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Máxima verossimilhança restrita e propagação de erro na modelagem de média-variância da vida de ferramenta de corte em processos de usinagem

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dc.creator CESÁRIO, Mirelli de Castro
dc.date.issued 2026-03-27
dc.identifier.citation CESÁRIO, Mirelli de Castro. Máxima verossimilhança restrita e propagação de erro na modelagem de média-variância da vida de ferramenta de corte em processos de usinagem. 2026. 134 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4406
dc.description.abstract Tool life constitutes a fundamental criterion for decision-making aimed at excellence in machining processes, as it directly impacts production costs, final product quality, operational efficiency, sustainability indicators, and energy consumption. However, in most experimental trials, the tool is not continuously monitored, and only the effective cutting time or the machined length until the specified wear limit is reached is recorded. Thus, each observation represents only a fraction of the tool life, inducing a pattern of non-constant variance (heteroscedasticity), which violates the assumptions of Ordinary Least Squares and requires modeling approaches capable of simultaneously representing the mean and the variance of the response variable. This thesis proposes an integrated methodological approach for the simultaneous modeling of the mean and variance of tool life, based on Propagation of Error (POE) and Restricted Maximum Likelihood. The methodology was applied to a dataset obtained from a Central Composite Design, derived from experiments conducted with seven Sandvik Coromant inserts, including five ceramic grades and two PCBN grades, used in the hard turning of AISI H13 steel. The results demonstrated the superiority of the proposed approaches compared to Ordinary Least Squares, both in terms of goodness of fit and predictive performance. Among the evaluated algorithms, the methods based on POE exhibited the best performance, showing a greater ability to adequately represent both the mean and the variance of tool life. In the optimization stage, a mean–variance multiobjective optimization was performed using the Normal Boundary Intersection method. The selection of the optimal solution was conducted using a decision criterion based on the Mahalanobis distance, and the results were subsequently validated through confirmation experiments. Overall, the findings demonstrate that the joint modeling of mean and variance provides a more robust methodological framework for predicting tool life and defining machining parameters under uncertainty, contributing to increased reliability, operational efficiency, and sustainability in manufacturing processes. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Vida da ferramenta pt_BR
dc.subject Resíduos heteroscedásticos pt_BR
dc.subject Desgaste de flanco pt_BR
dc.subject modelagem média-variância pt_BR
dc.subject Torneamento pt_BR
dc.title Máxima verossimilhança restrita e propagação de erro na modelagem de média-variância da vida de ferramenta de corte em processos de usinagem pt_BR
dc.type Tese pt_BR
dc.date.available 2026-05-27
dc.date.available 2026-05-27T16:39:34Z
dc.date.accessioned 2026-05-27T16:39:34Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/6361496519263263 pt_BR
dc.contributor.advisor1 PAIVA, Anderson Paulo de
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/4728106898297335 pt_BR
dc.description.resumo A vida da ferramenta constitui um critério fundamental para a tomada de decisão orientada à excelência em processos de usinagem, uma vez que impacta diretamente os custos de produção, a qualidade do produto final, a eficiência operacional, os indicadores de sustentabilidade e o consumo de energia. Contudo, na maioria dos ensaios experimentais, a ferramenta não é monitorada continuamente, sendo registrado apenas o tempo efetivo de corte ou o comprimento usinado até o atingimento do limite de desgaste especificado. Assim, cada observação representa apenas uma fração da vida da ferramenta, induzindo um padrão de variância não-constante, o que viola as suposições dos Mínimos Quadrados Ordinários e demanda abordagens de modelagem capazes de representar simultaneamente a média e a variância da variável resposta. Esta tese propõe uma abordagem metodológica integrada para a modelagem simultânea da média e da variância da vida da ferramenta, baseada em Propagação de Erro (POE) e Máxima Verossimilhança Restrita (REML). A metodologia foi aplicada a um conjunto de dados proveniente de um Delineamento Composto Central, obtido a partir de ensaios com sete pastilhas Sandvik Coromant, sendo cinco classes cerâmicas e duas classes de PCBN, empregadas no torneamento duro do aço AISI H13. Os resultados evidenciaram a superioridade das abordagens propostas em relação aos Mínimos Quadrados Ordinários, tanto em termos de qualidade de ajuste quanto de desempenho preditivo. Entre os algoritmos avaliados, os métodos baseados em POE apresentaram o melhor desempenho, demonstrando maior capacidade de representar adequadamente a média e a variância da vida da ferramenta. Na etapa de otimização, foi realizada uma otimização multiobjetivo média-variância por meio do método da Interseção Normal à Fronteira. A seleção da solução ótima foi conduzida utilizando um critério de decisão baseado na distância de Mahalanobis, sendo os resultados posteriormente validados por experimentos de confirmação. De modo geral, os achados demonstram que a modelagem conjunta da média e da variância fornece uma estrutura metodológica mais robusta para a predição da vida da ferramenta e para a definição de parâmetros de usinagem sob incerteza, contribuindo para o aumento da confiabilidade, da eficiência operacional e da sustentabilidade dos processos de manufatura. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IEPG - Instituto de Engenharia de Produção e Gestão pt_BR
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


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