Orientador: Sérgio Kurokawa / Resumo: Uma linha de transmissão representada por uma cascata de circuitos π é descrita por meio de sistema de equações diferenciais ordinárias que podem ser resolvidas diretamente no domínio do tempo, através de métodos numéricos de integração. A cada passo de cálculo é resolvido o sistema de ordem 2n, sendo n a quantidade de circuitos π. Este é o procedimento clássico de resolução. Um método alternativo de resolução de equações diferencias, proposto recentemente, resolve os sistemas de equações diferenciais em linhas de até 5 km representada por uma quantidade limite de 333 circuitos π. Neste trabalho é investigado a aplicação desse método alternativo em linhas de maior comprimento e sua eficiência na resolução das equações diferenciais que representam a linha de transmissão. No método alternativo cada circuito π da linha é resolvido individualmente através de um sistema que não depende da quantidade de circuitos π, cuja matrizes possuem ordem 2x2. Dessa forma, para n circuitos π é necessário resolver n sistemas de duas equações diferencias para cada instante de tempo. Este procedimento é denominado como método acelerado. A análise do desempenho do método acelerado é realizada através do número de operações de pontos flutuantes (flops) e através do tempo de cálculo das variáveis de estado ao longo da linha de transmissão. O mesmo procedimento é realizado no método clássico e após comparados os resultados é possível constatar a eficiência do método acelerado para determinadas config... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A transmission line represented by a cascade of π circuits is described by means of a system of ordinary differential equations that can be solved directly in the time domain, through numerical integration methods. At each calculation step, the 2n order system is solved, with n being the number of π circuits. This is the classic resolution procedure. An alternative method of solving differential equations recently proposed solves the systems of differential equations in lines of up to 5 km represented by a limit quantity of 333 π circuits. This work investigates the application of this alternative method on lines of greater length and its efficiency in solving the differential equations that represent the transmission line. In the alternative method, each π circuit of the line is solved individually through a system that does not depend on the number of π circuits, whose matrices have a 2x2 order. Thus, for n π circuits, it is necessary to solve n systems of two different equations for each instant of time. This procedure is called an accelerated method. The analysis of the performance of the accelerated method is performed through the number of floating-point operations (flops) and through the calculation time of the state variables along the transmission line. The same procedure is performed in the classic method and after comparing the results it is possible to verify the efficiency of the accelerated method for certain transmission line configurations. / Mestre

[pt] O presente estudo tem como objetivo o uso de simulação de eventos discretos para avaliar cenários e propor melhorias no processo de formação de carga para embarque marítimo de um derivado de petróleo. Foram simulados cenários com alterações em três variáveis, de modo a observar o impacto na produção anual: capacidade de armazenamento da refinaria, vazão de produção e tamanho do lote de embarque. A criticidade do processo está relacionada à produção ser interrompida por falta de espaço para armazenamento do produto, ao transporte intermodal nos elos da cadeia, à janela de carregamento rodoviário e à existência de incertezas e restrições inerentes às operações de produção, manuseio, armazenamento e transporte. Uma importante conclusão do estudo é que trabalhar com menor lote para embarque marítimo resulta em maior produção anual do derivado, ou seja, tem-se uma estratégia que não envolve nenhuma alteração nos processos ou na infraestrutura. Outros fatores que contribuíram para o aumento da produção anual foram a adição de um tanque na refinaria e o aumento da vazão de produção. As análises conduzidas no estudo são importantes insumos para a tomada de decisão referente ao gerenciamento dos estoques da refinaria e da cadeia de suprimentos. A técnica da simulação permitiu analisar diversos cenários sem a necessidade de implementá-los, mostrando-se, portanto, uma ferramenta eficaz com grande adição de valor ao estudo e à prática da organização. / [en] The present study aims to use discrete event simulation to evaluate scenarios and propose improvements in the batch formation process for the marine shipment of an oil product. Scenarios with changes in three variables will be simulated in order to observe the impact on annual production: