Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:33:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Okabe_EduardoPaiva_M.pdf: 2870106 bytes, checksum: 407ab8520d3ea9ce74f6fa3255c820b3 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador: Carlos Alberto dos Reis Filho / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_EdmarGosi_M.pdf: 3033857 bytes, checksum: 85edd22f0f28cd24cd614bda48bd6fcd (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O conceito drive by wire, resultado da evolução tecnológica, introduziu a comunicação entre sensores e atuadores através de sinais elétricos, substituindo acoplamentos mecânicos como cabos flexíveis e varetas de aço. Destaca-se neste conceito o mecanismo de aceleração de um veículo, no qual a posição angular é convertida em um sinal elétrico que após o devido processamento aciona o motor elétrico que por sua vez posiciona a borboleta de admissão de ar. Sendo assim a ECU tem total autonomia para buscar o melhor desempenho do veículo, seja em percurso ou em partida a frio. A maior parte dos pedais de acelerador utilizados em sistemas de injeção eletrônica de motores de combustão interna existentes no mercado, atualmente é baseada em sensores resistivos (potenciômetros). Estes pedais utilizam tecnologia consagrada e barata, porém esta tecnologia possui alguns inconvenientes com relação a desgastes e variações de resistência com a temperatura. Novos desenvolvimentos estão sendo realizados baseados em sensores sem contato mecânico entre as partes internas. Dentre estes desenvolvimentos, destacam-se os sensores magnéticos de relutância variável (principalmente os LVDTs) e os de efeito Hall. Os pedais que se baseiam nestas tecnologias, no entanto são caros e por isto mesmo, menos difundido no mercado. Nesse trabalho é proposto utilizar outro conceito para implementação de pedais. Este conceito é baseado em um sensor capacitivo, formado por capacitores de placas paralelas e conectado a um circuito adequado de condicionamento, que gera um sinal analógico semelhante ao sinal gerado pelos pedais atuais existentes no mercado. Como a tecnologia capacitiva é relativamente barata, será possível construir pedais sem contato, com baixo custo e atendendo a todos os critérios e normas de segurança e confiabilidade da indústria automotiva / Abstract: The concept drive by wire, results from technologic increases, introduced the communication between sensor and actuators by electrical signals, replacing mechanical couplings as flexible cables and steel rods. Also in the concept, the mechanism of the vehicle acceleration. This angular position is converted into an electrical signal that after due process drives the electric motor that positions the throttle, so the ECU has full autonomy to get the best performance of the vehicle, either in route or cold start. Most of the accelerator pedal systems used in electron injection internal combustion engines (when there is the existence of cable) available today is based on resistive sensors (potentiometers). These pedals use technology knoed and cheaper, but this technology has some problems with respect to wear and resistance change according to temperature. New developments are being made based sensors without mechanical contact between the internal parts. Among these developments, we highlight the magnetic sensors of variable reluctance (especially LVDTs) and the Hall effect, which makes it difficult to accept the market as the technology hall is much more expensive than the already accepted on the resistive pedal. In this paper we proposed to use another concept of technology. This concept is based on a capacitive sensor, consisting of parallel plate capacitors and connected to a circuit of conditioning, the conditioning circuit generates an analog signal similar to that generated by the pedals on the market nowadays. As the capacitive technology is relatively cheaper, you can build pedals contactless, low cost and meeting all the criteria and standards of safety and reliability in the automotive industry / Mestrado / Eletrônica / Mestre em Engenharia Automobilistica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This research is a part of a major project witch comprises the design and building of a functional all terrain vehicle prototype. This type of vehicle is found between the pure off-road vehicles (jeeps) and sport utility vehicles (SUVs). It will also try to combine performance and comfort on and off-road. The main goal is to reach the design of a ladder frame structure using a modern methodology. This method consists of the latest optimization and simulation techniques. The research will also achieve a structure with performance, using the economical viability of a small production. This study represents a contribution to the national small business that can use it to explore markets where bigger industries cannot reach. Initially, parameters were obtained from a structure analysis. This structure belongs to a vehicle that fits the interest category. In the analysis, parameters such as: chassis geometry, torsion and bending stiffness were obtained. These were used to feed the numeric models. The models were built with a commercial software based on the finite element method. The so validated models were simplified and again used as the first step in an automated numerical optimization procedure. After optimization procedures, the design configuration was achieved. The new structure is 75% stiffer (torsion stiffness) than the original model. It is also 5 kg heavier. The new configuration presents also a simpler geometry. It will be easier to be built and can make mass production more efficient. These results allow the research to be continued. First future step will be to build and test the new structure. / Este trabalho de pesquisa é parte de um projeto maior que compreende todas as etapas de concepção, projeto e construção de um protótipo funcional de veículo de uso misto. O veículo em questão deve estar inserido em