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Introdução

O Grupo de Automação do Laboratório de Mecatrônica apresenta nesse documento, os resultados obtidos durante dois anos de trabalhos dedicados à modelagem de processos de industrialização de álcool e açúcar. Os trabalhos no primeiro ano tiveram um enfoque preponderantemente experimental, ligado à coleta de dados nas usinas parceiras. O suporte oferecido pelo Grupo Virgolino Oliveira - Catanduva S.A. Açúcar e Álcool (GVO) permitiu que as atividades de pesquisa se apoiassem em uma base de conhecimento sólida e ampla. O apoio do GVO se manteve no segundo ano do projeto, no entanto, as atividades da equipe de pesquisadores voltaram-se para trabalhos internos de detalhamento das estruturas encontradas em campo, bem como na extensa tarefa de definição das inter-relações entre estas estruturas.

[edit] Cronograma

Devido a extensão do trabalho desenvolvido no segundo ano, não serão reapresentadas de forma detalhada, neste relatório, as atividades do primeiro ano. Para maiores informações, verificar cópia eletrônica do mesmo encaminhada anexa. Nos concentramos em apresentar a proposta de modelo integrado para a parte industrial do processo de produção de álcool e açúcar que é capaz de representar de forma coerente as alterações das variáveis do processo e de como estas interferem no produto final. Na proposta original o trabalho do segundo ano foi dividido em etapas como ilustra o diagrama abaixo:

Figura 1.1 Cronograma de Atividades Propostas para o segundo Ano

Figura 1.1 Cronograma de Atividades Propostas para o segundo Ano

A atividade de pesquisa bibliográfica (atividade T1) e as tarefas de coleta de dados e adequação da infraestrutura da planta ao modelo (atividades T3 e T4 do ano anterior) foram revistas. Esta revisão serviu como um pré-requisito para o desenvolvimento das atividades T8, T9, T11 e T12. Houve a necessidade de se redimensionar estas atividades que passaram a ser estudadas em três frentes:

Para as atividade T10 e T11, os esforços foram direcionados para a utilização de ferramentas de Data Mining sobre o repositório de dados do projeto. Estas atividades são apresentadas de forma mais detalhada na seção 3.2, sobre a criação de modelos de subsistemas. Iniciou-se um trabalho específico para modelagem de Evaporadores por meio de Redes Neurais.

Para aumentar a confiabilidade dos dados relacionados com as atividades anteriores (tarefa T12), surgiram diferentes iniciativas com o intuito de apresentar e desmistificar novas tecnologias para os engenheiros que trabalham nas Usinas ou em empresas fornecedoras de equipamentos. Estas atividades serão apresentadas na Seção 3.3.

Finalmente, a maior contribuição deste projeto (tarefa T9), consiste na proposta de se modelar de forma integral uma usina utilizando ferramentas de Engenharia de Software. A grande vantagem desta abordagem é a fácil integração com o sistema administrativo. A integração com o setor produtivo, grande desafio do projeto é descrita na Seção 3.1.

No caso especifico da discussão sobre a viabilidade da automação de tarefas especializadas (complementação da tarefa T7 do ano anterior), as discussões iniciadas no ano anterior, tiverem continuidade neste segundo ano. Os subsistemas sujeitos a automação ou melhoria desta, que atraem tanto a administração como o setor técnico das usinas são listados abaixo:

Inclusão de novos paradigmas de controle dentro dos subprocessos de fabricação com o uso de novas e melhores tecnologias de sensores;

Aumento do rendimento de sistemas de Evaporação;

Melhor controle de sistemas de moendas (este tópico é controverso, uma vez que novas tecnologias de produção por meio de difusores podem reduzir a importância destes equipamentos).

No capítulo 7 estes tópicos serão abordados novamente para apresentar e justificar as futuras atividades do grupo nesta linha de pesquisa. Consideramos que o projeto deve gerar resultados adicionais nos próximos 6 meses (tarefa T13), uma vez que a estrutura final apresentada neste relatório é bastante recente e tem se mostrado promissora quanto ao seu potencial de tratar o detalhamento de diferentes formas de operar das Usinas de Álcool e Açúcar.

[edit] Resumo de Atividades Desenvolvidas no Período

Modelagem do Processo de fabricação de álcool e açúcar - Capítulo 3.

Criação de modelos de sub-sistemas utilizando Data Mining - Capítulo 4.

Testes com tecnologias de Transmissão de Dados- Capítulo 5.

[edit] Modelagem do Processo Produtivo

Main article: Scratch:Metamodelo do Processo Produtivo

Main article: Scratch:Controle do Processo Produtivo

A intenção deste capítulo é criar um metamodelo do Processo Produtivo e suas respectivas instâncias (relacionadas ao grupo GVO) que pode ser criado a partir de do padrão ANSI/ISA-95 IEC 62264, para uso em sistemas de produção industrial. Este modelo, que chamaremos de Metamodelo do Processo Produtivo, servirá de base para a modelagem e posterior analise de instâncias de modelos de produção particulares.

Conforme o primeiro relatório deste projeto, a principal atividade realizada foi a adequação das funções de controle de manufatura e outras funções da empresa, baseadas no modelo da referência Purdue CIM 1989, como publicadas pela ISA.

Tendo como objetivo a integração dos múltiplos níveis de uma empresa e baseados neste modelo de referência Purdue CIM 1989, já foram propostas alguns frameworks tais como: CIMOSA (Computer Integrated Manufacturing - Open System Architecture) de CIMOSA Association , GRAI-GREY da Universidade de Burdeos e o modelo Purdue Enterprise Reference Architecture PERA da Universidade de Purdue. O modelo GRAI-GREY analisa e descreve uma estrutura para a tomada de decisões do sistema produtivo e fornece uma proposta de integração. A proposta mais completa é CIMOSA, já que ela descreve a tecnologia disponível em todas as camadas do modelo CIM e suas possíveis aplicações. O PERA faz uma mistura das propostas de CIMOSA e GRAI-GREY. Esses frameworks se apresentam como soluções genéricas e aplicáveis a qualquer tipo de empresa. Na prática, sua orientação e aplicabilidade tem sido demonstrada unicamente em empresas de processo discreto (CHACON, 2002). Num processo contínuo tal como uma usina sucro-alcooleira, os sub-sistemas devem trabalhar de uma manera