Orientador: Oswaldo Luiz Agostinho / Dissertação (mestrado)-Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T07:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suniura_ItamarShindi_M.pdf: 9743647 bytes, checksum: 9a4f00c3c8beb7c666ca069273579717 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Esse trabalho relaciona-se a utilização de Sistemas Especialistas, uma área da Inteligência Artificial, como uma das tecnologias contribuidoras no solucionamento de problemas relativos ao uso da experiência e do conhecimento humano. Particularmente, tenta responder as necessidades da manutenção de máquinas e equipamentos, onde no processo de diagnose: - existe uma grande quantidade de informações para uma só pessoa manipular, - as soluções incluem muitas alternativas para uma só pessoa considerar,ou ainda - rápidas decisões são necessáriasde múltiplas fontes. Nesse trabalho é proposto a utilização de uma estratégia de diagnóstico integrada, baseada em classificação heurística e em modelo causal, através da integração dos conhecimentos experimental e fundamental, tendo em vista a manutenção de máquinas e equipamentos voltados à produção. o modelo foi aplicado e avaliado em uma situação real de fábrica, através do desenvolvimento de um Sistema Especialista para auxiliar o processo de manutenção de um equipamento de limpeza e descontaminação de partes metálicas. A implementação utilizou uma ferramenta do tipo casca com representação do conhecimento através de regras de produção e um método de inferência para trás. Esse processo compreendeu as etapas de aquisição do conhecimento, defInição da estratégia de diagnóstico, seleção da ferramenta, codificação do conhecimento e testes do sistema. Sendo que avaliação do sistema deu-se a nível de verillcação, validação e aceitação do usuário. O resultado obtido da aplicação do modelo foi a redução do tempo médio de reparo do equipamento, da ordem de 50%, obtidos através da diminuição do tempo gasto no processo de identificação da causa dos problemas -o diagnóstico do problema. Com base no resultado obtido, conclui-se que a utilização de um sistema automático de diagnóstico voltado a manutenção que utilize uma abordagem integrada baseada em modelo causal e em classillcação heurística é válido e eficaz. E pode ser considerado um avanço no processo de diagnóstico automático, particularmente para aqueles aplicados a classe de máquinas e equipamentos de natureza mais complexa / Abstract: This work is related to the Expert System application in the Manufacturing Processo The Expert System is an Artificial Intelligence field that is trying to bring the computer systems to solve problems that requires the human experience and knowledge. One identified area is the diagnose process, where usually there is a large quantity of knowledge to be handled by only one person, or when many altematives must be considered, or when many alternatives must be taken from multiple sources, during a diagnostic process. The proposal of this work is the integration of the diagnose strategy based in heuristic classification and based in model, obtained by the experimental and fundamental knowledge integration, to help production machines and equipments maintenance process. The proposed model was applied and tested in a real manufacturing environment, where a diagnostic Expert System was developed and tested, to help the maintenance activities of a cleaning parts machine. The developed system was accomplised in a shell tool, with production rules for knowledge representation and a backtracking inference process. The overall process phases were: knoledge acquisition, diagnose strategy definition, shell tool selection, knowledge coding, and tests. The developed Expert System was evaluated in terms of verification, validation and user acceptance or human factors. The application result was that the mean time to repair was reduced in 50%, due to the reduction of the time spent in the problem identification task, or the diagnostic process itself. Based on the obtained result, the concluion of this work, is that an automatic diagnostic system for maintenance purpose based in a integrated strategy -heurist classification and model, is valid and effective. And it can be considered an advace in the automatic diagnostic systems, particullarly for those systems that deal with a more complex equipment's class / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Nivaldo Lemos Coppini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T10:58:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_DalbertoDiasda_D.pdf: 7963439 bytes, checksum: ab345a526734ea426844161892948326 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A determinação das condições de usinagem raramente tem sido contemplada como um problema de