Análise de desempenho de algoritmos de otimização para extração de parâmetros em modelos semicondutores de potência

Apresenta-se nesta tese uma revisão da literatura sobre a modelação de semicondutores de potência baseada na física e posterior análise de desempenho de dois métodos estocásticos, Particle Swarm Optimizaton (PSO) e Simulated Annealing (SA), quando utilizado para identificação eficiente de parâmetros de modelos de dispositivos semicondutores de potência, baseado na física. O conhecimento dos valores destes parâmetros, para cada dispositivo, é fundamental para uma simulação precisa do comportamento dinâmico do semicondutor. Os parâmetros são extraídos passo-a-passo durante simulação transiente e desempenham um papel relevante. Uma outra abordagem interessante nesta tese relaciona-se com o facto de que nos últimos anos, os métodos de modelação para dispositivos de potência têm emergido, com alta precisão e baixo tempo de execução baseado na Equação de Difusão Ambipolar (EDA) para díodos de potência e implementação no MATLAB numa estratégia de optimização formal. A equação da EDA é resolvida numericamente sob várias condições de injeções e o modelo é desenvolvido e implementado como um subcircuito no simulador IsSpice. Larguras de camada de depleção, área total do dispositivo, nível de dopagem, entre outras, são alguns dos parâmetros extraídos do modelo. Extração de parâmetros é uma parte importante de desenvolvimento de modelo. O objectivo de extração de parâmetros e otimização é determinar tais valores de parâmetros de modelo de dispositivo que minimiza as diferenças entre um conjunto de características medidas e resultados obtidos pela simulação de modelo de dispositivo. Este processo de minimização é frequentemente chamado de ajuste de características de modelos para dados de medição. O algoritmo implementado, PSO é uma técnica de heurística de otimização promissora, eficiente e recentemente proposta por Kennedy e Eberhart, baseado no comportamento social. As técnicas propostas são encontradas para serem robustas e capazes de alcançar uma solução que é caracterizada para ser precisa e global. Comparada com algoritmo SA já realizada, o desempenho da técnica proposta tem sido testado utilizando dados experimentais para extrair parâmetros de dispositivos reais das características I-V medidas. Para validar o modelo, comparação entre resultados de modelo desenvolvido com um outro modelo já desenvolvido são apresentados.

Modelos de previsão de produção para centrais mini-hídricas

O constante crescimento dos produtores em regime especial aliado à descentralização dos pontos injetores na rede, tem permitido uma redução da importação de energia mas também tem acarretado maiores problemas para a gestão da rede. Estes problemas estão relacionados com o facto da produção estar dependente das condições climatéricas, como é o caso dos produtores eólicos, hídricos e solares. A previsão da energia produzida em função da previsão das condições climatéricas tem sido alvo de atenção por parte da comunidade empresarial do setor, pelo facto de existir modelos razoáveis para a previsão das condições climatéricas a curto prazo, e até a longo prazo. Este trabalho trata, em concreto, do problema da previsão de produção em centrais mini-hídricas, apresentando duas propostas para essa previsão. Em ambas as propostas efetua-se inicialmente a previsão do caudal que chega à central, sendo esta depois convertida em potência que é injetada na rede. Para a previsão do caudal utilizaram-se dois métodos estatísticos: o método Holt-Winters e os modelos ARMAX. Os dois modelos de previsão propostos consideram um horizonte temporal de uma semana, com discretização horária, para uma central no norte de Portugal, designadamente a central de Penide. O trabalho também contempla um pequeno estudo da bibliografia existente tanto para a previsão da produção como de afluências de centrais hidroelétricas. Aborda, ainda, conceitos relacionados com as mini-hídricas e apresenta uma caraterização do parque de centrais mini-hídricas em Portugal.

