A simulação de eventos discretos é uma das mais poderosas ferramentas disponíveis para modelagem e análise de problemas. Freqüentemente ela é utilizada para o planejamento, projeto e controle de sistemas complexos em diversos segmentos; entre eles, a área de sistemas logísticos, que a tem aplicado extensivamente para analisar as capacidades logísticas, avaliar os impactos de mudanças nos processos produtivos, testar diferentes configurações na alocação de recursos limitados, determinar parâmetros das operações, validar novos projetos, entre outras aplicações. Esta popularização da simulação despertou o interesse das empresas especializadas no desenvolvimento de softwares, resultando em diversas opções com diferentes características e custos. Desta forma, identificou-se a necessidade de um método para seleção de softwares de simulação de eventos discretos voltados à resolução de problemas logísticos, pois os trabalhos disponíveis na Literatura abordam somente a escolha de softwares para fins genéricos. Para preencher essa lacuna, foi proposto um conjunto de critérios que endereçam as necessidades específicas do desenvolvimento de modelos voltados à análise de sistemas logísticos. Esses critérios formaram a base do método proposto, que incorporou as melhores características dos trabalhos identificados na Literatura. Sua primeira fase gerou uma lista com os softwares que suportaram os critérios definidos como essenciais por meio da aplicação de um método de atribuição de pesos e pontuação, cuja eficiência e simplicidade são amplamente reconhecidas; já a segunda fase, utilizou o método de análise hierárquica (AHP), recomendado para a tomada de decisão baseada em múltiplos critérios, por permitir a identificação e correção das inconsistências geradas pelo julgamento humano. Dois problemas testes também foram propostos para o desenvolvimento de aplicações em sistemas logísticos e condução de experimentos durante a segunda fase. Os softwares Arena, ProModel e @Risk, extensivamente utilizados para ensino e pesquisa na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, foram avaliados durante a aplicação prática do método proposto. Os resultados obtidos confirmaram a percepção, adquirida durante a segunda fase do método, de que os softwares Arena e ProModel apresentam características semelhantes, dada a discreta diferença em suas pontuações totais. Os diversos cenários desenvolvidos na análise de sensibilidade também ratificaram essa tendência. / The discrete event simulation is one of the most powerful tools available for modeling and problem analysis. Frequently it is used for planning, designing and controlling complex systems in several segments. The logistic system area has also applied it extensively to analyse the logistic capacities, evaluate the impacts of changes in the productive processes, test different configurations in the allocation of limited resources, determine operation parameters, validate new projects, among other applications. Thus, the growth of the simulation awoke the interest of the companies specialized in software development. This fact resulted in several options with different characteristics and costs. Because of this, it was identified the necessity of a selection method for discrete event simulation software dedicated to the resolution of logistic problems. The available works in Literature only approach the choice of softwares for generic purposes. To fill in this gap, a set of criteria that address the specific necessities of the development of models dedicated to the analysis of logistic systems was proposed. These criteria formed the base of the proposed method. It has incorporated the best characteristics of the works identified in Literature. Its first phase generated a list with softwares with widely recognized efficiency and simplicity that supported the essential criteria through the application of a scoring model. Its second phase used the Analytic Hierarchy Process (AHP) which is recommended for the decision taking based on multiple criteria because it allows the identification and correction of the inconsistencies generated by the human judgment. Two test problems have also been proposed for the development of applications in logistic systems and performance of experiments during the second phase. Arena, ProModel and @Risk, extensively used for education and research in the Polytechnical School of the University of São Paulo, were evaluated during the practical application of the proposed method. The results confirmed the perception acquired during the second phase of the method that Arena and ProModel present similar characteristics. They presented a discrete difference in their total score. The several scenes developed in the sensitivity analysis also ratified this trend.

