Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Resumo: Diante da constante necessidade de avanço tecnológico na agricultura para promover o aumento da produtividade e seguranças aos indivíduos envolvidos no processo, esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de um sistema inteligente, utilizando redes neurais artificiais, aplicado ao monitoramento e análise de falhas estruturais em um trator. Simulou-se o trator por meio de um modelo numérico, representado através de equações diferenciais, o qual gera sinais conforme se alteram os parâmetros de velocidade do trator e a distância entre as saliências no solo. Para a análise, identificação e classificação dos dados simulados computacionalmente, foi utilizado uma rede neural do tipo ARTMAP-Fuzzy, que utiliza conceitos da Teoria da Ressonância Adaptativa, cujo algoritmo foi desenvolvido utilizando o programa Matlab. A principal aplicação deste sistema é inspecionar a estrutura do trator objetivando sua melhor conservação, indicando se o mesmo encontra-se em condições normais ou em caso de falha estrutural. Caso uma falha seja detectada, é possível classificar seu tipo. Os resultados evidenciados foram obtidos por meio de média simples entre as execuções do sistema, em virtude de se elevar a veracidade das informações demonstradas. Os resultados obtidos na aplicação da rede neural ao problema especificado mostraram-se ser satisfatórios. / Abstract: Faced with the constant need for technological advancement in agriculture to promote increased productivity and security to individuals involved in the process, this research presents the development of an intelligent system using artificial neural networks applied to the structural health monitoring and analysis of failure on a tractor. The tractor was simulated by means of a numerical model built by differential equations, which generates signals according to the parameters of tractor's speed and the distance between consecutive protrusions on the ground. For the analysis, identification and classification of computationally simulated data, a artificial neural network known as ARTMAP-fuzzy was used, which uses concepts of Adaptive Resonance Theory, whose algorithm was developed using Matlab. The main application of this system is to inspect the tractor structure aiming its better conservation, indicating whether it is in normal conditions or in case of structural failure. If the fault was detected, it is possible to classify the type of failure identified. The disclosed results were obtained by simple average between the executions of the system, because to increase the accuracy of the information shown. The results obtained in the application of artificial neural network to the specified problem proved to be satisfactory. / Mestre

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Amarildo Tabone Paschoalini / Banca: Yukio Kobayashi / Resumo: Nos últimos anos, tem havido um grande interesse das indústrias no desenvolvimento de novas técnicas de detecção e localização de falhas, pois se preocupam cada vez mais com a segurança, havendo assim, a necessidade de supervisão e monitoramento dos sistemas para que as falhas sejam evitadas ou sanadas o mais rápido possível. Determinados parâmetros em sistemas reais como massa, rigidez e amortecimento, podem variar devido ao aparecimento de falhas ou ao próprio desgaste natural dos componentes. Um aparecimento de trincas pode provocar perdas econômicas ou até conduzir a situações perigosas com paradas abruptas das máquinas e/ou equipamentos. Através do auxílio de modelos teóricos bem definidos, métodos de identificação de parâmetros, observadores de estado e auxílio à decisão foi possível desenvolver uma metodologia para detecção e localização de trincas em estruturas reticuladas, dando ênfase às tridimensionais. Foi possível detectar e localizar a trinca já no seu início e acompanhar sua propagação para uma possível parada programada. Foi utilizada a metodologia dos observadores de estado, que pode reconstruir os estados não medidos ou os valores provenientes de pontos de difícil acesso no sistema. Foi construída uma estrutura reticulada no Laboratório para validação da metodologia desenvolvida e os resultados foram bastante satisfatórios / Abstract: In recent years there has been a great interest of industry in developing new techniques for detection and location of faults, because they worry more about security, so there is the need for supervision and monitoring systems so that failures are avoided or remedied as soon as possible. Certain parameters in real systems such as mass, stiffness and damping can vary due to some failures to own or wear and tear of components. An appearance of cracks can cause economic loss or even lead to dangerous situations with abrupt stopping of machines and/or equipment. Through the aid of well-defined theoretical models, methods of parameter identification, state observers and aid the decision was possible to develop a methodology for detecting and locating cracks in frame structures, emphasizing the three-dimensional. It was possible to detect and locate the crack already in its early stages and monitor its spread to a possible shutdown. Methodology was applied for observer status, which can reconstruct the unmeasured states or values from points of difficult access in the system. A reticulated structure was built at the Laboratory for validation of the methodology and the results were very satisfactory / Mestre