O financiamento por capitação ajustada pelo risco em contexto de integração vertical de cuidados de saúde : a utilização dos consumos com medicamentos como proxy da carga de doença em ambulatório

RESUMO - Introdução - Com o presente projecto de investigação pretendeu-se estudar o financiamento por capitação ajustado pelo risco em contexto de integração vertical de cuidados de saúde, recorrendo particularmente a informação sobre o consumo de medicamentos em ambulatório como proxy da carga de doença. No nosso país, factores como a expansão de estruturas de oferta verticalmente integradas, inadequação histórica da sua forma de pagamento e a recente possibilidade de dispor de informação sobre o consumo de medicamentos de ambulatório em bases de dados informatizadas são três fortes motivos para o desenvolvimento de conhecimento associado a esta temática. Metodologia - Este trabalho compreende duas fases principais: i) a adaptação e aplicação de um modelo de consumo de medicamentos que permite estimar a carga de doença em ambulatório (designado de PRx). Nesta fase foi necessário realizar um trabalho de selecção, estruturação e classificação do modelo. A sua aplicação envolveu a utilização de bases de dados informatizadas de consumos com medicamentos nos anos de 2007 e 2008 para a região de Saúde do Alentejo; ii) na segunda fase foram simulados três modelos de financiamento alternativos que foram propostos para financiar as ULS em Portugal. Particularmente foram analisadas as dimensões e variáveis de ajustamento pelo risco (índices de mortalidade, morbilidade e custos per capita), sua ponderação relativa e consequente impacto financeiro. Resultados - Com o desenvolvimento do modelo PRx estima-se que 36% dos residentes na região Alentejo têm pelo menos uma doença crónica, sendo a capacidade de estimação do modelo no que respeita aos consumos de medicamentos na ordem dos 0,45 (R2). Este modelo revelou constituir uma alternativa a fontes de informação tradicionais como são os casos de outros estudos internacionais ou o Inquérito Nacional de Saúde. A consideração dos valores do PRx para efeitos de financiamento per capita introduz alterações face a outros modelos propostos neste âmbito. Após a análise dos montantes de financiamento entre os cenários alternativos, obtendo os modelos 1 e 2 níveis de concordância por percentil mais próximos entre si comparativamente ao modelo 3, seleccionou-se o modelo 1 como o mais adequado para a nossa realidade. Conclusão - A aplicação do modelo PRx numa região de saúde permitiu concluir em função dos resultados alcançados, que já existe a possibilidade de estruturação e operacionalização de um modelo que permite estimar a carga de doença em ambulatório a partir de informação relativa ao seu perfil de consumo de medicamentos dos utentes. A utilização desta informação para efeitos de financiamento de organizações de saúde verticalmente integradas provoca uma variação no seu actual nível de financiamento. Entendendo este estudo como um ponto de partida onde apenas uma parte da presente temática ficará definida, outras questões estruturantes do actual sistema de financiamento não deverão também ser olvidadas neste contexto. ------- ABSTRACT - Introduction - The main goal of this study was the development of a risk adjustment model for financing integrated delivery systems (IDS) in Portugal. The recent improvement of patient records, mainly at primary care level, the historical inadequacy of payment models and the increasing number of IDS were three important factors that drove us to develop new approaches for risk adjustment in our country. Methods - The work was divided in two steps: the development of a pharmacy-based model in Portugal and the proposal of a risk adjustment model for financing IDS. In the first step an expert panel was specially formed to classify more than 33.000 codes included in Portuguese pharmacy national codes into 33 chronic conditions. The study included population of Alentejo Region in Portugal (N=441.550 patients) during 2007 and 2008. Using pharmacy data extracted from three databases: prescription, private pharmacies and hospital ambulatory pharmacies we estimated a regression model including Potential Years of Life Lost, Complexity, Severity and PRx information as dependent variables to assess total cost as the independent variable. This healthcare financing model was compared with other two models proposed for IDS. Results - The more prevalent chronic conditions are cardiovascular (34%), psychiatric disorders (10%) and diabetes (10%). These results are also consistent with the National Health Survey. Apparently the model presents some limitations in identifying patients with rheumatic conditions, since it underestimates prevalence and future drug expenditure. We obtained a R2 value of 0,45, which constitutes a good value comparing with the state of the art. After testing three scenarios we propose a model for financing IDS in Portugal. Conclusion - Drug information is a good alternative to diagnosis in determining morbidity level in a population basis through ambulatory care data. This model offers potential benefits to estimate chronic conditions and future drug costs in the Portuguese healthcare system. This information could be important to resource allocation decision process, especially concerning risk adjustment and healthcare financing.

