A incerteza de medição ainda é tema de estudo e desenvolvimento, mesmo quase vinte anos após o lançamento do ISO GUM, que definiu um padrão internacional para o cálculo de incerteza. Mesmo assim, poucos estudos tratam da interface entre a incerteza de medição e outros aspectos da qualidade industrial, em especial ferramentas de controle de processo como cartas de controle. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da incerteza em cartas de controle e identificar sob quais situações de aplicação ela exerce maior influência. Foi feito um mapeamento dos artigos publicados entre 2004 e 2010 sobre incerteza de medição, para identificar quais as metodologias de cálculo e abordagem são mais utilizadas. Na sequência, foi desenvolvido um método incluir nas cartas de controle a incerteza do sistema de medição, modificando as probabilidades de erros tipo I e tipo II. Finalmente, foi elaborada uma simulação computacional utilizando o método desenvolvido, para que fosse possível analisar quais as situações nas quais a incerteza de medição deve ser obrigatoriamente considerada e quais ela pode ser negligenciada. / The measurement uncertainty is still subject of study and development, even almost twenty years after the release of the ISO GUM, which set an international standard for the its calculation. Still, few studies have addressed the interface between the measurement uncertainty and other aspects of industrial quality, in particular process control tools like control charts. The objective of this work is to study the effects of measurement uncertainty on control charts and to identify the situations in which its application exerts greater influence. A research was made, mapping of the articles published between 2004 and 2010 regarding measurement uncertainty, aiming to identify which calculation methods and approaches are most widely used. After, a method was developed to include uncertainty of the measurement system in control charts, modifying the probabilities of type I and type II errors. Finally, it was created a computer simulation using the method developed, to make it possible to analyze those situations in which the measurement uncertainty must be considered and which it can be neglected.

Neste trabalho, foram analisados quatro tipos peças fabricadas pelo processo de Metalurgia do Pó. Três das quatro peças apresentavam variações dimensionais após a compactação, o que levou a uma análise da variação dimensional das peças compactadas. Na quarta peça, uma engrenagem de dente inclinado, foram analisadas as variações de densidade nos dentes, tendo em vista a importância de se manter estas variações dentro de um padrão para assegurar que a peça não entre em colapso durante sua utilização. Dos resultados obtidos após a compactação, utilizando-se a ferramenta de Controle Estatístico de Processo (CEP), pode-se ter uma visão mais clara sobre as variações dimensionais apresentadas pelos gráficos de controle. Duas das peças medidas depois de compactadas ficaram dentro de uma faixa dimensional aceitável. A terceira peça medida após compactação não ficou dentro da especificação do desenho. Foram levantados gráficos de controle onde as medições mais importantes foram consideradas. Também foram analisadas variações de densidades após a compactação em peças onde a relação resistência mecânica/densificação é considerada muito importante. As peças “chapa” e “braço da ponteira” apresentaram Cp menor que 1, sendo o processo considerado incapaz. A peça “gatilho Baldan” também apresentou Cp menor que 1. A peça “engrenagem” apresentou Cp maior que 1 (1,347). O processo é considerado capaz quando Cp é maior que 1,33. Em relação ao Cpk (mínimo igual a 1,1744), o processo é considerado aceitável. / In this study, it was analyzed four parts manufactured by powder metallurgy process. Three of the four parts had dimensional variations after compression, leading to a dimensional variation analysis of the compacted parts. In the fourth piece, an inclined tooth gear, the density variations in the teeth were analyzed in view of the importance of maintaining these variations within a standard to ensure that the part does not collapse during use. Starting from results obtained after pressing, using the Statistical Process Control (SPC) it can have a clearer view of the dimensional variations presented by the control charts. Two of the parts measured after pressing were within an acceptable dimensional range. The third part measured after pressing was not within the design specification. Control charts were made where the most important measurements were considered. Density variations were also analyzed after pressing of the parts where the ratio strength / densification is considered very important. The pieces "plate" and "tip arm" presented Cp less than 1, the process being considered incapable. The "Baldan trigger" also showed Cp less than 1. The "cog" piece had Cp greater than 1 (1,347). The process is considered capable when Cp is greater than 1.33. In relation to Cpk (minimum 1,174), the process is considered acceptable.

