Proposta metodológica de otimização baseada em IA, ciência de dados e indústria 4.0. estudo de casos

Abstract

Este trabalho não poderia ser terminado sem a ajuda de diversas pessoas às quais presto minha homenagem: Ao Deus, por tudo o que Ele fez na minha vida.Aos meus pais, Luis Fernando Cáceres e Martha Cecilia Flórez; irmãos, Julian e María Alejandra Cáceres pelo incentivo, paciência e voz de alento para continuar em todos os momentos de minha vida. A Olga Szczygielska por sua paciência, dedicação e apoio incondicional no decorrer deste caminho.Ao meu orientador, Prof. Dr. João Mauricio Rosário pela confiança, orientação e o apoio ao longo do trabalho desenvolvido, principalmente por seus conselhos e amizade durante minha formação acadêmica. Sua dedicação e ajuda permitiram transpor os desafios deste trabalho e promover meu crescimento pessoal, acadêmico e profissional. Aos Prof. Dario Amaya e Olga Ramos, e a meu colega e amigo Jefry Mora, pela ajuda, amizade e apoio ao longo de minhas pesquisas e trabalhos.Aos meus colegas e amigos, principalmente a meus colegas de laboratório por seu companheirismo e apoio.Aos membros da banca examinadora pela disposição e interesse no meu trabalho.Aos professores e funcionários do Departamento de Sistemas Integrados da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP, com os que tive a oportunidade de trabalhar.Ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) pela concessão da bolsa de estudos de Doutorado, processo 140743/2017-0, a qual me permitiu uma dedicação integral ao desenvolvimento deste trabalho. ResumoEste trabalho de pesquisa apresenta uma proposta metodológica de otimização aplicada à engenharia de sistemas utilizando conceitos de inteligência artificial, ciência de dados e indústria 4.0. Esta proposta foi validada através de dois estudos de casos correspondentes a implementação de um sistema inteligente para o serviço de emergência em e-hospital, e ao gerenciamento do abastecimento energético de uma cidade utilizando fontes híbridas. A abordagem proposta utiliza conceitos da Industria 4.0, pesquisa operacional, ciência de dados e inteligência artificial. A metodologia apresentada segue uma abordagem sistêmica, facilitando a melhoria de sistemas complexos em engenharia, tais como os sistemas estocásticos. O estudo de caso relacionado com o gerenciamento inteligente de um e-Hospital, aborda o sistema de emergência hospitalar, controlando de forma inteligente a gestão de pessoal, particularmente nas áreas chave e gargalos existentes nos sistemas em estudo. O uso de conceitos de telemedicina, controle automático e algoritmos genéticos permitiram encontrar uma solução flexível e robusta para situações de baixo e alto fluxo de pacientes. O segundo estudo de caso permitiu projetar um sistema híbrido de geração de energia, utilizando fontes renováveis e um sistema de armazenamento com baterias para o abastecimento de uma população selecionada.As decisões tomadas para projetar o sistema de geração de energia foram baseadas na análise de bancos de dados relacionados. A melhoria proposta para o sistema inteligente de distribuição de energia utilizou técnicas de...