Este trabalho apresenta uma proposta de um software de simulação e diagnóstico de falhas aplicado a um sistema de automação. para realizar esta tarefa foi desenvolvido um estudo de caso que contem um problema de automação industrial. Deste estudo foi retirado um modelo, usado como base para criar do software de simulação que segue as especificações dos modelos, no qual é possível observar a evolução dos eventos através de sua linguagem e diagnosticar falhas, quando estas ocorrem em uma das máquinas da planta. O processo de diagnóstico de falhas tem como base as regras de diagnosticabilidade apresentadas na literatura. As máquinas, assim como suas restrições, são modeladas dentro do próprio software, onde são definidas as estruturas de cada automato assim como características como observabilidade, controlabilidade e a possibilidade de falhar. Os testes realizados no sistema apresentado mostraram que a linguagem de controle consegue, mesmo permitindo um nivel de liberdade ao sistema, identificar as falhas verificando somente para os eventos que ocorrem após a ocorrência da mesma. / This work we presents a proposal a software of simulation and fault diagnosis applied to an automation system. In that task was developed , a case study that contains a problem of industrial automation. The study was used as the source for creating the simulation that follows the specifications of software models, where you can observe the evolution of events through its language and diagnose faults when they occur in one of the machines of the plant. The process of fault diagnosis is based on the rules of diagnosticabilidades presented in the literature. The machines, as well as its restrictions are modeled within the software itself, where the structures of each automaton are defined the caracteristics as observability an the possibility of failure. The tests in the system showed that of the language used can allowing identify fails, checking only for events that occorem after the occurence the fails.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-03-09T23:06:17Z No. of bitstreams: 1 EliselmaVieiraDosSantos_DISSERT.pdf: 2170008 bytes, checksum: a21121290242fb8c43c3f7fe9a9cf8d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-03-11T19:37:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EliselmaVieiraDosSantos_DISSERT.pdf: 2170008 bytes, checksum: a21121290242fb8c43c3f7fe9a9cf8d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-11T19:37:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EliselmaVieiraDosSantos_DISSERT.pdf: 2170008 bytes, checksum: a21121290242fb8c43c3f7fe9a9cf8d0 (MD5) Previous issue date: 2015-03-16 / A evolu??o cont?nua da tecnologia de circuitos integrados tem permitido integrar milhares de transistores em uma ?nica pastilha de sil?cio. Devido ? miniaturiza??o desta tecnologia, a redu??o do di?metro do fio e do transistor os tornaram mais fr?geis e suscet?veis a quebras, tornando o circuito mais suscept?vel a falhas permanentes tanto durante o processo de fabrica??o quanto durante seu tempo de vida ?til. As arquiteturas reconfigur?veis de gr?o grosso, tamb?m chamadas de CGRAs (Coarse Grained Reconfigurable Architectures), t?m sido utilizadas como uma alternativa ?s arquiteturas tradicionais para tentar tolerar essas falhas, devido ? sua intr?nseca redund?ncia de hardware e ao alto desempenho obtido por essas arquiteturas. Essa disserta??o prop?e um mecanismo de toler?ncia a falhas numa CGRA com o objetivo de aumentar a toler?ncia da arquitetura mesmo considerando uma alta taxa de falhas. O mecanismo proposto foi adicionado ao escalonador da CGRA, que consiste no mecanismo respons?vel pelo mapeamento das instru??es na arquitetura. O mapeamento das instru??es ocorre em tempo de execu??o, traduzindo o c?digo bin?rio sem a necessidade de recompila??o. Al?m disso, para permitir a acelera??o da aplica??o, o mapeamento ? realizado atrav?s de um algoritmo guloso que faz uso do modulo scheduling, que consiste em uma t?cnica em software pipeline para acelera??o de la?os. Os resultados obtidos a partir de simula??es de inje??o de falhas e de execu??o do escalonador demonstram que, mesmo com o mecanismo de toler?ncia a falhas proposto, o tempo de mapeamento das instru??es se mant?m na ordem de microssegundos. Esse resultado permite que o mapeamento das instru??es continue sendo realizado em tempo de execu??o. Al?m disso, tamb?m foi realizado um estudo de taxa de mapeamento do escalonador. Os resultados demonstram que, mesmo com taxas acima de 50% de falhas em unidades funcionas e componentes de interconex?o, o escalonador