Nome do Projeto
Melhorias em modelo de simulação para dinâmica de frangos em aviários
Ênfase
PESQUISA
Data inicial - Data final
06/05/2019 - 05/05/2022
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
Resumo
O Brasil está entre os maiores produtores e exportadores de carne de frango do mundo. Para que esse status seja mantido, o setor industrial necessita que novas tecnologias sejam desenvolvidas.
Diversas pesquisas são realizadas focando no comportamento individual dos frangos, entretanto a interação entre os frangos dificilmente é estudada.
Como uma alternativa aos experimentos físicos, recentemente foi desenvolvido um processo de simulação que procura descrever o comportamento de frangos em aviários. Neste, variáveis ambientais e parâmetros físicos associados ao aviário são considerados. O modelo tem se mostrado bastante eficaz em experimentos qualitativos, com resultados esperados nas situações consideradas de conforto e extremas, permitindo obter informações sobre o comportamento coletivo dos frangos em diversas situações e gerando uma redução no custo e no tempo de obtenção dos dados.
Aplicar o processo de tomada de decisões na indústria gera benefícios a médio prazo, por exemplo verificando quais as consequências de um determinado padrão para o sistema de resfriamento sob algumas condições ambientais, ou qual o melhor padrão de luz deve ser adotado no aviário. Benefícios como estes são fundamentais para o aprimoramento da avicultura de precisão.
Para que o modelo substitua os experimentos físicos, este deve estar muito bem calibrado, ou seja, seus parâmetros e processos internos devem representar fielmente a realidade.
Este projeto tem como objetivo melhorar a modelagem de algumas variáveis que são envolvidas no processo e aplicar estratégias sofisticadas para a estimativa dos parâmetros internos, através de técnicas de otimização. Este problema de ajuste de parâmetros possui características específicas que requerem aplicações de técnicas mais avançadas que as usuais. Desta forma, este projeto contribui de maneira inédita para o desenvolvimento da pesquisa e abre possibilidade inéditas para futuros aprimoramentos na produção industrial de carne de frangos.
Objetivo Geral
Geral: Desenvolver melhorias em um processo de simulação do comportamento de frangos em aviários, calibrando seus parâmetros através de estratégias de otimização, além de considerar novos parâmetros físicos/ambientais que influenciam no comportamento dos frangos.
Específicos: O modelo do comportamento dos frangos em aviários em questão é capaz de simular a dinâmica dos frangos em um aviário considerando parâmetros físicos e ambientais. Com essa ferramenta, o produtor pode se beneficiar prevendo consequências a médio prazo de suas decisões e pesquisadores podem economizar tempo e recursos substituindo experimentos físicos por simulações. Para que os resultados obtidos pela simulação sejam confiáveis, o modelo deve estar calibrado, de modo a reproduzir fielmente a realidade.
A primeira proposta de melhoria do processo é o estudo de modelos de otimização que associem parâmetros internos da simulação à qualidade das respostas geradas pelo modelo (por exemplo, massa total ao final da criação). Devido a características específicas deste problema (indisponibilidade da versão analítica da função, presença de ruído e longo tempo de processamento), é necessário um estudo prévio com problemas análogos simplificados para a escolha da melhor abordagem de otimização a ser utilizada, ou mesmo a construção de novos métodos de otimização.
Além da calibração, é necessário que as variáveis internas representem bem a realidade. Na implementação atual, as temperaturas na entra e saída de ar do aviário são consideras conhecidas e as intermediárias são dadas pela função afim (em relação à posição) que liga essas duas temperaturas. Como alternativa, pretende-se usar modelos mais complexos e precisos baseados em Equações Diferenciais Parciais (EDP). A utilização de modelos mais precisos, em geral, está associada a um maior tempo de processamento, sendo a relação robustez/eficiência o maior foco desta parte do projeto.
Ainda, como uma terceira via para melhoria do processo de simulação, pode-se estudar a influência de novos parâmetros ambientais no comportamento dos frangos, como exemplo, citamos a concentração de amônia no ambiente. Neste caso, pretende-se estudar a relação entre a concentração de amônia e o comportamento/conforto dos frangos, além de considerar sua interação com os outros parâmetros ambientais, como por exemplo, a velocidade do ar dentro do aviário.
Específicos: O modelo do comportamento dos frangos em aviários em questão é capaz de simular a dinâmica dos frangos em um aviário considerando parâmetros físicos e ambientais. Com essa ferramenta, o produtor pode se beneficiar prevendo consequências a médio prazo de suas decisões e pesquisadores podem economizar tempo e recursos substituindo experimentos físicos por simulações. Para que os resultados obtidos pela simulação sejam confiáveis, o modelo deve estar calibrado, de modo a reproduzir fielmente a realidade.
A primeira proposta de melhoria do processo é o estudo de modelos de otimização que associem parâmetros internos da simulação à qualidade das respostas geradas pelo modelo (por exemplo, massa total ao final da criação). Devido a características específicas deste problema (indisponibilidade da versão analítica da função, presença de ruído e longo tempo de processamento), é necessário um estudo prévio com problemas análogos simplificados para a escolha da melhor abordagem de otimização a ser utilizada, ou mesmo a construção de novos métodos de otimização.
Além da calibração, é necessário que as variáveis internas representem bem a realidade. Na implementação atual, as temperaturas na entra e saída de ar do aviário são consideras conhecidas e as intermediárias são dadas pela função afim (em relação à posição) que liga essas duas temperaturas. Como alternativa, pretende-se usar modelos mais complexos e precisos baseados em Equações Diferenciais Parciais (EDP). A utilização de modelos mais precisos, em geral, está associada a um maior tempo de processamento, sendo a relação robustez/eficiência o maior foco desta parte do projeto.
Ainda, como uma terceira via para melhoria do processo de simulação, pode-se estudar a influência de novos parâmetros ambientais no comportamento dos frangos, como exemplo, citamos a concentração de amônia no ambiente. Neste caso, pretende-se estudar a relação entre a concentração de amônia e o comportamento/conforto dos frangos, além de considerar sua interação com os outros parâmetros ambientais, como por exemplo, a velocidade do ar dentro do aviário.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
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