Determinação de alternativas de controle via mudanças na topologia da rede para alívio de sobrecargas em tempo real

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Interferencia logica externa em problemas de programação de produção de sistemas flexiveis

Orientador: Maria Tereza Moreira RodriguesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: Os sistemas de produção que operam em batelada na indústria química, em geral são projetados para a produção de diferentes produtos usando o mesmo conjunto de equipamentos. Conseqüentemente, é necessário adotar estratégias que levem ao estabelecimento de um plano de produção que atenda critérios relevantes para o problema de Planejamento e Programação da produção. A definição de um plano de produção exige não só a determinação das quantidades a serem produzidas mas também do programa temporal de produção. Assim sendo, na definição do plano de produção devem ser considerados todos os fatores importantes para o estabelecimento deste plano, em particular o compartilhamento de recursos tais como equipamentos, mão-de-obra, energia elétrica dentre outros. Os problemas de programação de produção ligados a esse tipo de processamento são considerados pertencentes à classe NP (Não Polinomial). Quando estão envolvidos recursos compartilhados capacitados, isto é, recursos que podem ser utilizados simultaneamente durante a produção em vários equipamentos tal como vapor, o problema de programação da produção, além de NP-completo, é considerado computacionalmente difícil ("hard problem"). Portanto a busca de estratégias que venham diminuir a dificuldade de resolver tais problemas é objetivo constante de muitos trabalhos na literatura. Neste trabalho será utilizado o modelo proposto por Kondili et. aI. (1993), o qual recorre a uma representação discretizada do tempo, que tem se mostrado bem adaptada para a representação de problemas com limitação na oferta de recursos compartilhados. No entanto, a representação do tempo discretizado exige um número bastante elevado de variáveis binárias, comprometendo a dimensão do problema e portanto, seu tempo de solução. Para reduzir a dificuldade de solução do problema de programação de produção usando o modelo discretizado de representação do tempo, é proposta uma estratégia de interferência lógica externa sobre as variáveis binárias de alocação presentes no modelo utilizado. A estratégia proposta é implementada usando o pacote OSL ("Optimization System Library") da IBM, pois a sua estrutura permite a interferência externa do usuário durante a solução dos problemas de programação inteira-mistaAbstract: The chemical batch facilities are essentially multiproduct or multipurpose. Consequentelly, the definition of a production plan and scheduling has to take into account many different aspects in order to satisty relevant problem constraints as shared resources, production routes etc. The planning and scheduling problems are NP-complete problems. When capacited shared resources, as vapour, electricity, are envolved, it is also considered as a hard problem. In this work is utilized the model proposed by Kondili et aI. (1993), based on the discret time representation, that seems well suited for problems with shared resources. Nevertherless, this time representation demands a high number of discrete variables and, as a main consequence, the solution time rises even for small problems. In the order to reduce the solution hardness, it is proposed an externallogical inference on the allocation binary variables, during the search procedure. The proposed strategy is implemented using the OSL package that allows external interference through the "user exit subroutines"DoutoradoDoutor em Engenharia Químic

Decomposição de Benders aplicada a um problema de planejamento da oferta de carvão mineral

