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Estudo do potencial eólico e previsão de ventos para geração de eletricidade em Santa Catarina

Dalmaz, Alessandro January 2007 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:58:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244860.pdf: 2542172 bytes, checksum: dd97d7b4b4cd6bfaecf022ea0dc5f4c2 (MD5) / O trabalho é dividido em duas partes, na primeira delas o objetivo é a análise das principais características dos ventos em seis localidades do Estado de Santa Catarina visando a determinar o potencial eólico para geração de eletricidade, enquanto na segunda parte se faz um estudo sobre previsão de velocidade de ventos e geração eólica com base em dados de velocidade de vento gerados pelo modelo meteorológico de meso-escala Eta, do CPTEC / INPE. A primeira parte do trabalho refere-se ao tratamento estatístico dos dados de velocidade de vento, através da distribuição de Weibull, medidos nas estações anemométricas da CELESC (Centrais Elétricas de Santa Catarina S.A.). São determinadas as velocidades médias, a regularidade, a direção preferencial dos ventos, assim como o fator de capacidade do local e a quantidade esperada de energia a ser gerada. Os dados de potência gerada pelos aerogeradores em operação, no Estado, foram comparados aos valores estimados através dos cálculos com as velocidades medidas em campo. Na segunda parte do estudo, os dados previstos pelo modelo Eta do CPTEC / INPE, serviram de base para o treinamento de redes neurais, a partir da comparação com os dados de campo da CELESC, possibilitando uma avaliação da capacidade de previsão de velocidade de vento e de potência para um horizonte de 6h. A questão da previsão de geração elétrica por fonte eólica tornar-se-á de grande importância à medida que aumente a sua participação no balanço energético do país. Os resultados mostram que a técnica de previsão por meio de redes neurais é adequada, apesar de ainda apresentar as limitações decorrentes do escasso banco de dados de velocidade e direção do vento. O estudo sobre o potencial eólico de Santa Catarina indica a existência de localidades com características de ventos adequadas à geração. Dentre as regiões analisadas, destacam-se Laguna e Urubici, que apresentaram valores de fator de capacidade, FC, de 0,40 e 0,34, respectivamente, com velocidades médias anuais em torno de 8 m/s, apesar do baixo valor do fator de forma, k, em torno de 1,8, e Água Doce, com valores de FC em torno de 0,24, velocidade média em torno de 6 m/s e k de 2,4, apresentando resultados satisfatórios para geração de eletricidade. Ainda, nas demais localidades, estimativas feitas com auxílio do programa WAsP mostram que todas apresentam regiões com valores de FC maiores ou iguais a 0,30. A metodologia desenvolvida neste trabalho, embora se restrinja a uma análise de caso para Santa Catarina, poderá ser estendida a todo o país. This study is divided in two parts, in the first one the objective is the analysis of the main wind characteristics for in six places in the State of Santa Catarina aiming to determine the wind power for energy generation, in the second one, a study about wind speed and wind power forecast is made based on CPTEC / INPE Eta mesoscale meteorological model wind speed data. The first part of this study refers to a statistical treatment of wind speed data collected by CELESC, using the Weibull Distribution. The average speeds, regularity, and the main wind direction are determined, as well as capacity factor, FC, of the locations and the estimated power generation potential. In this study, the power generation data collected from the operating wind turbines are also analyzed. These data are compared with the results calculated from the measured wind speeds. In the second part of the study, the predicted data from Eta model, served as a basis for the training of artificial neural networks, through comparison with the measured CELESC data. Their capacity to forecast power generation and wind speed within 6h is evaluated. The wind power forecast will be more important with the growth of the electricity generation by wind power in Brazil. The results show that techniques of forecast by means of neural networks are feasible, although more in-depth studies are limited by the scarse availability of wind speed and direction data. The study about wind potential in the State of Santa Catarina shows that there are areas with wind characteristics for energy generation. Based on the results of this work, the best places in Santa Catarina is Laguna and Urubici with 0.40 and 0.34 for FC values, respectively, and wind velocity near to 8 m/s, despite the low value of Weibull shape factor, k, near to 1.8, and Água Doce with FC values near to 0.24, 6 m/s wind velocity and k factor near to 2.4 show adequate results for electricity generation. In the other places, estimates with WAsP aid show that, there are areas with FC greater than 0.30 in all analyzed places. The method developed in this study will be able to apply in other regions of the country, in spite of being a study perform in the State of Santa Catarina.
