi (sob a linguagem Object Pascal). É proposto também um ambiente CASE, no qual é descrito o funcionamento de um protótipo que automatiza grande parte das funcionalidades discutidas nas etapas do processo. Algumas ferramentas desenvolvidas por terceiros são empregadas na redocumentação do sistema legado e na elaboração dos modelos UML do novo sistema. Um estudo de caso, apresentando uma funcionalidade específica de um sistema desenvolvido em Delphi, no paradigma procedimental, é usado para demonstrar o protótipo e serve de exemplo para a validação do processo. Como resultado do processo usando o protótipo, obtém-se o modelo de classes conceituais da nova aplicação no formato XMI (formato padrão para exportação de modelos UML), e gabaritos de páginas em HTML, representando os componentes visuais da interface original na plataforma Web.

O sucesso da Internet como plataforma de distribuição de sistemas de informação encoraja organizações a disponibilizar serviços presentes em seus sistemas legados nesse ambiente. Uma parte desses sistemas foi desenvolvida na fase inicial do desenvolvimento das aplicações cliente/servidor para banco de dados, usando ambientes visuais com interfaces gráficas tipo WIMP, implementadas sob o paradigma procedimental/estruturado, baseado em objetos e eventos. Como conseqüência, produziu-se sistemas legados difíceis de manter, evoluir e adaptar a novas tecnologias e arquiteturas, pois os projetos desenvolvidos não seguiam, na maioria das vezes, os bons preceitos e práticas modernas defendidas na Engenharia de Software. O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para migrar sistemas legados com as características citadas acima para a plataforma Web. O processo de migração proposto destaca duas estratégias: a elaboração de modelos de classes conceituais da aplicação e o tratamento dado à interface do usuário, para serem utilizados na reconstrução de uma nova aplicação. O processo é baseado em técnicas e métodos de engenharia reversa, que visa obter abstrações por meio de análise estática e dinâmica da aplicação. Na análise dinâmica, destaca-se o mecanismo para recuperar aspectos dos requisitos funcionais do sistema legado e representá-los na ferramenta denominada UC/Re (Use Case para Reengenharia). Todos os artefatos gerados durante o processo podem ser armazenados em um repositório, representando os metamodelos construídos na metodologia. Para delimitar e exemplificar o processo, escolheu-se como domínio de linguagem de programação do software legado, o ambiente Delphi (sob a linguagem Object Pascal). É proposto também um ambiente CASE, no qual é descrito o funcionamento de um protótipo que automatiza grande parte das funcionalidades discutidas nas etapas do processo. Algumas ferramentas desenvolvidas por terceiros são empregadas na redocumentação do sistema legado e na elaboração dos modelos UML do novo sistema. Um estudo de caso, apresentando uma funcionalidade específica de um sistema desenvolvido em Delphi, no paradigma procedimental, é usado para demonstrar o protótipo e serve de exemplo para a validação do processo. Como resultado do processo usando o protótipo, obtém-se o modelo de classes conceituais da nova aplicação no formato XMI (formato padrão para exportação de modelos UML), e gabaritos de páginas em HTML, representando os componentes visuais da interface original na plataforma Web.