Diversos materiais de interesse tecnológico podem ser considerados como materiais heterogêneos, onde sua natureza aleatória deve ser considerada para representar corretamente o comportamento não-linear. A avaliação quantitativa do dano em materiais sujeitos a estados de tensão ou deformação tem grande importância devido ao caráter crítico desse fenômeno, que pode crescer de forma abrupta e resultar em uma falha catastrófica da estrutura. Em estudos anteriores, Carpinteri e seus colaboradores apresentaram diferentes aspectos relacionados à caracterização do dano em materiais heterogêneos. Três desses aspectos são discutidos neste trabalho: (i) a proposta do número de fragilidade como medida da fragilidade da estrutura em análise; (ii) a evolução da dimensão fractal em que o processo de dano é desenvolvido; (iii) e os índices globais obtidos pela análise de Emissão Acústica (EA). Neste trabalho, uma versão do método dos elementos discretos formado por barras é utilizada para explorar esses aspectos. Espécimes de material quase-frágil são simulados e, quando possível, os resultados numéricos são comparados com resultados experimentais. Além disso, a discussão dos resultados obtidos é realizada visando compreender o comportamento desse tipo de material, como por exemplo, o fato de que estruturas com diferentes dimensões, porém com o mesmo número de fragilidade, têm comportamentos similares. Ademais, o método numérico empregado é apresentado como uma ferramenta viável para complementar a informação obtida em ensaios experimentais na avaliação do processo de dano. Pelo sinal de EA obtido através do método numérico empregado, obtiveram-se parâmetros para a classificação do tipo de falha e para o cálculo do tensor momento, onde comparando os resultados obtidos pelo modelo numérico e pela EA se observam comportamentos coerentes. / Several materials with technological interest can be considered as heterogeneous materials, where their random nature must be accounted to correctly represent the nonlinear behavior. The quantitative evaluation of damage in materials subjected to stress or strain states have great importance due to the critical nature of this phenomenon, which abruptly can rise to catastrophic failure. In previous studies, Carpinteri and his coworkers have presented different aspects of the damage process characterization in heterogeneous materials. Three of these aspects are discussed in this work: (i) the brittleness number proposal to measure the brittleness level of the analyzed structure, (ii) the relationship of the fractal dimension in which the damage process is developed, (iii) and the global indexes obtained by the Acoustic Emission (AE) analysis. In the present work, a version of discrete element method formed by bars is used to explore these concepts. A set of quasi-brittle material specimen is simulated and, when possible, the numerical results are compared with experimental ones. Moreover, a discussion of the obtained results is carried out aiming to understand the behavior of this kind of material, for instance, the fact that structures with different dimensions, but with the same brittleness number, have similar behavior. In addition, the numerical method is presented as a viable tool to complement information from experimental test on the damage process. From the AE signal obtained by the numerical method, parameters to classify the type of crack and for calculating the moment tensor were obtained, where consistent behaviors are observed by comparing the results of the numerical model and the AE.