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Modelo para a previsão de demanda internacional de carne de frango produzida no Brasil

Magagnin, Glênio January 2008 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:48:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261561.pdf: 897966 bytes, checksum: d25f3cd89afc8d612e50147f5ab78386 (MD5) / Este trabalho foi elaborado com objetivo de utilizar diferentes metodologias de previsão para verificar se é possível predizer, com maior acurácia que a previsão ingênua, os volumes de exportação de Carne de Frango Inteiro e Carne de Frango Corte do Brasil. Utilizaram-se para predição a Suavização Exponencial, a metodologia ARIMA, Regressão Dinâmica e a combinação destas metodologias. Com a aplicação da metodologia de Regressão Dinâmica, busca-se também determinar variáveis independentes que influenciam, no período avaliado, o volume de venda de Carne de Frango Inteiro e Corte brasileiro para o mercado externo. Com a grande queda nas vendas destes produtos no ano de 2006, em relação aos anos anteriores, a busca de um regressor que possa explicar esta queda também é objetivo importante deste trabalho. Como o evento da ocorrência de casos de contaminação de animais e humanos é frequentemente citado por instituições ligadas ao setor de produção de carnes como sendo a causa das quedas de vendas em 2006, este tema também é avaliado cuidadosamente neste trabalho. Todas as predições geradas com os diferentes métodos de previsão apresentaram resultados mais acurados que a previsão ingênua. Os resultados dos modelos de regressão dinâmica gerados mostram que existe correlação entre a ocorrência de reportagens sobre gripe aviária no jornal americano The New York Times e a queda do volume de exportação brasileiro de carne de frango em 2006.
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Utilização de modelos de suavização exponencial para previsão de demanda com gráficos de controle combinados Shewhart-CUSUM

Coelho, Leandro Callegari January 2008 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259772.pdf: 1383734 bytes, checksum: 20f149085fb4123c86e833106265cf1b (MD5) / O correto dimensionamento de estoques é essencial para a conservação da competitividade empresarial no cenário em que o mercado se encontra atualmente. Tanto para evitar rupturas quanto para impedir que uma grande quantidade de produtos seja mantida em estoques, justifica-se a necessidade de antever a demanda, preparando-se com volumes adequados de estoques, uma vez que estas situações podem incorrer em elevados custos de operação. A modelagem desta demanda, através da análise de séries temporais, utilizando modelos de suavização exponencial que possibilitem gerar previsões da sua distribuição é um dos focos deste trabalho. No entanto, esta modelagem precisa ser acompanhada a fim de que suas previsões não se distanciem dos dados observados a cada período. Este acompanhamento se dá através de gráficos de controle combinados Shewhart-CUSUM, com limites de controle calculados por simulação para esta aplicação específica, sendo este o segundo foco desta dissertação. Esta dissertação mostra a utilização desta ferramenta como alarme para a necessidade de re-estimação do modelo de suavização exponencial bem como da estimação de suas componentes. Mostra-se, também, que esta proposta pode ser utilizada para o dimensionamento de capacidade de produção e para os casos de prestação de serviços, quando não é possível manter estoques daquilo a ser vendido. A metodologia sugerida é aplicada a três estudos de casos: (1) consumo industrial de energia elétrica no estado de Santa Catarina; (2) vendas de cortadores de cantos de gramados; (3) produção de gás pelo Canadá. Ao último deles, aplica-se o modelo de controle de estoques do jornaleiro, como descrito na literatura, tendo como entradas as previsões da distribuição de demanda geradas e como saída um valor ótimo do volume de estoques a ser mantido, segundo o modelo utilizado. Conclui-se que os modelos de suavização exponencial apresentados possuem