dc.creator |
OLIVEIRA, Lucas Guedes de |
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dc.date.issued |
2020-08-07 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2519 |
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dc.description.abstract |
Response Surface Methodology is an effective framework for performing modelling and optimization
of industrial processes. The Central Composite Design is the most popular experimental design for
response surface analyses given its good statistical properties, such as decreasing prediction variance
in the design center, where it is expected to find the stationary points of the regression models.
However, the common practice of reducing center points in response surface studies may damage this
property. Moreover, stationary and optimum points are rarely the same in manufacturing processes,
for several reasons, such as saddle-shaped models, convexity incompatible with optimization
direction, conflicting responses, and distinct convexities. This means that even when the number of
center points is appropriate, the optimal solutions will lie in regions with larger prediction variance.
Considering that, in this paper, we advocate that the prediction variance should also be considered
into multiobjective optimization problems. To do this, we propose a multi-criteria optimization
strategy based on capability ratios, wherein (1) the prediction variance is taken as the natural
variability of the model and (2) the differences of expected values to nadir solutions are taken as the
allowed variability. Factor Analysis with rotated scores is adopted for the grouping of correlated
variables. Normal Boundary Intersection method is formulated for performing the optimization of
capability ratios and obtaining the Pareto frontiers. To illustrate the feasibility of the proposed
approach, two case studies are presented: (1) the turning of AISI H13 steel with wiper CC650 tool
and (2) the end milling of the UNS S32205 duplex stainless steel, both processes without cutting
fluids. The results have supported that the proposed approach was able to find a set of optimal
solutions with satisfactory prediction capabilities for all responses of interest. In the first case, this
occurred even with a reduced number of center points, a saddle-shaped function and a convex
function, with conflicting objectives. In the second case, similar results were observed for six
correlated responses, with conflicting objectives and rotated factors modeled by saddles. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Variância de previsão |
pt_BR |
dc.subject |
Razões de capacidade dos modelos |
pt_BR |
dc.subject |
Planejamento de experimentos |
pt_BR |
dc.subject |
Metodologia de superfície de resposta (MSR) |
pt_BR |
dc.subject |
Interseção normal à fronteira (NBI) |
pt_BR |
dc.subject |
Otimização multiobjetivo |
pt_BR |
dc.title |
Capacidade de previsão de soluções pareto ótimas |
pt_BR |
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.date.available |
2021-09-28 |
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dc.date.available |
2021-09-28T12:27:43Z |
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dc.date.accessioned |
2021-09-28T12:27:43Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9119669161759099 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
PAIVA, Anderson Paulo de |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/4728106898297335 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
A Metodologia de Superfície de Resposta consiste em uma estrutura eficaz para conduzir a
modelagem e a otimização de processos industriais. O arranjo composto central é o arranjo
experimental mais popular para análises de superfície de resposta, devido a suas boas
propriedades estatísticas, como variância de previsão reduzida no centro do arranjo, onde se
esperam encontrar os pontos estacionários dos modelos de regressão. No entanto, a prática
comum de reduzir os pontos centrais nos estudos de superfície de resposta pode comprometer
essa propriedade. Além disso, os pontos estacionários e de ótimo raramente são coincidentes
em processos de fabricação, por várias razões, como modelos em formato de sela, convexidade
incompatível com o sentido de otimização, respostas conflitantes e convexidades distintas. Isso
significa que, mesmo quando o número de pontos centrais for apropriado, as soluções ótimas
estarão em regiões com maior variância de previsão. Considerando esse cenário, neste estudo,
admite-se que a variância de previsão também deva ser considerada nos problemas de
otimização multiobjetivo. Para isso, propõe-se uma estratégia de otimização multi-critério com
base em razões de capacidade, na qual (1) a variância de previsão é tomada como variabilidade
natural do modelo e (2) as diferenças dos valores esperados aos pontos de nadir são tomadas
como variabilidades permitidas. A Análise Fatorial com escores rotacionados é adotada para o
agrupamento de variáveis correlacionadas. O método de Interseção Normal à Fronteira é
adotado para a condução da otimização das razões de capacidade e para a obtenção das
fronteiras de Pareto. Para ilustrar a viabilidade da abordagem proposta, apresentam-se dois
estudos de caso: (1) do torneamento do aço ABNT H13 com ferramenta wiper CC650 e (2) do
fresamento de topo do aço inoxidável duplex UNS S32205, ambos processos sem fluido de
corte. Os resultados sustentaram que, em ambos os casos, a abordagem proposta foi capaz de
encontrar um conjunto de soluções ótimas com capacidades de previsão satisfatórias para todas
as respostas de interesse. No primeiro caso, isso se deu mesmo com número reduzido de pontos
centrais, uma função em formato de sela e uma função convexa, com objetivos conflitantes. No
segundo caso, resultados semelhantes foram observados para seis respostas correlacionadas,
com objetivos conflitantes e fatores rotacionados modelados por selas. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
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dc.publisher.department |
IEPG - Instituto de Engenharia de Produção e Gestão |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia de Produção |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUÇÃO |
pt_BR |
dc.relation.references |
OLIVEIRA, Lucas Guedes de. Capacidade de previsão de soluções pareto ótimas. 2020. 213 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2020. |
pt_BR |