Essa dissertação tem como objetivo utilizar a simulação de eventos discretos na análise dos estoques seletivos em processo de cabinas, em uma montadora de veículos comerciais de grande porte instalada no Brasil. A análise e a redução desses estoques seletivos são desejadas, pois o armazenamento de cabinas de caminhões, além de representar um alto custo para a produção, é de difícil controle e de alto risco. O desenvolvimento deste trabalho contribuirá para o conhecimento das dificuldades e benefícios da aplicação da simulação de sistemas discretos em sistemas produtivos de alta complexidade, como são os sistemas de manufatura da indústria automobilística. A análise desse sistema é de significativa dificuldade, devido ao tamanho dos produtos, ao mix de produção, à variabilidade do fluxo das etapas de produção e às diversas variáveis que influem no sistema simultaneamente. A técnica de simulação de eventos discretos foi escolhida por ser a mais indicada para analisar todo o sistema e auxiliar na tomada de decisão. Todo o estudo do sistema, modelagem, verificação, validação, simulação e resultados foram feitos de acordo com procedimentos já sedimentados para o uso da simulação de eventos discretos, de acordo com a bibliografia apresentada. Os resultados mostram a eficiência do método utilizado e propõem um cenário otimizado para o sistema estudado. O estudo foi realizado com a utilização do software de simulação de eventos discretos, Arena® 5.0. / This work has the main objective to use the discrete event simulation to analyze the in process cabins selective banks of a commercial vehicle assembler. The analysis and reduction of the selective banks are useful because the storage of cabins represents some production risks, is hard to control and implies in high costs. The developing of this work will contribute to the knowledge of the difficulties and benefits of the use of discrete event simulation applied to high complexity production systems like the automotive industry. The size of the products, the production mix, the throughput variability and the other simultaneous variables turn the storage analysis to a hard level. In this way, the discrete event simulation is the most indicated technique to help the analysis and the decision making. The whole study of the system, the modeling, the validation, the simulation runs and the results were done according to known procedures of using the discrete event simulation, which are mentioned in the references. The presented results show the efficiency of the utilized method and proposed optimized scenery of the studied system. The simulation software Arena 5.0 was used in this study.

Na agricultura, dois processos são importantes após a colheita: secagem e armazenamento. Antes do armazenamento de grãos como a soja, é necessário realizar a sua secagem até uma taxa de umidade apropriada. Embora existam inúmeras pesquisas realizadas sobre aspectos energéticos e de transferência de calor, o problema de conceber secadores adequados e relacionar o fluxo de grãos em um secador com fluxo misto do ar de secagem pouco tem sido estudado. O fluxo de grãos tem uma função importante em alguns aspectos do processo de secagem, sua irregularidade pode produzir uma secagem não uniforme do grão, e, em alguns casos, aumentar o risco de incêndio no interior do secador. Apesar da modelagem do fluxo de grãos ser um problema difícil de ser modelado, dada a natureza discreta do meio, algumas pesquisas recentes estão sendo direcionadas para a análise do escoamento de materiais granulares em silos e secadores de grãos. Pesquisadores tem se dedicado a estudar a modelagem do fluxo de grãos, através de simulações numéricas, entre algumas técnicas de simulação está o Método dos Elementos Discretos (MED). Com a finalidade de investigar de maneira mais detalhada o fluxo de grãos, o objetivo principal deste trabalho é modelar matematicamente o fluxo de grãos de soja em um secador com calhas com fluxo misto de ar. De maneira a confrontar e validar os dados gerados pelas simulações foi construído um aparato experimental idêntico ao modelo usado nas simulações. Os resultados foram muito satisfatórios, especialmente considerando-se que os parâmetros do material utilizado foram os mesmo que outros pesquisadores têm utilizado em outros softwares que implementam o MED. Os resultados das simulações concordam com os experimentos não apenas sobre o tempo de descarga, mas também sobre os padrões de escoamento da massa de grãos ao longo do processo de descarga. Por fim conclui-se que o MED implementado no pacote de software Yade modelou corretamente o fluxo de soja dentro de uma geometria não-trivial, análogo ao usado no secador de fluxo misto. Também se conclui que os grãos têm distintas velocidades verticais, resultando em diferentes tempos de permanência no corpo do secador. Fato este que pode resultar em uma secagem não uniforme da massa de grãos e risco de incêndio do secador, ocasionado pelos grãos que ficariam tempo excessivo no secador sob a ação do ar quente. / 87 f.