planejamento, e, portanto, integrada às outras etapas. Observa-se que essa determinação vem sendo tratada isoladamente, como um problema de pesquisa operacional (otimização de uma função objetivo) ou como uma simples consulta a um banco de dados. Em muitas situações, ela é deixada a cargo de um operador experiente. O objetivo deste trabalho foi formalizar uma metodologia para construção de uma ferramenta computacional que permita a um especialista humano gerar um sistema para enfrentar esse problema. A presente metodologia tem um caráter generalista, permitindo ao usuário obter um sistema que contenha sua experiência pessoal e seja dirigido pelo e para um determinado chão-de-fábrica. Para atingir esse objetivo empregou-se as seguintes técnicas: propagação de restrições, raciocínio baseado em casos e raciocínio qualitativo-causal. A metodologia proposta já se encontra na forma de um protótipo implementando em VISUAL-BASIC e COMMON LISP; sendo possível a construção de um Módulo Especialista para escolha das condições de corte paralelamente às outras etapas do planejamento da usinagem / Abstract: The selection of cutting conditions is an important task in the machining planning. It affects time, cost, quality and always yields undesirable side-effects as excessive tool wear and large cutting forces. However, there is a few attempt to integrate it in the automated process planning systems. Probably, because there is no theoretic models to allow theirs values to be selected. The presence of experimented personnel remains necessary to choose the initial conditions and change them when something goes wrong at the shop fIoor. The purpose ofthis research is an attempt to face this problem. A very general methodology was proposed. Constrain propagation, similarity evaluation and qualitative-causal models were the techniques employed to formalize this proposal. Constraints were used as a medium forcommunication among hierarchical levels of variables. Similarity coefficients were fundamental to retrieve past experience from a case base. The causal dependency between variables were expressed using qualitative relations, which allowed to adapted the retrieved case to satisfy the most important constraint. The current methodology - implemented using VISUAL-BASIC and COMMON LISP - permits an Expert Module to be tailored to a very specific shop fIoor and the choice of cutting variables can be made concurrently with the others planning tasks / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Armando Freitas da Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T18:29:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rebello_MarcosPauloFerreira_M.pdf: 8687702 bytes, checksum: 4750d6cba3eaf0e1362f1464c0d20b23 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O Kards tem como objetivo ser um ambiente para programação inteligente de atividades em um ambiente especializado onde se utilize um conhecimento específico. Desenvolvido como um sistema para processamento de Linguagens Formais Nebulosas suportado pelo conceito de Sistema Distribuído, onde agentes primitivos se encarregam da implementação das propriedades básicas do sistema e agentes complexos são criados como equipes de agentes primitivos para processar uma Linguagem Formal Nebulosa. Esta Linguagem Formal Nebulosa é aquela requerida para implementar uma aplicação específica, isto é, aquela utilizada para processar o conhecimento especializado que define uma aplicação. As sentenças desta Linguagem Formal Nebulosa são armazenadas na base de dados sob uma sintaxe de redes. O sistema Kards possui ferramentas para: a) implementação e manuseio de bases de dados; b) representação do conhecimento especializado através de redes de processamento e redes de raciocínio; c) simulação do raciocínio especializado através da navegação das redes de raciocínio; d) aquisição sensorial de dados através de sistemas de conversão analógico-digital, scanner e mesa digitalizadora, e) reconhecimento sensorial de padrões através de paradigmas de aprendizado e reconhecimento sintático de padrões; f) aprendizado e processamento do jargão utilizado para comunicação em ambientes especializados; g) atuação inteligente no ambiente externo dentro dos paradigmas de controle nebuloso através do uso de conversão digital-analógico.O Kards é um sistema auto-referenciado, pois utiliza a própria sintaxe do sistema para descrever suas estruturas básicas. É apresentado um exemplo de aplicação na área de engenharia de petróleo / Abstract: KARDS provides a computational environment for intelligent programming of activities supported by expert knowledge. It is a tool for Fuzzy Formal Language processing using the paradigm of Distributed Processing Systems, where primitive agents are in charge of handling the basic