Os custos das fracturas de etiologia osteoporótica em mulheres : institucionalização na Rede Nacional de Cuidados Continuados (RNCCI) e lares de 3ª idade

RESUMO - Contexto: A osteoporose é uma doença sistémica associada à diminuição da resistência óssea que condiciona o aparecimento de fracturas por traumatismos de baixa energia as quais reduzem em muitos casos a esperança e a qualidade de vida, implicando um elevado número de horas de dedicação dos cuidadores e conduzindo, em muitos casos, à necessidade de institucionalização dos doentes. Em Portugal, ocorrem cerca de 40.000 fracturas anualmente, das quais 8.500 do fémur proximal, que se estima consumirem mais de 50 milhões de euros só em cuidados hospitalares1. Objectivo: Avaliar o impacto económico da institucionalização na Rede Nacional de Cuidados Continuados Integrados e Lares da 3ª idade por fractura de etiologia osteoporótica em mulheres no ano 2009, em Portugal. Métodos: O estudo começa por analisar sucintamente os aspectos clínicos, sociais e epidemiológicos da osteoporose, focando a perda de autonomia e qualidade de vida dos doentes vítimas deste episódio e a subsequente necessidade de institucionalização. Descrevem-se os custos associados à institucionalização na RNCCI, em Portugal, ano 2009, utilizando como fonte principal a base de dados da instituição “Gestcare CCI”, complementada com dados da literatura. Apuram-se os custos totais associados ao encaminhamento dos doentes para Lares de 3ª Idade em Portugal no ano 2009, utilizando-se informação proveniente de um painel de Delphi modificado e dados da literatura. A valorização dos recursos tem por base os preços em vigor no território nacional, expressos nos decretos-lei devidamente referenciados. Resultados: No ano 2009 em Portugal foram empregues cerca de 2,5 milhões de euros no internamento das mulheres na RNCCI, na perspectiva da sociedade, sendo cerca de 2,2 milhões atribuíveis à osteoporose (90%). Cerca de 91% dos custos totais são alocados à fractura osteoporótica da anca (2 milhões €). Para a fractura vertebral, úmero e punho os custos foram mais baixos - 7,1%, 1,3% e 1% dos custos totais da osteoporose, respectivamente. Nos Lares de 3ª idade, estimou-se a admissão de aproximadamente 14.372 doentes com fractura osteoporótica em diferentes localizações, em 2009, Portugal, com um custo que oscilou entre os 19 e os 21,6 milhões de euros. A fractura osteoporótica da anca foi a mais incidente e a que representou custos mais elevados para a Segurança Social – entre 17,5 e 19,7 milhões de euros. Considerando como referência os 52 milhões de euros gastos em 2006 no tratamento hospitalar da fractura da anca (DGS, 2006), o encaminhamento das mulheres para a RNCCI e Lares da 3ª Idade corresponde a 42% do bolo total. Assim, os resultados nacionais enquadram-se no que se encontra descrito na literatura internacional - os custos atribuíveis à hospitalização oscilaram entre 17%50 e 63%29 da despesa total da doença e das institucionalizações entre os 16%58 e os 59%51. Conclusões: Em Portugal o impacto económico da institucionalização por fractura osteoporótica, sobretudo por fractura da anca, não é desprezável e mostra que existiriam poupanças significativas se fosse possível reduzir a prevalência da doença em Portugal. Face às alterações demográficas associadas ao envelhecimento da população, é expectável que a incidência e custos com o tratamento das fracturas do colo do fémur, mais associadas à osteoporose, venham a subir nos próximos anos, pelo que o combate à doença deve ser considerada uma prioridade nacional. A decisão pela opção por determinados programas de prevenção da doença ou da comparticipação ou não de determinada terapêutica necessita contudo de ser complementada com a medição da dimensão dos benefícios terapêuticos. --- ABSTRACT - Background: Osteoporosis is a systemic disease associated with the loss off the bone strength and it is one of the major causes of low energy fractures, which in many cases reduce life hope and quality. This happens because it has associated extensive treatments and it usually carries loss of independence, implying many hours of caregivers dedication and leading, in many cases, to the institutionalization of the patients. In Portugal, about 40,000 fractures occur annually, which 8,500 are proximal femur, and