conseguiu mapear instru??es na arquitetura em parte das aplica??es testadas. / The continuous evolution of integrated circuit technology has allowed integrating thousands of transistors on a single chip. This is due to the miniaturization process, which reduces the diameter of wires and transistors. One drawback of this process is that the circuit becomes more fragile and susceptible to break, making the circuit more susceptible to permanent faults during the manufacturing process as well as during their lifetime. Coarse Grained Reconfigurable Architectures (CGRAs) have been used as an alternative to traditional architectures in an attempt to tolerate such faults due to its intrinsic hardware redundancy and high performance. This work proposes a fault tolerance mechanism in a CGRA in order to increase the architecture fault tolerance even considering a high fault rate. The proposed mechanism was added to the scheduler, which is the mechanism responsible for mapping instructions onto the architecture. The instruction mapping occurs at runtime, translating binary code without the need for recompilation. Furthermore, to allow faster implementation, instruction mapping is performed using a greedy module scheduling algorithm, which consists of a software pipeline technique for loop acceleration. The results show that, even with the proposed mechanism, the time for mapping instructions is still in order of microseconds. This result allows that instruction mapping process remains at runtime. In addition, a study was also carried out mapping scheduler rate. The results demonstrate that even at fault rates over 50% in functional units and interconnection components, the scheduler was able to map instructions onto the architecture in most of the tested applications.

Este trabalho apresenta uma proposta de um software de simulação e diagnóstico de falhas aplicado a um sistema de automação. para realizar esta tarefa foi desenvolvido um estudo de caso que contem um problema de automação industrial. Deste estudo foi retirado um modelo, usado como base para criar do software de simulação que segue as especificações dos modelos, no qual é possível observar a evolução dos eventos através de sua linguagem e diagnosticar falhas, quando estas ocorrem em uma das máquinas da planta. O processo de diagnóstico de falhas tem como base as regras de diagnosticabilidade apresentadas na literatura. As máquinas, assim como suas restrições, são modeladas dentro do próprio software, onde são definidas as estruturas de cada automato assim como características como observabilidade, controlabilidade e a possibilidade de falhar. Os testes realizados no sistema apresentado mostraram que a linguagem de controle consegue, mesmo permitindo um nivel de liberdade ao sistema, identificar as falhas verificando somente para os eventos que ocorrem após a ocorrência da mesma. / This work we presents a proposal a software of simulation and fault diagnosis applied to an automation system. In that task was developed , a case study that contains a problem of industrial automation. The study was used as the source for creating the simulation that follows the specifications of software models, where you can observe the evolution of events through its language and diagnose faults when they occur in one of the machines of the plant. The process of fault diagnosis is based on the rules of diagnosticabilidades presented in the literature. The machines, as well as its restrictions are modeled within the software itself, where the structures of each automaton are defined the caracteristics as observability an the possibility of failure. The tests in the system showed that of the language used can allowing identify fails, checking only for events that occorem after the occurence the fails.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-02-20T22:47:57Z No. of bitstreams: 1 CristianeDeSouzaCosta_DISSERT.pdf: 4024324 bytes, checksum: 8f3dfa5b801aa9e83961b2b314e444fe (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-02-24T20:17:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CristianeDeSouzaCosta_DISSERT.pdf: 4024324 bytes, checksum: 8f3dfa5b801aa9e83961b2b314e444fe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T20:17:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CristianeDeSouzaCosta_DISSERT.pdf: 4024324 bytes, checksum: 8f3dfa5b801aa9e83961b2b314e444fe (MD5) Previous issue date: 2016-08-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A atividade s?smica em Pedra Preta-RN teve in?cio em dezembro de 2010. Antes disso, n?o havia registro de sismos nesta ?rea, localizada no nordeste brasileiro, onde ? registrada a maior sismicidade intraplaca do Brasil. Durante o ano de 2013 e in?cio de 2014, a rede sismogr?fica de Pedra Preta-RN registrou 273 sismos locais em tr?s ou mais esta??es. Todo o conjunto de dados foi analisado no software COMPASS. Atrav?s do diagrama Wadati, foram selecionados os 50 eventos com melhores leituras dos tempos de chegada das ondas s?smicas P e S. Com o aux?lio do programa HYPO71 foi determinado o modelo de velocidades (Vp/Vs =1,72 e Vp = 5,90 km/s) e calculados os hipocentros. Para a determina??o do mecanismo focal composto, realizou-se uma nova sele??o de sismos obedecendo crit?rios mais restritos para os hipocentros (Gap < 180, RMS ? 