Esta dissertação aborda a redução das perdas de qualidade em um processo de fabricação de fraldas descartáveis, através da implantação da ferramenta de Controle Estatístico de Processo (CEP), que tem por objetivo analisar e monitorar as principais variáveis e características de qualidade que influenciam no processo produtivo. Depois de implantada a ferramenta do CEP, são propostos alguns indicadores de desempenho para a área de produção da empresa que servirão de base para medir e acompanhar o desempenho de alguns processos, importantes para se atingir e acompanhar as metas de melhoria de qualidade almejadas pela empresa. A dissertação apresenta uma revisão detalhada da literatura abordando a qualidade, as perdas existentes no processo produtivo, o Desdobramento da Função Qualidade (QFD - Quality Function Deployment), o Controle Estatístico do Processo (CEP) e os indicadores de desempenho. Os resultados obtidos através da implantação do CEP mostram que a empresa deve investir na tecnologia do seu processo produtivo, pois em muitos aspectos sua qualidade esbarra na falta da mesma, mas deve se deter também na substituição de alguns fornecedores de suas matérias-primas, além de investir no treinamento de seus operadores, pois os mesmos devem estar constantemente renovando seus conhecimentos para prevenir falhas do processo. / This dissertation is about the reduction of the quality losses on a manufacturing process of diapers, through the implantation of the Statistical Process Control (SPC), which main purpose is to analyse and control the main variables and quality characteristics of the process that can inspire the improvement of the productive process. After introduce the tool, will be proposed some performance indicators for the production sector, just for accompanying and control some process in order that the company can reach it's purpose. The dissertation presents a specify revision o f the literature, approa~hing the quality, the losses in the productive process, the Quality Function Deployment (QFD), SPC and the performance indicators. The results gained with the implant of CEP show that the company should invest on the technology o f its manufacturing process, because in many ways the quality collides with a missing policy, but the company should also pay attention to the suppliers ofraw material and maybe replace them. Besides that, the company should invest on training its operator because they should be constantly renovating their knowledge to prevent failure on the process.

Os sistemas térmicos operam na maior parte do tempo fora de suas condições nominais de projeto. Nos sistemas de refrigeração industrial, a operação com carga térmica parcial ocorre em função de diversos fatores e o consumo de energia apresenta grande variação em função do ciclo de operação. Neste trabalho é proposta a otimização energética dos sistemas frigoríficos por compressão a vapor através da operação com regime variável para o ciclo frigorífico, especificamente através da operação com set-point de temperatura de evaporação variável. Para tanto é desenvolvido um modelo matemático para simulação dinâmica de um sistema de refrigeração industrial por compressão a vapor com refrigerante amônia (R-717) para o congelamento de alimentos composto basicamente de túnel de congelamento por circulação forçada de ar, evaporador com recirculação de líquido, reservatório de líquido a baixa pressão, compressores parafuso e condensador evaporativo atmosférico. São analisados através de simulação dois métodos para a variação do setpoint de temperatura de evaporação: a máxima temperatura de evaporação admissível e a minimização da potência no compressor. Os dois métodos são comparados ao sistema de controle de capacidade atualmente utilizado em instalações industriais. / Thermal systems operate most of the time at off-design conditions. In industrial refrigeration systems, the operation in partial loads occurs for many different reasons and the power consumption is a function of the refrigeration cycle pressures. This work proposes an energetic optimization of the compression refrigeration systems by the operation with a variable refrigeration cycle, specifically, by the operation with a variable suction temperature set-point. For this purpose it is developed a mathematical model for dynamic simulation of a industrial refrigeration compression system for food freezing with ammonia refrigerant (R717) formed by an air blast belt freezer, liquid overfeed evaporators, low pressure receiver, screw compressors and evaporative condenser. Two procedures for the suction temperature set-point variation are analyzed by simulation: the maximum suction temperature permitted and the compressor power consumption minimization. Both methods are compared with the capacity control system used in present industrial facilities.