that are estimated to consume over 50 million euros only in hospital care. Objective: Evaluate the economic impact of institutionalization on the Integrated Continued Care National Network (RNCCI) and Care Homes associated to osteoporotic fractures in women, in the year 2009 in Portugal. Methods: The study begins by reviewing briefly the clinical, social, and epidemiological studies of osteoporosis and osteoporotic fractures, focusing on the patient autonomy loss and life quality. The total and average costs per episode associated with the institutionalization in RNCCI are described, in Portugal, year 2009, using as main data source the application "Gestcare CCI", complemented with literature data. The total costs associated with the patients referral for the Care Homes in Portugal in 2009 is also calculated, using information from a modified Delphi panel and some literature data. The resources valuation is based on prices prevailing in Portugal. Results: In 2009, women relocation in RNCCI consumed approximately 2.5 million euros, which 2.2 million are attributable to osteoporosis (90%). About 91% of the total costs are allocated to osteoporotic hip fracture (€ 2 million). For vertebral, humerus, and wrist fracture, the associated costs were lower, 7.1%, 1.3%, and 1% of total costs of osteoporosis treatment, respectively. In Care Homes, an intake of approximately 14 372 patients with osteoporotic fracture was estimated, at a cost that is between 19 and 21.6 million euros. The osteoporotic hip fracture was the most frequent and represented higher costs for Social Security - between 17.5 and 19.7 million euros. Taking as reference the 52 million spent in 2006 with hospital treatment of hip fracture (DGS, 2006), referring women to RNCCI and Care Homes represents 42% of the total costs. The results are in accordance with the international literature - costs attributable to hospitalization ranged between 17% and 63% of total expenditure of illness and institutionalization between 16% and 59%. Conclusions: In Portugal, the economic impact of institutionalization for osteoporotic fracture, particularly for hip fracture, is not negligible. It was shown that there would be significant savings if it were possible to reduce the prevalence of the disease in Portugal. Femoral fractures were the second most frequent diagnosis in RNCCI in 2008 and 2009 (16% of all episodes recorded). The execution of RNCCI in 2008 was 75 million euros, and 2.7% consumed by hip fracture and 0.3% by wrist, humerus, and spine fractures. The average cost per episode in 2009, from the perspective of society, for hip fracture, vertebral, humerus, and wrist (or non-osteoporotic) was € 5,195, € 5,160, € 5,030, and € 4,854 respectively. Thus, considering an average cost per episode in RNCCI from January to March of 3230€, the expense related to the treatment of these patients in RNCCI in 2009 was higher. For the Care Homes, an intake of approximately 14 372 patients with osteoporotic fracture in 2009 was estimated, at a cost to Social Security that ranged from 19 to 21.6 million €. The osteoporotic hip fracture was the most frequent and it was shown to absorve higher resources from Social Security - between 17.5 and 19.7 million €. This was followed by the analysis of vertebral and humerus fracture and the results showed that these fractures have a low incidence and low proportion of institutionalization, with a significantly lower cost - only about 4.7% and 3.3% of total expenditure, respectively. With demographic changes associated to ageing, it is expected that the incidence and treatment cost of the femoral neck fractures, more commonly associated with osteoporosis, will climb in coming years, so the fight against the disease should be considered a national priority. The decision to choose a certain disease prevention program or to reimburse a certain drug not should only account about the costs, but also the benefits of it. In fact, the size and impact of this problem, makes it necessary to focus all interventions in the prevention of these episodes either by using an appropriate therapy, either through real programs for disease prevention. Once the problem is installed, we must measure the health gains associated with the patient institutionalization by conducting additional research.