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção

A programação linear para otimização em problemas de transporte

This study addresses the linear programming model (PL) as a tool to optimize the Organization's resources in the logistical problem of materials transport. Aiming specifically analyze this optimization model through literature surveys; decompose logistics activities, particularly transport of goods; apply and solve the model in a theoretical problem of transport. The PL is a result of optimization model, developed by means of symbols and numbers, and in this way, one of the methods best suited to solve problems that can be assembled mathematically, its formulation is to first find out the decision variables, the objective function and constraints of the system, in order to maximize or minimize an amount which depends on scarce resources. This model is part of the area of Operational Research (OR). This appeared in England during the Second World War, is to use a scientific method to support decision makers. Having seen this aspect and the growing importance of logistics activities of transportation, PL is a tool to support decision making related to the material transport problem. The question addressed highlighted this problem of transport, where modeling and solution to this problem are determined by loading so transport system that minimizes the total cost. This study proves to be only scientific character for the expansion of theoretical knowledge, because we used a theoretical issue of transportation problem, where the company had cash and customer needs to be met. To solve the problem we used a tool available in Excel 2010, Microsoft Office package, called Solver because the resolution thereof becomes long when done manually. The results showed that the PL model constitutes a tool of choice for good planning of transport. One can see that the field of Operations Research and more individually its linear programming model was competent in the search for an answer that optimize the use of organizational resources, while satisfying customer needs and resources of the company, making its more efficient freight transport activities.O presente estudo aborda o modelo de Programação Linear (PL) como ferramenta para otimização dos recursos da Organização no problema logístico de transporte de materiais. Objetivando especificadamente analisar este modelo de otimização através de levantamentos bibliográficos; decompor as atividades logísticas, principalmente de transporte de mercadorias; aplicar e resolver o modelo em um problema teórico de transporte. A PL é um modelo de otimização de resultados, elaborado por meio de símbolos e números, sendo dessa maneira, um dos métodos mais indicados na resolução de problemas que podem ser montados matematicamente, a sua formulação consiste em primeiramente descobrir as variáveis de decisão, a função objetivo e as restrições do sistema, com a finalidade de maximizar ou minimizar uma quantidade que depende de recursos escassos. Esse modelo insere-se na área da Pesquisa Operacional (PO). Essa surgiu na Inglaterra por volta da Segunda Guerra Mundial, consiste na utilização de um método científico para apoiar a decisão dos gestores. Tendo vista esse aspecto e a crescente importância das atividades logísticas de transporte, a PL é uma das ferramentas de apoio a tomada de decisão referente ao problema de transportes de materiais. A questão abordada salientou este problema de transporte, onde a modelagem e solução nesse problema são determinadas pelo carregamento do sistema de transporte de maneira que minimize o custo total. Este estudo revela-se de caráter apenas científico para a expansão de conhecimentos teóricos, porquanto se utilizou de uma questão teórica de problema de transporte, onde se tinham disponibilidades da empresa e necessidades dos clientes a serem atendidas. Para resolver o problema foi utilizada uma ferramenta disponível no Excel 2010, do pacote da Microsoft Office, chamada Solver, pois a resolução do mesmo se torna longo quando feito manualmente. Os resultados encontrados revelam que o modelo de PL se constitui em uma opção de ferramenta para um bom planejamento dos transportes. Pode-se perceber que o campo da Pesquisa Operacional e mais individualmente o seu modelo de Programação Linear foi competente na busca por uma resposta que otimizasse a utilização dos recursos da organização, satisfazendo ao mesmo tempo as necessidades do cliente e as disponibilidades da empresa, tornando as suas atividades de transporte de mercadorias mais eficiente

Modelo de tomada de decisão para definição de matriz energética na indústria cimenteira