Neste trabalho são discutidos e avaliados métodos de construção de conjuntos de sinais de excitação para identificação de sistemas. Esse estudo é realizado tendo como objetivo aplicações na indústria de processos, particularmente no refino de petróleo. As restrições operacionais da indústria de refino de petróleo estão cada vez mais severas em virtude do aumento da demanda energética, qualidade de derivados, variações de preço de petróleo, concorrência no mercado de derivados e outros fatores econômicos, ambientais e de eficiência energética. Nesse cenário, é crescente o uso de técnicas de controle preditivo por modelos e, consequentemente, a demanda por identificação de plantas de processamento. As características particulares das plantas de processamento e de sua operação impõem restrições ao projeto e à aplicação de sinais de excitação. Vários métodos de construção de sinais encontrados na literatura e outros três propostos neste trabalho são avaliados e comparados com referência ao atendimento a essas restrições. Uma das principais restrições para a aplicação de sinais de excitação para identificação é relativa ao tempo disponível para excitação da planta. Assim, para o bom uso desse período, faz-se necessário garantir o sucesso de um experimento previamente à sua realização. Na literatura, encontram-se várias medidas de desempenho de sinais de excitação possíveis de serem obtidas previamente ao experimento de identificação. Neste trabalho, s~ao propostas duas novas medidas que complementam essas na avaliação dos conjuntos de sinais previamente ao experimento. A eficácia dos métodos de construção e das medidas de desempenho de sinais de excitação é avaliada por meio de simulação de identificação multivariável de duas plantas típicas de refinarias. As conclusões deste trabalho apresentam em síntese essas avaliações, como também sugestões de trabalhos futuros que visam à continuidade da pesquisa desenvolvida aqui. / In this work methods for generating sets of excitation signals for system identification are discussed and evaluated. This study is focused on applications in the process industries, particularly in oil refining. The operational constraints of the oil refining industry are becoming increasingly severe due to increased energy demand, quality of products, oil price variations,market competition and other economic, environmental and energy efficiency factors. In this scenario the use of model predictive control techniques is increasing, thus the demand for plant identification as well. The particular characteristics of the processing plants impose restrictions to the project and application of excitation signals. Various methods for generating signals accessible in the literature and three new others proposed in this work are compared with reference to these restrictions. One of the main constraints for applying excitation signals for identification is relative to the period available for excitation of the plant. Thus, for the proper use of this time interval, it is necessary to ensure the success of an experiment prior to its implementation. In the literature there are several performance measurements for evaluation of sets of excitation signals prior to the experiment. This work proposes two new measures to complement the evaluation. The effectiveness of the generating methods and performance measurements for excitation signals is evaluated by simulation of multivariable identification of two typical oil refining plants. The conclusions of this work briefly present these evaluations, as well as some suggestions of future work for the continuity of the current research.

Este trabalho inicia descrevendo as principais teorias de laminação que têm sido empregadas nos últimos anos na determinação das condições ideais para operação de laminadores a frio. Estas condições ideais estão ligadas a um conjunto de referências dos controladores do sistema, visando a máxima produtividade do laminador e a melhor qualidade da chapa laminada. As principais contribuições desta tese são: (i) proposta de um novo procedimento não iterativo para a determinação inicial de referências para redução em cada cadeira de um laminador de tiras a frio, originado do algoritmo iterativo do fator beta, introduzido por R. M. Guo; (ii) em seguida, é feito uso do modelo de Bland e Ford para cálculo de força e torque de laminação, utilizando o esquema de reduções sugerido pelo algoritmo de inicialização. A partir deste ponto, emprega-se o algoritmo de otimização de Nelder e Mead. A contribuição da tese para esta fase de otimização consiste na proposta da função objetivo a ser minimizada. Esta função objetivo leva em conta os principais atributos de qualidade e produtividade do laminador, ou seja, espessura, planicidade e utilização de toda a potência disponível, igualmente distribuída por todas as cadeiras; (iii) finalmente, visando garantir máxima precisão para as previsões do modelo, é proposto um algoritmo de otimização para ser utilizado em um esquema de adaptação, tendo em vista as dificuldades de se estimar duas importantes variáveis do processo de laminação: o coeficiente de atrito e o limite de escoamento. São também apresentados resultados obtidos à partir de um laminador tandem de 4 cadeiras, industrial, no qual foram implantados alguns dos métodos propostos. / This work begins describing the main rolling theories which have been employed during the recent years, in order to achieve the ideal conditions for the operation of tandem cold rolling mills. These optimum conditions are connected to a set of references used by the main systems regulators, aiming at getting the best quality of the strip and the maximum productivity of the mill. The main contributions of this thesis are: (i) proposal of a new non-iterative procedure to initial reduction calculation for each stand of a tandem cold mill, based on the iterative beta factor algorithm introduced by R.M. Guo; (ii) Use of Bland and Ford model for roll force and roll torque calculation, starting from the initial reduction schedule proposed by the non-iterative initialization algorithm and optimized by the Nelder and Mead method. The contribution of this thesis for this optimization phase consists in its proposal for an objective function to be minimized. This objective function takes into consideration the main product quality and process productivity attributes, i.e., thickness, flatness and the use of maximum available power, evenly distributed among all stands; (iii) finally, aiming at ensuring maximum precision for the model predictions, it is proposed an optimization algorithm to be used by an adaptation strategy, considering the difficulties to estimates two main rolling mill process variables: friction and yield stress coeficientes. Results extracted from an industrial four stand tandem cold mill, on which some of the proposal theories were implemented, are presented and discussed.

O objetivo deste trabalho é construir um modelo do tráfego de redes de computadores e aplicar a este modelo o conjunto de técnicas de Controle Estatístico de Processo (CEP) de forma a viabilizar ações preventivas sobre a rede. Trabalhou-se com a hipótese de que é possível determinar estatisticamente o comportamento da rede em um dado número de variáveis de interesse. O modelo, representado em sua forma final por um conjunto de variáveis que descrevem o tráfego modelado, foi construído a partir da observação da rede local do Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Recolheram-se aproximadamente 10 milhões de registros, pelo software NeTraMet, classificados em fluxos e posteriormente processados por aplicativos criados especificamente para esta finalidade. Dado que o CEP pressupõe a normalidade dos dados, cuidou-se de verificar formalmente esta propriedade nas amostras colhidas, pela aplicação do teste qui-quadrado aos valores individuais. Em conformidade a referências da literatura, fez-se o mesmo em relação aos valores médios das amostras. Em ambas as situações, comprovou-se a não-normalidade das distribuições. Investigaram-se os efeitos desta constatação no CEP e desenvolveu-se uma nova metodologia de cálculo dos limites de controle, fundamentada nos trabalhos do matemático russo Pafnuty Lvovich Chebyshev (1821 – 1894), sobre teoria das probabilidades. Adaptou-se, pois, o CEP às condições reais observadas, expandindo-se a possibilidade de seu uso em distribuições não-normais. Aplicou-se o CEP devidamente adaptado aos dados da rede do IFSC, gerando-se um estudo de caso. Verificou-se que o modelo capta adeqüadamente a realidade da rede. Sua utilidade foi ilustrada pela efetiva detecção de situações anômalas. As cartas CEP geradas sugeriram a inserção de um ajuste de sensibilidade nos controles, deixado para futuros trabalhos. Os objetivos da pesquisa foram atingidos pela criação de um modelo original e comprovação da hipótese inicialmente apresentada. Foram excedidas as expectativas pela obtenção de resultados importantes e inesperados e pelo desenvolvimento de uma nova metodologia de cálculo para um ferramental já consagrado. / This work aims the development of a computer network traffic model, and subject it to the set of Statistical Process Control (SPC) techniques, in order to allow preventive actions to the network. The hypothesis of a possible statistical determination of the network behavior, at a certain number of specific parameters, was analysed. The model was developed based on local observations of the Instituto de Física de São Carlos (IFSC) network, and the final version of the model was represented by a set of parameters that describes its traffic. The NeTraMet software collected around 10 million reports, classified as flows and later on processed by specific applications. Since the SPC assumes the normality of the data, a chi-square test was applied to individual values, to confirm this characteristic in the samples collected. The same was done to the average values of the samples, as recommended by the literature. Both tests showed the no-normality of the distributions. This effect on SPC was studied, and then a new methodology to calculate the control limits was developed, based on the work of the Russian mathematician Pafnuty Lvovich Chebyshev (1821-1894), about the probability theory. SPC was adapted to real conditions making its use in no-normal distributions possible. A well-adapted SPC was applied to the IFSC network data, resulting in a study case, and it could be verified that the model properly captured the reality of the network. Its use was demonstrated by the effective detection of anomalous situations. The SPC charts generated suggested an adjustment of the control sensibility, what was left for future research. The development of an original model and the confirmation of the hypothesis above, make clear that the goals of this work were achieved. In fact, important and unexpected results surpassed the expectations of this study, as much as the development of a new calculation methodology for a well-stated tool.

As válvulas de controle são os elementos finais da grande maioria das malhas de controle existentes na indústria. Além disso, sabe-se que o atrito pode causar variabilidade na malha em questão, o que geralmente é indesejável para o desempenho do processo. Ademais, cerca de 20 a 30% das oscilações nas malhas de controle são causadas por atrito ou histerese. Outro ponto relevante é que muitas vezes não é possível realizar a manutenção da válvula que esteja apresentando uma variabilidade considerável, já que muitas vezes não é desejado e nem possível parar o processo em questão para o reparo da válvula. Dessa forma, o estudo de métodos de compensação de atrito se faz necessário como uma maneira de melhorar o desempenho da malha de controle nesta situação até que seja feita a manutenção da planta industrial. Este trabalho apresenta controladores com compensação de atrito e analisa seu desempenho comparado com outros compensadores já conhecidos e amplamente utilizados, através de ensaios na Planta Piloto de Vazão da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. / The control valves are the final elements of most of the control loops in industry. Besides, the friction can cause variability in the process, which is an undesirable situation. Furthermore, about 20% to 30% of the oscillations in control loops are caused by friction or hysteresis. Another relevant fact is that much times it is not possible to make the maintenance of the valve that is under a considerable variability, because it is not desirable nor possible to stop the process to make the maintenance of the control valve. Thereby, studying friction compensation methods is necessary as a way to improve the control loop performance in this situation until the industrial plant maintenance is made. This dissertation presents controllers with friction compensation and analyzes its performances compared with other known and widely used compensators through experiments made at the Flow Pilot Plant of Polytechnic School of University of São Paulo.