O sucesso da Internet como plataforma de distribuição de sistemas de informação encoraja organizações a disponibilizar serviços presentes em seus sistemas legados nesse ambiente. Uma parte desses sistemas foi desenvolvida na fase inicial do desenvolvimento das aplicações cliente/servidor para banco de dados, usando ambientes visuais com interfaces gráficas tipo WIMP, implementadas sob o paradigma procedimental/estruturado, baseado em objetos e eventos. Como conseqüência, produziu-se sistemas legados difíceis de manter, evoluir e adaptar a novas tecnologias e arquiteturas, pois os projetos desenvolvidos não seguiam, na maioria das vezes, os bons preceitos e práticas modernas defendidas na Engenharia de Software. O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para migrar sistemas legados com as características citadas acima para a plataforma Web. O processo de migração proposto destaca duas estratégias: a elaboração de modelos de classes conceituais da aplicação e o tratamento dado à interface do usuário, para serem utilizados na reconstrução de uma nova aplicação. O processo é baseado em técnicas e métodos de engenharia reversa, que visa obter abstrações por meio de análise estática e dinâmica da aplicação. Na análise dinâmica, destaca-se o mecanismo para recuperar aspectos dos requisitos funcionais do sistema legado e representá-los na ferramenta denominada UC/Re (Use Case para Reengenharia). Todos os artefatos gerados durante o processo podem ser armazenados em um repositório, representando os metamodelos construídos na metodologia. Para delimitar e exemplificar o processo, escolheu-se como domínio de linguagem de programação do software legado, o ambiente Delphi (sob a linguagem Object Pascal). É proposto também um ambiente CASE, no qual é descrito o funcionamento de um protótipo que automatiza grande parte das funcionalidades discutidas nas etapas do processo. Algumas ferramentas desenvolvidas por terceiros são empregadas na redocumentação do sistema legado e na elaboração dos modelos UML do novo sistema. Um estudo de caso, apresentando uma funcionalidade específica de um sistema desenvolvido em Delphi, no paradigma procedimental, é usado para demonstrar o protótipo e serve de exemplo para a validação do processo. Como resultado do processo usando o protótipo, obtém-se o modelo de classes conceituais da nova aplicação no formato XMI (formato padrão para exportação de modelos UML), e gabaritos de páginas em HTML, representando os componentes visuais da interface original na plataforma Web.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:58:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4129_1.pdf: 5139048 bytes, checksum: da929d79c70f9a47d378528eccc8cbec (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Os sistemas computacionais são usados para apoiar a execução de várias tarefas cotidianas e fornecem aos usuários uma grande quantidade de informações. Para torná-los mais adaptativos e fáceis de usar surge Contexto. Contexto é o conjunto de informações que caracterizam as entidades relevantes envolvidas na interação entre um usuário e uma aplicação. Sistemas sensíveis ao contexto (SSC) usam contexto para proverem informações e serviços mais relevantes aos usuários por meio de mecanismos de adaptação, assistência e percepção. Todavia, o desenvolvimento dessas aplicações não é trivial e apresenta desafios na aquisição, processamento, uso e disseminação de contexto. Para auxiliar o desenvolvimento de aplicações sensíveis ao contexto foram propostas várias abordagens de middlewares, toolkits, APIs e metamodelos. O CEManTIKA apoia a modelagem e projeto de SSC de forma independente de domínio por meio de uma arquitetura genérica, um metamodelo e um processo de software. No entanto, não foi encontrada uma ferramenta que permita a construção de SSCs guiada por um processo partindo da sua especificação e que use artefatos já modelados na aplicação. Esse trabalho apresenta a ferramenta CEManTIKA CASE que permite identificar o contexto relevante para uma aplicação e os mecanismos de adaptação em função dele. Um estudo experimental preliminar, realizado com nove participantes, verificou a aplicabilidade da ferramenta para o projeto de SSC e permitiu a modelagem dos elementos propostos no CEManTIKA

