Real time optimization in chemical process: evaluation of strategies, improvements and industrial application.

The increasing economic competition drives the industry to implement tools that improve their processes efficiencies. The process automation is one of these tools, and the Real Time Optimization (RTO) is an automation methodology that considers economic aspects to update the process control in accordance with market prices and disturbances. Basically, RTO uses a steady-state phenomenological model to predict the process behavior, and then, optimizes an economic objective function subject to this model. Although largely implemented in industry, there is not a general agreement about the benefits of implementing RTO due to some limitations discussed in the present work: structural plant/model mismatch, identifiability issues and low frequency of set points update. Some alternative RTO approaches have been proposed in literature to handle the problem of structural plant/model mismatch. However, there is not a sensible comparison evaluating the scope and limitations of these RTO approaches under different aspects. For this reason, the classical two-step method is compared to more recently derivative-based methods (Modifier Adaptation, Integrated System Optimization and Parameter estimation, and Sufficient Conditions of Feasibility and Optimality) using a Monte Carlo methodology. The results of this comparison show that the classical RTO method is consistent, providing a model flexible enough to represent the process topology, a parameter estimation method appropriate to handle measurement noise characteristics and a method to improve the sample information quality. At each iteration, the RTO methodology updates some key parameter of the model, where it is possible to observe identifiability issues caused by lack of measurements and measurement noise, resulting in bad prediction ability. Therefore, four different parameter estimation approaches (Rotational Discrimination, Automatic Selection and Parameter estimation, Reparametrization via Differential Geometry and classical nonlinear Least Square) are evaluated with respect to their prediction accuracy, robustness and speed. The results show that the Rotational Discrimination method is the most suitable to be implemented in a RTO framework, since it requires less a priori information, it is simple to be implemented and avoid the overfitting caused by the Least Square method. The third RTO drawback discussed in the present thesis is the low frequency of set points update, this problem increases the period in which the process operates at suboptimum conditions. An alternative to handle this problem is proposed in this thesis, by integrating the classic RTO and Self-Optimizing control (SOC) using a new Model Predictive Control strategy. The new approach demonstrates that it is possible to reduce the problem of low frequency of set points updates, improving the economic performance. Finally, the practical aspects of the RTO implementation are carried out in an industrial case study, a Vapor Recompression Distillation (VRD) process located in Paulínea refinery from Petrobras. The conclusions of this study suggest that the model parameters are successfully estimated by the Rotational Discrimination method; the RTO is able to improve the process profit in about 3%, equivalent to 2 million dollars per year; and the integration of SOC and RTO may be an interesting control alternative for the VRD process.

Formação de preços: uma investigação sobre os atributos envolvidos na definição de preços de produtos de vestuário

Este estudo visa compreender a relação entre os atributos intrínsecos e extrínsecos do produto calça jeans e o seu preço no varejo, tendo como objetivo específico analisar a influência separadamente dos atributos intrínsecos e extrínsecos sobre os preços. Para tanto, utiliza-se da teoria de atributos proposta por Lancaster (1966) e dos métodos de preços hedônicos propostos por Rosen (1974), por meio dos quais é possível observar a importância dos pacotes de atributos intrínsecos e extrínsecos sobre os preços, bem como observar a constituição de pacotes de atributos para diferentes perfis econômicos de consumidores. Foram analisadas 12 categorias de atributos sendo 5 de atributos intrínsecos e outras 7 de atributos extrínsecos. A coleta de dados foi realizada por meio de observação e a pesquisa foi realizada no período de 01 de julho a 31 de julho de 2015 nos maiores shoppings centers e principais lojas de ruas de São Paulo. A partir dos dados coletados, foram realizadas regressão múltipla e a regressão quantílica. A regressão múltipla apresentou o R2 de 58%, nessa análise os principais atributos que influenciam são: loja premium, venda assistida, origem da loja, tamanho da loja (megaloja), tamanho da loja (ampla), lavagem destroyed, resina, modelo flare, lavagem dirty, localização da loja (rua ou shopping), complementos, modelo skinny insumos elastano e poliéster. A regressão quantílica proporciou a análise para 10% das calças mais caras e para os 10% das calças mais baratas. Para as calças mais caras o R2 é de 45% para as calças mais caras há mais atributos extrínsecos do que atributos do produto interferindo no preço, são eles: os insumos poliéster e elastano, lavagem e resinagem, origem da marca da loja, posicionamento da marca, venda assistida, localização da loja, cartão de crédito - private label (nesse caso influenciando negativamente), e tamanho da loja, todos extrínsecos ao produto, se mostraram relevantes para o processo de precificação das calças jeans mais caras observadas nesse estudo. Já para as calças mais baratas, com R2 de 27%, parece haver um equilíbrio entre o número de variáveis intrínsecas e extrínsecas que interferem no preço das calças jeans mais baratas, pois somente a modelagem (atributo intrínseco) e cartão private label (atributo extrínseco) parecem não interferir na precificação. Concluiu-se que há mais atributos extrínsecos que influenciam o preço da calça jeans no varejo.