Contributo para a utilização de modelos de simulação dinâmica no dimensionamento de processos de lamas activadas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Alteração do paradigma da gestão dos cuidados à pessoa com infecção VIH : um modelo centrado nos cuidados de saúde primários

RESUMO - A infecção por VIH é reconhecida mundialmente como um problema de saúde pública, apesar de todos os esforços e recursos despendidos e dos avanços científicos conseguidos nos últimos anos. Portugal, apesar do registo da diminuição de novos casos de infecção VIH, encontra-se no 4.º lugar (dos países da União Europeia) em termos de incidência de infecção por VIH (dados de 2008). Esta situação, juntamente com a crescente constatação dos custos elevados para o tratamento desta infecção, da variabilidade de práticas e a fragmentação dos cuidados, motivou a reflexão sobre modelos alternativos de organização de cuidados, inspirados em modelos de gestão da doença e idealmente centrados nos cuidados de saúde primários. O presente trabalho teve como objectivos analisar os modelos de organização de cuidados prestados à pessoa com VIH, nos países desenvolvidos, a nível dos cuidados de saúde primários e compreender o nível de adequação dos resultados encontrados, para a realidade portuguesa. Para os alcançar foi realizada uma revisão da literatura e a realização de entrevistas a profissionais de saúde. Nos artigos analisados na revisão da literatura, verificou-se consenso em torno de um modelo baseado em cuidados partilhados, entre os prestadores primários e os diferenciados. Foram ainda referenciados múltiplos factores e condições que terão de ser assegurados para uma possível implementação do modelo. Quanto aos entrevistados verificou-se uma opinião favorável em relação ao modelo de cuidados partilhados, mostrando-se expectantes e despertos para a necessidade de mudança, perspectivando uma maior integração do actual estado de organização dos cuidados para a pessoa com VIH. Estes indícios reflectem a relevância de maior investigação sobre o modelo de cuidados partilhados.

Modelação numérica de modelos experimentais de alvenaria de pedra tradicional

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção, pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Estudo de reparações adesivas pela técnica de remendo embebido com reforços exteriores para aumento da resistência

As ligações adesivas têm sido utilizadas em áreas como a indústria aeroespacial, aeronáutica, de defesa, automóvel, da construção civil e das madeiras. As juntas adesivas têm vindo a substituir métodos como a soldadura, e ligações parafusadas e rebitadas, devido à facilidade de fabricação, maiores cadências de produção, menores custos, facilidade em unir materiais diferentes, melhor resistência à fadiga, entre outras razões. Como tal, também se utilizam reparações adesivas para restituição da resistência de estruturas danificadas, cujas técnicas mais comuns são a sobreposição simples, sobreposição dupla e remendo embebido. As reparações por remendo embebido, que são as mais eficientes, consistem na realização de um furo cónico na zona danificada e colagem de um remendo com a forma complementar do furo, de tal forma que não é alterada a forma inicial do componente. Neste trabalho pretende-se estudar experimental e numericamente reparações adesivas por remendo embebido, nomeadamente o efeito da utilização de reforços exteriores (em um ou nos dois lados da estrutura), para diferentes ângulos de inclinação. Foi considerado um adesivo dúctil (Araldite® 2015) e outro frágil (Araldite® AV138), o que permitiu abranger processos de rotura bastante distintos. O estudo experimental é acompanhado por outro numérico no software ABAQUS®, usando modelos coesivos para a previsão numérica da resistência das reparações. O trabalho numérico permitiu o estudo das distribuições de tensões, o que possibilitou a análise detalhada dos resultados obtidos. Foi também realizado um estudo numérico de otimização das reparações por alteração da espessura dos reforços e utilização de chanfro nas extremidades dos mesmos. Nos resultados obtidos, constatou-se a adequabilidade do método numérico na previsão fiável da resistência, e também que a utilização dos reforços aumenta consideravelmente o rendimento das reparações (até 530 % e 340 % para os adesivos Araldite® 2015 e AV138, respetivamente), o que poderá justificar a sua utilização em aplicações industriais em que a perturbação aerodinâmica causada por esta alteração não seja relevante.