Nos últimos anos a produção brasileira de aveia aumentou significativamente. Antes da armazenagem e comercialização dos grãos de aveia é necessário realizar sua secagem. Esse procedimento é feito através dos secadores, que são fabricados sobre diversas formas construtivas e operacionais, porém ainda existe a necessidade de se otimizar o fluxo de grãos pelo corpo dos secadores, visto que tal processo não foi suficientemente analisado e estudado. O presente trabalho tem por objetivo a modelagem matemática e computacional do escoamento de grãos de aveia aplicando o Método dos Elementos Discretos, a fim de investigar o impacto da morfologia do grão no seu escoamento. Para tanto, realizou-se experimentos em laboratório, procurando-se variar a abertura, ângulo de inclinação e ângulo de calha do aparato, além de filmar o escoamento dos grãos pelo corpo do aparato. Posteriormente, analisou-se os dados experimentais e implementou-se um modelo de aparato, idêntico ao modelo utilizado nos experimentos, no software Yade, que possui como foco o Método dos Elementos Discretos. Para validar o modelo escolhido, comparou-se os resultados simulados com os dados experimentais. Os resultados alcançados neste estudo mostram que a eficiência em prever o fluxo de descarga dos grãos de aveia está diretamente relacionada aos parâmetros do modelo. Além disso, verificou-se que a utilização de clumps de esferas para aproximar a geometria do grão de aveia torna o método muito mais consistente com os dados reais. Verificou-se também que a solução com clumps acaba demandando muitos recursos computacionais. / 91 f.

A informação disponível para robôs em tarefas reais encontra-se amplamente distribuída tanto no espaço quanto no tempo, fazendo com que o agente busque informações relevantes. Neste trabalho, uma solução que usa conhecimento qualitativo e quantitativo da tarefa é implementada a fim de permitir que tarefas robóticas reais sejam tratáveis por algoritmos de Aprendizagem por Reforço (AR). Os passos deste procedimento incluem: 1) decompor a tarefa completa em tarefas menores, usando abstração e macro-operadores, para que um espaço de ações discreto seja atingido; 2) aplicar um modelo de representação do espaço de estados a fim de atingir discretização tanto no espaço de estados quanto no de tempo; 3) usar conhecimento quantitativo para projetar controladores capazes de resolver as subtarefas; 4) aprender a coordenação destes comportamentos usando AR, mais especificamente o algoritmo Q-learning. O método proposto foi verificado em um conjunto de tarefas de complexidade crescente por meio de um simulador para o robô Khepera. Dois modelos de discretização para o espaço de estados foram usados, um baseado em estados e outro baseado em atributos --- funções de observação do ambiente. As políticas aprendidas sobre estes dois modelos foram comparadas a uma política pré-definida. Os resultados mostraram que a política aprendida sobre o modelo de discretização baseado em estados leva mais rapidamente a resultados melhores, apesar desta não poder ser aplicada a tarefas mais complexas, onde o espaço de estados sob esta representação se torna computacionalmente inviável e onde um método de generalização deve ser aplicado. O método de generalização escolhido implementa a estrutura CMAC ( extit{Cerebellar Model Articulation Controller}) sobre o modelo de discretização baseado em estados. Os resultados mostraram que a representação compacta permite que o algoritmo de aprendizagem seja aplicado sobre este modelo, apesar de que, para este caso, a política aprendida sob o modelo de discretização baseado em atributos apresenta melhor performance.

A simulação possibilita a realização de uma análise detalhada de Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) de forma rápida e econômica, tornando-se uma importante opção para estudo destas redes. Apesar do grande número de simuladores de RSSFs disponíveis, cada um deles foi projetado para atender necessidades específicas de seus criadores. Por causa dos aspectos singulares das RSSFs, os modelos existentes nos simuladores podem não ser precisos e completos para todas as áreas de simulação de RSSFs, como por exemplo, análise de escalabilidade, modelo de mobilidade, ambiente físico, consumo de energia e codições de tempo. Adicionalmente, a integração entre esses simuladores geralmente é pequena ou inexistente. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma forma de modelagem abstrata de cenários de simulação de RSSFs, permitindo que um modelo de dados de configuração de simulação seja compartilhado por mais de um simulador, viabilizando a integração entre eles. A avaliação do modelo de dados proposto foi feita através do desenvolvimento de uma aplicação real, onde o modelo de dados foi compartilhado por dois simuladores, que utilizaram um modelo de cenários e produziram adequadamente seus respectivos resultados de simulação.