Orientadora: Prof.ª. Drª. Izabel Cristina ZattarDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. Defesa : Curitiba, 13/04/2023Inclui referências: p. 79-91Resumo: A necessidade crescente por busca de vantagem competitiva e a relevância do tema combustíveis, bem como a procura por redução de custos na produção, fez com que, a partir dos anos setenta, a indústria cimenteira iniciasse pesquisas voltadas a buscar alternativas energéticas para o seu processo produtivo. Sobre o custo direto da produção do cimento, a metade de todo o custo corresponde às despesas com os combustíveis e energia elétrica. Os combustíveis correspondem acima de 25% e podendo atingir 45% do custo de produção de cimento conforme as variáveis de suprimentos. Atualmente, o coque de petróleo e o carvão são responsáveis por 70% do consumo das cimenteiras, sendo que sua compra é suscetível a variações cambiais e fatores de mercado. Visando a redução de custos, a indústria de cimento no Brasil, em cooperação com outras organizações cimenteiras internacionais, desenvolveu o Technology Roadmap 2050, que propõe uma série de ações prioritárias para buscar incremento dos combustíveis alternativos, os quais representam mais de 20% do consumo térmico do setor de cimento. Diante do exposto, o objetivo geral do trabalho é um modelo matemático para a definição da matriz energética capaz de auxiliar na tomada de decisão de escolha dos combustíveis atendendo aos parâmetros de produção com a função objetivo de minimizar os custos e de promover o desenvolvimento sustentável. O presente estudo foi dividido no desenvolvimento da modelagem da descrição do problema, a coleta de dados, a modelagem e estruturação das equações e através da pesquisa operacional e programação linear. Para tal, como método de pesquisa, foi realizado um estudo de caso em uma indústria cimenteira estabelecida na Região Metropolitana de Curitiba. Na etapa seguinte, a validação da modelagem e a simulação de dois cenários para a matriz de combustíveis. Por fim, o resultado apresentou uma assertividade na escolha da matriz energética, redução nos custos, flexibilidade na definição das variáveis e agilidade para tomada de decisão. Sendo que o estudo representa uma vantagem competitiva e interessa ao desenvolvimento da indústria, e qualquer alteração na mistura dos combustíveis terá representatividade nos resultados financeiros.Abstract: The growing need to seek competitive advantage and the relevance of the fuel issue, as well as the search for cost reduction in production, meant that, from the 1970s onwards, the cement industry began research aimed at seeking energy alternatives for its process productive. About the direct cost of cement production, half of the total cost corresponds to expenses with fuel and electricity. Fuels account for over 25% and may reach 45% of the cost of cement production depending on supply variables. Currently, petroleum coke and coal are responsible for 70% of cement plants' consumption, and their purchase is susceptible to exchange rate variations and market factors. With a view to reducing costs, the cement industry in Brazil, in cooperation with other international cement organizations, developed the Technology Roadmap 2050, which proposes a series of priority actions to seek an increase in alternative fuels, which represent more than 20% of consumption the cement industry. Considering the above, the general objective of the work is to propose a mathematical model for the definition of the energy matrix capable of assisting in the decision-making process of choosing fuels, considering the parameters, variables and restrictions of the furnaces and production. The present study was divided into the development of modeling from the description of the problem, data collection, modeling and structuring of equations and through operational research and linear programming. Therefore as a research method, a case study was carried out in a cement industry established in the Metropolitan Region of Curitiba. In the next step, the validation of the modeling and the simulation of two scenarios for the fuel matrix. Finally, the result showed assertiveness in choosing the energy matrix, cost reduction, flexibility in defining variables and agility in decision making. The study represents a competitive advantage and is of interest to the development of the industry, and any change in the mix of fuels will have a bearing on the financial results

Revista do Banco Nacional do Desenvolvimento Econômico

Continuada por: Revista do BNDES, 1994

Implementação de um filtro de Kalman estendido em arquiteturas reconfiguráveis aplicado ao problema de localização de robôs móveis