O impacto económico da obesidade em Portugal : custos directos com internamento

RESUMO - A prevalência da obesidade não teve alterações significativas em Portugal. Uma vez que os recursos são escassos e é cada vez mais premente distribuí-los de forma racional, torna-se importante conhecer o impacto económico da obesidade para o país e perceber se os custos se alteraram. Objectivo: Actualizar, à luz de evidência mais recente, a estimativa dos custos directos com internamento hospitalar atribuíveis à obesidade, em Portugal, no ano 2008. Metodologia: Foi estimado o custo directo da obesidade, na componente internamento, a partir da metodologia custo da doença, utilizando uma abordagem baseada na prevalência. Os dados da prevalência advém do estudo epidemiológico mais recente em Portugal (14,4%). Os valores de risco relativo utilizados provêm da meta análise epidemiológica mais completa. Foi calculado, a partir destes dados, o risco atribuível populacional (RAP) de cada patologia. Através da base de dados nacional dos episódios de internamento, fez-se uma pesquisa de todos os episódios de internamento relativos às comorbilidades associadas à obesidade e aplicou-se o respectivo RAP. Com base na portaria n.º 839-A/2009 de 31 Julho atribuíramse os custos. Resultados: Os custos directos com a obesidade, na componente internamento, no ano 2008 foram de 85,9 milhões de euros, o que corresponde a 0,92% da despesa total em saúde. Os três maiores contribuintes para esta despesa são as patologias do sistema circulatório e cerebrovascular, a osteoartrite e os episódios relativos ao tratamento da obesidade em si. Conclusões: O impacto económico relativo ao internamento da obesidade diminuiu em Portugal. Este estudo surge então, como ponto de partida para estudar os custos totais com a obesidade e a efectividade das estratégias de prevenção.

Modelos de avaliação da qualidade do atendimento na prestação de serviços públicos: aplicação da metodologia de scoping review à tomada de decisão com base na evidência (evidence-based management), na Administração Pública.

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Estatística e Gestão de Informação

Aplicação da filosofia Lean para melhoria do processo numa linha de produção da empresa IKEA