Em projetos de melhoria kaizen, as etapas de análise, proposta e aplicação das melhorias, muitas vezes, constituem um ciclo de tentativa e erro por experimentação direta. Esta característica é uma grande fonte de incertezas no dimensionamento de recursos e, conseqüentemente, no resultado do projeto. Este trabalho apresenta a formulação e desenvolvimento de uma seqüência de atividades que enfatiza a aplicação de recursos de simulação, como ferramenta de auxílio ao processo de melhoria de plantas industriais, no contexto da abordagem da Manufatura Enxuta. Busca-se minimizar as incertezas inerentes às informações disponíveis durante o processo de melhoria da produção, com fins de aumentar o nível de conhecimento acerca das etapas deste processo e melhorar a qualidade da tomada de decisão para modificações de layout fabril ou aquisições de equipamentos e serviços. Para a verificação de sua exeqüibilidade, aplicabilidade, utilização e limitações, a seqüência de atividades proposta foi aplicada para uma corporação atuante no segmento de manufatura automotiva, que utiliza eventos kaizen para a aplicação de melhorias em diversos setores da fábrica. Ao final do trabalho é realizada uma análise comparativa baseada nos indicadores de desempenho do projeto de melhoria, onde se mostra a diferença entre os resultados do projeto convencional, estimados por planilhas eletrônicas, e os obtidos por simulação.

This work presents an extension for OpenUP software development process, which includes the disciplines of Simulation and Prototyping for developing WSN applications. The simulation discipline was created to address performance, scalability, and integration requirements in the software development process for WSN application. The prototyping discipline was created in order to improve the knowledge about the system as well as to refine information about the system gathered from simulation study. We also describe the integration of both disciplines with OpenUP based on work products. A WSN application was developed in order to illustrate the use of the proposed disciplines. The WSN application monitors the environmental conditions required to age a sugar cane spirits. During the execution, the effort and time required to perform each activity is measured. We also performed a simulation study to investigate how proposed disciplines influence the software development process. A simulator based on discrete simulation approach is described and some experiments are performed, generating valuable results. Experiments with different team sizes and process models are performed and described. And their results are illustrated.

Este trabalho ampliou e aprofundou os estudos iniciais que alicerçaram a proposta de um novo modelo de rede neural artificial, a GasNet ([Hus1998], [HSO+1998], [HSJ+1998], [PHO1998] e [HSO2001]), cuja principal particularidade é a emulação de comunicação via moduladores químicos difusos. Em sua origem, o modelo GasNet foi aplicado na evolução bem sucedida de controladores para robôs móveis autônomos, oferecendo vantagens em relação ao tempo de convergência e grau de compactação das redes criadas, quando em comparação à evolução empregando modelos de redes tradicionais. As pesquisas realizadas aqui questionam, no entanto, o papel efetivo da atividade química do sistema, mostrando que versões simplificadas de GasNets, em que o substrato químico encontra-se desativado, são computacionalmente menos onerosas e fornecem similaridade, ou até equivalência de desempenho com as GasNets. O trabalho se baseou em experimentos computacionais com três problemas-teste onde a GasNet não tinha sido aplicada anteriormente, todos de natureza discreta, e no problema original usado na proposição da GasNet, o qual é de natureza contínua. Resultados obtidos demonstram que processos de estabilização dinâmica podem ser incorporados à GasNet, de modo a torná-la operacional em domínios discretos, e em domínios contínuos que apresentem limitações em sua capacidade de continuidade. Em geral, os resultados ampliam o conhecimento disponível sobre esse novo tipo de rede, em vários de seus aspectos, em particular, provocando uma releitura dos resultados já existentes na literatura, de modo a incorporar suas limitações, conforme evidenciadas na pesquisa, e traçando novas direções, indicativas de caminhos que devam ser seguidos nos desenvolvimentos subseqüentes da GasNet. ]