storage capacity of the refinery, production flow rate and size of the shipment batch. The process is critical because of the fact that production is interrupted due to the lack of space for product storage, the intermodal transportation through the echelons in the chain, the loading window for the road modal and the existence of uncertainties and restrictions inherent to production, handling, storage and transportation operations. The study led to the conclusion that shipping a smaller batch results in a higher annual production, which is a strategy that does not involve any changes in processes or infrastructure. Other factors that contributed to the increase in annual production were the addition of a tank at the refinery and the increase in production flow rate. The analyzes conducted in the study are important inputs for decision making regarding the management of refinery and supply chain inventory. The simulation technique allowed the analysis of several scenarios without the need to implement them and is, therefore, an effective tool with great added value to the study and practice of the organization

El presente trabajo de investigación denominado Estudio del Manejo de Materiales en la Industria Minera mediante el Método de Elementos Discretos (Discrete Element Method - DEM), ha sido elaborado con la finalidad de aportar con la aplicación de esta metodología de cálculo en nuestro medio, aplicado a flujos granulares. Particularmente se ha considerado la aplicación a la industria minera, debido que el Perú es un país minero muy importante y la aplicación de esta metodología aportaría a dar soluciones, que permitan incrementar la producción en esta industria. En el primer capítulo, se presenta los antecedentes, lineamientos teóricos y trabajos de investigación previos respecto a la metodología DEM. Así mismo se presentan ciertas aplicaciones de interés e importancia. Se ha considerado también dar a conocer una síntesis del estado de la aplicación DEM en nuestro país. En el segundo capítulo, se define el material granular como conjunto de partículas discretas confinadas, así mismo se describen y clasifican los materiales granulares. Además de técnicas recomendadas para la caracterización del material, descripción de la fenomenología que producen los materiales granulares al manipularlos. En el tercer capítulo, se describe la metodología para simular flujos granulares, además de la secuencia de iteración de la metodología propuesta, considerando las limitaciones y restricciones. Así mismo se mencionan las herramientas computacionales que brindan soporte para trabajar con la metodología DEM. En el cuarto capítulo, se mencionan las consideraciones experimentales propuestas, mediante el uso de software de simulación DEM. En el presente trabajo de investigación, se exponen los factores de importancia a considerar en la etapa de simulación DEM, así mismo se bridará una técnica de análisis de sensibilidad para lograr calibrar el modelo de simulación. Este análisis de sensibilidad se basa en los parámetros que puedan brindar la mejor aproximación en el modelo de simulación DEM, en comparación con los valores obtenidos el experimento en laboratorio. El modelo planteado para la calibración es el caso de la prueba del ángulo de reposo, esta prueba vincula los valores obtenidos en pruebas experimentales (el caso de la investigación, valores obtenidos de la bibliografía especializada) con los valores a calibrar en el software de simulación. Los resultados obtenidos mediante el procedimiento elaborado en este trabajo y plasmados en el ejemplo de calibración, están dentro de los rangos de error, propios de esta metodología de simulación para flujos granulares. / Tesis

Os sistemas de manufatura há muito vêm sendo objeto de interesse por profissionais e pesquisadores devido à busca de melhores técnicas visando o aumento da produtividade bem como pelo aumento da competitividade empresarial ao longo dos anos. Dentre seus componentes, o sistema de movimentação de materiais merece atenção especial pois, apesar de não aumentar o valor do produto, é responsável por manter o fluxo de materiais entre máquinas, células de manufatura, centros de custos ou mesmo entre empresas, que é imprescindível para qualquer sistema produtivo. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia para a modelagem de sistemas flexíveis de movimentação de materiais e partes em ambiente fabril, focando-se em sistemas cuja movimentação possa ser realizada por VATs (Veículos Autônomos de Transporte). Considerando-se o sistema de movimentação de materiais como sendo um sistema a eventos discretos (SEDs), pode-se empregar técnicas derivadas das Redes de Petri como o PFS (Production Flow Schema) e o E-MFG (Enhanced Mark Flow Graph) na modelagem de tais sistemas. Para tanto, foram introduzidos conceitos de orientação a objetos ao E-MFG de forma a ampliar sua capacidade de modelagem, possibilitando a migração de um paradigma de modelagem orientada a processos para um de modelagem híbrida orientada a processos e a objetos. Como estudo de caso, apresenta-se a modelagem de uma simplificação do sistema de movimentação de materiais da Mercedes Benz do Brasil, situada em São Bernardo do Campo, São Paulo, para a qual se aplica a metodologia proposta. / Manufacturing systems have been object of interest of many professionals and researchers through the years due to the search of better methods for raising goods productivity and managerial competitiveness. Among its components, the material movement system deserves special attention because even not increasing the product value, it is responsible for keeping the flow of materials between machines, manufacturing cells, cost centers and also between companies, which is indispensable for any productive system. In this context, this work proposes a methodology for modeling flexible systems for materials and parts movement in the industrial environment, focusing on systems whose movement can be performed by AGVs (Autonomous Guided Vehicles). Considering the materials movement system as a Discrete Event System (DES), techniques derived from Petri Nets as PFS (Production Flow Schema) and E-MFG (Enhanced Mark Flow Graph) can be used for modeling those systems. To this purpose, concepts of object orientation are introduced to E-MFG in order to increase its modeling capacity, allowing the migration from the process oriented modeling paradigm to an hybrid object and process oriented modeling. A simplification of the materials movement system of the plant of "Mercedes Benz do Brasil", which is located in São Bernado do Campo, São Paulo, was used as a study case to illustrate the methodology presented.

A racionalização no uso dos recursos sempre foi uma preocupação dos gestores de empresas e com a crescente competitividade entre essas organizações, faz-se necessário, portanto, um controle minucioso dos custos. Empresas do ramo florestal lidam todos os dias com problemas desde o nível estratégico, como a decisão de em quais regiões realizarem o plantio das árvores, até o nível operacional, que tem maior impacto sobre as operações diárias e que envolve as decisões de transporte de madeira. Nesse sentido, o investimento em ferramentas que garantam maior eficiência do transporte diário de madeira é considerado como ponto de partida para que essas organizações possam sustentar sua competitividade no mercado. Dessa forma, esta dissertação tem como objetivo dimensionar, através de um modelo de simulação, a frota de caminhões utilizada para o transporte diário de madeira em uma indústria de papel e celulose, com vistas a permitir um fluxo coordenado e constante de matéria prima, comparando o sistema atual com um sistema baseado em uma nova lógica de despacho de caminhões aplicada ao simulador. O modelo de simulação desenvolvido foi construído através do software ARENA® e conta com uma interface de dados construída com o auxílio do Microsoft Excel®, na qual são inseridos, de maneira estruturada, os dados de entrada necessários. Com este modelo, pretende-se auxiliar na solução de um problema operacional de transporte de madeira, uma vez que é possível determinar, em um horizonte de planejamento previamente definido, o tamanho da frota capaz de atender a uma demanda programada, permitindo maior eficiência ao sistema e redução de desperdícios. / The rational use of resources has always been a concern of business managers and the growing competition between companies requires a complex control of costs. Companies in the forestry sector deal with everyday problems from the strategic level, the decision on which regions make the planting of trees, to the operational level, which has a greater impact on the daily operations and decisions involving timber transport. Accordingly, investment in tools that ensure higher efficiency of daily transportation of wood is considered as the starting point for these organizations to sustain their competitiveness in the market. Thus, this thesis is designed to measure, through a simulation model, the fleet of trucks used for daily transportation of wood into a pulp and paper industry, with a view to providing coordinated and constant flow of raw material. The developed simulation model was built by ARENA ® software and has a data interface built with the help of Microsoft ® Excel, in which the input data required are inserted. With this model, we intend to assist in the solution of an operating problem of timber transport, since it is possible to determine the fleet size able to attend a scheduled demand, allowing the system more efficient and reduce waste, in a planning horizon previously defined.