system's basic rules and complex agents are created as teams of these primitive agents in charge of processing a given Fuzzy Formal Language. This language is the one required to implement the desired application, that is the one supporting the expert knowledge used in the application. The sentences of this Fuzzy Formal Language compose a Data Base and a network syntax is used for storing purpose. The systems provides tools for a) Data Base handling and implementation; b) knowledge representation by means of processing and reasoning networks; c) expert knowledge simulation by means of network navigation; d) sensory data acquisition from A/D devices, scanners and tablets; e) sensory pattern recognition by means of syntactical and network paradigms; f) learning and processing the restricted language (jargon) used in the expert environment, and g) intelligent action over the external environment using the paradigm of fuzzy control. KARDS is a self-referred system, because it takes profit of its own syntax to represent its basic structures. An example of application in the oil industry is presented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Otto Luiz Alcantara Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sotomayor_GabrielPauloGutierrez_M.pdf: 7161262 bytes, checksum: 24cf3d504523dcb7879327e83bf884b1 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Diversas soluções de aplicativos computacionais tem sido adotadas pela indústria de petróleo para controle de poço. Nenhum destes aplicativos, entretanto, trata de maneira integrada a questão operacional, isto é, não associam os procedimentos de projeto com os de operação, passando pelo tratamento de anormalidades para situações de lâminas de água profundas. Tal fato termina por impactar a coordenação do processo de controle de poço, com consequências negativas para a segurança do poço e custos operacionais. Esta dissertação mostra o desenvolvimento e a aplicação de uma ferramenta computacional que enfoca a questão da integração no processo de controle de poço, nas etapas de projeto, monitoramento e circulação do gás. Esta ferramenta, denominada PROKICK, disponibiliza para os técnicos e engenheiros envolvidos no controle de poço, funcionalidades de procedimentos operacionais, previsão de pressões e geração da planilha de controle voltadas principalmente para poços de lâmina d'água profunda. o aplicativo suporta, ainda, o tratamento de problemas de controle de poço com sistemas baseados em conhecimento, implementados através de regras de produção / Abstract: Many solutions based on computational systems have been adopted by petroleum industry for well control problems. None of this tools, however, treats operational issues with an integrated vision, that is, they do not associate the design procedures with operational procedures. They also do not regard the analysis of abnormal situations during deepwater well control operations. These facts affect the coordination of well control process, with detrimental consequences to well safety and operational costs. This dissertation presents the development and application of a computational tool that works with an integrated vision of well control process and includes tasks related to the well design concerning safety, kick detection and kick circulation out of the well. This tool, named PROKICK, offers to the technical personnel involved in well control operations, functionality to operational procedures, pressure behavior prediction and preparation of killsheet for deepwater wells. AIso, this tool supports the analysis of well control problems with knowledge systems, built with production roles / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

This work represents the research project to obtain the degree of Master of Sciences in Electrical Engineering, specializing in Systems Engineering, at the Escola Politécnica of the Universidade de São Paulo, in São Paulo, Brazil. The main objective of the project is to design the mirror nanopositioning controller of the state-of-the-art Fabry-Pérot interferometer to be installed in the Brazilian Tunable Filter Imager (BTFI) on the Southern Astrophysical Research (SOAR) telescope in Chile. A three-input-three-output multivariable prototype of the Fabry-Pérot system is comprised of three high-range Amplified Piezoelectric Actuators (APA) of 360 m stroke and three 400 m range capacitive measurement systems. A characterization of the instrumentation of the system, which consists of capacitive sensors and capacitance-to-voltage converters, piezoelectric actuators, power drivers of the piezoelectric actuators and data acquisition system was done as part of the identification and study of the system. With the characterization of the system, a sixth-order complete system model