0,01 s, N? de observa??es ? 10, ERH < 0,1 Km, ERZ < 0,1 Km), selecionando 24 eventos. Os hipocentros destes sismos mostram que a falha sismog?nica tem aproximadamente 3 km de extens?o, com sismos entre 2,3 a 5,8 km de profundidade. Os par?metros da falha sismog?nica foram obtidos pela combina??o do m?todo dos m?nimos quadrados e do programa FPFIT (strike = 254?, dip = 67? e o rake = -66?), caracterizando uma falha normal. Os epicentros e o mecanismo focal foram utilizados para verificar se havia ou n?o poss?veis correla??es com fei??es geol?gicas mapeadas na ?rea de estudo. A conclus?o ? que n?o existem fei??es geol?gicas mapeadas que possam estar relacionadas diretamente com a atividade s?smica estudada. / The seismic activity in Preta Pedra-RN began in December 2010. Before that, there was no record earthquakes in this area, located in the Brazilian Northeast, where is recorded the largest intraplate seismicity of Brazil. During 2013 and early 2014, the seismographic network Pedra Preta registered 273 local earthquakes in three or more stations. The entire data set of this work was analyzed in the COMPASS software. By Wadati diagram were selected 50 events with the best readings from the arrival times of P and S waves. With the help of HYPO71 program, was determined the velocity model (Vp / Vs = 1,72 and Vp = 5.90 km/s) and calculated the hypocenters. For the determination of the composed focal mechanism, these was a new selection of earthquakes obeying more stringent criteria for the hypocenters (Gap <180, RMS ? 0.01 s, Number of observations ? 10, ERH <0.1 km, ERZ <0, 1 Km), selecting 24 events. The hypocenters of earthquakes show that the seismogenic fault is about 3 km long, with earthquakes between 2.3 to 5.8 kilometers deep. The parameters of seimogenic fault were obtained by combining the method of least squares and FPFIT program (strike = 254?, dip = 67? and the rake = -66?), indicating a normal fault. The epicenters and focal mechanism were used to verify whether there was possible correlations with geological features mapped in the study area. The conclusion is that there are no mapped geological features that may be directly related to the seismic activity studied.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-04-04T19:58:34Z No. of bitstreams: 1 PriscilaCumbaDeAbreuCosta_DISSERT.pdf: 981745 bytes, checksum: 2b83302c6c2671e6851786c774c19dfb (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-04-13T00:02:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PriscilaCumbaDeAbreuCosta_DISSERT.pdf: 981745 bytes, checksum: 2b83302c6c2671e6851786c774c19dfb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-13T00:02:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PriscilaCumbaDeAbreuCosta_DISSERT.pdf: 981745 bytes, checksum: 2b83302c6c2671e6851786c774c19dfb (MD5) Previous issue date: 2016-09-16 / Quimioter?picos s?o medicamentos de alto risco que exigem iniciativas para evitar falhas no cuidado que ocasionem danos desnecess?rios aos pacientes. Realizar uma An?lise Multimodal de Falhas e Efeitos (AMFE) para identificar prospectivamente os riscos relacionados ? fase do preparo e dispensa??o de medicamentos quimioter?picos em uma institui??o hospitalar. Trata-se de um estudo descritivo realizado em uma unidade ambulatorial de um centro de refer?ncia em oncologia, filantr?pico, da cidade de Natal ? RN. Para a aplica??o da ferramenta foi composta uma equipe multidisciplinar formada por um mediador, quatro farmac?uticos, dois enfermeiros especialista na ?rea e um t?cnico de enfermagem envolvidos no processo. As etapas de preparo e dispensa??o de quimioter?picos foram descritas graficamente por meio de um fluxograma simples. Em seguida foram listadas as poss?veis falhas de cada subprocesso utilizando o m?todo Brainstorming. Cada falha foi avaliada utilizando-se a matriz de pontua??o do risco. De acordo com a pontua??o obtida foi utilizado uma ?rvore de decis?o para detectar quais falhas necessitavam de interven??es. ? partir dos resultados obtidos foram propostas interven??es e indicadores de monitoramento. Foram identificados 17 modos de falha nas etapas de preparo e dispensa??o de medicamentos quimioter?picos. Dentre os 17 modos de falha, dois foram identificados como alto risco. O modo de falha 1- Trocar a Janela de Sa?da do Medicamento, teve como causas potenciais: falta de aten??o, falta de sinaliza??o na janela e falta de conhecimento do processo. O modo de falha 2- C?lculo errado da dose de medicamento intratecal, teve como causas potenciais: calculadora com defeito, mudan?a na apresenta??o do medicamento e sobrecarga de trabalho. Foram propostas as seguintes interven??es: estipular limites de medica??es a serem manipuladas por vez, sinalizar as janelas interna e externamente, contendo