O sistema de proteção técnica contra incêndio (SPTCI) é um dos principais sistemas que compõem o edifício inteligente (EI), pois a eficiência do seu funcionamento afeta diretamente a segurança das pessoas e o patrimônio do prédio. O SPTCI é composto de diferentes dispositivos, estratégias de controle e atua segundo legislação específica. Devido à complexidade do SPTCI, torna-se fundamental uma modelagem adequada que permita verificar a dinâmica do sistema e sua relação com outros sistemas prediais. Neste contexto, este trabalho propõe um procedimento para a modelagem e análise de estratégias de controle para o SPTCI, integrado com outros sistemas prediais dentro do contexto de EI. A abordagem considerada para este propósito baseia-se na teoria dos sistemas a eventos discretos, na aplicação de técnicas derivadas da rede de Petri e em técnicas de análise através de simulação discreta. Com esta abordagem são desenvolvidos modelos do sistema de controle do SPTCI onde é considerada a sua relação com outros sistemas prediais. Particularmente, explora-se as extensões da rede de Petri como as técnicas Production Flow Schema e Mark Flow Graph. Um estudo de caso é apresentado para ilustrar as principais características deste procedimento. / From the point of view of property damage and personal security, the fire protection system (FPS) is one of the most important systems in an intelligent building (IB). The FPS is composed of several devices and control strategies. Furthermore, it must act in accordance with specific laws. As a consequence the design of FPSs is a complex task and it is very important to provide an adequate model that supports the verification of the FPS dynamics and its integration with others building systems, facilitating its test and validation. In this context, this work proposes a procedure to model in a systematic and rational way a FPS in the IB context. Considering the nature of the structure and processes of FPS the approach is based on the discrete event dynamic system theory and the application of the Petri net. Then, the models the FPS control system and the controlled plant must include its integration with other building systems. Particularly, it explores Petri net extensions such as Production Flow Schema and Mark Flow Graph techniques. Through an example it is illustrated the main aspects of the proposed procedure.

O estudo de sistemas logísticos envolve a concatenação de elementos estratégicos e operacionais, comumente compondo sistemas com múltiplas facetas, objetivos antagônicos e grande número de alternativas. Nesse contexto, o presente trabalho discute a utilização de análise de decisão multicritério (MCDA), simulação de eventos discretos (SED) e otimização para simulação. A metodologia MCDA captura, mensura e pondera os objetivos e valores dos tomadores de decisão. Por sua vez, a SED representa o sistema estudado com alto nível de detalhamento, permitindo a avaliação de diversas configurações do sistema. Por fim, métodos de otimização para simulação possibilitam a busca e comparação de alternativas mais eficientes. As três metodologias são avaliadas, identificando suas vantagens, desvantagens e complementaridades quando aplicadas a sistemas logísticos. Através da aplicação de um estudo de caso sobre o dimensionamento de um sistema de transporte, constatou-se que: a) a SED incorporou detalhes importantes para a avaliação mais precisa de vários indicadores de desempenho b) a metodologia MCDA possibilitou a captura de vários objetivos e valores, propiciando a realização de tradeoffs robustos; c) um método de busca exaustiva e técnicas de redução de variância permitiram a comparação das alternativas em tempos computacionais reduzidos. Por fim, conclui-se que a metodologia híbrida apresentada expande o potencial de aplicação da SED em sistemas logísticos complexos. / A logistic system study involves strategic and operational elements, commonly composing multi-faceted systems with antagonistic goals and large number of alternatives. In this context, this thesis discusses the use of multi-criteria decision analysis (MCDA), discrete event simulation (DES) and optimization for simulation. The MCDA methodology captures, measures and weighs the goals and values of decision makers. DES is useful for representing systems with high level of detail, allowing the evaluation of several system configurations. Finally, optimization for simulation procedures are useful for searching and comparing more efficient alternatives. These three methodologies are assessed and their advantages, disadvantages, and complementarities are identified for logistics systems applications. Through a case study of a transportation system, we conclude that: a) the SED incorporated important details for more precise evaluation of various performance indicators b) the MCDA methodology was useful to capture several goals and values, so that robust tradeoffs could be carried out c) an exhaustive search routine and variance reduction techniques allowed the comparison of several alternatives in feasible computational times. Finally, we conclude that the presented hybrid methodology expands the application of DES to complex logistics systems.