boa acurácia para aplicação a séries temporais para efetuar a previsão da demanda e que os gráficos de controle combinados Sheshart-CUSUM cumprem o papel de verificar a aderência do modelo estimado aos dados reais. The correct sizing of inventory levels is essential for the maintenance of business competitiveness in the current market scenario. Either to prevent ruptures or to hinder keeping over inventories, the demand foreseeing justifies itself by allowing the use of adequate inventory levels, as both of these situations could incur into high operational costs. The modeling of this demand through time series analysis using exponential smoothing models is one of the objectives of this work, making it possible to forecast the demand distribution. However, there is a need to verify this modeling so that its forecasts do not differ significantly from the data observed in each period. The monitoring is done using combined Shewhart-CUSUM control charts, with control limits calculated by simulation for this specific application, being that another objective of this study. This thesis shows the utilization of this tool to act as an alarm for the need of re-estimation of the exponential smoothing model and its components. It is also revealed that this proposal can be used for dimensioning the production capacity, of services providers, in the cases when it is not possible to keep inventories of the items being sold. The suggested methodology is applied into three cases: (1) industrial electric energy consumption in the state of Santa Catarina; (2) sales of lawn cutters; (3) Canadian gas production. In the last case, it is applied the newsboy inventory control model, as described in literature, having as inputs the demand distribution forecasts and as outputs an optimal value of the inventory level to be hold. The conclusions point that the presented exponential smoothing models can be accurately applied to time series to demand forecasting and that the combined Shewhart-CUSUM control charts fulfill the role of verifying the adhesion of the model esteem to the real data.
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[en] BIAS DETECTION IN DEMAND FORECASTING / [pt] DETECÇÃO DE VIÉS NA PREVISÃO DE DEMANDA

RENATA MIRANDA GOMES 13 October 2011 (has links)
[pt] Essa dissertação teve como objetivo propor dois novos métodos para detecção de viés na previsão de demanda. Os métodos consistem numa adaptação de duas técnicas de controle estatístico de processos, o gráfico de controle de EWMA e o algoritmo CUSUM, ao contexto de detecção de viés na previsão de demanda. O desempenho dos métodos foi analisado por simulação, para diversos casos de mudança na inclinação (tendência) da série de dados (mudança de modelo constante para modelo com tendência; alteração na tendência de série crescente; estabilização de série crescente em um patamar constante), e com diferentes parâmetros para os métodos. O estudo limitou-se a séries sem sazonalidade e aos métodos de previsão de amortecimento exponencial simples e de Holt. Os resultados mostraram a grande superioridade do gráfico de EWMA proposto e apontam questões para pesquisas futuras. / [en] The purpose of this dissertation is to propose two new methods for detection of biases in demand forecasting. These methods are adaptations of two statistical process control techniques, the EWMA control chart and the CUSUM control chart (or CUSUM algorithm), to the context of the detection of biases in demand forecasting. The performance of the proposed methods was analyzed by simulation, for several magnitudes of changes in the trend of the series (change from a level series to a series with a trend, changes in the trend parameter, and stabilization of a series with a trend in a constant average level) and with different parameters for all methods. The study was limited to non-seasonal models and to the methods of simple exponential smoothing and Holt’s Exponential Smoothing. The results have shown the superiority of the EWMA method proposed and indicate issues for future research.
