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Fabio Serra Pereira

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Digital Shadow

2025 · Poli-USP · trabalho de formatura

O que liga e desliga, em rede de Petri. O que flui, por equação e rede neural.

Dado real · empresa anônima

  • Redes de Petri
  • Dados de máquina
  • Aprendizado
acende: prever

O processo

Da gasolina de pirólise ao polímero.

O processo, redesenhadoDa esquerda para a direita: duas colunas de destilação, dois tanques que se revezam, o reator, a pastilhadora, o ensaque, o armazém e o cliente. Um armazém de reserva, tracejado, também abastece o cliente.colunacolunatanquesreatorpastilhasensaquearmazémclientereserva O processo, redesenhadoDe cima para baixo: duas colunas de destilação, dois tanques que se revezam, o reator, a pastilhadora, o ensaque, o armazém e o cliente. Um armazém de reserva, tracejado, também abastece o cliente.colunacolunatanquesreatorpastilhasensaquearmazémclientereserva
Redesenho do processo. Uma empresa brasileira, anônima.

A rede de Petri

Fechada, abrindo, aberta, fechando.

Rede de Petri de uma válvulaQuatro lugares em losango: fechada, abrindo, aberta e fechando. A ficha passa de um lugar ao seguinte no sentido horário, por uma transição.fechadaabrindoabertafechandoRede de Petri de uma válvulaQuatro lugares em losango: fechada, abrindo, aberta e fechando. A ficha passa de um lugar ao seguinte no sentido horário, por uma transição.fechadaabrindoabertafechando
A válvulaUma válvula num tubo. A alavanca gira com a ficha: de pé, a válvula está fechada; deitada, está aberta e o fluxo passa.

passos até operar

  • coluna 14
  • coluna 29
  • reator10

Ver a válvula original (abre em nova aba)Ver a coluna original (abre em nova aba)

Redesenho. Cada válvula, bomba e tanque tem a sua rede.

A previsão

Juntas, erram menos.

As quatro curvas, em esboçoSem eixos nem valores. A curva das duas juntas cola no medido; a da rede neural segue a forma, mas abaixo; a da equação segue o medido e cai três vezes.

11 meses para aprender. 1 para testar. Previsão da próxima hora.

Erro quadrático médio da massaEscala logarítmica. Coluna 1: equação 5,5, rede neural 0,5, juntas 0,0003. Coluna 2: equação 8,6, rede neural 0,5, juntas 0,34.0,00010,0010,010,1110coluna 1coluna 2equaçãorede neuraljuntasequaçãorede neuraljuntas5,50,50,00038,60,50,34Erro quadrático médio da massaEscala logarítmica. Coluna 1: equação 5,5, rede neural 0,5, juntas 0,0003. Coluna 2: equação 8,6, rede neural 0,5, juntas 0,34.0,00010,011coluna 1coluna 2equaçãorede neuraljuntasequaçãorede neuraljuntas5,50,50,00038,60,50,34
  • medido
  • equação
  • rede neural
  • juntas
Erro quadrático médio da massa, uma hora à frente. Escala logarítmica. Curvas redesenhadas, sem valores do processo.

Em aberto

  • É uma sombra digital: segue o processo sem agir nele.
  • É a base para controle preditivo e digital twin.
  • Prevê a próxima hora, não os próximos dias.

Ferramentas

  • redes de Petri híbridas
  • Snoopy
  • dado de processo, de hora em hora
  • regressão linear
  • rede neural (MLP)
  • Python 3.11
  • scikit-learn
  • SciPy
  • Excel

Documento

Development of the digital model of an industrial process based on the Discrete-Events and Hybrid Systems concepts · trabalho de formatura · Engenharia Mecatrônica, Poli-USP · 2025

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