instru??es de trabalho e realizar dupla checagem do c?lculo do medicamento intratecal e registro em impresso pr?prio. A ferramenta AMFE demonstrou ser um m?todo v?lido para melhorar a seguran?a do paciente, pois permite uma analise prospectiva no processo do medicamento quimioter?pico na fase de preparo e dispensa??o, com o objetivo de identificar falhas potenciais e suas causas associadas, e formular estrat?gias para a corre??o de tais vulnerabilidades. / Chemotherapeutic drugs are medicines that require high-risk initiatives to prevent failures in care that cause unnecessary damage to patients. Perform a Multimodal Analysis of failures and effects (AMFE) to prospectively identify the risks related to the phase of the preparation and dispensing of chemotherapeutic drugs in a hospital. This is a descriptive study performed in an outpatient unit of a reference center in Oncology, philanthropist, from the city of Natal-RN. For the application of the tool is composed of a multidisciplinary team consisting of a mediator, four pharmacists, two nurses expert in the field and a nursing technician involved in the process. The steps for preparing and dispensing chemotherapeutic drugs were described graphically by means of a simple flowchart. Then were listed the possible failures of each subprocess using the Brainstorming method. Each failure was assessed using the array of risk score. According to the score obtained was used a decision tree to detect which flaws needed interventions. From the results obtained were proposed interventions and monitoring indicators. 17 failure modes were identified in steps of preparation and dispensation of chemotherapeutic drugs. Among the 17 failure modes, two have been identified as high risk. The failure mode "to change the output window of the Medicine" potential causes: lack of attention, lack of signs in the window and lack of knowledge of the process. The failure mode "wrong Calculation of the dose of intrathecal drug" had as potential causes: defective calculator, change in presentation of the medicinal product and work overload. The following interventions have been proposed: stipulate limits of meds to be handled at a time, the Windows flag internally and externally, containing work instructions and perform the check calculation of double medicine intrathecal and record in own printed. The AMFE tool proved to be a valid method to improve patient safety, as it allows a prospective analysis in the process of chemotherapy medication preparation and dispensing phase, with the objective of identifying potential failures and their associated causes, and formulate strategies for fixing such vulnerabilities.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000417996-Texto+Completo-0.pdf: 4174866 bytes, checksum: 4a179b07ca438054c69ef666401f47d5 (MD5) Previous issue date: 2009 / Nowadays, several safety-critical embedded systems support real-time applications and their development represents a great challenge to engineers and researchers due to the risk of catastrophic effects on the system generated by a fault. Usually, real-time embedded systems process input data and generate output responses according to the functional specification of the system. However, the high complexity of the applications has made the adoption of Real-Time Operating Systems (RTOS) necessary in order to simplify the design of real-time embedded systems. Thus, the RTOS serves as an interface between software and hardware. However, real-time systems can be affected by transient faults during application running or even during the RTOS execution. Consequently, these faults can affect both, the correctness of the output responses generated and the task’s deadline specified during the project of the system. In this context, this work proposes a new hardware-based approach able to increase the reliability of the real-time embedded systems. The proposed technique is based on the development of an Infrastructure IP core (I-IP) called Hardware-Scheduler (Hw-S), which monitors the tasks’ execution in order to verify if tasks’ execution flow and the tasks’ deadline are respected. A case study implemented in an FPGA running a set of benchmarks has been developed in order to validate the proposed approach. The benchmarks developed exploit most of the RTOS services. In order to evaluate the effectiveness of the proposed technique, Hardware and Software fault injection campaigns have been performed. Indeed, the introduced overheads have been estimated. The obtained results demonstrate that the fault latency associated to the Hw-S is smaller than the one associated to the RTOS and further that the Hw-S’s fault coverage is higher than the RTOS’. Finally, the Hw-S introduces an area overhead of about 6% with respect to the Plasma microprocessor area. / O desenvolvimento de aplicações críticas de tempo real tolerantes a falhas representa um grande desafio para engenheiros e pesquisadores, visto que uma falha pode gerar efeitos catastróficos para o sistema, ocasionando