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[en] SUPPLY MANAGEMENT IN RETAIL: TWO-ECHELON INVENTORY REPLENISHMENT AND ANALYSIS OF DEMAND FORECAST MONITORING SCHEMES / [pt] GESTÃO DE SUPRIMENTOS NO VAREJO: SISTEMAS DE REPOSIÇÃO DE ESTOQUES EM DUAS CAMADAS E ANÁLISE DE ESQUEMAS DE MONITORAMENTO DA PREVISÃO DE DEMANDA

DENILSON RICARDO DE LUCENA NUNES 14 February 2017 (has links)
[pt] As empresas do varejo estão constantemente buscando aumentar sua competitividade. Dentre os elementos que influenciam nessa competitividade, esta tese se concentra nos custos com suprimentos e no nível de serviço ao cliente. O nível de serviço depende do planejamento dos estoques, que tem por objetivo balancear a oferta de produtos com a demanda. O ponto de partida desse planejamento são as previsões de demanda. Dessa forma, nesta tese é proposta uma rotina com esquemas de monitoramento do erro dessas previsões utilizando estatísticas denominadas Tracking Signal. Essas estatísticas são utilizadas para detectar quando o erro das previsões apresenta comportamento diferente do esperado, indicando assim um viés nas previsões. Para tanto, foi realizado um experimento que resultou na determinação de limites de detecção para as estatísticas Tracking Signal, bem como na identificação, dentre elas, daquelas estatísticas mais eficientes na detecção de viés em previsões por amortecimento exponencial simples. Além disso, a redução nos custos com suprimentos e a melhoria no nível de serviço também são contemplados nesta tese pela proposta de solução de um modelo de estoques. Esse modelo considera um item em um sistema com duas camadas e revisão periódica, composto por um Centro de Distribuição (CD) e N lojas no varejo. Nas lojas são aplicadas revisões em intervalos iguais e sincronizados, sendo permitido ao CD entregar parcialmente os pedidos para as lojas em caso de falta. Para esse modelo, foi desenvolvido um algoritmo de busca, baseado no método da seção áurea, que minimiza o custo total no sistema atendendo à meta de nível de serviço no varejo. / [en] The retail companies are constantly seeking to increase their competitiveness. Among the factors that influence this competitiveness, this thesis focuses on the cost of supplies and the level of customer service. The level of service depends on the planning of inventories, which aims to balance the supply of products to the demand. The starting point of this planning is the demand forecast. Thus, this thesis proposes a routine of monitoring forecasting errors using statistics called Tracking Signal. These statistics are used to detect when the forecasting error out shows the expected behavior, thus indicating a bias in the forecasts. For this purpose, an experiment was conducted which resulted: determination of detection limits for these statistics; identification those most effective in detecting bias in forecasts by simple exponential smoothing. Moreover, the reduction in costs of supplies and improving the level of service are also covered by this thesis proposed an inventory model. This model considers an item on a system with two echelons and periodic review, consisting of a Warehouse (W) and N retail stores. The retails revisions apply in equal and synchronized interval; it is possible the W partially deliver the orders to the stores in case of shortages. For this model, a search algorithm based on the golden section method, which minimizes the total cost in the system given the target level of service in retail was developed.
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[en] FUTURES SETTINGS OF SUPPLY AND DEMAND OF ELECTRIC ENERGY: SIMULATIONS OF POSSIBLE ENERGY-RATIONING UNTIL 2011 / [pt] CENÁRIOS FUTUROS DE OFERTA E DEMANDA DE ENERGIA ELÉTRICA: SIMULAÇÕES DO POSSÍVEL RACIONAMENTO ATÉ 2011

THAYSE CRISTINA TRAJANO DA SILVA 13 January 2009 (has links)
[pt] O sistema de geração de energia elétrica do Brasil é hidrotérmico e de grande porte, com predominância de usinas hidrelétricas. O seu tamanho e características peculiares permitem considerá-lo único em todo o mundo. Conseqüentemente a coordenação de todo esse sistema é uma tarefa de extrema complexidade e, portanto, há a necessidade de um correto planejamento e operação para evitar ou amenizar problemas relacionados a segurança de suprimento. Neste contexto, esta dissertação estuda as condições que resultaram no racionamento de energia elétrica no ano de 2001 e no início de 2002, além dos seus efeitos no curto e médio prazo e posteriormente infere sobre um possível novo racionamento. Para isto foram realizadas previsões do consumo de energia, durante o período de crise e foi desenvolvida uma modelagem computacional para simular os seus efeitos. Para obter os indicativos do racionamento passado e inferir sobre um novo, foram realizadas simulações no Modelo Computacional de Otimização Hidrotérmica de Médio Prazo - NEWAVE, desenvolvido pelo CEPEL. / [en] The Brazilian electric energy generation system is a hydrothermal system of great size, with predominance hydroelectric plants. Its peculiar size and characteristics is the only one in the world. Consequently, its coordination is very complex and, therefore, it´s necessary the correct planning and operation to prevent or reduce problems related to supplement security. In this context, this work studies the conditions that resulted in the rationing of electric energy in 2001 and in the beginning of 2002, as well as the effect in the short term and the medium term and infers on a new rationing possible. For this, energy consumption estimations were done, during the period of crisis and was developed a computational modeling to simulate its effect. To get the indicative of the last rationing and to infer on a new one was done simulations in the Computational Model NEWAVE, developed by CEPEL.