O sistema de controle é um componente essencial no ciclo de desenvolvimento de sistemas de automação industrial, sendo a verificação do programa uma etapa essencial. A detecção de erros ainda na fase de projeto é muito importante, pois o custo de correção na fase final de desenvolvimento ou após a implementação do sistema é significativamente mais elevado do que nas fases iniciais do projeto. As células de Manufatura atuais são constituídas de dispositivos mecatrônicos de toda ordem como robôs e sistemas de movimentação controlados por um sistema de controle, usualmente controladores lógicos programáveis (CLP). A maioria das empresas depende de mais de um fornecedor para desenvolvimento de seus projetos e a concepção de uma célula de produção. A falta de todos os componentes restringe os testes do sistema de controle para a etapa final do projeto. Os testes para verificação e a validação de uma célula é o comissionamento, é nessa fase onde é feito os últimos ajustes do programa de controle da sequência. Uma alternativa para a validação do sistema de controle é o comissionamento virtual, onde é possível desenvolver e testar o programa responsável pelo controle de linhas na fase do planejamento, e assim diminuir o tempo de execução do projeto. O comissionamento virtual exige a integração de diferentes tecnologias, a exemplo da programação de CLP (Controlador Lógico Programável), comunicação de dispositivos com o protocolo OPC (OLE for Process Control), a simulação de uma linha de produção, além do projeto de dispositivos e ferramentas que podem ser elaborados por meio de aplicativos CAD (Computer Aided Design). O comissionamento virtual pode avaliar o funcionamento completo de uma linha de montagem, tanto simulando processos em ambiente digital, quanto testando equipamentos e ferramentas reais, integrados num sistema que compartilha os sinais dos sensores e atuadores com a simulação no computador de forma a apresentar os requisitos das tecnologias envolvidas. Nesse cenário este trabalho apresenta uma proposta de um método para aplicação de comissionamento virtual em linhas de produção automatizadas, ou seja, um passo a passo de simulação utilizando o comissionamento virtual (CV) para a antecipação das etapas dos testes do programa supervisório, com aplicação simultânea entre o sistema de controle e os componentes dos modelos computacionais. Para isto, inicialmente, será apresentada uma revisão da literatura sobre temas relativos à comissionamento virtual, na sequência a proposição do método e sua aplicação. E, finalmente, as conclusões sobre o trabalho.

Uma vez que uma aplicação ou projeto tenha sido identificado como sujeito ao uso da simulação, decisões devem ser tomadas acerca de como conduzir os estudos. Embora não haja regras definitivas, alguns passos são geralmente recomendados, tais como: planejamento do estudo, definição do sistema, construção do modelo, execução dos experimentos, análise dos resultados e relatório final. E, a construção do modelo é uma das etapas mais demoradas e complexas. Na execução dos experimentos, e na análise dos resultados a Realidade Virtual (RV) é uma interface que pode fornecer um suporte importante para a tomada de decisões, pois a RV auxilia na criação de mundos virtuais semelhantes ao mundo real, que ajudam na compreensão do funcionamento dos sistemas. Este trabalho propõe um metamodelo para o desenvolvimento de sistemas de simulação de eventos discretos com interface de RV aplicados a ambientes ou estações de trabalho de manufatura. A proposta do metamodelo é composto por quatro módulos: i) de edição e validação de modelos, ii) de criação, edição e execução de ambientes virtuais, iii) de conexão para efetuar o elo entre os dois primeiros módulos e, iv) de controle para gerenciar a comunicação e controlar a simulação. Como resultado tem-se a simulação centralizada baseada no modelo descrito em Rede de Petris (RP) com interface de RV distribuída. O sistema computacional gerado pelo metamodelo auxiliará no aprendizado e compreensão do problema simulado, e ainda permitirá ao usuário o envolvimento através da iteração. / The VR aids in the creation of virtual worlds similar to the real world, helping in understanding how a system works. This research work is concerned with the development of a discrete-event system simulation based on Petri Nets, with Virtual Reality interface for manufacturing environment or workstations. The system is composed of four modules, the first is model editing and validation, the second module is a modeling tool for virtual objects and/or a library of virtual elements, the third module makes the link between the two previous modules, and finally, the fourth is a simulation and control module. The centralized simulation is based on models described by Petri Nets with distributed RV interface resulting in a flexible and consistent system. The system will help users in learning and understanding the simulation problem, and it will also allow the user\'s integration with the environment through the interaction, and through distributed interface.