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013.Este trabalho descreve uma arquitetura de hardware para a implementação de uma versão sequencial do Filtro de Kalman Estendido (EKF, do inglês Extended Kalman Filter). Devido ao fato de que o EKF é computacionalmente intensivo, comumente ele é implementado em plataformas baseadas em PC (do inglês Personal Computer) para ser empregado em robótica móvel. Para permitir o desenvolvimento de plataformas robóticas pequenas (por exemplo, aquelas re- quisitadas em robótica móvel) condições especí cas tais como tamanho pequeno, consumo baixo de potência e capacidade de aritmética em ponto utuante são exigidos, assim como projetos de arquiteturas de hardware especí cas e adequadas. Desta maneira, a arquitetura proposta foi projetada para tarefas de auto-localização, usando operadores de aritmética de ponto utuante (em precisão simples), permitindo a fusão de dados provenientes de diferentes sensores tais como ultrassom e ladar. O sistema foi adaptado para ser aplicado em uma plataforma recon gurável, apropriada para tarefas de pesquisa, e a mesma foi testada em uma plataforma robótica Pioneer 3AT (da Mobile Robots Inc.) a m de avaliar sua funcionalidade, usando seu sistema de sen- soriamento. Para comparar o desempenho do sistema, o mesmo foi implementado em um PC, assim como pela utilização de um microprocessador embarcado na FPGA (o Nios II, da Altera). Neste trabalho, várias métricas foram utilizadas a m de avaliar o desempenho e a aplicabilidade do sistema, medindo o consumo de recursos na FPGA e seu desempenho. Devido ao fato de que este trabalho só está implementando a fase de atualização do EKF, o sistema geral foi testado assumindo que o robô está parado em uma posição previamente conhecida. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThis work describes a hardware architecture for implementing a sequential approach of the Extended Kalman Filter (EKF) that is suitable for mobile robotics tasks, such as self-localization, mapping, and navigation problems, especially when FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) are used to execute this algorithm. Given that EKF is computationally intensive, commonly it is implemented in PC-based platforms to be employed on mobile robots. In order to allow the development of small robotic platforms (for instance those required in microrobotics area) speci c requirements such as small size, low-power, and oating-point arithmetic capability are demanded, as well as the design of speci c and suitable hardware architectures. Therefore, the proposed architecture has been achieved for self-localization task, using oating-point arithmetic operators (in simple precision), allowing the fusion of data coming from di erent sensors such as ultrasonic and laser range nder. The system has been adapted for achieving a recon gurable platform, suitable for research tasks, and the same has been tested in a Pioneer 3AT mobile robot platform (from Mobile Robots Inc.) for evaluating its functionality by using its local sensing system. In order to compare the performance of the system, the same localization technique has been implemented in a PC, as well as using an FPGA-embedded microprocessor (the Nios II from Altera Inc.) In this work several metrics have been used in order to evaluate the system performance and suitability, measuring both the FPGA resources consumption and performance. Given that in this work only the update phase of the EKF has been implemented the overall system has been tested assuming that the robot is stopped in a previously well-known position. ______________________________________________________________________________ RESUMENEste trabajo describe una arquitectura de hardware para la implementación de una versión secuencial del ltro de Kalman extendido (EKF del ingles Extended Kalman Filter). Debido al hecho de que el EKF es computacionalmente intensivo, típicamente es implementado en plataformas basadas en PC's (del ingles Personal Computer) para ser utilizado en robótica móvil. Para per- mitir el desarrollo de pequeñas plataformas robóticas(como las requeridas en robótica móvil) son exigidos condiciones especi cas como su pequeño tamaño, bajo consumo de potencia y capacidad de aritmética en punto otante, así como arquitecturas de hardware especi cas y adecuadas. De esta manera la arquitectura propuesta fue proyectada para tareas de auto-localización, usando operadores de aritmética de punto otante (en precisión simple), permitiendo la fusión de datos provenientes de diferentes sensores tales como ultrasonido y ladar. El sistema fue adaptado para aplicarlo en una plataforma recon gurable, apropiada para investigación, y la misma fue probada en una plataforma robótica denominada Pioneer 3AT (de la compañía Mobile Robots Inc.) utilizando el sistema de sensoramiento de este, con el propósito de validar su funcionalidad. Para comparar el desempeño del sistema, este fue implementado en un PC, así como en un microprocesador embarcado en una FPGA (Nios II, de Altera). En este trabajo, varias métricas fueron utilizadas con el propósito de validar el desempeño y la aplicabilidad del sistema, midiendo el consumo de recursos en la FPGA y su desempeño. Debido al hecho de que en el trabajo solo esta implementado la fase de actualizacion del EKF el sistema general fue probado asumiendo que el robot esta parado en una posición previamente conocida