Esta dissertação apresenta a implementação das etapas do método DMAIC (Definir, Medir, Analisar, Melhorar e Controlar) no desenvolvimento de um projeto Seis Sigma em uma indústria petroquímica. O objetivo do projeto Seis Sigma foi reduzir a variabilidade de uma característica de qualidade crítica para o cliente e diminuir a dispersão dos tempos de reação entre as bateladas na produção de elastômeros. Neste trabalho são apresentadas as principais técnicas e ferramentas estatísticas utilizadas nas cinco etapas do método DMAIC, tais como brainstorming, mapeamento de processo, diagrama de causa e efeito, matriz da causa e efeito, gráfico de Pareto, FMEA e análise de regressão linear múltipla. A pesquisa desenvolvida de forma participativa, através da interação entre o pesquisador e os especialistas do processo, evidenciou a importância do conhecimento técnico do processo e um bom planejamento para a aquisição dos dados, como pontos importantes para a realização de um projeto de melhoria bem sucedido. O estudo apontou ainda, deficiências no sistema de controle de temperatura do reator, no sistema de medição para a característica de qualidade viscosidade Mooney e no sistema de dosagem dos insumos.

Orientador: Valeriano Antunes de Oliveira / Banca: Marko Antonio Rojas-Medar / Banca: Heloisa Helena Marino Silva / Resumo: Neste trabalho consideramos o problema de controle otimo com restrições de contorno funcionais. O propósito deste trabalho e propor condições de otimalidade para problemas com condições de contorno funcionais envolvendo funções continuamente diferenci aveis, considerando a classe dos problemas de controle otimo MP - pseudo - invexos. Nossos resultados mostram que a MP - pseudo - invexidade e uma condição suficiente de otimalidade para tais problemas / Abstract: In this work we consider the optimal control problem with functional boundary cons- traints. The purpose of this work is to propose optimality conditions for problems with functional boundary conditions involving continuously differentiable functions, considering the class of MP-pseudoinvex optimal control problems. Our results show that MP-pseudo- invexity is a sufficient condition of optimality for such problems / Mestre

Orientador: Geraldo Nunes Silva / Coorientador: Weldon A. Lodwick / Banca: Yurilev Chalco-Cano / Banca: Valeriano A. de Oliveira / Banca: Elizabeth Wegner Karas / Banca: Claudio Aguinaldo Buzzi / Resumo: O propósito desta pesquisa consiste no estudo de incerteza do tipo intervalar em problemas de otimização e controle. Para os problemas de otimização de valor intervalar foi exposto o processo de determinação das soluções, foram determinadas as condições necessárias e apresentadas as condições suficientes utilizando a diferenciabilidade extremal, para três diferentes conceitos de solução. O problema de controle ótimo de valor intervalar foi formulado e as condições de otimalidade, necessárias e suficientes, foram demonstradas, utilizando os conceitos de diferenciabilidade extremal e generalizada de Hukuhara, sob determinadas hipóteses de convexidade, para três diferentes conceitos de solução. Somando-se a isto, esses resultados foram aplicados no problema de controle de plantas daninhas, com função lucro de valor intervalar, descrevendo-se os cenários, pessimista e otimista, da lucratividade na produção de milho. Por outro lado, o arcabouço teórico da análise intervalar, segundo a aritmética intervalar restrita single level, foi desenvolvido considerando tanto as funções de valor intervalar quanto as funções intervalares. Para a integral e derivada single level de funções de valor intervalar foi proposto o teorema fundamental do cálculo e, além disso, esses conceitos foram aplicados na determinação de solução dos problemas de valor inicial intervalar. Neste âmbito, obteve-se o teorema de existência e da unicidade. Uma formulação para os problemas de controle ótimo totalmente intervalar foi apresentada e derivou-se as condições de otimalidade para o problema em questão, utilizando a diferenciabilidade −single level e as hipóteses de convexidade das funções intervalares envolvidas no problema / Abstract: The purpose of this research is to look at interval uncertainty in optimization problems and control. We present a process to determine the solutions of interval-valued optimization problems. Using extremal differentiability, we demonstrate the necessary conditions and present the sufficient conditions for three different concepts of solutions. In this study, we formulated the problem of interval-valued optimal control and demonstrated the optimality of necessary and sufficient conditions using extremal differentiability and generalized Hukuhara differentiability under assumptions of convexity. Furthermore, we applied these results in the area of weed management and control with an intervalvalued objective function in order to describe the best and worst-case scenarios for crop profitability in corn. The results for the interval analysis theory were found according to single-level constraint interval arithmetic for both the interval-valued functions and the interval functions. We defined the concept of single-level integral and derivative for interval-valued functions and obtained the fundamental theorem of calculus for the interval context. Using this concept, we then analyzed interval ordinary differential equations and obtained the existence and uniqueness theorem of the solution. Considering that the interval functions developed were −single-level differentiable, we formulated the interval optimal control problem and demonstrated the necessary and sufficient optimality conditions under assumptions of convexity for the problem in question / Doutor