was built on top of a second-order piezoelectric actuator parametric model, required for the design of the controllers. Subsequently, the scientific specifications were translated to a control problem and the design of a robust controller was made following the Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery (LQG/LTR) method. Also a Proportional-Integral controller tuned using a genetic algorithm was designed to be used as benchmark. Finally the built controllers were validated in the real system. Results show that both controllers achieve the performance requirements of following reference signals and having null steady-state error. However, the robust controller is by far the best suited for the Fabry- Pérot instrument in terms of performance and stability because of its higher bandwidth and robustness to modeling errors. / Este trabalho apresenta o projeto de pesquisa para obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica, área de concentração de engenharia de sistemas, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. O objetivo principal deste projeto foi desenvolver um controlador de nanoposicionamento para o interferômetro de Fabry-Pérot que será instalado no instrumento BTFI (Brazilian Tunable Filter Imager), no telescópio SOAR (Southern Astrophysical Research Telescope), no Chile. O interferômetro de Fabry-Pérot é um sistema multivariável de três entradas e três saídas composto por três atuadores piezoelétricos de 370 m de deslocamento, e três sistemas capacitivos de medida de distância de 400 m de faixa de medição. A caracterização da instrumentação do sistema, que consiste em sensores capacitivos, conversores de capacitância para tensão, atuadores piezoelétricos, drivers de potência para os atuadores piezoelétricos e sistemas de aquisição de dados, fez parte do estudo e da identificação do sistema. Após a caracterização da instrumentação, foi desenvolvido um modelo físico de sexta ordem para o sistema completo, partindo do modelo de segunda ordem dos atuadores piezoelétricos. Este modelo é necessário para o projeto dos controladores. Subsequentemente, as especificações científicas foram traduzidas em um problema de controle e o projeto do controlador robusto foi feito seguindo a técnica LQG/LTR (Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery). Um controlador Proporcional-Integral (PI) também foi desenvolvido e sintonizado usando um algoritmo genético, para funcionar como ponto de comparação. Finalmente, os controladores desenvolvidos foram validados no sistema real. Com os resultados concluiu-se que ambos controladores atingiram as especificações de desempenho no que diz respeito a seguir sinais de referência com erro nulo no estado estacionário. Pôde-se concluir ainda que o controlador robusto mostrou-se mais adaptado ao instrumento Fabry- Pérot em termos de desempenho e estabilidade, pois, comparado ao PI, é um controlador com maior largura de banda e robustez aos erros de modelamento.

Orientadores: Guido Costa Souza de Araújo, Sandro Rigo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FlaviadeOliveira_M.pdf: 1899166 bytes, checksum: 5f1ea70dfec475a34e56a6f493eda1aa (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Arquiteturas tradicionais para sistemas modernos consistem em SoCs com múltiplos processadores integrados em um único chip conhecidos como MPSoCs. A maioria dos IPs de um MPSoC são altamente configuráveis, cada um com uma complicada relação custo-benefício entre métricas como desempenho, área e consumo de energia, tornando o espaço de projeto de um MPSoC bastante amplo. Aliado a essa complexidade de projeto está o fato de que não é possível realizar a verificação de um MPSoC sem a aplicação em software e muito menos desenvolver o software sem modelos de hardware. Por isso é importante que os projetistas possam começar com modelos do sistema completo nos quais subsistemas possam ser independentemente substituídos por modelos refinados, de forma a haver uma validação contínua do sistema. Neste contexto, o conceito de plataforma virtual tem sido utilizado para desenvolvimento paralelo de hardware e software. Através de plataformas virtuais, projetistas podem analisar antecipadamente muitos problemas de projeto em um MPSoC, obtendo assim estimativas para consumo de energia, tráfego de barramento, uso de memória, eficiência dos periféricos e, principalmente, desempenho do sistema como um todo. Este projeto visa prover uma plataforma virtual em nível ESL chamada MediaBox. A MediaBox tem como mecanismo de interconexão uma NoC (Network-on-Chip) que introduz o conceito de rede na plataforma e possibilita a comunicação simultânea entre seus IPs. A plataforma desenvolvida possibilita a avaliação de desempenho de sistemas multimídia e sua execução facilita a produção