In many agricultural and biological contexts, the response variable is a nonnegative integer value which we wish to explain or analyze in terms of a set of covariates. Unlike the Gaussian linear model, the response variable is discrete with a distribution that places probability mass at natural numbers only. The Poisson regression is the standard model for count data. However, assumptions of this model forces the equality between mean and variance, which may be implausible in many applications. Motivated by experimental data sets, this work intended to develop more realistic methods for the analysis of count data. We proposed a novel parametrization of the COM-Poisson distribution and explored the regression models based on it. We extended the model to allow the dispersion, as well as the mean, depending on covariates. A set of count statistical models, namely COM-Poisson, Gamma-count, discrete Weibull, generalized Poisson, double Poisson and Poisson-Tweedie, was reviewed and compared, considering the dispersion, zero-inflation, and heavy tail indexes, together with the results of data analyzes. The computational routines developed in this dissertation were organized in two R packages available on GitHub. / Em diversos estudos agrícolas e biológicos, a variável resposta é um número inteiro não negativo que desejamos explicar ou analisar em termos de um conjunto de covariáveis. Diferentemente do modelo linear Gaussiano, a variável resposta é discreta com distribuição de probabilidade definida apenas em valores do conjunto dos naturais. O modelo Poisson é o modelo padrão para dados em forma de contagens. No entanto, as suposições desse modelo forçam que a média seja igual a variância, o que pode ser implausível em muitas aplicações. Motivado por conjuntos de dados experimentais, este trabalho teve como objetivo desenvolver métodos mais realistas para a análise de contagens. Foi proposta uma nova reparametrização da distribuição COM-Poisson e explorados modelos de regressão baseados nessa distribuição. Uma extensão desse modelo para permitir que a dispersão, assim como a média, dependa de covariáveis, foi proposta. Um conjunto de modelos para contagens, nomeadamente COM-Poisson, Gamma-count, Weibull discreto, Poisson generalizado, duplo Poisson e Poisson-Tweedie, foi revisado e comparado, considerando os índices de dispersão, inflação de zero e cauda pesada, juntamente com os resultados de análises de dados. As rotinas computacionais desenvolvidas nesta dissertação foram organizadas em dois pacotes R disponíveis no GitHub.

Na presente tese é apresentado o projeto completo de um observador de fluxo magnético (determinístico, discreto e assintoticamente estável) aplicado ao sistema de controle realimentado de um servo acionamento baseado no motor de indução. Uma vez que o modelo reduzido do motor de indução, além de vários outros tipos de sistemas físicos, é representado mediante modelos em espaço de estados onde existe um retardo na equação de saída, nesta tese é proposto um observador robusto, baseado no Delayed State Kalman Filter, projetado de forma determinística e aplicada a sistemas não-lineares discretos. As características de convergência são determinadas mediante a análise de inequações matriciais lineares (LMI) obtidas a partir da função candidata de Lyapunov. Os erros introduzidos na linearização da matriz de dinâmica da planta e na inicialização incorreta do observador são considerados, inserindo-se matrizes auxiliares diagonais, assumidas como não conhecidas e em função da escolha adequada das matrizes de projeto Rk+1 e Qk. Uma outra contribuição desta tese é a análise detalhada da observabilidade não-linear dos modelos discretos, ordem completa e ordem reduzida, baseados nos modelos de tensões e correntes do motor de indução respectivamente. Diferentes condições de operação são analisadas, considerando-se a velocidade instantânea do rotor, valor do torque de carga, variações paramétricas e a adição de pequenos sinais de perturbação na referência da magnitude do vetor de fluxo do rotor, são consideradas. O observador analisado é então utilizado em um sistema de controle discreto não-linear. O controlador proposto, baseado nas equações características do controle de campo orientado indireto, apresenta uma prova de estabilidade quando são assumidos parâmetros constantes e