Orientador: Valeriano Antunes de Oliveira / Banca: Geraldo Nunes Silva / Banca: Roberto Andreani / Resumo: Nosso principal propósito neste trabalho é o estudo de condições necessárias e suficientes de otimalidade para problemas de Cálculo das Variações no contexto não-suave. Este estudo partirá da formulação básica suave, passando por problemas com restrições Lagrangianas, até o caso em que consideramos Lagrangianas não-suaves e soluções absolutamente contínuas. Neste caminho, abordaremos um importante avanço na teoria de Cálculo das Variações: os resultados de existência e regularidade de soluções. Além das condições necessárias, analisaremos as condições suficientes através de um conceito de convexidade generalizada, o qual denominamos E-pseudoinvexidade / Abstract: Our main purpose in this work is the study of necessary and sufficient optimality conditions for Calculus of Variations problems in the nonsmooth context. This study will comprehend the smooth basic formulation, constrained problems (with Lagrangian restrictions), non-smooth Lagrangians and absolutely continuous solutions. Moreover, we will approach an important advance in Calculus of Variations theory: the existence and regularity of solutions. In addition to necessary conditions, we will analyze sufficient conditions through a generalized convexity concept, which we called E-pseudoinvexity / Mestre

Esta dissertação apresenta uma aplicação de algoritmos genéticos na otimização de parâmetros de corte em uma operação de fresamento de topo esférico de planos inclinados, considerando quatro estratégias de usinagem e dois diferentes materiais dos corpos de prova (ABNT P20 e ABNT H13). O objetivo da otimização foi minimizar o tempo de usinagem, e a principal restrição técnica foi a rugosidade das superfícies usinadas. A aplicação proposta apresentou resultados satisfatórios na otimização dos parâmetros de corte, mas houve diferenças significativas nos resultados de rugosidade obtidos no modelo matemático e nos ensaios experimentais de validação. Uma análise das superfícies usinadas demonstrou que a formação das mesmas não ocorreu de forma regular e homogênea, e não foram observadas tendências claras de comportamento com relação às diferentes estratégias e materiais. Também foi observada a significativa influência de instabilidades dinâmicas durante a usinagem, cujos efeitos não são considerados no modelo matemático aplicado no problema de otimização, o que explica as diferenças observadas entre os resultados de rugosidade computacionais e experimentais. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-07-10T12:41:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tiago Vacaro.pdf: 4017619 bytes, checksum: 195b1efb500e0a9e990e86751db2f759 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-10T12:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tiago Vacaro.pdf: 4017619 bytes, checksum: 195b1efb500e0a9e990e86751db2f759 (MD5) / This dissertation presents an application of genetic algorithms in the optimization of cutting parameters on a ball end milling operation of inclined planes, considering four machining strategies and two different materials of the workpieces (ABNT P20 and ABNT H13). The objective of the optimization was to minimize the machining time, and the main technical restriction was the roughness of the machined surfaces. The proposed application presented satisfactory results in the optimization of cutting parameters, but significant differences occurred between the roughness results obtained with the mathematical model and in the experimental validation. An analysis of the machined surfaces has shown that the formation of the surfaces did not occur on a regular and homogeneous way, and no clear trends with respect to different strategies and materials were observed. The significant influence of dynamic instabilities during machining was also observed, whose effects are not considered in the mathematical model applied to the optimization problem, which explains the differences observed between the results of computational and experimental roughness.