Devido à atual crise socioeconómica e consequente recessão dos mercados, as empresas precisam cada vez mais de melhorar os seus modelos de gestão e apostar na melhoria dos seus processos de forma a conseguirem produzir produtos de qualidade utilizando o menor custo de produção possível. O uso das ferramentas Lean Production e das ferramentas de Gestão da Qualidade permite às empresas reduzir, ou até mesmo eliminar alguns desperdícios. Desta forma é possível reduzir custos de produção e aumentar a produtividade. Neste contexto surge a presente dissertação, realizada na empresa IKEA Industry Portugal no âmbito do Mestrado em Engenharia Mecânica – Gestão Industrial, que tem como principal objetivo melhorar o processo produtivo de uma linha de produção da área EdgeBand & Drill, linha Biesse. No início deste projeto esta linha apresentava uma eficiência de 45,83%. Depois da descrição da empresa e do seu funcionamento, realizou-se um estudo sobre o estado atual do sistema produtivo da área de produção em estudo, Edgeband & Drill, mais concretamente da linha Biesse. Desse estudo resultou a identificação de alguns problemas da linha, nomeadamente a baixa eficiência, elevados tempos de paragem da linha, elevada quantidade de peças com defeitos, elevados custos associados a peças sucata, falta de polivalência dos operadores, desperdícios de matérias primas e falta de organização e limpeza da área. Depois de identificados os problemas foram apresentadas algumas propostas de melhoria para o processo produtivo da linha Biesse. Nesta fase foram utilizadas algumas ferramentas Lean e de Gestão da Qualidade. No fim do projeto obteve-se uma redução de 1,26% dos tempos de paragem, uma redução de 1317 peças com defeito e uma poupança de 1147,44€ em peças sucata. Estes valores contribuíram para uma melhoria da eficiência global em cerca de 1,06% para a área EdgeBand & Drill e uma melhoria de 3,11% para a linha em estudo, linha Biesse.

Propagação de vírus informáticos baseada em modelos biológicos

A evolução digital proporcionou às sociedades uma facilidade extraordinária de comunicação. Com o número crescente de computadores e o aumento de acessos à internet, surgiu uma nova forma de criminologia, que cresceu em paralelo com o número de utilizadores. Desta forma, tornou-se comum a criação e difusão de vírus informáticos pelos chamados hackers. Neste trabalho estudam-se modelos de transmissão de vírus informáticos, usando modelos epidemiológicos. Começa-se por fazer uma revisão dos modelos existentes na literatura, de seguida sugerem-se alterações a esses modelos de forma a conseguir uma melhor aproximação à dinâmica real de transmissão de vírus informáticos. As simulações numéricas dos modelos permitem-nos inferir de que uma forma de controlar a transmissão de vírus informáticos é a diminuição da taxa de infeção, isto é, da taxa de transmissão do vírus. No último capítulo enumeram-se as conclusões do trabalho efetuado e indicam-se direções de trabalho futuro.

Deteção e previsão de falhas em equipamentos de produção industrial

As empresas nacionais deparam-se com a necessidade de responder ao mercado com uma grande variedade de produtos, pequenas séries e prazos de entrega reduzidos. A competitividade das empresas num mercado global depende assim da sua eficiência, da sua flexibilidade, da qualidade dos seus produtos e de custos reduzidos. Para se atingirem estes objetivos é necessário desenvolverem-se estratégias e planos de ação que envolvem os equipamentos produtivos, incluindo: a criação de novos equipamentos complexos e mais fiáveis, alteração dos equipamentos existentes modernizando-os de forma a responderem às necessidades atuais e a aumentar a sua disponibilidade e produtividade; e implementação de políticas de manutenção mais assertiva e focada no objetivo de “zero avarias”, como é o caso da manutenção preditiva. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho consiste na previsão do instante temporal ótimo da manutenção de um equipamento industrial – um refinador da fábrica de Mangualde da empresa Sonae Industria, que se encontra em funcionamento contínuo 24 horas por dia, 365 dias por ano. Para o efeito são utilizadas medidas de sensores que monitorizam continuamente o estado do refinador. A principal operação de manutenção deste equipamento é a substituição de dois discos metálicos do seu principal componente – o desfibrador. Consequentemente, o sensor do refinador analisado com maior detalhe é o sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador. Os modelos ARIMA consistem numa abordagem estatística avançada para previsão de séries temporais. Baseados na descrição da autocorrelação dos dados, estes modelos descrevem uma série temporal como função dos seus valores passados. Neste trabalho, a metodologia ARIMA é utilizada para determinar um modelo que efetua uma previsão dos valores futuros do sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador, determinando-se assim o momento ótimo da sua substituição e evitando paragens forçadas de produção por ocorrência de uma falha por desgaste dos discos. Os resultados obtidos neste trabalho constituem uma contribuição científica importante para a área da manutenção preditiva e deteção de falhas em equipamentos industriais.