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[en] PUBLIC COMPANIES BANKRUPTCY PREDICTION IN BRAZIL WITH LOGISTIC REGRESSION / [pt] PREVISÃO DE FALÊNCIA DE EMPRESAS DE CAPITAL ABERTO NO BRASIL COM REGRESSÃO LOGÍSTICA

PEDRO ANTONIO CYRNE DA ROCHA 27 July 2017 (has links)
[pt] Desde a década de 1930, a tentativa de previsão de falência de empresas chama a atenção dos acadêmicos, e diversas técnicas já foram empregadas para o desenvolvimento de modelos preditivos compostos por variáveis financeiras, tais como análise estatística, modelos teóricos e de inteligência artificial. Posto isso, o referido estudo compõe um modelo de regressão logística para a previsão de falência de empresas de capital aberto no Brasil com um ano de antecedência. Para tal, apresenta uma revisão literária com as principais técnicas usadas na área, para fundamentar a escolha metodológica e as variáveis integrantes do estudo. Ademais, o modelo é testado com uma nova amostra; comparado com resultados obtidos através de outras técnicas e executado com dados anteriores a um ano do momento de falência - de tal forma que sua capacidade preditiva seja atestada. / [en] Since the thirties, academicians try to forecast bankruptcy and have been applying several techniques, such as: statistical, artificial intelligence and theoretical using financial ratios to do so. Therefore, this study presents a logistic regression model to forecast public companies bankruptcy in Brazil one year before failure. Hence, it presents a literature review with the main models used so far in order to support its methodological choice and financial ratios applied. In addition, the model is tested with a new sample, compared with another techniques results and executed with data older than one year before failure, so its predictive capacity is attested.
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[en] STATE SPACE MODELS: MULTIVARIATE FORMULATION APPLIED TO LOAD FORECASTING / [pt] MODELOS EM ESPAÇO DE ESTADO: FORMULAÇÃO MULTIVARIADA APLICADA À PREVISÃO DE CARGA ELÉTRICA

MARCELO RUBENS DOS SANTOS DO AMARAL 19 July 2006 (has links)
[pt] Os métodos de análise de séries temporais têm se revelado uma importante ferramenta de apoio à tomada de decisões, com importância crescente em um mundo cada vez mais globalizado. Esse fato pode ser ilustrado, entre muitos outros, através de um convênio firmado entre o CEPEL, o Núcleo de Estatística Computacional da PUC/RJ e a Eletrobrás, para se avaliar a utilidade dessas ferramentas nas etapas do planejamento do setor elétrico brasileiro. A metodologia em Espaço de Estado proporcionou o surgimento de duas importantes classes de modelos de previsão e análise de séries temporais completamente alternativas (os modelos estruturais e os modelos de inovações em espaço de estado), e, por isso, podem por vezes, causar dúvidas quando se fala em métodos de previsão em espaço de estado sem se especificar sobre qual das duas se está falando. Foi escolhido uma técnica específica e facilmente executável em softwares comerciais para cada classe de modelos: O desenvolvimento clássico de Harvey implementado no software STAMP, representando os modelos estruturais; e o desenvolvimento de Goodrich implementado no software FMP, representando os modelos de inovações. Essas técnicas estão tratadas de uma forma aprofundada, para proporcionar um melhor entendimento teórico das diferenças existentes entre ambas. Com o intuito de se avaliar a performance frente às outras técnicas existentes, são comparados os resultados das previsões entre as metodologias a partir de um sistema de comparação baseado nas estatísticas MAPE (Mean Absolute Percentage Error), RMSE (Root Mean Squared Error) e U-Theil. Para tanto são vistos sucintamente as técnicas: Alisamento Exponencial (Holt-Winters), Box & Jenkins e Redes Neurais. Todas as técnicas foram aplicadas aos dados de consumo de energia elétrica das 32 empresas concessionárias do setor no Brasil, além de comparadas com as previsões realizadas por essas concessionárias. A novidade deste trabalho para o projeto em andamento está na aplicação multivariada possível através da metodologia de Goodrich. / [en] The analysis of time series is, nowadays one of the most important tools in the decision making process, due mainly to the globalization of the world. As an illustration of that we can mention the recent contract signed between NEC/PUC-Rio and CEPEL/Eletrobrás, where time series techniques are to be used in the planning process of the brazilian sector. The state-space approach forms the