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Otimização econômico-estatística no controle estatístico de processos contínuos por bateladas

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Autor Gomes, Ismael Becker;
Lattes do autor http://lattes.cnpq.br/9039063913300242;
Orientador Korzenowski, André Luis;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/2812376898382124;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Sigla da instituição Unisinos;
País da instituição Brasil;
Instituto/Departamento Escola Politécnica;
Idioma pt_BR;
Título Otimização econômico-estatística no controle estatístico de processos contínuos por bateladas;
Resumo Proposição/objetivos: Essa pesquisa tem como objetivo geral propor um modelo de otimização de custos e desempenho estatístico para o Controle Estatístico de Processo em uma operação de processamento contínuo por bateladas. Design/metodologia/abordagem: A Design Science Research foi escolhida como método de pesquisa. Seguindo suas etapas, na Conscientização do Problema observouse a necessidade apresentada e o ambiente em que o problema se encontrava inserido. Na etapa de Sugestão, foi realizada a identificação de estudos correlatos e análise dos modelos de custos identificados na literatura. Na etapa de Desenvolvimento, os resultados da busca da etapa anterior fundamentaram as decisões no desenvolvimento de um mapa conceitual e na construção do modelo. A heurística de otimização escolhida para o caso foi um Algoritmo Genético, que foi construído com o auxílio do software estatístico R. A validação do modelo ocorreu em duas etapas. Primeiramente, o funcionamento do algoritmo foi validado, quantitativamente, através do comparativo de resultados com outra pesquisa já publicada. Em seguida, de forma qualitativa, foram consultados especialistas na área do processamento contínuo por bateladas. Essa consulta teve por objetivo validar o modelo como um todo, observando se os inputs do modelo são condizentes com a realidade das indústrias e se os outputs estavam de acordo com a necessidade das empresas. A etapa da Avaliação também ocorreu em dois momentos, com o auxílio da simulação computacional. Primeiramente, foi realizada uma avaliação comparativa do desempenho econômico do modelo frente a processos tradicionais de otimização econômica. Em seguida, o desempenho estatístico da carta de controle oriunda da aplicação do modelo foi analisado verificando sua velocidade de detecção. Por fim, na fase da Conclusão, análises acerca dos resultados obtidos foram realizadas. Resultados: Os resultados alcançados através da simulação computacional da implantação do modelo projetado apontaram para uma redução de 21,75% a 51,97% nos custos do controle estatístico do processo, quando comparada à utilização do modelo com o processo de otimização tradicional, em um horizonte de 20 bateladas simuladas. Já na avaliação do desempenho estatístico da carta de controle oriunda do modelo, notou-se uma constância no aumento da velocidade de detecção conforme a elevação do desvio do processo, independentemente de para qual desvio a carta de controle foi otimizada, o que reforça a robustez estatística da carta de controle. Originalidade/contribuição: Essa pesquisa contribui na avaliação mais precisa de um tipo de processo comum em algumas indústrias, o processo contínuo por bateladas. Foi observado que esse processo possui características peculiares que o tornam diferente, por exemplo, de um processo de fluxo contínuo. Isso fez com que emergisse a necessidade de uma abordagem mais específica para esse tipo de processo, relevando ganhos significativos.;
Abstract Purpose: This research has as general objective to propose a cost optimization and statistical performance model for Statistical Process Control in a continuous batch processing operation. Design/methodology/approach: Design Science Research was chosen as the research method. Following its steps, in the Awareness of the Problem it was observed the need presented and the environment in which the problem was inserted. In the Suggestion stage, the identification of related studies and analysis of the cost models identified in the literature was carried out. In the Development stage, the results of the search in the previous stage were the basis for decisions in the development of a conceptual map and in the construction of the artifact. The optimization heuristic chosen for the case was a Genetic Algorithm, which was built with the aid of the statistical software R. The validation of the artifact occurred in two stages. First, the operation of the algorithm was validated, quantitatively, by comparing results with another research already published. Then, in a qualitative way, specialists in the field of continuous batch processing were consulted. This consultation aimed to validate the artifact as a whole, observing whether the inputs of the model are consistent with the reality of the industries and whether the outputs were in accordance with the needs of the companies. The Evaluation stage also occurred in two stages, with the aid of computer simulation. First, a comparative assessment of the economic performance of the artifact was carried out against traditional economic optimization processes. Then, the statistical performance of the control chart from the application of the artifact was analyzed by checking its detection speed. Finally, in the Conclusion phase, analyzes about the results obtained were performed. Findings: The results achieved with the implantation of the artifact through the computer simulation pointed to a reduction of 21.75% to 51.97% in the costs of the statistical control of the process, when compared to the use of the artifact with the traditional optimization process, in a horizon of 20 simulated batches. In the evaluation of the statistical performance of the control chart from the artifact, a constant increase in the detection speed was observed as the process deviation increased, regardless of which deviation the control chart was optimized for, which reinforces the robustness control chart statistics. Originality/value: This research contributes to the more precise evaluation of a type of process common in some industries, the continuous batch process. It was observed that this process has peculiar characteristics that make it different, for example, from a continuous flow process. This led to the need for a more specific approach to this type of process, highlighting significant gains.;
Palavras-chave Controle estatístico de processo; Otimização econômico-estatística; Processo contínuo por bateladas; Algoritmo genético; Statistical process control; Economic-statistical optimization; Continuous batch process; Genetic algorithm;
Área(s) do conhecimento ACCNPQ::Engenharias::Engenharia de Produção;
Tipo Dissertação;
Data de defesa 2021-03-16;
Agência de fomento CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior;
Direitos de acesso openAccess;
URI http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9771;
Programa Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas;


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