grandes perdas financeiras e/ou de vidas humanas. Este tipo de sistema comumente utiliza processadores embarcados que processam dados de entrada e geram um determinado número de saídas de acordo com as especificações do mesmo. Entretanto, devido à alta complexidade dos sistemas embarcados de tempo real, é cada vez mais freqüente o uso de um sistema operacional com o objetivo de simplificar o projeto do mesmo. Basicamente, o sistema operacional de tempo real (real-time operating system - RTOS) funciona como uma interface entre o hardware e o software. Contudo, sistemas embarcados de tempo real podem ser afetados por falhas transientes. Estas falhas podem degradar tanto o funcionamento da aplicação quanto o do próprio sistema operacional embarcado. Em sistemas embarcados de tempo real, estas falhas podem afetar não somente as saídas produzidas durante a execução da aplicação, mas também as restrições de tempo associadas às tarefas executadas pelo sistema operacional. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma nova técnica baseada em hardware capaz de aumentar a robustez de sistemas embarcados de tempo real. A técnica proposta é baseada na implementação de um Infrastructure IP core (I-IP) denominado “Escalonador- HW”, que monitora a execução das tarefas e verifica se as mesmas estão de acordo com as restrições de tempo e seqüência de execução especificadas. Para validar a técnica proposta, foi desenvolvido um estudo-de-caso baseado em um microprocessador pipeline e um kernel de RTOS, além de um conjunto de benchmarks capazes de exercitar diferentes serviços oferecidos pelo sistema operacional embarcado. Este estudo-de-caso foi mapeado em um dispositivo programável lógico (FPGA). Experimentos de injeção de falhas por Software e Hardware foram realizados para validar a capacidade de detecção de falhas e estimar os overheads introduzidos pela técnica. Os resultados demonstram que a latência de detecção de falhas é menor que a latência de detecção por parte do RTOS, sendo a cobertura de detecção do Escalonador-HW maior que à RTOS. Por ultimo, o overhead introduzido representa aproximadamente 6% do processador Plasma.

Nas indústrias química e petroquímica o uso de sistemas redundantes é comum. Exceto pelos programas de lubrificação, a estratégia de manutenção adotada para estes sistemas é, principalmente, a manutenção corretiva. Os objetivos desta dissertação são, a partir do registro do histórico de falhas dos equipamentos de uma unidade fabril petroquímica e conceitos de confiabilidade, estimar o tempo limite que estes sistemas podem operar sem intervenções de manutenção, mantendo a disponibilidade do sistema em níveis adequados. Esse tempo limite foi usado para desenvolver um indicador a ser utilizado no processo de priorização das atividades de manutenção. Para atingir os objetivos foram desenvolvidas as seguintes etapas: a) revisão dos dados de confiabilidade; b) elaboração de modelagem de sistemas de bombeamento. Inicialmente foi realizada uma revisão dos dados de confiabilidade coletados pela empresa em estudo, a partir da qual se obteve análise dos problemas encontrados com os dados, sumário de procedimentos a serem adotados para cada tipo de problema e sugestões para evitar sua reincidência. Por meio dos resultados iniciais, foi elaborada a modelagem de sistemas de bombeamento, utilizando o método de Monte Carlo. Obtevese, como resultado, curvas de disponibilidade do sistema versus tempos para reparo. O método proposto é simples de ser utilizado em campo e, definida a disponibilidade desejada para o sistema redundante, permite o cálculo do máximo tempo para reparo do equipamento em falha. / In chemical and petrochemical industries redundant systems are usual. Except by lubrication programs, the maintenance strategy adopted for these systems is mainly corrective maintenance. Considering the historical failure records of the equipment of a factory and the use of reliability concepts, the goal of this work is to estimate the maximum time that these systems can operate without maintenance interference, while keeping the system availability on adequate levels. This maximum time was used to develop an indicator to be used in the process of prioritization of maintenance activities. To achieve these goals, the following steps have been developed: a) reliability data review; b) elaboration of a pumping system model. Initially, a review of the reliability data collect at the studied company was performed, from which an analysis of the problems encountered at these data, a summary of procedures to be adopted for each type of problem, and suggestions to avoid its recurrence were established. As a consequence of first results, a model for each pumping system using the Monte Carlo method was developed and availability curves of the system versus time to repair were obtained. The proposed method is simple to use in the field and, considering the desired availability for the redundant system, it allows the calculation of the maximum time to repair equipment failures.