de grandes quantidades de informação poupando tempo e esforço ao desenvolvedor. O estudo de caso realizado demonstra que a MediaBox é uma boa solução para simular aplicações multimídia e para análise de desempenho. Devido ao grande tráfego existente entre os IPs, o uso de uma NoC como meio de interconexão mostrou-se eficaz. A MediaBox possibilita o uso de diferentes configurações através de um arquivo de configuração e de um mapa de endereçamento que permitem explorar essas opções. Essa flexibilidade permite aos usuários conceber e testar diferentes arquiteturas através das quais pode ser estudado o comportamento e o desempenho de sistemas multiprocessados em um chip / Abstract: Traditional architectures for modern systems consist on SoCs with multiple processors integrated in a single chip known as MPSoCs. Most of the IPs in a MPSoC are highly configurable, each with a complicated trade-o_ between metrics such as performance, area and energy consumption making the design space of a MPSoC incredibly wide. Allied to this project complexity is the fact that it is not possible to perform verification of a MPSoC without the application in software and much less develop the software without hardware models. For this reason, it is important that designers start with complete system models in which subsystems may be independently replaced by refined models, so that there is a continuous system validation. In this context, the concept of a virtual platform has been used for parallel development of hardware and software. Through virtual platforms, designers are able to analyze in advance many design problems in a MPSoC, thus obtaining estimates for energy consumption, bus trafic, memory usage, peripherals efficiency and mainly performance of the system as a whole. This project aims to provide a virtual platform in ESL called MediaBox. The Media- Box interconnection mechanism is a NoC (Network-on-chip) that introduces the concept of a network inside a platform and enables simultaneous communication between its IPs. The developed platform enables multimedia systems performance evaluation and its execution facilitates the production of a large amount of information saving the developer's time and effort. The case study developed demonstrates that MediaBox is a good solution for simulating multimedia applications and for performance analysis. Due to the amount of traffic between the IPs, the use of a NoC as the interconnection mechanism proved to be effective. MediaBox enables the usage of different configurations through a configuration file and an address map that allows to explore these options. This _exibility allows the users to conceive and test different architectures through which the behavior and the performance of multiprocessor systems in a single chip can be studied / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador : Nivaldo Lemos Coppini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T09:13:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batocchio_MariaCristinaAranda_D.pdf: 12935242 bytes, checksum: ca912358e3eabe0711fb47e2f016cfa8 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Com a implantação de novas técnicas de produção e gestão empresarial, busca-se a vantagem competitiva com velocidade de resposta proporcional às variáveis externas e internas que afetam os negócios das empresas, por isso pode-se utilizar os sistemas computacionais, os quais terão como objetivo agilizar e facilitar o processo ou até mesmo inibi-lo. Este trabalho desmistifica a utilização de sistemas computacionais por profissionais sem grande vivência computacional, tornando o processo de tomada de decisão mais funcional e flexível. No momento presente, o processo decisório é baseado apenas na experiência de um único executivo o que leva muitas empresas a tomarem decisões errôneas, comprometendo assim sua vantagem competitiva. Este trabalho tem por objetivo a flexibilização dos atuais sistemas computacionais das empresas de maneira eficiente através da utilização de técnicas de inteligência artificial; mais precisamente os Sistemas Especialistas, pois no desenvolvimento de sistemas computacionais tradicionais as regras são tratadas de maneira fixa dentro de seus programas de aplicação. Para isto um Sistema Especialista de apoio à tomada de decisão para a área de marketing foi desenvolvido baseado nas informações do mercado, informações essas fornecidas pelo usuário que estará interagindo on-line com o sistema. Esse sistema manipula assim o conceito de conhecimento em marketing. A idéia de conhecimento está relacionada com a idéia de estratégias e conseqüentemente com o desempenho de empresas através do estudo da experiência acumulada, pois todo administrador evidentemente aprende com sua própria experiência, com a