uma categoria intermediária entre os puramente fora de estrada (tipo jipe) e os chamados utilitários esportivos. Deve conciliar desempenho e conforto, tanto para uso em trilhas quanto em cidades e rodovias pavimentadas. O objetivo principal desta dissertação é desenvolver o projeto de um chassis veicular usando uma metodologia que envolve técnicas modernas de simulação e otimização numérica. Conseqüentemente, obter uma estrutura com o adequado desempenho, levando em consideração a viabilidade econômica de uma produção em pequena escala. Este estudo representa uma contribuição para a indústria nacional de pequeno porte. A partir da utilização de seus resultados poderá explorar nichos de mercado onde as grandes indústrias automobilísticas não atuam. Primeiramente, foram obtidos parâmetros para o projeto a partir da análise da estrutura usada em um veículo de sucesso no mercado nacional, que se enquadra na categoria de interesse. Nesta análise, foram levantadas informações referentes à geometria e rigidez à flexão e torção do chassis. Estes parâmetros foram usados na validação de modelos numéricos modelados em um programa comercial de análise, baseado na técnica dos elementos finitos. Os modelos validados foram então simplificados e utilizados como ponto de partida para um procedimento de otimização numérica automática. Ao final da otimização foi obtida uma configuração de projeto para o novo chassis, que possui rigidez torcional 75% maior que o modelo original. Este resultado foi obtido a partir de um pequeno aumento na massa da estrutura de apenas 5 Kg. Além disto, a nova configuração apresenta geometria mais uniforme, o que facilita sobremaneira sua produção industrial. Os resultados encontrados permitem dar continuidade ao projeto, partindo agora para sua construção e ensaio da estrutura em escala real. / Mestre em Engenharia Mecânica

Fundação Araucária; RENAULT; Seti / A Pesquisa Operacional investiga as (melhores) formas de se configurar e coordenar sistemas ou operações usando técnicas de otimização. Geralmente, a otimização de um sistema é modelado com base no estado final almejado. Porém, como atingir ou implementar tal estado final em sistemas é pouco retratado na literatura. Esta dissertaçãode mestrado propõe uma nova classe de problema de otimização: a programação das operações entre o estado inicial e o final de um sistema, o Problema de Implementação. A programação das operações é especialmente importante para linhas de montagem. A indústria automobilística é fortemente baseada em linhas de produção que podem ser usadas até 24 horas por dia. Assim, as oportunidades de intervenções para mudar ou otimizar o sistema produtivo são poucas. As condições de implementação aplicadas ao balanceamento de linhas produtivas são discutidas, e as características observadas resultam no proposto Problema de Implementação de Linhas de Montagem (PILM). Na dissertação, um guia de modelagem baseado em Programação Linear Inteira Mista (PLIM) é desenvolvido para a formulação de diversas variações do Problema de Implementação. As instruções de modelagem são usadas para desenvolver um conjunto de modelos PLIM para o Problema de Implementação de Linhas de Montagem. Para a obtenção de resultados, um conjunto de instâncias é proposto. Assim, uma análise de sensibilidade em função de cada um dos parâmetros formadores das instâncias é realizada. As formulações são comparadas, junto com as diferentes formas de apresentar e resolver o problema. Ademais, um método de decomposição é usado para resolver um problema industrial real. A modelagem mostrase correta para a divisão da implementação de mudanças em linhas de montagem. Os resultados mostram que a divisão do esforço de implementação resulta em apenas poucas mudanças a mais (cerca de 7% para os casos pequenos e médios) comparadas com a implementação em uma fase. A possibilidade de programar a implementação em etapas menores aumenta a aplicabilidade de projetos, que, de outra forma, requeririam grande paradas de produção. / Operations Research investigates the (best) ways to configure and coordinate systems or operations with optimization procedures. Usually, the optimization of a system is modeled based on the aimed final configuration. However, little is published about how to reach or implement such optimal configurations in the systems. This master thesis proposes a new class of optimization problem: a scheduling of operations between initial and final states of a system, the Implementation Problem. The scheduling of operations is especially important to assembly lines. The automotive industry strongly relies on production lines that can operate 24 hours a day. Thus, the intervention opportunities to change or optimize the production system are very few. The implementation conditions of balancing on assembly lines are discussed, and the observed characteristics result in the proposal of the Assembly Line Implementation Problem (ALIP). The master thesis proposes a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) modeling guide for the formulation of several variations of Implementation Problems. The modeling instructions are used to develop a set of MILP models for the Assembly Line Implementation Problem. For the results, a dataset is proposed and a sensitivity analysis on each of the consistent parameters of the dataset is performed. The proposed formulations are compared, along with the different forms of presenting and solving the problem. Furthermore, a decomposition method is used to solve a real-world industrial problem. The modeling correctly represents the division of the implementation of changes in assembly lines. The results show that the division of the effort in multiple stages only need a few more changes (around 7\% for the small and medium cases) comparing to a straightforward implementation. The possibility of scheduling the implementation in smaller steps increases the applicability of projects that otherwise would require a large system's stoppage time.