Realizar a análise econômica de uma produção agropecuária não é algo trivial, seja pela enorme heterogeneidade entre cada unidade produtiva, seja porque utiliza muitos recursos naturais, alguns de difícil mensuração. Há diversos métodos disponíveis para o cálculo do custo de produção, que é o indicador chave para a análise da viabilidade de um empreendimento. O desafio é permitir que a projeção da atividade no horizonte produtivo seja a mais real e dinâmica possível. A simulação computacional é atualmente uma das mais poderosas ferramentas de análise disponível para o planejamento, projeto e controle de sistemas complexos, e vem sendo cada vez mais utilizada e difundida. Simular compreende a elaboração de um método de experimentação que, através da construção de modelos de um sistema real, procura descrever comportamentos, construir teorias ou hipóteses por meio do observado e predizer comportamentos futuros. O uso de modelos de simulação, que incorporem o risco e a probabilidade dentro produção animal, pode ser uma alternativa tanto técnica - auxiliando na tomada de decisão, gestão e planejamento pecuário, quanto científica - permitindo a avaliação de efeitos de resultados da pesquisa e identificação de limitantes que podem incentivar o desenvolvimento de pesquisas futuras. O modelo de simulação híbrido - baseado em simulação de eventos discretos e baseado em agentes, aqui proposto - visou identificar coeficientes zootécnicos e os critérios de manejo que mais impactam a produção de ovinos de corte. Esse modelo de simulação computacional híbrido possui caráter dinâmico e probabilístico, com eventos marcados no tempo (estação de monta, gestação, parição, desmame, engorda, abate, entre outras) e complexos o suficiente para que seus agentes sofram alterações tanto no tempo quanto em resposta a ocorrência ou não das variáveis ligadas a eles. Os resultados dos experimentos e dos cenários estudados revelaram que dentre os índices zootécnicos das matrizes, a ocorrência de aborto gera maior impacto na taxa de abate e financeiramente na margem líquida operacional. Contudo, analisando as variáveis tanto para matrizes como para cordeiros, a mortalidade neonatal, até os cinco dias de vida dos cordeiros, demonstrou ser o ponto fundamental para a lucratividade da atividade. A estabilização do rebanho foi mais afetada pela presença de matrizes adultas no plantel, que culminaram no aumento no número de cordeiros por matriz. Os resultados da análise dos fluxos de caixa de 30 anos, a uma taxa mínima de atratividade de 6,17% aa, permitiram constatar que iniciar a atividade com número muito reduzido de matrizes é o cenário menos interessantes, com taxa interna de retorno negativa para o período de análise. O estudo do fluxo de caixa permitiu atribuir a 200 matrizes como o tamanho de rebanho inicial mais interessante (TIR = 3,30% aa). Assim, o uso de simuladores híbridos baseados em simulação de eventos discretos e baseados em agentes, para estudos na pecuária nacional, apresentou-se como ferramenta com grande potencial de contribuição, no sentido de permitir conhecer os resultados possíveis das diferentes combinações tecnológicas disponíveis. O modelo ainda permite ser utilizado como ferramenta de estudo e análise para a cadeia produtiva, contribuindo na orientação aos cientistas, auxiliando no direcionamento de seus esforços no desenvolvimento de futuras pesquisas / Conduct an economic analysis of agricultural production is not trivial, either by its enormous heterogeneity between each production unit, or because it uses many natural resources, some of which are difficult to measure. There are several methods available for calculating the cost of production, which is the key indicator for assessing the feasibility of a project. The challenge is to allow the projection of activity in the productive horizon in the most real and dynamic form as possible. The computer simulation is currently one of the most powerful analysis tools available for planning, design and control of complex systems and is being increasingly used and disseminated. Simulate includes the development of a method of testing by building models of a real system, that seeks to describe behaviors, build theories or hypotheses through noted and predicted future behaviors. The use of simulation models that incorporate uncertainty and probability in animal production can be both an alternative technique - assisting in decision-making, management and livestock planning; as scientific - allowing the evaluation of the research results of effects and identification of limiting that may encourage the development of future research. The model of hybrid simulation - based on discrete event simulation and on agent-based, proposed here - aimed to identify factors husbandry and management criteria that most affect the production of meat sheep. The model of hybrid computer simulation have dynamic and probabilistic characteristics, with events scheduled in time (breeding season, pregnancy, parturition, weaning, fattening, slaughter, etc.) and enough complexity that its agents be adversely affected both in time and in response to the occurrence or not of variables linked to them. The results of the experiments and the scenarios studied showed that among the zootechnical indexes of the sheep, the occurrence of abortion generates a greater impact on the slaughter rate and financially in the net operating margin. However, analyzing the variables for both sheep and lambs, neonatal mortality, up to the lambs\' five days of life, proved to be the fundamental point for the profitability of the activity. The stabilization of the herd was more affected by the presence of adult sheep in the herd, which culminated increasing the number of lambs per sheep. The results of the analysis of the 30-year cash flows, at a minimum attractiveness rate of 6.17% per year, showed that starting the activity with a very small number of sheep was the least interesting scenario, with a negative internal rate of return for the analysis period. The study of the cash flow allowed to assign to 200 sheep as the most interesting initial herd size (IRR = 3.30% per year). Thus, the use of hybrid simulators, based on discrete event simulation and agent-based for studies in national livestock, is presented as a tool with great potential to contribute, to allow knowing the possible outcomes of different combinations of available technology. The model also allows to be used as a study tool and assessment of different technological combinations for the production chain, contributing to the guidance of scientists, assisting their efforts in the development of future research