experiência de seus colegas, e estudando o comportamento de seus concorrentes. Com este sistema tem-se melhor utilização de dados e informações relativas às atividades empresariais, pois o domínio das informações é à base de sustentação de toda a atividade de marketing estratégico. Com isto, tem-se um aumento na confiança e redução de incertezas relacionadas às decisões, o que conduz a uma melhoria na competência gerencial, pois o Sistema Especialista atua como uma segunda opinião no processo de tomada de decisão / Abstract: With the implementation of new techniques for production and business management, we seek the competitive advantage in producing answers at a speed which meets that of external, and internal variables, which affect business. Thus, we can use the computer systems, whose objective is to hasten and facilitate the decision-making process, or even inhibit it, when not applied. These study aims at breaking the paradigm of use of computer systems by non-expert professionals, making the decision-making process more functional and flexible. At present, the decision-making process is based solely on the experience of a single executive, which leads many companies to making inappropriate decisions, putting their competitive edge at risk. This work aims the process of making companies' computer systems more flexible through the use techniques of Artificial lntelligence - more specifically of Expert Systems - once in the development of traditional computer systems roles are regarded as fixed in their application programs. Considering the above mentioned scenario, it was developed an Expert System to support decision-making in the marketing area based on market information provided by the user, who will be interacting with the system on-line. Thus, this system manipulates the very concept of knowledge of marketing. The concept of knowledge is related to that of strategies and consequent1y to companies' performance through the study of accumulated experience, since every manager naturally learns with his/her own mistakes, by sharing experience with their colleagues, and by studying their competitor's behavior. This system enables a better use of data and information of business activities, once information control is the basis to sustaining the whole of strategic marketing activities. The result is a greater trust and reduction of uncertainties in decision-making, which leads to enhanced management competence. This can happen since Expert System acts as a second opinion on the decision-making process / Doutorado / Materiais e Processos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Maria Beatriz Felgar de Toledo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T07:47:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_HudoRodriguesde_M.pdf: 4932798 bytes, checksum: 8ec72a7d06fd010d7b6a55baf11da594 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Esta dissertação propõe uma arquitetura para um sistema de gerenciamento de workflows que atenda aos requisitos de aplicações para o desenvolvimento de projetos. São considerados modos mais flexíveis para troca de informações entre usuários que trabalham no mesmo projeto, no contexto de uma transação de grupo. Em sistemas de workflow tradicionais, a troca de informações é realizada através de parâmetros entre tarefas. O modelo proposto permite a troca de resultados intermediários entre usuários de uma transação de grupo. Além disso, o sistema garante a execução confiável de processos mesmo quando falhas ocorrem. Finalmente, um protótipo foi implementado sobre uma plataforma distribuída baseada em CORBA / Abstract: This dissertation proposes an architecture for a workflow management system that meets the requirements of project development applications. More flexible modes for information exchange between users that work on the same project are considered, in the context of a group transaction. In traditional workflow systems, the information exchange is achieved by parameter passing between tasks. The proposed model allows the exchange of intermediary results between users within a group transaction. Moreover, the system guarantees the reliable execution of processes even when failures occur. Finally, a prototype has been implemented on a CORBA-based distributed platform / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-25T17:10:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerreiro_MarcoAntonio_D.pdf: 12088829 bytes, checksum: f260600e7e1701298f3e7bddd92dc1b7 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Sistema Especialista é o nome dado a um aplicativo de computador que tem como objetivo suprir a necessidade de especialistas humanos em determinadas áreas de conhecimento, simulando o raciocínio do homem e visando dar soluções a problemas