Fundação Araucária; RENAULT; Seti / A Pesquisa Operacional investiga as (melhores) formas de se configurar e coordenar sistemas ou operações usando técnicas de otimização. Geralmente, a otimização de um sistema é modelado com base no estado final almejado. Porém, como atingir ou implementar tal estado final em sistemas é pouco retratado na literatura. Esta dissertaçãode mestrado propõe uma nova classe de problema de otimização: a programação das operações entre o estado inicial e o final de um sistema, o Problema de Implementação. A programação das operações é especialmente importante para linhas de montagem. A indústria automobilística é fortemente baseada em linhas de produção que podem ser usadas até 24 horas por dia. Assim, as oportunidades de intervenções para mudar ou otimizar o sistema produtivo são poucas. As condições de implementação aplicadas ao balanceamento de linhas produtivas são discutidas, e as características observadas resultam no proposto Problema de Implementação de Linhas de Montagem (PILM). Na dissertação, um guia de modelagem baseado em Programação Linear Inteira Mista (PLIM) é desenvolvido para a formulação de diversas variações do Problema de Implementação. As instruções de modelagem são usadas para desenvolver um conjunto de modelos PLIM para o Problema de Implementação de Linhas de Montagem. Para a obtenção de resultados, um conjunto de instâncias é proposto. Assim, uma análise de sensibilidade em função de cada um dos parâmetros formadores das instâncias é realizada. As formulações são comparadas, junto com as diferentes formas de apresentar e resolver o problema. Ademais, um método de decomposição é usado para resolver um problema industrial real. A modelagem mostrase correta para a divisão da implementação de mudanças em linhas de montagem. Os resultados mostram que a divisão do esforço de implementação resulta em apenas poucas mudanças a mais (cerca de 7% para os casos pequenos e médios) comparadas com a implementação em uma fase. A possibilidade de programar a implementação em etapas menores aumenta a aplicabilidade de projetos, que, de outra forma, requeririam grande paradas de produção. / Operations Research investigates the (best) ways to configure and coordinate systems or operations with optimization procedures. Usually, the optimization of a system is modeled based on the aimed final configuration. However, little is published about how to reach or implement such optimal configurations in the systems. This master thesis proposes a new class of optimization problem: a scheduling of operations between initial and final states of a system, the Implementation Problem. The scheduling of operations is especially important to assembly lines. The automotive industry strongly relies on production lines that can operate 24 hours a day. Thus, the intervention opportunities to change or optimize the production system are very few. The implementation conditions of balancing on assembly lines are discussed, and the observed characteristics result in the proposal of the Assembly Line Implementation Problem (ALIP). The master thesis proposes a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) modeling guide for the formulation of several variations of Implementation Problems. The modeling instructions are used to develop a set of MILP models for the Assembly Line Implementation Problem. For the results, a dataset is proposed and a sensitivity analysis on each of the consistent parameters of the dataset is performed. The proposed formulations are compared, along with the different forms of presenting and solving the problem. Furthermore, a decomposition method is used to solve a real-world industrial problem. The modeling correctly represents the division of the implementation of changes in assembly lines. The results show that the division of the effort in multiple stages only need a few more changes (around 7\% for the small and medium cases) comparing to a straightforward implementation. The possibility of scheduling the implementation in smaller steps increases the applicability of projects that otherwise would require a large system's stoppage time.

Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma abordagem para auxiliar as montadoras na obtenção de informações sobre os problemas e falhas que ocorrem nos veículos durante o seu uso pelos motoristas, relacionando os dados obtidos com a leitura da telemetria do veículo, assim como as percepções do motorista sobre uma determinada falha. A exploração de técnicas que auxiliam o diagnóstico automotivo é um problema a ser discutido na engenharia. As técnicas de diagnóstico devem fornecer suporte à grande gama de sistemas que surgirão nos próximos anos. Assim, é possível também utilizar a conectividade que os celulares e veículo dispõem na atualidade, com o intuito de evoluir o produto oferecido e melhorar a experiência do cliente enquanto dirige. A inclusão do cliente no processo de diagnóstico, visa permitir que os projetistas identifiquem pontos que podem ser melhorados no carro, mesmo que não apresentem erro aparente. A opinião do cliente pode ser considerada, uma vez que ele é incluído no processo como um novo “sensor" (o mais inteligente e importante de todos) capaz de reportar suas percepções. Considerando este fato, a motivação deste trabalho se encontra em: (i) Procurar alternativas para aplicar de maneira eficiente a conectividade dos veículos no processo de diagnóstico; (ii)Permitir que as montadoras possam obter informações mais concretas dos veículos que comercializam. O objeto é fornecer um sistema de interface entre o usuário e o carro auxiliando a realização dos diagnósticos preventivos mais completos do que apenas usando a telemetria. Neste projeto busca-se que haja uma interação maior com o motorista, e que a experiência das montadoras possa entrar no processo de diagnóstico. Mesmo que o cliente não tenha tanta intimidade com o funcionamento do veículo, o sistema deve orientar o motorista no processo. A entrada de dados do cliente é realizada por texto ou comando de voz. Para a análise desta entrada de dados do cliente foi realizado um estudo de mineração de dados em bases que a montadora já possuía. Estas bases são entrevistas telefônicas nas quais a montadora pergunta ao cliente problemas percebidos no carro, e então as respostas são transcritas para a base. O estudo de mineração de dados foi realizado para a criação do classificador que é responsável por receber os dados de entrada do cliente e classifica-lo em um determinado problema ligado à multimídia ou relacionado ao motor do veículo. O software contido no celular será responsável por solicitar ao sistema de sensores do veículo as leituras necessárias para que o cliente obtenha as informações que deseja. Foi realizado um experimento no qual analistas de diagnóstico responderam a um questionário que buscava analisar se o sistema proposto realmente influenciava no processo de diagnóstico, fazendo com que a solução dos problemas no veículo seja realizada em menos etapas, se comparado com o processo atual. Os resultados mostraram que a abordagem diminuiu o número de etapas necessárias para a obtenção do diagnóstico correto. Dos três estudos de caso realizados, as etapas necessárias para se chegar ao diagnóstico apropriado diminuiu em uma etapa para o primeiro estudo de caso, diminuiu uma etapa para o segundo estudo de caso, e três etapas a menos para o terceiro estudo de caso. Com estes resultados foi possível demonstrar que a abordagem proposta influiu no processo de diagnóstico aplicado atualmente pelas montadoras e concessionárias analisadas. / The goal of this project is to develop an approach to assist automakers in obtaining information about the problems and failures that occur in the vehicles during their use by drivers, relating the data obtained by reading the telemetry of the vehicle, as well as the perceptions of the driver about a particular failure. The exploration of techniques to optimize automotive diagnosis is a problem to be discussed in Engineering. Diagnostic techniques should support the wide range of systems that will emerge in the coming years. Thus, it is also possible to use the connectivity that mobile phones and vehicles have today, in order to evolve the product offered and improve the customer experience while driving. The customer inclusion in the diagnostic process aims to allow engineers identifies points to be improved in the car, even if they dont present an apparent error. The customer opinion should be considered, since he/she is included in the process as a new "sensor"(the most intelligent and important of all) able to report his/her perceptions. Considering this fact, the motivation of this research is: (i) search for alternatives to efficiently apply vehicle connectivity in the diagnostic process, (ii) enable automakers to obtain more concrete information on the vehicles they sell. The object is provide an interface between the user and the car helping them to perform a more complete preventive diagnoses than only using telemetry. In this project it is sought that there is a greater interaction with the driver, and the experience of the automakers could be included the diagnostic process. Even if the customer isnt so accustomed with the operation of the vehicle, the system must guide the driver by the process. The customer input data is performed by text or voice command. The analysis of this customer input data, a data mining study was performed based on a base that automaker already had. These bases are telephone interviews in which the automaker asks the customer for perceived problems in the car, and then the answers are transcribed to the base. The data mining study was performed to create one classifier which was responsible for receiving the input data from the customer and sorting it into a particular problem related with the multimídia or related to the motor of the vehicle. The software contained in the mobile phone will be responsible asking to the vehicle sensor system for the readings necessary for the customer can to obtain the information he/she wants. An experiment was carried out in which diagnostic analysts answered a questionnaire that sought to analyze whether the proposed system actually influenced the diagnostic process, so the solution of the problems in the vehicle was performed on less steps compared to the current process. The results showed the approach reduced the number of steps required to obtain the correct diagnosis. Of the three case studies performed, the steps required to arrive at appropriate diagnosis decreased in one step to the first case study, one step to the second case study decreased, and three less steps to the third case study . With these results it was possible to demonstrate that the proposed approach influenced the diagnostic process currently applied by the automakers and concessionaires analyzed.