Electricity markets modeling considering complex contracts and aggregators

All over the world, the liberalization of electricity markets, which follows different paradigms, has created new challenges for those involved in this sector. In order to respond to these challenges, electric power systems suffered a significant restructuring in its mode of operation and planning. This restructuring resulted in a considerable increase of the electric sector competitiveness. Particularly, the Ancillary Services (AS) market has been target of constant renovations in its operation mode as it is a targeted market for the trading of services, which have as main objective to ensure the operation of electric power systems with appropriate levels of stability, safety, quality, equity and competitiveness. In this way, with the increasing penetration of distributed energy resources including distributed generation, demand response, storage units and electric vehicles, it is essential to develop new smarter and hierarchical methods of operation of electric power systems. As these resources are mostly connected to the distribution network, it is important to consider the introduction of this kind of resources in AS delivery in order to achieve greater reliability and cost efficiency of electrical power systems operation. The main contribution of this work is the design and development of mechanisms and methodologies of AS market and for energy and AS joint market, considering different management entities of transmission and distribution networks. Several models developed in this work consider the most common AS in the liberalized market environment: Regulation Down; Regulation Up; Spinning Reserve and Non-Spinning Reserve. The presented models consider different rules and ways of operation, such as the division of market by network areas, which allows the congestion management of interconnections between areas; or the ancillary service cascading process, which allows the replacement of AS of superior quality by lower quality of AS, ensuring a better economic performance of the market. A major contribution of this work is the development an innovative methodology of market clearing process to be used in the energy and AS joint market, able to ensure viable and feasible solutions in markets, where there are technical constraints in the transmission network involving its division into areas or regions. The proposed method is based on the determination of Bialek topological factors and considers the contribution of the dispatch for all services of increase of generation (energy, Regulation Up, Spinning and Non-Spinning reserves) in network congestion. The use of Bialek factors in each iteration of the proposed methodology allows limiting the bids in the market while ensuring that the solution is feasible in any context of system operation. Another important contribution of this work is the model of the contribution of distributed energy resources in the ancillary services. In this way, a Virtual Power Player (VPP) is considered in order to aggregate, manage and interact with distributed energy resources. The VPP manages all the agents aggregated, being able to supply AS to the system operator, with the main purpose of participation in electricity market. In order to ensure their participation in the AS, the VPP should have a set of contracts with the agents that include a set of diversified and adapted rules to each kind of distributed resource. All methodologies developed and implemented in this work have been integrated into the MASCEM simulator, which is a simulator based on a multi-agent system that allows to study complex operation of electricity markets. In this way, the developed methodologies allow the simulator to cover more operation contexts of the present and future of the electricity market. In this way, this dissertation offers a huge contribution to the AS market simulation, based on models and mechanisms currently used in several real markets, as well as the introduction of innovative methodologies of market clearing process on the energy and AS joint market. This dissertation presents five case studies; each one consists of multiple scenarios. The first case study illustrates the application of AS market simulation considering several bids of market players. The energy and ancillary services joint market simulation is exposed in the second case study. In the third case study it is developed a comparison between the simulation of the joint market methodology, in which the player bids to the ancillary services is considered by network areas and a reference methodology. The fourth case study presents the simulation of joint market methodology based on Bialek topological distribution factors applied to transmission network with 7 buses managed by a TSO. The last case study presents a joint market model simulation which considers the aggregation of small players to a VPP, as well as complex contracts related to these entities. The case study comprises a distribution network with 33 buses managed by VPP, which comprises several kinds of distributed resources, such as photovoltaic, CHP, fuel cells, wind turbines, biomass, small hydro, municipal solid waste, demand response, and storage units.