conhecidos no motor, e quando existe disponibilidade de todos os estados do modelo (incluindo fluxo do rotor). Da mesma forma, é verificado que o sistema de controle realimentado pode utilizar a abordagem equivalência certeza em função da relação entre os conceitos não-lineares de estabilidade entrada-estado e estabilidade robusta. O projeto do sistema de controle é baseado na técnica de estabilização por realimentação e o controle adaptivo realimentado é baseado na extensão ao domínio discreto das definições de estabilidade entrada-estado e estabilidade robusta. Convém mencionar que no projeto do sistema de controle é assumido o modelo de ordem reduzida do motor de indução. Desta forma, não existe a necessidade de considerar a dinâmica do circuito de estator e o custo computacional da implementação do sistema é reduzido. Em todas as simulações relativas ao observador de fluxo magnético proposto, são consideradas diferentes condições de operação no servo acionamento, assim como as características da implementação prática do sistema (algoritmos PWM e filtros antialiasing). Da mesma forma, nas realizações do sistema de controle não-linear proposto, é objetivada a verificação das condições de estabilidade entrada-estado determinadas de forma teórica.

O trabalho a seguir apresenta o desenvolvimento e resultados da pesquisa acerca de modelos de estoques para múltiplos fornecedores, baseado na distribuição de peças de manutenção de empresas de tecnologia no Brasil. Em função de características de demandas erráticas, altos custos das peças e demanda por tempos de entrega reduzidos, costuma-se adotar uma estratégia de distribuir peças em diversos centros de estoques por todo território nacional. Entretanto, manter altos estoques em cada uma das localidades do sistema pode trazer custos elevados. Devido às características da demanda, muitas vezes ocorrem faltas de estoques de itens críticos, que são enviados aos locais de demanda por meio de transportes emergenciais de alto custo e prazos de entregas reduzidos. Entretanto, os modelos convencionais de estoques adotados, não consideram as possibilidades de envios emergenciais em suas formulações, fazendo desta solução uma situação não prevista na modelagem e potencialmente não ótima. A presente pesquisa tem por objetivo desenvolver e avaliar os modelos convencionais de estoques para a situação de múltiplos fornecedores considerando custos e prazos de entregas diferentes, como alternativa para os modelos adotados na distribuição de peças de manutenção. Sua aplicação a outros problemas, inclusive ambientes de múltiplos fornecedores independentemente de diferenças de transportes é imediata. A pesquisa abrange sete modelos, sendo três modelos reativos (reposição da base, reposição do máximo e lote fixo) em regimes de revisão periódica e contínua, e um modelo ativo considerando previsão de demanda. Foi utilizada busca local com simulação de eventos discretos para resolver os modelos propostos. / The present work presents research and development of multiple supplier inventory models, based on the service parts logistics in the technology industry. Because of the lumpy demand characteristics, high costs of parts and low delivery time expectations, a strategy to spread parts inventories all over the country was adopted. However, maintaining high inventory in every location of the system can lead to high costs. Because of the demand characteristics critical items can get unavailable in certain location, which are supplied by emergency shipment from supplying locations with high transportation costs and reduced delivery times. However, the conventional inventory models that are used do not consider the possibility of emergency shipments, leading to potential non optimal distribution of parts. The present research aims to develop and evaluate the inventory models considering multiple transportation modals with different lead times and costs, to serve as an alternative to the current inventory models used. The application to other problems, including different suppliers independent of transportation mode, is immediate. The research covers seven different models: three reactive, (s, S), (S-1, S) and (R, Q) in continuous and periodic review, and one demand prediction based model. Local search and discrete events simulation was used to resolve the models.