bem específicos utilizando, para isto, o conhecimento teórico e prático que é adquirido a partir de dados científicos (literatura, pesquisadores, etc.) e da experiência prática (projetistas, operadores, etc.). Neste trabalho, coletou-se dados práticos e de projetos junto à especialistas da indústria alcooleira, formando uma ampla base de conhecimento na qual fazem parte também modelos matemáticos que simulam o processo. O conjunto dos dados práticos e dos modelos matemáticos produziu um protótipo de um Sistema Especialista, designado por Alcoxpert, que foi idealizado com o objetivo de servir como instrumento de avaliação das condições de operação de unidades existentes e para o projeto e dimensionamento de novas unidades no setor alcooleiro. O sistema pode avaliar as condições de operação de unidades através de simulação e foi desenvolvido utilizando o shell "SMART ELEMENTS" da Neuron Data. Sua base de conhecimentos é estruturada através de regras. Foram desenvolvidas três bases de conhecimento que abordam três unidades de uma usina alcooleira: moagem, fermentação e destilação. O sistema na unidade de moagem simula a extração do tandem de moenda que pode ser de quatro ou seis temos. Através de dados experimentais, calculou-se os coeficientes de embebição e reabsorção, como também através de ajuste foi obtida uma equação para cálculo destes coeficientes. Para utilizar o sistema, são necessários alguns dados de entrada como: número de temo de moendas,valores dos coeficientes de reabsorção, preenchimento e embebição, densidade do caldo no bagaço, brix do bagaço, brix de embebição e fibra nos respectivos temos, brix, fibra e peso da cana. O resultado de uma consulta a esta unidade é o perfil de fibrado bagaço,brixdo caldo,brix do bagaço,umidade e extração em cada moenda, nível e brix de embebição em cada temo e a extração global do processo. Na unidade de fermentação, o algoritmo que simula o processo foi desenvolvido a partir de balanço de massa e energia, equações cinéticas que representam o processo de fermentação pela Saccharomyces cerevisiae. Alguns dados de entrada devem ser fornecidos pelo usuário para a utilização do sistema tais como o tipo de mosto, número de cubas, tempo de tratamento do fermento e vazão de alimentação do caldo. A resposta obtida é o perfil de concentração de substrato, produto, células, volume do reator e área de troca térmica dos trocadores de calor, produtividade do processo e volume de cuba de tratamento ácido. Na unidade de destilação procurou-se adaptar os projetos existentes que utilizam a destilação azeotrópica e o benzeno como solvente para o processo de destilação extrativa utilizando o etilenoglicol como solvente. Do projeto, foram mantidos o número de colunas, número de pratos, temperatura de alimentação, concentração de alimentação, especificação do álcool final. A coluna de destilação extrativa é estável e o solvente etilenoglicol não é cancerigeno, nem tóxico. O sistema permite ao usuário escolher entre produção de álcool anidro ou hidratado. Foi construído um banco de dados da unidade utilizando o simulador Hysim. Foi feito um estudo da razão da vazão de solvente/alimentação e da temperatura de alimentação do etilenoglicol a fim de diminuir o consumo de energia na unidade. Em uma consulta ao sistema para a unidade de destilação, são necessários alguns dados de entrada: concentração de etanol no vinho delevedurado, temperatura de entrada do vinho delevedurado na coluna e temperatura de alimentação de etilenoglicol. O sistema apresenta como resposta o perfil de temperatura, consumo de energia e reciclo em cada coluna e apresenta os melhores pratos de alimentação. Foram feitas consultas a especialistas e à literatura do setor, as informações coletadas estão disponíveis ao usuário nas telas de ajuda ("Help") que contém também figuras obtidas de simulações. Estas informações auxiliam na compreensão de parâmetros do processo e da unidade, indicando também o comportamento de parâmetros frente a alterações em condições do processo. Em alguns casos, o sistema indica e aconselha a melhor opção de escolha com base nas simulações e no conhecimento prático adquirido. As bases de conhecimento foram desenvolvidas para serem independentes entre si, isto dá uma maior flexibilidade ao sistema. O sistema desenvolvido mostrou ser uma eficiente ferramenta na simulação destas unidades e podem auxiliar no gerenciamento destas, bem como ajudar no desenvolvimento de novos projetos. Os desvios entre o previsto pelo sistema e a prática foram mínimos. O consumo de energia para produção de álcool anidro pelo novo processo é da mesma ordem de grandeza do processo de destilação azeotrópica. / Abstract: Expert System is a name given to a software, whose aim is to supply the needs of human experts in some