FA; UTFPR; RENAULT / Linhas robóticas de solda são comuns na indústria automobilística. Durante a produção de um veículo, sua estrutura metálica precisa ser soldada em um único corpo resistente. Isso é feito por meio de centenas de soldas a ponto por resistência, cada uma liga localmente duas ou mais placas metálicas. Distribuir eficientemente esses pontos entre robôs é particularmente desafiador, levando em conta que: cada robôs podem fazer acessar uma parte dos pontos de solda, há tempo de movimentação entre pontos e robôs podem colidir entre si se ocuparem o mesmo espaço físico ao mesmo tempo. Há muitas maneiras factíveis de distribuir pontos de solda. No entanto, cada uma gera um resultado econômico diferente: Se um robô soldar muitos pontos se tornará um gargalo e reduzirá a taxa média de produção.Obter o conjunto de decisões operacionais que gera o melhor desempenho é o objetivo de técnicas de otimização. Há uma ampla variedade de técnicas descritas na literatura de pesquisa operacional e ciência da computação: modelos matemáticos, algoritmos, heurísticas, meta-heurísticas, etc. No contexto industrial, tais técnicas foram adaptadas para diversas variantes de problemas práticos. No entanto, estas adaptações só podem resolver as variantes para as quais foram idealizadas. Se por um lado podem se traçar paralelos entre vários aspectos de linhas robóticas de solda e tais variantes, por outro o conjunto completo de características das linhas estudadas não é tratável por (ou convertível em) nenhuma delas. A presente dissertação desenvolve uma abordagem para otimizar tais linhas, baseada em um modelo de programação linear inteira mista desenvolvido para descrever o problema. Ela também apresenta um estudo de caso para discutir e ilustrar possíveis dificuldades de aplicação e como superá-las. O modelo apresentado foi aplicado a dados de uma linha robótica de solda da fábrica, composta por quarenta e dois robôs, quatro modelos de veículos e mais de setecentos pontos de solda por veículo. A média ponderada da redução em tempo de ciclo obtida pelo modelo foi de 17.5%. Variantes do modelo, concebidas para auxiliar trabalhos futuros, são apresentadas e discutidas. / Robotic welding manufacturing lines are production lines common in automobile industries. During a vehicle's production, the vehicle's metal structure must be welded in a single resistant body. This is made by hundreds of spot-welding points, each of which tie locally two or more metal plates. Efficiently distributing these welding points amongst robots is particularly challenging, taking in account that: not all robots can perform all weld points, robots must move their welding tools between weld points, and robots might interfere with one another if they use the same geometrical space. There are multiple feasible manners to distribute the welding points. However, each of these forms generates different economical results: If a robot performs too many points, it will become a line bottleneck and reduce average throughput. To find the set of operational decisions that yields the best output is the goal of optimization techniques. There are a wide variety of such techniques described in operations research and computer sciences literature: mathematical models, algorithms, heuristics, meta-heuristics, etc. In the industrial context, these techniques were adapted to related line balancing problems. However, these adaptations can only solve the specific variants they were designed to address. While parallels can be drawn between aspects of robotic welding lines and many of such variants, the full combined set of characteristics of the studied lines is not treatable by (or convertible to) any of them. This dissertation develops a framework to optimize such lines, based on mixed-integer linear programing model developed to describe the problem. It also presents a case study to discuss and illustrate possible difficulties and how to overcome them. The presented model was applied to data from the factory's robotic welding lines composed of forty-two robots (divided in thirteen stations), four vehicle models and over seven hundred welding points for each vehicle. The weighted average reduction percentage in cycle time obtained by the model was 17.5%. Model variants, designed to aid further works are presented and discussed.