Orientador: Geraldo Nunes Silva. / Banca: Weldon A. Lodwick. / Banca: Valeriano Antunes de Oliveira. / Resumo: O propósito desta pesquisa é o estudo de dois modelos de otimização dinâmica para a aplicação seletiva de herbicida , sendo um modelo de otimização multi-objetivo , no qual maximiza o lucro e minimiza a resistência , e o utro mono-objetivo da otimização da concentração de mistura de herbicidas, no sistema anual de colheita da cultura do milho para o período de 5 e 10 anos. A densidade de sementes no solo no início do plantio e a frequência de alelos são tomados como variáveis de estado . A variável de controle é expressa na função de dose-resposta. Os modelos de otimização levam em consideração a diminuição da eficiência do herbicida ao longo do tempo , causada pela evolução da re-sistência da planta daninha . O objetivo é maximizar o lucro num período pré-determinado e minimizar a evolução da resistência. O problema de otimização dinâmica multi-objetivo foi resolvido via abordagem−restrito. O problema resultante e o problema de otimização da concentração de misturas de herbicidas foram resolvidos por programação não-linear via o método ASA_CG. Para os dois casos estudados, os resultados das simulações numéricas a presentam uma estratégia ótima da aplicação de herbicidas, para... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The purpose of this research is the study of two dynamic optimization models for the selective application/mixture of herbicide in the annual system of corn crop harvest for period of 5 and 10 years. The density o f seeds at the beginning of the planting and allele frequency are taken as state variables. The control variable is given by the dose-response function. The optimization models take into account the decreased efficiency of the herbicide overtime caused by the evolution of weed resistance. The goal is to maximize profit in a predetermined period and minimize the resistance evolution. The dynamic optimization problem of multi-objective approach was solved by the e-constraint method. The resulting problem and the problem of dynamic optimization of the concentration of the herbicide mixture were solved by non- linear programming with the conjugate gradient method combined with the method of projected gradient. Results of numerical simulations provide an optimal strategy of selective application of herbicides to control weed infestation by the Bidens subalternans. Two models studied, the first considers only... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Leonardo Nepomuceno / Banca: Eduardo Nobuhiro Asada / Banca: Edmea Cassia Baptista / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a concepção, implementação, solução e teste de um modelo de leilão multiperíodo para sistemas hidrotérmicos com representação da transmissão (LMSHRT) para o ambiente de mercados de energia. Com essa nova abordagem de modelagem, o modelo de leilão proposto é capaz de calcular tanto o despacho de geração hidrotérmico quanto os preços de equilíbrio de mercado em base horária para cada barra/região do sistema. Assim, a abordagem proposta além de herdar as principais características anteriormente propostas em (da Silva, 2010) e (Vergílio, 2011), tais como, a capacidade de introduzir a representação de contratos bilaterais, a obtenção dos preços em base horária, de forma a viabilizar um mercado de curto prazo e a capacidade intrínseca de reduzir riscos futuros de déficit de energia, incorpora ainda no modelo, a possibilidade da respresentação da transmissão com seus fluxos e perdas associadas. Para solução e validação do modelo é utilizado o método de pontos interiores primal dual barreira logarítima. Testes complementares são realizados com o objetivo de verificar como a variação dos principais parâmetros do modelo influenciou no despacho das unidades geradoras e na formação dos preços de equilíbrio do sistema / Abstract: This research aims at the conception, implementation, solution and testing of the proposed network-constrained multiperiod auction model for hydrotermal generation systems, to be used in a day-ahead energy market clearing procedure. With this new modeling approach, the proposed auction model is able to calculate both the hydrothermal generation dispatch as well as the market clearing prices on an hourly basis for each bus/region of the system. Thus, in addition to inheriting the main features of the previously work proposed in (da Silva, 2010) and (Vergílio, 2011) such as the ability to introduce the representation of bilateral contracts, the ability to obtain prices on an hourly bais in order to facilitate a short-term market, and the intrinsic ability to reduce future energy deficit risks, the approach proposed also incorporates the possibility of representing transmission network flows and losses. To validate the model and solution an interior point method is implemented specifically, the primal-dual logarithmic barrier. Additional tests are performed in order to verify now he variation of the main parameters of the model influence the dispatch of generating units and the formation of energy market clearing prices / Mestre

Orientador: Geraldo Nunes Silva / Coorientador: Weldon A Lodwick / Banca: Silvio Alexandre de Araujo / Banca: Valeriano Antunes de Oliveira / Banca: Lucelina Batista Santos / Banca: Yurilev Chalco-Cano / Resumo: Neste trabalho apresentamos um método para munir o conjunto intervalar generalizado M = I(R) ∪ I(R); sendo I(R) = f[a1; a2] : a1 a2 e a1; a2 2 Rg e I(R) = f[a1; a2] : [a2; a1] 2 I(R)g; com algumas diferentes estruturas, como algébrica, topológica e métrica. Também equipamos M com relações de ordem. Na verdade, fizemos isso em um contexto mais geral, pois trabalhamos em Mn = M M M para n 2 N: Nós formulamos problemas de otimização intervalar e relacionamos esses problemas com clássicos problemas de otimização multiobjetivo. Além disso, apresentamos uma versão do Teorema minmax no contexto intervalar e também desenvolvemos conceitos do cálculo em espaços intervalar generalizado, os quais são usados para encontrar o conjunto dos estados atingíveis de um inclusão diferencial clássica sob algumas condições dadas / Abstract: This work presents a method to endow the generalized interval set M = I(R) ∪ I(R); where I(R) = f[a1; a2] : a1 a2 and a1; a2 2 Rg and I(R) = f[a1; a2] : [a2; a1] 2 I(R)g; with some different structures, such as algebraic, topological, and metric. We also equip M with order relations. Actually, we did this in a more general context because we worked in Mn = M M M for n 2 N: We formulated interval optimization problems and related them to classic multi-objective optimization problems. We presented a version of the mini-max Theorem in the interval context, and also developed concepts of calculus on the generalized interval space which are used to find the attainable state set of a classic differential inclusion under some given conditions / Doutor