areas of knowledge. It simulates human reasoning and tries to solve specmc problems by using rules of thumb (heuristic rules) which are acquired ftom scientific data (literature, researchers, etc.) and practical experience (designers, operators, etc.). This research work contains rules of thumb for plant design which were collected ftom experts of the alcohol industry as well as mathematical models that simulate the process forming a large knowledge base. The whole set of data obtained both ftom practica1 and theoretical considerations as well as ftom process simulation produced a prototype of an Expert System, called Alcoxpert, which was designed with the purpose of being an instrument for the process control of existent plants and also for the design of new units of alcohol production. Alcoxpert simulates the operation conditions of three different units. Alcoxpert was developed using the "Smart Elements" shell of Neuron Data. Three knowledge basis were developed which are related to three operational units of the alcohol industry: crushing, fermentation and distillation. The System, concerning the crushing unit, simulates the extraction in the crushing train for either four or six trains. The imbibition and reabsorption coefficients were calculated ftom experimental data, through specmed regression and equations for these coefficients were estimated. For the use of Alcoxpert, some entry data are necessary, such as: number oftrains, imbibition and reabsorption coefficients and filling ratio, density of juice in bagasse, brix degree in bagasse, brix degree in imbibition and fibre ftaction in bagasse in each train and also brix degree, ftaction of fibre and weight of cane. The result is a fibre profile in the bagasse, brix degree in juice, brix degree in bagasse, moisture in bagasse, brix extraction and imbibition leveI. Concerningthe fermentationunit, the algorithmthat simulatesthe process was developed ftom mass and energy conservation, kinetic equations that represents the ermentationprocess by Saccharomyces cerevisiae. Some entry data have to be given by the user to start the system: type and composition of input medium, number of tanks for the acid treatment, time required for the acid treatment, input medium flow rate, etc. and the result is the volume profile of reactors, process flow rates, productivity, the surface areas of heatexchangers, the number of centrifuges and the tank volumes for the acid treatment. For the distillation unit, existent projects which use azeotropic distillation with benzene as entrainer and extractive distillation that utilises ethyleneglycol as entrainer were adapted. Column and tray numbers, feed temperature, feed concentration and final alcohol specification were maintened ITomthe original projects. The column of extractive distillation was show to be stable and the in addition ethyleneglycol is not cancerous nor toxic. Alcoxpert allows the user to choose between pure ethanol production or ethanol in the azeotropic composition. A database was created using Hysim simulator which helps Alcoxpert to make decisions. Also, a study about solvent to feed ratio and feed temperature of ethyleneglycol was developed in order to minimise energy use. Some entry data are necessary to start the Alcoxpert distillation unit: wine cell concentration, wine feed temperature and etylhleneglycol feed temperature. The result is a profile of temperature, energy use and recycle in each column as well the best feed trays. Experts and the literature were consulted and collected information are at users disposal in the "Help scream". It also contains figures that illustrate the processo These information can help users to understand the process parameters. They also indicate the behaviour of relating parameters to changes in the process conditions. In some cases, the system can indicate and advise the best condition for a parameter according to simulations and acquired practical knowledge. The knowledge basis were developed independently ITomeach other which gives a higher flexibility to the Expert System. Alcoxpert demonstrated to be an efficient tool simulating these units and it can be useful in the management of the whole plant, as well as in the design of new projects. The system was shown to be reliable since the difference between theoretical calculation and practical results was minimum. The spent energy to produce ethanol by extractive distillation was show to be the same as by azeotropic distillation. / Doutorado

Orientador: Sergio Tonini Button / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:44:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CaporalliFilho_Angelo_D.pdf: 7296702 bytes, checksum: d080042f5d4d615c8783e2960c279f86 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado