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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2018.tde-16072018-140902
Documento
Autor
Nome completo
Elyser Estrada Martínez
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Roux, Galo Antonio Carrillo Le (Presidente)
Liporace, Fábio dos Santos
Santos, Moisés Teles dos
Soares, Rafael de Pelegrini
Zanin, Antônio Carlos
Título em inglês
A multi-agent software system for real-time optimization of chemical plants.
Palavras-chave em inglês
Multi-Agent System (MAS)
Real-Time Optimization (RTO)
Software agent
Software Architecture (SA)
Resumo em inglês
Real-Time Optimization (RTO) is a family of techniques that pursue to improve the performance of chemical processes. As general scheme, the method reevaluates the process conditions in a frequent basis and tries to adjust some selected variables, taking into account the plant state, actual operational constraints and optimization objectives. Several RTO approaches have born from the academy research and industrial practices, at the same time that more applications have been implemented in real facilities. Between the main motivations to apply RTO are the dynamic of markets, the seek for quality in the process results and environmental sustainability. That is why the interest on deeply understand the phases and steps involved in an RTO application has increased in recent years. Nevertheless, the fact that most of the existing RTO systems have been developed by commercial organizations makes it difficult to meet that understanding. This work studies the nature of RTO systems from a software point of view. Software requirements for a generic system are identied. Based on that, a software architecture is proposed that could be adapted for specfic cases. Benefits of the designed architecture are listed. At the same time, the work proposes a new approach to implement that architecture as a Multi-Agent System (MAS). Two RTO system prototypes were developed then, one for a well-know academic case study and the other oriented to be used in a real unit. The benefits of the MAS approach and the architecture, for researching on the RTO field and implementation on real plants, are analyzed in the text. A sub-product of the development, a software framework covering main concepts from the RTO ontology, is proposed as well. As the framework was designed to be generic, it can be used in new applications development and extended to very specific scenarios.
Título em português
Sistema multi-agentes de software para a otimização em tempo real de plantas quí­micas.
Palavras-chave em português
Arquitetura de software
Sistemas multiagentes
Tempo-real (Otimização)
Resumo em português
Otimização em Tempo Real (OTR) é uma família de técnicas que buscam melhorar o desempenho dos processos químicos. Como esquema geral, o método reavalia frequentemente as condições do processo e tenta ajustar algumas variáveis selecionadas, levando em considera ção o estado da planta, restrições operacionais e os objetivos da otimização. Várias abordagens para OTR t^em surgido da pesquisa acadêmica e das práticas industriais, ao mesmo tempo em que mais aplicações têm sido implementadas em plantas reais. As principais motivações para aplicar OTR são: a dinâmica dos mercados, a busca de qualidade nos resultados dos processos e a sustentabilidade ambiental. É por isso que o interesse em entender as fases e etapas envolvidas em uma aplicação OTR cresceu nos últimos anos. No entanto, o fato de que a maioria dos sistemas OTR em operação foram desenvolvidos por organizações comerciais dificulta o caminho para chegar nesse entendimento. Este trabalho analisa a natureza dos sistemas OTR desde o ponto de vista do software. Os requerimentos para um sistema genérico são levantados. Baseado nisso, é proposta uma arquitetura de software que pode ser adaptada para casos específicos. Os benefícios da arquitetura projetada foram listados. Ao mesmo tempo, o trabalho propõe uma nova abordagem para implementar essa arquitetura: Sistema Multi-Agentes (SMA). Dois protótipos de sistema OTR foram desenvolvidos. O primeiro aplicado num estudo de caso bem conhecido na literatura acadêmica. O segundo voltado para ser usado em uma unidade industrial. Os benefícios da abordagem SMA e da arquitetura, tanto na pesquisa relacionada com OTR, quanto na implementação em plantas reais, são analisados no texto. Um arcabouço de software que abrange os principais conceitos da ontologia OTR é proposto como resultado derivado do desenvolvimento. O arcabouço foi projetado para ser genérico, possibilitando seu uso no desenvolvimento de novas aplicações OTR e sua extensão a cenários muito específicos.
 
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Data de Publicação
2018-09-25
 
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  • MENDOZA MUNOZ, DIEGO FERNANDO, et al. Real-Time Optimization of an Industrial-Scale Vapor Recompression Distillation Process. Model Validation and Analysis [doi:10.1021/ie303345z]. Industrial & Engineering Chemistry Research [online], 2013, vol. 52, p. 5735-5746.
  • RIASCOS, C. A. M., et al. Análise de Estratégias e Metodologias para RTO em um Processo Petroquímica. In XXVI Congresso Interamericano de Ingeniería Química, Montvideu, 2012. XXVI Congresso Interamericano de Ingeniería Química., 2012.
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