basis of two important forecasting models to time series analysis the structural model and the state space innovation model. Because of that one finds it difficult to have a clear cut definition of either one of them. These two models formulation were implemented in comercial softwares: the structural model of A. Harvey in STAMP and the state space innovation of R. Goodrich in FMP. In order to check the perfomance of these state space approaches vis-à-vis the traditional forecasting techniques, it was used the following statistics: MAPE (Mean Absolute Percentage Error), RMSE (Root Mean Squared Error) and U-Theil. The traditional approaches used in the comparison were: Holt-Winters, Box & Jenkins and Backpropagation Neural Network. All the methods, included the state space ones were applied to the demand series of 32 electrical utilities which form the brazilian electrical distribution system. If was also attempted the multivariate state-space formulation of R. Goodrich which is included in FMP software.
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[en] THE FUTURE OF THE CLASSIFIED MARKET OVER THE UNCERTAINS CAUSED BY THE INTERNET`S GROWTH / [pt] FUTURO DO MERCADO DE CLASSIFICADOS BRASILEIRO DIANTE DAS INCERTEZAS GERADAS PELO CRESCIMENTO DA INTERNET

EDUARDO BORGES AZER 28 September 2005 (has links)
[pt] Esta dissertação tem como objetivo avaliar qual a tendência do mercado de classificados nos próximos anos, tendo em vista as mudanças estruturais pelas quais ele vem passando em conseqüência das alterações ocorridas no ambiente. As incertezas causadas pelo surgimento dos classificados na Internet e a possibilidade desta indústria estar sob um processo de inovação de ruptura geram uma paralisia de investimentos no setor e força este mercado a repensar suas formas de negociação. A metodologia utilizada foi o método Delfos. Este método foi o escolhido por tratar-se de um setor desprovido de um histórico confiável, devido às constantes mudanças de padrão de consumo, e dos eventos atuais que provocam a insegurança sobre o futuro da indústria, proporcionando alterações inesperadas. O método permite a elaboração de uma previsão com base na opinião de especialistas, e tem como resultado uma avaliação do futuro da indústria com base na percepção de pessoas diretamente e indiretamente ligadas a ela. Através deste estudo foi possível verificar que existe uma forte tendência de mudança na estrutura atual dos negócios de classificados. Acredita-se que o setor esteja passando por um processo de inovação descontínua e que os classificados impressos perderão espaço para a Internet. Se por um lado pode-se concluir que o caminho digital é irreversível, também foi possível verificar a existência de uma clara expectativa que esta mudança não acontecerá dentro dos próximos cinco anos, mas sim de uma forma lenta e guiada pela velocidade das mudanças culturais e de distribuição de renda. / [en] This dissertation has as objective to evaluate which the trend of the market of classified in the next years, in view of the structural changes that it come passing in consequence of the occured alterations in the environment. The sector comes crossing a critical and important moment for definition of its future route. The uncertainties caused for the sprouting of the classified ones in the Internet come compelling this market to rethink its structures. This indefinition generates a harmful paralysis for the actions and investments of the sector. The method was the best choice bearing in mind that the industry does not have a trustworthy historical data, partially because of the chances on the consumption pattern, and the current events on the sector had resulted on unexpected turn a rounds on the industry`s development. The method on the basis of allows to the elaboration of a forecast the opinion of specialists, and has as resulted an evaluation of the future of the industry on the basis of the perception of indirectly on people direct and it. Through this study it was possible to verify that one strong trend of change in the current structure of the classified businesses exists of one gives credit that the current ones classified printed matters will lose space for the classified ones of the Internet. If on the other hand we tend to conclude that the digital way will be irreversible, also was possible to verify that, a clear expectation exists of that this change will not happen inside of next the five years, but yes of one it forms slow and guided for the speed of the cultural changes and distribution of income.