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-10-07T15:23:26Z No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-10-07T15:23:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-07T15:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In several situations, discontinuities and di_culties in the use of derivatives, as well as the presence of discrete or mixed design variables make the application of classic optimization methods less attractive. These dificulties suggest the application of population-based metaheuristics, and specially those with natural inspiration. Among them, we are interested in the so called Diferential Evolution (DE), which has obtained good results in the literature. Despite of the quality of solutions obtained by DE in several optimization problems, DE cannot be used when the solution evaluation involves a computational expensive simulation. Therefore, even considering the continuous improvement of computational power in recent decades with a cost reduction, the application of metaheuristics such as DE, is deficient in the mentioned cases due to the large number of evaluations/simulations required to obtain a solution. In this context, the application of metamodels, or surrogate models, together with metaheuristics has received a growing attention of researchers of several areas. The metamodels generate a computational model which is simpler to be used in parts of the optimization process, replacing the original model. Its construction is based in previously obtained simulation results during the current optimization process. This work presents a new application strategy of metamodels within DE, which allows for computational cost reduction, besides providing a mechanism to alleviate the user of the variant parameter definition, one of most important definitions in DE. The work presents also an evaluation of di_erent local approximation models used as metamodel in the proposed scheme. Finally, some improvements are proposed by means of Design of Experiments (DoE) techniques and the adaptive selection of metamodel parameters; the DoE are applied aiming for the best way to select the next points to be evaluation and, consequently, generating a better final solution with a lower cost. The other proposed use of Adaptive Operator Selection mechanism is to select the number of radial basis used in the Radial Basis Function Networks applied as metamodel. / Em várias situações de interesse, descontinuidades e dificuldades severas no uso de derivadas, bem como variáveis de projeto discretas ou mistas tornam a aplicação de métodos clássicos de otimização pouco atraentes. Essas dificuldades sugerem o emprego de meta-heurísticas populacionais, em especial as de inspiração natural. Dentre estas estamos interessados na chamada Evolução Diferencial (DE), que tem apresentado bons resultados na literatura. Apesar da qualidade das soluções obtidas pela aplicação da DE nos mais diversos problemas de otimização, seu uso mostra-se proibitivo quando a avaliacão de uma solução candidata envolve uma simulação computacionalmente cara. Portanto, mesmo considerando que se observa nas ultimas décadas um contínuo processo de evolução da capacidade de processamento e a redução de seu custo, a aplicação de meta-heurísticas, tais como a DE, ainda e deficiente para os casos de interesse devido ao grande número de avaliações/simulações necessárias para obtenção da solução. Nesse contexto, a aplicação de metamodelos em conjunto com meta-heurísticas tem recebido uma crescente atenção dos pesquisadores de diversas áreas. Os metamodelos fornecem um modelo computacionalmente mais simples a ser utilizado em parte do processo de otimização em substituição ao modelo original. Para sua construção vale-se dos resultados das simulações previamente realizadas durante o próprio processo de otimização. Este trabalho apresenta uma estratégia de aplicação de metamodelos na DE, o qual permite a redução do custo computacional envolvido, além de valer-se de um mecanismo capaz de evitar a seleção a priori, por parte do usuário, de um dos mais importantes parâmetros da DE, a variante a ser utilizada. O trabalho apresenta ainda uma avaliação do uso de diferentes modelos de aproximação local como metamodelos para o esquema proposto. Apresentam-se também aprimoramentos da proposta por meio da aplicação de técnicas de Desenho de Experimentos (DoE) e a seleção automática do parâmetro do metamodelo. O DoE é aplicado visando uma melhor seleção dos pontos a serem exatamente avaliados e, consequentemente, melhorando a solução final com um menor custo computacional. Uma outra proposta, que será apresentada no final do trabalho, utiliza um mecanismo de adaptação de operadores para a seleção do número de bases de função radial da Rede de Funções de Base Radial considerada como metamodelo ao final do trabalho.