In this thesis we propose to use a penalized maximum conditional likelihood criterion to estimate the graph of a general discrete Markov random field. We prove the almost sure convergence of the estimator of the graph in the case of a finite or countable infinite set of variables. Our method requires minimal assumptions on the probability distribution and contrary to other approaches in the literature, the usual positivity condition is not needed. We present several examples with a finite set of vertices and study the performance of the estimator on simulated data from theses examples. We also introduce an empirical procedure based on k-fold cross validation to select the best value of the constant in the estimators definition and show the application of this method in two real datasets. / Nesta tese propomos um critério de máxima verossimilhança penalizada para estimar o grafo de dependência condicional de um campo aleatório Markoviano discreto. Provamos a convergência quase certa do estimador do grafo no caso de um conjunto finito ou infinito enumerável de variáveis. Nosso método requer condições mínimas na distribuição de probabilidade e contrariamente a outras abordagens da literatura, a condição usual de positividade não é necessária. Introduzimos alguns exemplos com um conjunto finito de vértices e estudamos o desempenho do estimador em dados simulados desses exemplos. Também propomos um procedimento empírico baseado no método de validação cruzada para selecionar o melhor valor da constante na definição do estimador, e mostramos a aplicação deste procedimento em dois conjuntos de dados reais.

Esta dissertação de mestrado aborda o problema de regulação robusta recursiva para sistemas lineares discretos sujeitos a incertezas paramétricas. Um novo funcional quadrático, baseado na combinação de função penalidade e função custo do tipo jogos, é projetado para lidar com este problema. Uma característica interessante desta abordagem é que a recursividade pode ser realizada sem a necessidade do ajuste de parâmetros auxiliares. Bastante útil para aplicações online. A solução proposta é baseada numa equação recursiva de Riccati. Também, a convergência e a estabilidade do regulador para o sistema linear incerto invariante no tempo são garantidas. / This dissertation deals with robust recursive regulators for discrete-time systems subject to parametric uncertainties. A new quadratic functional based on the combination of penalty functions and game theory is proposed to solve this class of problems. An important issue of this approach is that the recursiveness can be performed without the need of adjusting auxiliary parameters. It is useful for online applications. The solution proposed is based on Riccati equation which guarantees the convergence and stability of the time-invariant system.

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.

Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2017-11-22T16:02:27Z No. of bitstreams: 1 HeygonAraújo.pdf: 4678551 bytes, checksum: 923410aa48c69f8cf3b40b930eaa71fb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-22T16:02:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HeygonAraújo.pdf: 4678551 bytes, checksum: 923410aa48c69f8cf3b40b930eaa71fb (MD5) Previous issue date: 2017-07-13 / The definition of the best sequence on route duplication of freight systems consists of a complex NP-hard problem. There exists a huge variety of meta-heuristics (MH) capable of generating satisfactory solutions. However, it is fastidious to know which MH will produce the best solution for a Duplication Sequence Problem (DSP). This paper proposes a process development methodology which guides to evaluate the best duplication sequence comparing the MH’s performance with existing approaches such as linear analytical method (LAM), and thus to ensure that the system has its capacity maximized in the possible shortest time interval. If this sequence is prioritized incorrectly, it tends to generate wastes such as time and currency in new routes which will not add system capacity in short term. The potential of this methodology is demonstrated by a case study in railways. / A definição da sequência ótima de duplicação em vias de sistemas de transportes de cargas consiste de um problema de complexidade intratável. Existem uma grande variedade de Meta-heurísticas (MHs) capazes de gerar soluções satisfatórias. Entretanto, é fastidioso conhecer a MH que produzirá a melhor solução para um dado Problema de Sequenciamento de Duplicação (PSD) . Não há na literatura uma metodologia para estruturar, planejar e controlar algoritmos e processos na modelagem das variedade de MHs aplicadas para encontrar a solução ótima neste tipo de problema. Este trabalho apresenta uma metodologia de desenvolvimento de processo o qual busca pela sequência ótima de duplicação em um dado sistema de transporte comparando a performance de MH com abordagens existentes, tais como método analítico lineares (MALs), e desta forma garantir que o sistema tenha sua capacidade maximizada no menor intervalo de tempo possível. Caso esta sequência seja priorizada de forma incorreta, a tendência será o desperdício de tempo e dinheiro em novas vias as quais não agrerarão capacidade ao sistema no curto prazo. O potencial desta metodologia é demonstrado através de um estudo de caso em ferrovias.