Orientador: Maria do Socorro Nogueira Rangel / Banca: Maristela Oliveira dos Santos / Banca: Valeriano Antunes de Oliveira / Resumo: O Problema do Caixeiro Viajante (PCV) é um problema clássico de Otimização Combinatória. Dado um conjunto de cidades e os custos de viagem entre cada par delas, o objetivo é encontrar um roteiro que passa em todas as cidades apenas uma vez e retorna à cidade de origem de menor custo total. O enunciado simples e resolução não trivial encantaram muitas pessoas ao longo dos anos. Na literatura são apresentadas diversas formulações matemáticas para o Problema do Caixeiro Viajante, além de comparações entre a qualidade da relaxação linear de tais formulações. A formulação clássica para o PCV é forte, porém possui um número exponencial de restrições, e é equivalente à formulação de multiproduto (multi-commodity), de ordem polinomial. O custo computacional para resolver a relaxação linear da formulação multiproduto é alto, incentivando a busca de novas formas de obter limitantes duais. Na literatura são propostos procedimentos para obtenção de limitantes duais para o PCV utilizando-se do método relax and cut, a partir do problema da designação (PD), dualizando inequações válidas que são violadas pela solução ótima do PD. Neste trabalho, propomos a aplicação do método relax and cut para a formulação do PCV com restrições de multiproduto. Os resultados obtidos no estudo computacional são encorajadores, com a implementação de um algoritmo que gera bons limitantes duais com baixo tempo computacional / Abstract: The Traveling Salesman Problem (TSP) is a classical Combinatorial Optimization problem. Given a set of cities and travel costs between each pair of them, the objective is to find a tour through all the cities, visiting each city once, and returning to the city of origin with minimum total cost. The simple enunciate and non-trivial resolution enchanted many people through the years. In the literature various formulations for the Traveling Salesman Problem are presented, and the quality of the linear relaxation of such formulations is compared. The classical TSP formulation is strong, but have an exponencial number of constraints, and is equivalent to the multi-commodity formulation, of polinomial order. The computational cost to solve the linear relaxation of the multi-commodity formulation is high, stimulating the search of new ways of obtaining dual bounds. In the literature, procedures to obtain dual bounds to the TSP using the relax and cut technique are proposed, starting from the assignment problem (AP) and dualizing violated valid inequalities by the AP's optimal solution. In this work, we propose an application of the relax and cut technique to the multi-commodity formulation for the TSP. The results obtained by the computational study are encouraging, with the implementation of an algorithm that generates good dual bounds in low running time / Mestre

Orientador: José Arnaldo Barra Montevechi / Coorientador: Fernando Augusto Silva Marins / Banca: Valério Antonio Pamplona Salomon / Banca: Eduardo Saliby / Banca: Dagoberto Alves de Almeida / Banca: Leornado Chwif / Resumo: Métodos de otimização combinados com a simulação computacional a eventos discretos têm sido utilizados em diversas aplicações na manufatura. Entretanto, estes métodos possuem baixo desempenho, em relação ao tempo computacional, ao manipularem mais de uma variável de decisão. Desta forma, o objetivo desta tese de doutorado é propor um método para otimização de modelos de simulação a eventos discretos com maior eficiência em relação ao tempo de processamento quando comparado a uma ferramenta comercial conhecida. Cabe ressaltar que a qualidade da variável de resposta não será alterada, ou seja, o método proposto manterá a eficácia das soluções encontradas. Será mostrado que a melhora neste desempenho é obtida através de uma melhor percepção do comportamento dos parâmetros existentes nos algoritmos genéticos, em especial o parâmetro tamanho da população. A comparação entre o método desenvolvido com a ferramenta de otimização existente no mercado se dará através de uma metodologia já consolidada disponível na literatura. As conclusões serão apresentadas comprovando a eficácia do método proposto / Abstract: Optimization methods combined with discrete events simulation have been used in many manufacturing applications. However, these methods have poor performance considering the computational time, when manipulating more than one decision variable. In this way, the aim of this thesis is to propose a method for optimizing discrete events simulation models with higher efficiency in relation to the processing time when compared to a known commercial tool. Besides, the optimization quality will not be altered, i. e., the proposed method will keep the effectiveness of the achieved solutions. It will be shown that the performance improvement is obtained by means of a better perception of the behavior of all parameters presented in the genetic algorithms, particularly the population size parameter. The comparison between the developed method and the optimization tool will be accomplished by means of a consolidated methodology available in the simulation literature. The conclusions will be presented proving the effectiveness of the developed method / Doutor