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Previsão em tempo atual de cheias com uso de sistema especialista difuso / Real-time flood forecasting using fuzzy expert systems

Pedrollo, Olavo Correa January 2000 (has links)
Sistemas de previsão de cheias podem ser adequadamente utilizados quando o alcance é suficiente, em comparação com o tempo necessário para ações preventivas ou corretivas. Além disso, são fundamentalmente importantes a confiabilidade e a precisão das previsões. Previsões de níveis de inundação são sempre aproximações, e intervalos de confiança não são sempre aplicáveis, especialmente com graus de incerteza altos, o que produz intervalos de confiança muito grandes. Estes intervalos são problemáticos, em presença de níveis fluviais muito altos ou muito baixos. Neste estudo, previsões de níveis de cheia são efetuadas, tanto na forma numérica tradicional quanto na forma de categorias, para as quais utiliza-se um sistema especialista baseado em regras e inferências difusas. Metodologias e procedimentos computacionais para aprendizado, simulação e consulta são idealizados, e então desenvolvidos sob forma de um aplicativo (SELF – Sistema Especialista com uso de Lógica “Fuzzy”), com objetivo de pesquisa e operação. As comparações, com base nos aspectos de utilização para a previsão, de sistemas especialistas difusos e modelos empíricos lineares, revelam forte analogia, apesar das diferenças teóricas fundamentais existentes. As metodologias são aplicadas para previsão na bacia do rio Camaquã (15543 km2), para alcances entre 10 e 48 horas. Dificuldades práticas à aplicação são identificadas, resultando em soluções as quais constituem-se em avanços do conhecimento e da técnica. Previsões, tanto na forma numérica quanto categorizada são executadas com sucesso, com uso dos novos recursos. As avaliações e comparações das previsões são feitas utilizandose um novo grupo de estatísticas, derivadas das freqüências simultâneas de ocorrência de valores observados e preditos na mesma categoria, durante a simulação. Os efeitos da variação da densidade da rede são analisados, verificando-se que sistemas de previsão pluvio-hidrométrica em tempo atual são possíveis, mesmo com pequeno número de postos de aquisição de dados de chuva, para previsões sob forma de categorias difusas. / Flood forecasting systems are only useful when the forecast lead time is longer than the time required to activate preventive or remedial actions. In addition, the reliability and accuracy of forecasts are of prime importance. Flood level forecasts are always approximations, and confidence intervals are not always suitable, particularly with low confidence probabilities, which results intervals that are too wide. These intervals are troublesome, therefore, in the presence of very low and very high river levels. In this study, flood level forecasts are tried, both in the traditional, numerical form, and in the form of vague categories. It is accomplished using an expert system based on fuzzy rules and fuzzy inference. Methodologies and computational procedures for learning, simulation and consultation are idealised and then developed as a software (SELF - Sistema Especialista com uso de Lógica Fuzzy), which is aimed at research and practical operation. Comparisons between the use for prediction of fuzzy systems and empirical linear models revealed strong similarities, in spite of the fundamental differences in theory. The methodologies are applied to real time river level forecasts in the Camaquã river basin (15543 km2), for lead times ranging from one half to two days. Practical difficulties related to the use of fuzzy systems are identified and explored. The solutions found offer some advances to knowledge and practical application. Forecasts, both in the numerical and categorical forms, are made successfully, using the new resources. Evaluation and comparison of the predictions in symbolic form are made with the use of a proposed new group of statistics, derived from frequencies of simultaneous occurrences of observed and predicted values at the same categories. The effects of raingauge network density are analysed, and it is found that forecasting systems may be operated even where network density is sparse, given that fuzzy expert systems are available for symbolic predictions.

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