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-09T21:45:39Z No. of bitstreams: 1 ADRIANA BARBOSA DA COSTA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 2381705 bytes, checksum: 9ae8c9d691a6fa4d5aa82e113e910d76 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-09T21:45:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADRIANA BARBOSA DA COSTA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 2381705 bytes, checksum: 9ae8c9d691a6fa4d5aa82e113e910d76 (MD5) Previous issue date: 2016-12-14 / Um constante estudo para o tratamento de águas residuais e descarte de efluentes é necessário a fim de lidar com normas cada vez mais rígidas nesse âmbito. As estações de tratamento de águas residuais podem ser consideradas sistemas altamente não-lineares, devido a existência de perturbações, bem como a interação de um número considerável de variáveis do processo. Neste contexto, o estudo, otimização e controle dessas plantas são essenciais para o bom funcionamento do processo em atenção às exigências. Vários métodos de otimização são propostos na literatura, e suas implementações em aplicações de engenharia podem ser significativamente melhoradas pelo uso de metamodelos representando o modelo rigoroso do processo a partir de dados computacionais. O presente trabalho trata do desenvolvimento de metamodelos, pela aplicação do modelo Kriging, para um processo de tratamento de águas residuais. Para tal, são realizadas as etapas de amostragem de pontos, por meio do Latin Hypercube Sampling, estimação dos parâmetros e validação. A metodologia proposta baseiase na geração de dados computacionais por meio do modelo rigoroso para o Benchmark Simulation Model N°2, implementado no Simulink®, e na otimização do processo utilizando os metamodelos Kriging. Estes modelos obtidos através de dados de processo rigoroso mostram uma alta precisão e minimização do esforço computacional para o processo de otimização. A Programação Quadrática Seqüencial e o Algoritmo Genético são utilizados para a tarefa de otimização, bem como a geração do modelo de Otimização em Tempo Real. Os resultados obtidos no modelo de referência demonstram a potencialidade da metodologia proposta para minimizar o custo do processo enquanto obedecem as restrições do efluente para as águas residuais tratadas. / A continuous study for improving the treatment of wastewater and the effluent disposal is necessary in order to deal with increasingly stringent environmental laws in this field. Wastewater treatment plants can be considered as highly non-linear systems, due to the existing disturbances as well as the interaction of a considerable number of process variables. In such a context, the study, optimization and control of these plants are essential for the proper operation of the process with respect to requirements. Several optimization methods are proposed in the literature and, their implementation for engineering applications can be significantly improved by the use of metamodels representing the rigorous model of the process starting from computational data. The present work deals with the development of metamodels, such as the Kriging model, a wastewater treatment process. To this end, the steps of data sampling, through Latin Hypercube Sampling, parameter estimation and validation are performed. The proposed methodology is based on the generation of computational data through the rigorous model of the Benchmark Simulation Model No. 2, implemented in Simulink®, and the optimization of the process using of the Kriging metamodels. These models obtained through the rigorous process data show a high accuracy and the computational effort of the optimization methods. The Sequential Quadratic Programming and Genetic Algorithm are used for the optimization task, as well as the generation of the Real Time Optimization model. The achieved results on benchmark model demonstrate the potentiality of the proposed methodology, to minimize the process cost while obeying the effluent restrictions of the treated wastewater.

Vários problemas de interesse em Ciência e Engenharia são formulados como problemas de otimização. A complexidade dos problemas modernos tem levado ao desenvolvimento de modelos matemáticos de complexidade crescente, resultando em modelos de simulação computacionalmente custosos. Algoritmos Genéticos (AG), inspirados na Teoria de Evolução por seleção natural, são ferramentas versáteis em problemas difíceis de busca e otimização. Entretanto, eles usualmente requerem um elevado número de avaliações até a obtenção de uma solução viável ou satisfatória. Em um cenário de simulações dispendiosas, o uso de Algoritmos Genéticos pode tornar-se proibitivo. Uma possível solução para este problema é o uso de um metamodelo, para ser usado no processo de otimização no lugar do modelo de simulação. Nesta tese desenvolveu-se uma metodologia para o uso combinado de AG e metamodelos para otimização mono- e multi-objetivo de alto custo computacional, onde metamodelos baseados em similaridade são incorporados nos AG com o objetivo de melhorar o seu desempenho. A metodologia foi aplicada em problemas de otimização coletados da literatura, e em problemas de Otimização Estrutural, demonstrando sua aplicabilidade e estabelecendo esta como uma alternativa para o melhoramento de soluções em um contexto de orçamento fixo de simulações.