Esta dissertação de mestrado aborda o problema de regulação robusta recursiva para sistemas lineares discretos sujeitos a incertezas paramétricas. Um novo funcional quadrático, baseado na combinação de função penalidade e função custo do tipo jogos, é projetado para lidar com este problema. Uma característica interessante desta abordagem é que a recursividade pode ser realizada sem a necessidade do ajuste de parâmetros auxiliares. Bastante útil para aplicações online. A solução proposta é baseada numa equação recursiva de Riccati. Também, a convergência e a estabilidade do regulador para o sistema linear incerto invariante no tempo são garantidas. / This dissertation deals with robust recursive regulators for discrete-time systems subject to parametric uncertainties. A new quadratic functional based on the combination of penalty functions and game theory is proposed to solve this class of problems. An important issue of this approach is that the recursiveness can be performed without the need of adjusting auxiliary parameters. It is useful for online applications. The solution proposed is based on Riccati equation which guarantees the convergence and stability of the time-invariant system.

[pt] Considerando o investimento do governo federal na expansão da malha ferroviária com o programa de aceleração do crescimento (PAC2) e com o programa de investimento em logística (PIL), vem sendo desenvolvidas no país inúmeras pesquisas envolvendo ferrovias, inclusive na área de materiais, como o lastro ferroviário, objeto de estudo deste projeto. Paralelamente, pesquisas com foco em modelagem computacional vem sendo desenvolvidas a fim de otimizar a avaliação do comportamento dos materiais. O projeto tem como objetivo desenvolver modelos computacionais para avaliar a capacidade do método dos elementos discretos em reproduzir o comportamento mecânico de lastro ferroviário submetido a carregamentos cíclicos, com base em um ensaio triaxial cíclico. O ensaio analisou o comportamento mecânico de duas distribuições granulométricas de lastro ferroviário, sendo a primeira sugerida por Indraratna et al. (2004), referente a alterações para melhorias da normativa australiana, enquanto a segunda, utiliza a normativa brasileira. O modelo computacional foi desenvolvido no software WooDEM (2012). Foram realizadas análises mecânicas do comportamento do lastro ferroviário considerando as coordenadas das partículas em relação ao tempo e a profundidade, a fim de determinar o deslocamento gerado pelo carregamento cíclico. / [en] Considering the federal government s investment in the expansion of the railway network with the growth acceleration program (PAC2) and with the investment in logistics program (PIL), numerous surveys involving railways have been developed in the country, including in the area of materials, such as the rail ballast, object of study of this project. In parallel, research focused on computational modeling has been developed in order to optimize the evaluation of the behavior of materials. This dissertation aims to develop computational models to evaluate the ability of the discrete element method to reproduce the mechanical behavior of cyclically loaded rail ballast, based on a cyclic triaxial test. The study analyzed the mechanical behavior of two rail ballast granulometric distributions, the first being suggested by Indraratna et al. (2004), regarding changes to improve Australian regulations, while the second, uses the Brazilian legislation. The computational model was developed in WooDEM software (2012). Mechanical analysis of the rail ballast behavior was performed considering the coordinates of the particles in relation to time and depth in order to determine the displacement generated by the cyclic loading.

The present project discusses the application of screening techniques in large-scale simulation models with the purpose of determining whether this kind of procedures could be a substitute for or a complement to simulation-based optimization for bottleneck identification and improvement. Based on sensitivity analysis, the screening techniques consist in finding the most important factors in simulation models where there are many factors, in which presumably only a few or some of these factors are important. The screening technique selected to be studied in this project is Sequential Bifurcation. This method consists in grouping the potentially important factors, dividing the groups continuously depending on the response generated from the model of the system under study. The results confirm that the application of the Sequential Bifurcation method can considerably reduce the simulation time because of the number of simulations needed, which decreased compared with the optimization study. Furthermore, by introducing two-factor interactions in the metamodel, the results are more accurate and may even be as accurate as the results from optimization. On the other hand, it has been found that the application of Sequential Bifurcation could become a problem in terms of accuracy when there are many storage buffers in the decision variables list. Due to all of these reasons, the screening techniques cannot be a complete alternative to simulation-based optimization. However, as shown in some initial results, the combination of these two methods could yield a promising roadmap for future research, which is highly recommended by the authors of this project.