Análise do impacto do novo plano diretor estratégico da cidade de São Paulo no planejamento de produtos residenciais.

Diferentemente de muitas cidades europeias, a urbanização da cidade de São Paulo ocorreu na medida de seu crescimento econômico e populacional, formando um desenho urbano heterogêneo, sem padrões. A falta de um planejamento eficaz somada à priorização do transporte individual geraram problemas urbanos tais como congestionamentos, degradação ambiental, transporte público incipiente, etc. O novo plano diretor estratégico de São Paulo surge com uma proposta para reorganização da cidade, adensando regiões providas de maior infraestrutura e limitando a densidade populacional das outras regiões. Responsável pelo desenvolvimento imobiliário, o setor de real estate é afetado diretamente pelas novas diretrizes do plano diretor. Neste trabalho, são discutidos os impactos do novo plano diretor no planejamento de produtos residenciais, identificando os efeitos na formação de preços e das tipologias que passarão a ser ofertadas de acordo com as novas diretrizes de uso do solo, bem como as possíveis respostas do mercado, ou seja, empreendedores e a população. A metodologia de pesquisa contou com estudos bibliográficos, coleta de dados em uma incorporadora tradicional da cidade de São Paulo, e estudos de qualidade de investimento. Uma base de dados de terrenos foi submetida ao modelo de modo a comparar os resultados de empreender considerando a legislação anterior e a atual imposta pelo plano. Como resultado, verificou-se que a consequência indireta do plano será o aumento de preço de venda de apartamentos. Para minimizar esse efeito, será necessário: reduzir as taxas de retorno do empreendedor, reduzir as áreas privativas, custos de obra e os custos de terreno. Para os empreendedores, o planejamento de produtos se tornará ainda mais importante, diante das novas limitações e da provável redução de seus resultados financeiros. Ainda, a tendência é que terrenos localizados próximos dos eixos de transporte tenham seus preços de comercialização elevados, e a oferta de apartamentos nessas regiões será de produtos de até 80 metros quadrados. Já os terrenos localizados em regiões de baixo aproveitamento poderão ter a atividade de incorporação inviabilizada, a não ser que haja reduções consideráveis dos custos de terreno.

Integração espacial e eficiência do hedge no mercado sul-americano de soja: comparações entre Brasil e Argentina