O desenvolvimento de métodos que permitam reproduzir numericamente o comportamento el de sistemas estruturais reais tem desa ado cientistas e pesquisadores a abordarem questões que vão além das condições de integridade do sistema. Neste sentido, uma série de novos parâmetros devem ser considerados durante um processo de otimização estrutural, zelando pela con abilidade em níveis aceitáveis enquanto que os custos esperados de falhas sejam minimizados. Aparentemente, os objetivos segurança e economia competem entre si, nesse contexto, a otimização do risco estrutural surge como uma formulação que permite equacionar este problema através do chamado custo esperado total. Nesta Tese, apresenta-se o desenvolvimento de uma técnica precisa para satisfazer os termos que compõem a função custo esperado total, isto é, uma técnica capaz de estimar a con abilidade de sistemas estruturais redundantes pela identi cação dos múltiplos modos de falha de uma maneira mais precisa que os métodos convencionais aproximados e de simulação. Além disso, análises inelásticas de estruturas de aço incluindo as não linearidades físicas e geométricas são consideradas utilizando o MCDG, além de leis constitutivas para prever o comportamento inelástico. Em posse destas informações, o algoritmo calcula o risco como sendo a probabilidade de falha multiplicada pela consequência econômica resultante desta falha. Ao risco são acrescentados os demais custos associados ao sistema estrutural, os quais não dependem dos parâmetros aleatórios do sistema e por isso denominados custos xos. Como produto, tem-se o custo esperado total, o qual corresponde a função objetivo do problema de otimização estrutural. Aplicações numéricas demonstram a precisão e e ciência da metodologia na avaliação da probabilidade de falha de problemas envolvendo funções de estado limite altamente não lineares com múltiplas regiões de falhas, assim como os efeitos causados pelas não linearidades físicas e geométricas nas análises probabil ísticas e na otimização do risco das estruturas. Os resultados demonstraram que, em relação às incertezas e consequências monetárias da falha, a estrutura ótima pode ser encontrada apenas pela formulação da otimização do risco, onde a con guração da estrutura e os limites de segurança são otimizados simultaneamente. A otimização do risco resulta numa estrutura ótima em termos mecânicos, custo esperado total e segurança. / The development of methods that allow to numerically reproduce the actual behavior of real structural systems has challenged scientists and researchers and urged them to address issues that extend beyond the integrity of a system. Therefore, a series of new parameters must be taken into account during the structural optimization process, looking for acceptable reliability levels while minimizing the expected failure costs. Apparently, safety and economy compete with each other, and in this context, structural risk optimization arises as a formulation that allows equating this problem through the so-called total expected cost. In this Thesis, an accurate technique is developed to satisfy the minimization of the total expected cost function i:e:; a technique that allows estimating the reliability of redundant structural systems by the identi cation of multiple failure modes in a more precise way than conventional approximation and simulation methods. Besides, inelastic analysis of steel trusses including both geometric and physical nonlinearities are considered using the generalized displacement control method, in addition to constitutive laws to predict the inelastic behavior. Based on this information, the algorithm calculates risk as the failure probability multiplied by the economic losses resulting from such failure. The other costs associated to the structual system are added to the actual risk and since they do not depend on system's random parameters, they are referred as xed costs. As result, one obtains the total expected cost, which corresponds to the objective function of the structural optimization problem. Numerical applications shows the accuracy and e ciency of the methodology in the evaluation of the failure probability of problems represented by high nonlinear limit state functions with multiple failure regions. It is also included the e ects of geometric and physical nonlinearities originated in the probabilistic analysis and risk optimization of truss structures. Results show that, in consideration of uncertainty and the monetary consequences of failure, the optimum structure can only be found by a risk optimization formulation, where structural con guration and safety margins are optimized simultaneously. Risk optimization yields a structure which is optimum in terms of mechanics and in terms of the compromise between cost and safety.