A operação de adubação responde por parte significativa dos custos de produção agrícola. Melhorar a qualidade dessa operação acarreta benefícios econômicos e ambientais. O processo de adubação normalmente é realizado a uma taxa média, representativa de uma área, no entanto, propriedades químicas do solo podem variar consideravelmente dentro dessa área. Desse modo, alguns locais poderão receber fertilizantes e/ou corretivos em excesso, enquanto outros poderão receber quantidades insuficientes. A alternativa à taxa média é a realizar a aplicação à taxa variada, que se caracteriza por aplicar os insumos de acordo com as necessidades específicas dentro da área. Para que essa aplicação aconteça, mecanismos dosadores controlam a aplicação. O objetivo deste estudo é avaliar os mecanismos dosadores de uma carreta adubadora de arrasto, comportas e esteiras, atendem as prescrições de doses previstas no mapa de recomendação de adubação. Para avaliar a uniformidade da operação utilizou-se o controle estatístico do processo. De acordo com os resultados obtidos pode-se afirmar que os mecanismos dosadores não atenderam a condição de realizar a aplicação à taxa variável de maneira uniforme. / The operation fertilization accounts for a significant portion of the costs of agricultural production. Improve the quality of this operation entails economic and environmental benefits. The process of fertilization is usually performed at an average rate representative of an area, however, the chemical properties of soil can vary considerably within the area. Thus, some locations may receive fertilizer and / or lime in excess, while others may receive insufficient amounts. The alternative is to average the application to perform variable rate, characterized by applying inputs according to the specific requirements within the area. For this application happens, metering mechanisms control the application. The aim of this study is to evaluate the dosing mechanisms of a truck hauling fertilizer, locks and mats, meet the requirements of the prescribed dose map fertilizer recommendation. To evaluate the uniformity of operation used the statistical process control. According to the obtained results it can be stated that the meter mechanism did not meet the condition to perform variable rate application to uniformly.

O Controlador Lógico Programável foi criado na década de 70 para automatizar o acionamento seqüencial de relés em linhas de manufatura, controle e automação de processos do tipo liga/desliga. Eram então equipamentos isolados e dedicados a uma tarefa específica. Os CLP’s evoluíram e hoje incorporam recursos de controle analógico em processos contínuos, estão integrados aos outros equipamentos da fábrica na hierarquia de controle e podem ser facilmente re-configurados através de programação remota em redes industriais proprietárias. O surgimento da Internet e de redes corporativas semelhantes (Intranet) tornou possível o acesso remoto aos equipamentos de controle dos processos usando uma arquitetura aberta. Neste contexto, a Web, com sua interface gráfica intuitiva e universal, é muito indicada para a supervisão remota de processos de chão-de-fábrica. Como equipamentos importantes em automação industrial, os CLP’s seguem essa tendência adquirindo acessibilidade pela Web. Esse trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma IHM (Interface Homem-Máquina) de supervisão de um CLP implementado em software (SoftPLC) em controle de um processo simulado através de uma interface WWW. A proposta servirá também como incentivo a projetos futuros para implementação de uma interface de configuração com CLP real. / The Programmable Logical Controller was introduced in the 70's to replace the relay logic in manufacturing lines and in on/off control. They were devices isolated and dedicated to one specific task. The PLC's evolution introduced analog control capabilities for continuous processes and integrated them with other devices in the factory's control hierarchy, which can be remotely reconfigured through proprietary industrial networks. The appearance of the Internet and similar corporate networks (Intranets) made it possible to remotely access control devices through an open architecture. The browser and its intuitive graphical interface is a natural appeal to the remote supervision of processes in the plant. As important industrial automation equipment, the PLC follow this trend and acquire web accessibility. The objective of this work is the development of a supervising MMI (Man-Machine Interface) using the Web for a SoftPLC in control of a simulated process . It will also be an incentive to the future development of a dedicated configuration module for a real PLC.