Este trabalho tem por objetivo analisar o potencial de desenvolvimento do contrato futuro de soja no Brasil, por meio da atração de hedgers brasileiros e argentinos. Para tanto, faz-se necessário conhecer os padrões das conexões dos preços entre as regiões analisadas. Nesse sentido, o Capítulo 2 investigou a integração espacial do mercado físico de soja no Brasil (região de Sorriso, no Mato Grosso) e na Argentina (região de Rosário, na província de Santa Fé) e comparou ao grau de integração com os Estados Unidos. Foram empregados modelos autorregressivos com threshold (TAR e M-TAR) e modelos vetoriais de correção de erros, lineares e com threshold (VECM e TVECM), visando captar os efeitos dos custos de transação sobre a integração espacial entre essas regiões. Os resultados apontaram que o mercado de soja brasileiro, argentino e norte-americano são integrados, mesmo considerando-se os efeitos dos custos de transação sobre as decisões de arbitragem espacial. Consequentemente, os preços da soja no mercado internacional tendem a refletir o comportamento dos principais países produtores. Apesar disso, o tempo de transmissão de choques de preços mostrou-se, em geral, menor entre Brasil e Argentina, refletindo a proximidade geográfica. Apontou-se também o comportamento assimétrico da transmissão desses choques, uma vez que choques positivos sobre a relação de longo prazo tendem a ser mais persistentes que os negativos. Se o contrato futuro reflete o comportamento de preços de um único mercado físico integrado, deve-se então esperar que o risco de base seja menor para este mercado e, portanto, que a eficiência do hedge seja maior. No Capítulo 3, o objetivo se constituiu em verificar se há maior eficiência no hedge realizado com os contratos com vencimento em março na CME em relação à BM&FBOVESPA, considerando-se as relações de longo prazo entre os preços à vista e futuros, bem como a dinâmica na estrutura de covariâncias condicionais, por meio de modelos de correção de erros (VECM) e modelos de heterocedasticidade condicional generalizados com correlação condicional dinâmica (DCC-GARCH). Os resultados mostraram que, em geral, a introdução da dinâmica nos segundos momentos das distribuições dos erros tende a aumentar a eficiência da estratégia de hedge. Além disso, foi observado que os produtores de Sorriso tendem a obter melhores condições de hedge na CME, embora haja redução da variância ao se operar na BM&FBOVESPA. Por outro lado, a eficiência do hedge para os produtores de Rosário foi significativamente maior na BM&FBOVESPA do que na CME, o que indica o mercado potencial de hedgers argentinos para negociar o contrato futuro de soja local no Brasil.

Risco de mercado na comercialização de energia elétrica: uma análise estruturada com foco no ambiente de contratação livre - ACL.

A motivação para o desenvolvimento desse trabalho surge em um momento em que se verifica uma participação cada vez mais significativa das fontes energéticas renováveis não convencionais no País. Não obstante, o cenário de evolução evidencia que o arcabouço regulatório e as regras de mercado não acompanharam as especificidades inerentes à exploração dessas fontes. Assim, para que se mantenha adequado ritmo de inserção na matriz energética, devem ser buscadas opções para que fontes alternativas sejam cada vez mais competitivas na atual configuração do mercado energético. A contribuição dessa pesquisa, portanto, centra-se na análise dos riscos de mercado incorridos por esses geradores de fontes intermitentes de energia ao comercializarem energia no ambiente de contratação livre. Nessa perspectiva, a Dissertação foi desenvolvida abordando tipos de geração de energia e suas características técnicas e econômicas, legislação do setor elétrico, regras de comercialização, balanço energético do sistema, formação de preços no mercado de curto prazo e precificação de contratos no ACL, diferença de preços entre submercados, requisitos de flexibilidade e sazonalidade nos contratos de venda a consumidores livres e seu impacto na precificação de contratos, identificação de comportamento energético complementar para mitigação de riscos de mercado entre fontes renováveis e rebatimento na formulação de mecanismo de hedge, análise de portfólio de contratos e estratégia ótima de contratação de energia para agentes geradores atuando no ACL. Como resposta ao desafio de equacionar o impasse surgido na comercialização de fontes de produção sazonal, propõe-se um modelo para definir estratégias de contratação para agentes geradores e comercializadores a partir da complementação energética entre diferentes tipos de fontes, de forma a maximizar os ganhos de comercialização para um risco estabelecido. Busca-se a composição ideal dessas fontes na carteira de um comercializador para minimizar o risco de exposição à volatilidade dos preços do mercado de curto prazo. Isso é possível em virtude das compensações energéticas feitas entre as diferentes fontes em um portfólio combinado, mitigando a receita em risco decorrente das variações que existem nos preços de curto prazo e na produção energética. De forma complementar, estruturou-se um modelo de negócio no qual uma empresa detentora de ativos de geração hidrelétrica compra os direitos de produção de uma eólica e/ou biomassa para incorporar ao seu portfólio e vender como contrato por quantidade. Determinou-se o volume de energia a ser comprado de cada fonte, o preço, a estratégia mais indicada de contratação e a mitigação de fatores de risco contemplados nos contratos de venda, buscando maximizar os ganhos de comercialização condicionada a critérios de risco pré-fixados.